Brevet FR2852395A1 — publié le 20040917

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'un détecteur d'oxyde d'azote NOx installé en aval d'un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NOx dans lequel pendant la phase maigre d'un 5 moteur à combustion interne on accumule les oxydes d'azote NOx et que l'on régénère dans une phase de régénération du moteur à combustion interne. Etat de la technique Selon le document DE 198 43 879 AI, on connaît un procé10 dé de gestion ou de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne équipé d'un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NO. dans la zone des gaz d'échappement. Au cours d'une première phase de fonctionnement pendant laquelle le moteur à combustion interne fonctionne en régime maigre dans le cadre d'une charge (remplissage) stratifiée des cylindres, 15 on stocke les composants NO. engendrés dans le catalyseur accumulateur NO.. Dans une seconde phase de fonctionnement au cours de laquelle le moteur à combustion interne fonctionne en régime stoechiométrique ou riche avec remplissage homogène des cylindres, on régénère le catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NO.. Un détecteur d'oxyde d'azote NO, ins20 tallé en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde NO. détecte une concentration croissante d'oxyde d'azote NO. dans les gaz d'échappement pendant la première phase de fonctionnement. On lance une commutation sur la deuxième phase de fonctionnement dès que la concentration en oxyde d'azote NO. dépasse un seuil prédéterminé. Dans d'autres exemples de réalisation la commutation de la première vers la seconde phase de fonctionnement se fait si le débit massique d'oxyde NO. ou si l'intégrale du débit massique d'oxyde NO, dans la première phase de fonctionnement en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NO. dépasse un seuil prédéterminé. Le débit massique 30 d'oxyde d'azote NO. en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NO. peut s'obtenir à partir du signal du détecteur d'oxyde d'azote NO. et du débit massique de gaz d'échappement que l'on détermine à partir du débit massique mesuré de l'air aspiré. Le document DE 197 39 848 AI décrit également un procé35 dé de mise en oeuvre ou de gestion d'un moteur à combustion interne dont la zone d'échappement est équipée d'un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NOS. Une commutation de la première phase de fonctionnement vers la seconde phase de fonction se fait en fonction de la masse d'oxyde d'azote NO, accumulée dans le catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NO.. La masse se détermine à partir de l'intégrale du débit massique d'oxyde d'azote NO.; ce débit se détermine lui-même à partir du débit massique mesuré ou de la charge connue du moteur à combustion in5 terne. Le cas échéant on peut tenir également compte du régime du moteur à combustion interne (vitesse de rotation) et/ou du coefficient lambda des gaz d'échappement et/ou de la température du catalyseur et/ou du comportement en saturation du catalyseur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de diagnostic d'un capteur NOx présentant une très grande fiabilité. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on considère au moins deux valeurs de si15 gnal du signal du détecteur d'oxyde d'azote NOx à des instants différents, on détermine au moins une différence entre les valeurs de signaux, on compare la différence à un seuil et on émet un signal de défaut si la différence passe en dessous du seuil. Le procédé selon l'invention permet le diagnostic du signal 20 de détecteur émis par le détecteur d'oxyde d'azote NOx en surveillant si le signal de détecteur à changé d'une différence prévue à des intervalles de temps différents. Ce diagnostic correspond à une analyse de plausibilité du signal de détecteur d'oxyde d'azote NOx. Grâce au diagnostic, le procédé selon l'invention garantit le 25 respect de valeurs limites prédéfinies des gaz d'échappement en ce qu'en cas de différence par rapport aux variations prévisibles du signal de détecteur d'oxyde d'azote NO. à des instants différents on ne tient plus compte du signal de détecteur d'oxyde d'azote NOx pour décider d'un changement de phase de fonctionnement. Un développement prévoit de fournir un signal de suppression qui commence de préférence à la fin de la première phase de fonctionnement du moteur à combustion interne et se termine dans la première phase de fonctionnement suivante. Ce moyen permet de bloquer le signal de détecteur d'oxyde d'azote NOx pendant la seconde phase de 35 fonctionnement du moteur à combustion interne pour la poursuite du traitement du signal car il n'est pas à exclure que du fait de l'augmentation de la concentration des oxydes d'azote NO. dans les gaz d'échappement pendant la seconde phase de fonctionnement, le signal de détecteur d'oxyde d'azote NO, se sature et ne fournisse plus de valeur fiable pour le signal. Le signal de suppression n'a pas à être neutralisé directement à la fin de la seconde phase de fonctionnement pour que le signal de détecteur d'oxyde d'azote NOQ dispose ainsi d'un temps de récu5 pération. Le signal de suppression se termine dans ces conditions avantageusement seulement après le début de la première phase de fonctionnement. Un développement du procédé prévoit de former la différence entre les valeurs des signaux avant et pendant la première phase de 10 fonctionnement. Un autre développement de cette réalisation prévoit de saisir la première valeur du signal dans la première phase de fonctionnement à la fin du signal de suppression et la seconde valeur du signal à la fin de la première phase de fonctionnement. Un développement prévoit de saisir la première valeur de signal à la fin de la première phase de fonctionnement et la seconde valeur du signal à la fin de la seconde phase de fonctionnement. Selon un développement, on saisit la première valeur du signal à la fin de la seconde phase de fonctionnement et la seconde valeur 20 du signal à la fin du signal de suppression. Selon un autre développement, on saisit la première valeur de signal à la fin de la première phase de fonctionnement et la seconde valeur de signal à la fin du signal de suppression. Un développement prévoit de former au moins une autre 25 différence dans la mesure o en formant la première différence on a dépassé vers le bas le seuil prédéterminé. On peut ainsi éviter l'émission du signal de défaut après des défauts produits sporadiquement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre le domaine technique auquel s'applique l'invention, - les figures 2a-2c sont des chronogrammes de signaux. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 qui 35 fournit un signal de vitesse de rotation (régime) N à une commande de moteur 11. Un détecteur de quantité d'air ou détecteur de débit massique d'air 12 est installé dans la zone d'aspiration pour fournir un signal de quantité d'air ou un signal de masse d'air LS à la commande de moteur 1 1; cette commande reçoit également le signal PW de la pédale d'accélérateur. Dans la zone des gaz d'échappement du moteur à combustion interne 10 il est prévu un catalyseur accumulateur 13 d'oxyde d'azote NO.; ce catalyseur sera désigné ci-après par la référence Kat. Derrière le 5 catalyseur Kat 13 on a un détecteur de coefficient lambda 14. Ce détecteur fournit un signal lambda LAM à la commande de moteur 11. En aval du catalyseur Kat 13 on a en outre un détecteur d'oxyde d'azote NO. 15. Ce détecteur fournit un signal NO correspondant aux oxydes d'azote NON. Ce signal est appliqué à la commande de moteur 11 pour être fourni à une 10 jusqu'à trois mémoires 16, 17, 18. A la figure 1, il est indiqué que le capteur lambda 14 et le détecteur d'oxyde d'azote NO. 15 peuvent former un seul ensemble constructif. La commande de moteur 1 fournit un signal de dosage de carburant KS au moteur à combustion interne 10 et un signal de phase de 15 fonctionnement B à une horloge de temps 19 ainsi qu'à la seconde et à la troisième mémoire 17, 18. L'horloge 19 fournit un signal de suppression A à la première mémoire 16. Les mémoires 16, 17, 18 transmettent les valeurs de signaux de détecteur NO. , stockées à un moyen de traitement de signal 20 qui reçoit les valeurs de seuil SW1, SW2, SW3, SW4. Le généra20 teur de signal 20 émet alors un signal de défaut FS. La figure 2a montre le chronogramme du signal lambda LAM et du signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO.. A un premier instant Tl on a une première valeur NO 1; à un troisième instant on a une seconde valeur N02; à un quatrième instant T4 on a une troisième valeur 25 N03; à un cinquième instant T5 on a une quatrième valeur N04 et à un sixième instant T6 on a une cinquième valeur N05 du signal NO fourni par le détecteur d'oxyde d'azote NO.. A un second instant T2 on a une première valeur LAM 1 et à un cinquième instant T5 on a une seconde valeur LAM2 du signal lambda LAM. On enregistre une première différence 30 DI entre la seconde valeur N02 et la troisième valeur NO3, une seconde différence D2 entre la troisième valeur N03 et la quatrième valeur NO4, une troisième différence D3 entre la seconde valeur N02 et la quatrième valeur N04, une quatrième différence D4 entre la troisième valeur N03 et la cinquième valeur N05 ainsi qu'une cinquième différence D5 entre la 35 quatrième valeur N04 et la cinquième valeur NO. du signal NO fourni par le détecteur d'oxyde d'azote NOS. La figure 2b montre le signal B de la phase de fonctionnement indiquant une première phase de régénération RI située entre le premier et le second instant Ti, T2; elle indique également une première phase maigre MI située entre le second instant T2 et le troisième instant T4; il indique une seconde phase de régénération R2 située entre le quatrième et le cinquième instant T4, T5 et une seconde phase maigre M2 commençant avec le cinquième instant T5. La figure 2c montre le signal de suppression A fourni par l'horloge 16; ce signal se produit entre le premier et le troisième instant Tl, T3 ainsi qu'entre le quatrième et le sixième instant T4, T6. Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après de manière 1o plus détaillée à l'aide des chronogrammes représentés aux figures 2a-2c. Le moteur à combustion interne 10 peut fonctionner selon deux phases de fonctionnement différentes. La première phase de fonctionnement est la phase maigre Ml, M2; la seconde phase de fonctionnement est la phase de régénération Ri, R2. Les phases de fonctionnement 15 sont signalées par le signal de phase de fonctionnement B. Au premier instant Tl, lorsque le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO, atteint la première valeur NO1, on termine la phase maigre précédente et on commence la première phase de régénération RI. En même temps, on lance l'horloge 19 au premier instant TI. Au second instant T2, en atteignant la 20 première valeur LAMI pour le signal lambda LAM, on termine la première phase de régénération RI et on commence la première phase maigre MI. En variante à la fin de la phase maigre précédente, lorsqu'on atteint la première valeur NOI du signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NOS, on peut terminer la phase maigre par un modèle de la masse 25 NO. stocké dans le catalyseur Kat 13. Ci-dessus on a des exemples de réalisation pour changer à la fois dans l'une ou dans l'autre phase de fonctionnement. Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour diagnostiquer des détecteurs d'oxyde d'azote NOx installés dans la plage des gaz 30 d'échappement de moteurs à essence ou de moteurs Diesel pour véhicules automobiles. Dans la phase maigre du moteur à combustion interne on règle un coefficient d'air lambda > 1 par exemple égal à 1,5. Dans la phase de régénération, on peut fournir l'agent réducteur nécessaire à la régénération, de manière interne au moteur par une réduction du coefficient 35 d'air lambda. L'abaissement du coefficient d'air lambda est également possible dans le cas de moteurs Diesel grâce à l'utilisation d'un volet d'étranglement. En variante, on peut introduire l'agent réducteur dans le gaz d'échappement après le moteur à combustion interne. Dans certains exemples de réalisation on utilise le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO. pour déterminer le changement de phase de fonctionnement. Le détecteur d'oxyde d'azote NO. 15 n'est toutefois pas toujours prêt à fonctionner, ce qui peut se produire par exemple 5 lorsque le moteur à combustion interne 10 démarre à froid, et que le détecteur 15 d'oxyde d'azote NOx ne se trouve pas encore à sa température de fonctionnement. On peut de plus rencontrer un défaut du détecteur d'oxyde d'azote NO. 15. Dans ces cas il faut commuter des phases de fonctionnement sans utiliser le signal NO du détecteur NO. car sinon on 10 risquerait que des parties de composants nocifs de gaz d'échappement augmentent d'une manière inacceptable. L'important est d'avoir un diagnostic fiable du détecteur d'oxyde d'azote NO., 15. Le passage de la première phase de régénération RI dans la première phase maigre Ml peut se faire en utilisant le signal lambda LAM. i5 L'arrivée de la première valeur LAM I du signal lambda LAM montre l'amorce d'un passage du régime riche derrière le catalyseur Kat 13 pour lequel il y a un catalyseur 13 totalement régénéré. Avec le début de la première phase maigre MI au second instant T2, le signal lambda LAM diminue de nouveau. Le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO. augmente pendant la première phase de régénération RI puis diminue relativement lentement. La diminution se détermine par le comportement réel du détecteur d'oxyde d'azote NO. 15 qui passe en saturation pendant la première phase de régénération Ri et nécessite un certain temps de 25 récupération. Pendant ce temps, le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NOx reproduit une concentration d'oxyde NO. qui n'existe pas effectivement. Pour cette raison il est prévu un temps de suppression qui se termine au troisième instant T3. Le temps de suppression donné par le signal de suppression A doit être fixé à un niveau tel qu'après la fin de ce 30 temps, l'évolution du signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO. est de nouveau fiable. Pour ce troisième instant T3 on dispose de la seconde valeur N02 du signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO. qui est repris avec le flanc négatif du signal de suppression A dans la première mémoire 16. Le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NOx augmente dans la première phase maigre Ml jusqu'à atteindre la troisième valeur N03 signalant la fin de la première phase maigre MI. La fin marque le quatrième instant T4 auquel commence le second signal de régénération R2. En même temps arrive le signal de suppression A. Le flanc positif du second signal de régénération R2 enregistre la troisième valeur N03 du signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NO. dans la seconde mémoire 17. En présence des deux valeurs enregistrées N02 et N03 il 5 est possible de déterminer la première différence DI qui commence dans le circuit d'exploitation de signal 30. Par comparaison de la première différence DI avec le premier seuil SW1 on suppose qu'il y a un signal de défaut FS si on descend en dessous du premier seuil SW1. Pendant la seconde phase de régénération R2, le signal NO 10 du détecteur d'oxyde d'azote NO, augmente jusqu'à la quatrième valeur NO4 qui est enregistrée à la fin de la seconde phase de régénération R2 dans la troisième mémoire 18. Grâce à cette autre valeur enregistrée N04, on peut déterminer à la fois la seconde et la troisième différence D2, D3 dans le circuit 15 d'exploitation de signal 20. A l'aide d'une comparaison de la seconde différence D2 et du second seuil SW2 et/ou d'une comparaison de la troisième différence D3 et du troisième seuil SW3 on émet un signal de défaut FS si la seconde et/ou la troisième valeur de seuil SW2, SW3 sont dépassées vers le bas. Pendant le signal de suppression A, le signal NO du détecteur d'oxyde d'azote NOx tombe à la cinquième valeur N5 qui est enregistrée avec le flanc descendant du signal de suppression A dans la première mémoire 16. L'existence de la cinquième valeur N05 enregistrée permet 25 de déterminer la quatrième et la cinquième différence D4, D5, ce qui se fait également dans le circuit de traitement de signal 20. En comparant la quatrième différence D4 au quatrième seuil SW4 et/ou à la cinquième différence D5 au cinquième seuil SW5, on émet le signal de défaut FS si l'on dépasse le quatrième ou cinquième seuil SW4, SW5 vers le bas. En principe il suffit de former une différence parmi les différences D 1. D5 décrites ci-dessus et les comparaisons aux seuils SW1SW5. La formation multiple de différences augmente tout d'abord la sécurité de détection d'un défaut du détecteur 13 d'oxyde d'azote NOx. En outre, on peut prévoir qu'en cas de déviation constatée on effectue au moins 35 une différence suivante et une comparaison avec la valeur de seuil correspondante avant d'émettre le signal de défaut FS. On évite, grâce à cette mesure, les déviations produites sporadiquement. D'un autre côté, on peut avoir une déviation à long terme, trop importante, uniquement d'une différence D1.. .D5 par rapport à son seuil SWI-SW5. Un tel cas peut se produire si les propriétés du catalyseur Kat 13 varient à long terme. En variante, on peut adapter les seuils SW1-SW5. Les fonctions décrites sont réalisées de préférence sous la 5 forme de programmes exécutés dans un calculateur équipant de préférence la commande de moteur 10. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de diagnostic d'un détecteur d'oxyde d'azote NOx (15) installé en aval d'un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NOx (13) dans lequel pendant la phase maigre (M1, M2) d'un moteur à combustion interne (10) 5 on accumule les oxydes d'azote NOx et que l'on régénère dans une phase de régénération (Ri, R2) du moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' on considère au moins deux valeurs de signal (NO1-NO5) du signal (NO) du détecteur d'oxyde d'azote NOx à des instants différents (T1-T6), on détermine au moins une différence (D1-D5) entre les valeurs de signaux (NO 1-NO5), on compare la différence (D 1-D5) à un seuil (SW1-SW5) et on émet un signal de défaut (FS) si la différence (D1- D5) passe en dessous du seuil (SW1-SW5). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par un signal de suppression (A) qui commence avec la phase de régénération (Ri, R2) et se termine dans la phase maigre (M1, M2). 20 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la formation d'une différence (Dl, D4) de valeurs de signaux (NO1, NO2, NO3, NO5) produits pendant la phase maigre (Ml1, M2). 25 4 ) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu' on saisit une valeur de signal (NO2, NO5) dans la phase maigre (M1, M2) à la fin (T3, T6) du signal de suppression (A) et une valeur de signal (NO 1, 30 NO3) à la fin (T1, T4) de la phase maigre (M1, M2). 5 ) Procédé selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu' on saisit une valeur de signal (NO 1, NO3) à la fin (Tl, T4) de la phase mai35 gre (Ml1, M2) et une valeur de signal (NO2, NO5) à la fin (T3, T6) du signal de suppression (A). 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on saisit une valeur de signal (NO 1, N03) à la fin (T1, T4) de la phase maigre (M1, M2) et une valeur de signal (N04) à la fin (T2, T5) de la phase de régénération (R1, R2). 7 ) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu' on saisit une valeur de signal (N04) à la fin (T2, T5) de la phase de régénération (R1, R2) et une valeur de signal (N02, N05) à la fin (T3, T6) du silo gnal de suppression (A). 8 ) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu' on saisit une valeur de signal (NO 1, N03) à la fin (T1, T4) de la phase mai15 gre (M1, M2) et une valeur de signal (N02, N05) à la fin (T3, T6) du signal de suppression (A). 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme au moins deux différences (D l-D5) et on les compare à leur seuil (SW1-SW5) et on émet un signal de défaut (FS) seulement si toutes les valeurs de seuil (SW1-SW5) sont dépassées vers le bas.