Brevet FR2853934A1 — publié le 20041022

L'invention concerne un procédé destiné à la détermination d'une valeur de décalage, dit OFFSET, d'un signal de détecteur, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Des dispositifs sensibles aux NOx destinés à la détermination de la teneur en oxydes d'azote NOx dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne sont connus sous différentes formes, et sont par exemple utilisés pour le contrôle du respect de valeurs limites de 10 NOx d'un moteur à combustion interne susceptible de fonctionner en régime pauvre. La connaissance de la teneur en NOx des gaz d'échappement en aval d'un catalyseur à accumulation de NOx est notamment nécessaire afin de pouvoir déterminer le moment à partir duquel une accumula15 tion de NOx dans le catalyseur à accumulation de NOx n'est plus possible, parce que le catalyseur à accumulation de NOx est saturé, et qu'une régénération est nécessaire. La précision de l'affichage de détecteurs de NOx disponibles actuellement est affectée d'imprécisions 20 individuelles. Celles-ci peuvent conduire à des erreurs du comportement de commande de l'unité de commande du moteur, de sorte que le degré de remplissage de l'accumulateur de NOx ne soit par exemple pas détecté avec précision, et qu'une régénération nécessaire soit déclenchée trop tard, 25 ce qui conduit à une émission accrue de substances nocives. La courbe caractéristique linéaire de tels détecteurs est caractérisée par la pente, qui est proportionnelle à la sensibilité du détecteur de NOx, et par la valeur offset, qui désigne un signal de détecteur différent de zéro en 30 l'absence de NOx dans les gaz d'échappement. En fonction du type de détecteur, la valeur offset présente fréquemment des dispersions en série considérables. Il est par conséquent avantageux de déterminer la valeur offset du signal de NOx après l'installation du détecteur à bord d'un 35 véhicule, et de corriger individuellement le signal de NOx du détecteur de NOx avec cette valeur. Différents procédés sont connus pour étalonner un détecteur de NOx afin de remédier à de tels problèmes. La concentration en NOx dans les gaz d'échappement ne peut toutefois être déterminée avec suffisamment de précision 5 que dans peu d'états de fonctionnement du moteur à combustion interne. La publication EP 1 074 833 Ai propose de déterminer la valeur offset du détecteur de NOx lors d'un fonctionnement du moteur à combustion interne avec un 10 mélange de carburant riche, ou en régime de poussée en l'absence d'arrivée de carburant car, dans ces états de fonctionnement, il n'y a pas lieu de s'attendre à des émissions de NOx dans les gaz d'échappement. Différents types de détecteurs de NOx ont cependant en régime de 15 poussée un comportement de signalisation tel qu'une détermination de la valeur offset devient impossible. C'est ainsi qu'un détecteur de NOx peut se refroidir nettement en-dessous de sa température de fonctionnement lorsqu'il est en contact avec des gaz d'échappement qui, en régime de 20 poussée, sont plus froids que dans d'autres phases de fonctionnement, ou il existe une sensibilité en ce qui concerne la modification de la concentration en oxygène, ce qui peut fortement fausser les résultats de mesure. Par la publication DE 100 03 228 Ai, un signal du 25 détecteur de NOx mesuré juste après une régénération du catalyseur à accumulation de NOx est reconnu en tant que valeur offset, car à ce moment, la totalité de la quantité de NOx contenue dans les gaz d'échappement est accumulée avec une probabilité suffisamment grande dans le catalyseur 30 à accumulation fraîchement régénéré, et il n'y a pas lieu de s'attendre à des émissions de NOx en aval du catalyseur à accumulation de NOx. Cependant, en cas de vieillissement des catalyseurs à accumulation de NOx, une concentration sensible en NOx peut encore être contenue dans les gaz 35 d'échappement, même après la régénération. Des détecteurs de NOx sont par ailleurs relativement inertes, et par conséquent, le cas échéant, trop lents pour détecter de façon suffisamment rapide après une régénération une valeur qui correspond presque à zéro ppm de NOx. L'objectif de la présente invention consiste à 5 déterminer de façon plus fiable une valeur offset d'un signal de détecteur d'un dispositif sensible aux NOx. Selon un aspect préféré de l'invention, un moteur à combustion interne fonctionne avec un rapport stoechiométrique d'air de combustion et de carburant, et 10 des valeurs du signal d'un dispositif sensible aux NOx sont déterminées pendant le régime stoechiométrique. Une valeur représentative des valeurs déterminées est identifiée en tant que valeur offset. Il est de préférence vérifié si des conditions 15 d'autorisation sont remplies. Si celles-ci sont remplies, le dispositif sensible aux NOx est étalonné avec la valeur offset. L'invention permet d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus des procédés connus. Un détecteur de NOx ne se refroidit pas lors de la 20 détermination selon l'invention, car la mesure est effectuée dans un régime de fonctionnement du moteur à combustion interne dans lequel les gaz d'échappement sont plus chauds qu'en régime de poussée. Grâce à des conditions d'autorisation choisies de 25 façon préférée, il n'y a pas lieu de s'attendre à des modifications rapides de la concentration en oxygène qui pourraient fausser la mesure. Des problèmes dus à des modifications rapides de la concentration en NOx sont également évités. L'invention permet une détermination plus précise et plus fiable de la valeur offset d'un détecteur de NOx. D'autres caractéristiques, particularités et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins 35 annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une disposition préférée d'un moteur à combustion interne avec une ligne de gaz d'échappement, dans laquelle sont agencés des dispositifs sensibles aux NOx; et la figure 2 représente une courbe caractéristique d'un détecteur de NOx. La figure 1 sert à l'illustration de différentes positions d'installation de détecteurs de gaz d'échappement, et montre sur une représentation schématique un moteur à combustion interne 1, par exemple un moteur Otto susceptible de fonctionner en régime pauvre ou un moteur à combustion interne diesel, comportant une ligne de gaz d'échappement 2 et un appareil de commande 3 de moteur, 15 qui est de préférence destiné au fonctionnement d'un véhicule automobile. Le moteur à combustion interne 1 comporte un certain nombre de cylindres 4 (des composants correspondant entre eux sont identifiés par la même référence numérique), en aval desquels est prévue une pipe 20 de gaz d'échappement 5 propre à chacun d'entre eux. Un dispositif d'épuration de gaz d'échappement, comportant un pré-catalyseur 6 et un catalyseur principal 7, est disposé dans la ligne de gaz d'échappement 2 pour la conversion de composés nocifs ou indésirables des gaz d'échappement en 25 d'autres composés. Le précatalyseur 6 est de préférence réalisé sous la forme d'un catalyseur à 3 voies, et le catalyseur principal 7 sous la forme d'un catalyseur à accumulation de NOx. Des détecteurs de NOx 8 sont disposés en aval des cylindres 4 dans les pipes de gaz d'échappement 30 5, avec lesquels peut être mesurée la concentration en NOx dans les gaz d'échappement traversant la ligne de gaz d'échappement 2 du moteur à combustion interne 1. Un autre détecteur de NOx 8' est en outre disposé en amont du précatalyseur 6. Dans une zone de la ligne de gaz 35 d'échappement 2 située entre le pré-catalyseur 6 et le catalyseur principal 7, un autre détecteur de NOx 9 est par ailleurs disposé en aval du pré-catalyseur 6 et en amont du catalyseur principal 7. Un autre détecteur 10 est disposé dans la ligne de gaz d'échappement 2 en aval du catalyseur principal 7. Il va de soi que, dans un dispositif 5 d'épuration de gaz d'échappement structuré comportant plusieurs composants partiels, des détecteurs peuvent être disposés en amont et en aval des parties respectives. En plus des détecteurs mentionnés, des sondes lambda 11 ou 12 sont prévues en amont et en aval du pré-catalyseur 10 6 et en amont du catalyseur principal 7, ainsi que des capteurs de température 13, 13' pour la détection de la température de fonctionnement des dispositifs catalytiques. Il est évident qu'en variante, ou en plus, d'autres capteurs de température peuvent être prévus pour la mesure 15 de la température de fonctionnement du dispositif d'épuration de gaz d'échappement ou de parties de ce dernier. Pour le recyclage des gaz d'échappement, le moteur à combustion interne 1 comporte un dispositif de recyclage 14 de gaz d'échappement avec une vanne 15 pouvant être 20 commandée. Par l'intermédiaire d'autres détecteurs, non représentés, l'appareil de commande 3 du moteur détecte de la manière en soi connue des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne 1, tels que par exemple la 25 position des papillons d'étranglement, le taux de recyclage de gaz d'échappement, le moment d'allumage, le moment d'injection d'injecteurs préliminaires / principaux / postérieurs, la pression d'injection, la position du culbuteur de soupapes, la pression d'admission, le régleur 30 de phase de l'arbre à cames, la vitesse de rotation, la position de la pédale d'accélération, la charge, la vitesse de marche, et analogues, et peut le cas échéant les influencer par l'intermédiaire d'organes de réglage (non représentés), un système de câbles 16 ou analogue étant 35 prévu pour la communication entre l'appareil de commande 3 du moteur et les détecteurs ou les organes de réglage. L'appareil de commande 3 du moteur comporte en outre un dispositif de régulation lambda pour la régulation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement ou de la valeur lambda. L'appareil de commande 3 du moteur reçoit 5 des signaux de NOx des détecteurs de NOx, avec lesquels peuvent être déterminées les émissions brutes de NOx du moteur à combustion interne 1, ou la concentration en NOx en aval des dispositifs catalytiques 6 et/ou 7. Le catalyseur principal 7 fonctionne habituellement 10 dans un cycle d'accumulation qui comprend au moins un mode d'absorption, au cours duquel des NOx sont stockés, et un mode de régénération. L'accumulation par absorption est en l'occurrence effectuée à une valeur lambda X > 1, la désorption étant effectuée ultérieurement à une valeur 15 lambda plus faible, de préférence à X L'invention est de préférence mise en oeuvre pour un moteur à régime pauvre susceptible de fonctionner à charge stratifiée. La consommation de carburant de tels moteurs est particulièrement basse en régime à charge stratifiée, 20 ils ont cependant pour inconvénient qu'un catalyseur classique à 3 voies n'est pas en mesure d'épurer de façon suffisante les gaz d'échappement pauvres. Selon l'état actuel de la technique, l'utilisation d'un catalyseur à accumulation de NOx est de ce fait obligatoire pour de tels 25 moteurs. Outre un régime pauvre, notamment un régime à charge stratifiée, de tels moteurs autorisent toutefois un régime stoechiométrique à raison de X = 1. Le procédé selon l'invention met cela à profit. D'après le procédé selon l'invention, un dispositif 30 sensible aux NOx placé en aval du moteur à combustion interne 1 est utilisé pour la détermination de la concentration en NOx dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1. Le dispositif sensible aux NOx comporte de préférence les détecteurs de NOx 9, 10. De 35 façon particulièrement appréciée, le détecteur de NOx 10, avec lequel peut être détectée la concentration en NOx à la sortie de la ligne de gaz d'échappement 2, est placé en aval du catalyseur principal 7. S'il est utilisé plusieurs détecteurs de NOx 9, 10, une valeur offset est avantageusement déterminée individuellement pour chaque 5 détecteur de NOx 9, 10. Le procédé est décrit ci-après à l'aide des détecteurs de NOx 9, 10. En ce qui concerne les détecteurs 9, 10, il peut s'agir de détecteurs multifonctions qui, outre un signal de NOx, détectent un signal lambda ainsi qu'un signal d'hydrocarbures, un signal 10 de SOx, un signal d'ammoniac et/ou d'autres composés des gaz d'échappement. Dans un tel cas, les valeurs offset d'un ou de plusieurs des autres signaux peuvent également être déterminées d'après le procédé selon l'invention. La figure 2 représente à titre d'exemple un signal de 15 sortie Sout d'un détecteur de NOx en tant que fonction d'une concentration en NOx. La courbe caractéristique K comporte une ordonnée à l'origine OS, qui correspond à la valeur offset en l'absence de NOx dans les gaz d'échappement, et une pente Gain qui réflète la sensibilité 20 du détecteur de NOx dans la plage de concentration en NOx correspondante. Selon l'invention, le moteur à combustion interne i fonctionne pendant un intervalle de temps avec un rapport stoechiométrique (2c = 1) d'air et de carburant. Pendant le 25 régime stoechiométrique, des valeurs du signal de NOx sont déterminées dans les gaz d'échappement en aval du précatalyseur 6 et/ou du catalyseur principal 7. La valeur lambda est opportunément réglée de telle sorte que 2k varie avec une amplitude de l'ordre de 5 %, de préférence de 30 l'ordre de 2 % par rapport à la valeur moyenne 2. = 1. A l'état exempt de défauts, et de préférence en régime stationnaire du moteur à combustion interne 1, le catalyseur 6 à 3 voies et/ou le catalyseur principal 7 convertissent la totalité de NOx contenue dans les gaz 35 d'échappement, de sorte que la concentration en NOx en aval du pré-catalyseur 6 et/ou du catalyseur principal 7 n'est plus guère mesurable. Une valeur représentative, de préférence une valeur moyenne des valeurs déterminées, est identifiée en tant que valeur offset. La détermination des valeurs du signal de NOx est de préférence effectuée au 5 cours d'un intervalle de temps pouvant être choisi, qui correspond de préférence au maximum à la durée pendant laquelle le moteur à combustion interne fonctionne avec X = 1. Le régime X = 1 du moteur à combustion interne peut 10 être forcé pour effectuer la détermination de la valeur offset; il est cependant également possible d'attendre l'apparition de phases X = 1 intervenant habituellement pendant le régime de marche normale. En plus du régime stoechiométrique du moteur à 15 combustion interne 1 avec X = 1, d'autres conditions d'autorisations peuvent être vérifiées, dont le respect est une condition préalable pour une autorisation de l'étalonnage du dispositif sensible aux NOx 10 en ce qui concerne la valeur offset de NOx. Si une ou plusieurs conditions d'autorisation ne sont pas remplies, la détermination des valeurs de la concentration en NOx n'a pas lieu ou est interrompue. En option, une valeur offset prédéterminée peut alors être utilisée pour l'étalonnage, éventuellement une valeur 25 offset provenant d'une mesure précédente, ou il n'est pas effectué d'étalonnage. De façon particulièrement appréciée, une nouvelle vérification des conditions d'autorisation est effectuée après la constatation du non respect d'une ou de plusieurs conditions d'autorisation, avant que la valeur 30 moyenne du signal de NOx soit déterminée dans un intervalle de temps susceptible d'être choisi. De façon particulièrement préférée, la vérification des conditions d'autorisation est effectuée avant la détermination des valeurs de la concentration en NOx. Ce 35 n'est que lorsque toutes les conditions d'autorisation prédéterminées sont remplies, que des valeurs du détecteur de NOx 10 sont saisies, et qu'une valeur moyenne donnant la valeur offset est établie. Il est en l'occurrence particulièrement opportun de poursuivre la vérification des conditions d'autorisation parallèlement dans le temps avec la détermination des valeurs du signal de NOx. L'une au moins des conditions du groupe suivant est de préférence prévue en tant que condition d'autorisation existence d'un rapport stoechiométrique (X = 1) air / carburant; existence d'une régulation lambda effectuée de 10 façon active; régime homogène du moteur à combustion interne, respect d'une plage de valeurs admissible d'un signal de sonde lambda du dispositif sensible aux NOx 10 ou du détecteur de NOx 10, afin d'assurer que X z 1 s'applique également en aval du catalyseur principal 7; régime au 15 moins approximativement stationnaire du moteur à combustion interne 1, tel que par exemple de faibles variations de la vitesse de rotation et/ou de faibles modifications de la pression du collecteur d'admission; respect d'une plage de températures admissible du catalyseur principal 7, comprise 20 de préférence entre 2000C et 8000C, de façon particulièrement appréciée entre 3000C et 7000C; fonctionnement sans défauts de détecteurs et/ou d'organes de réglage pouvant influencer le rapport air / carburant; et/ou écoulement d'un temps d'attente prédéterminé après 25 que toutes les autres conditions d'autorisation choisies ont été remplies. En variante ou en plus, il est bien entendu possible de prédéterminer d'autres conditions d'autorisation appropriées. Un dispositif pour la mise en òuvre du procédé selon 30 l'invention décrit ci-dessus comporte des moyens destinés à la détermination de la valeur offset avec lesquels peuvent être effectuées une détection de valeurs du signal de NOx dans un intervalle de temps défini, une mémorisation de ces valeurs et un calcul d'une valeur représentative, par 35 exemple d'une valeur moyenne de ces valeurs. Ces moyens sont de préférence réalisés en tant que partie de la commande 3 du moteur. En variante, un appareil de commande séparé entre également dans le cadre de l'invention. Un tel dispositif peut également comporter des moyens destinés à la définition des conditions d'autorisation ainsi qu'à la 5 vérification des conditions d'autorisation, et à commander le début, la fin, ainsi que, le cas échéant, une interruption de la détermination de la valeur offset selon l'invention. L'invention n'est pas limitée au dispositif représenté, mais inclut tout dispositif idoine qui est 10 approprié pour la mise en oeuvre du procédé. Le procédé est particulièrement simple et exempt de complications. La détermination de la valeur offset est effectuée de façon particulièrement appréciée pendant le régime homogène du moteur à combustion interne 1 à %, = 1. 15 S'il est tenu compte d'autres conditions d'autorisation pouvant être choisies, qui sont opportunément adaptées au véhicule respectif, la concentration en NOx dans les gaz d'échappement en aval du pré-catalyseur 6 et/ou du catalyseur principal 7 est si faible qu'une détermination 20 précise de la valeur offset est possible à bord du véhicule. Il est ainsi également possible de détecter et de compenser, au moins partiellement, des modifications de la courbe caractéristique dues au vieillissement des détecteurs de NOx. Bien que l'invention ait été particulièrement présentée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent 30 être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVEND ICAT IONS 1. Procédé destiné à la détermination d'une valeur de décalage dite OFFSET d'un signal de détecteur d'un dispositif sensible aux NOx (9, 10) placé en aval d'un 5 moteur à combustion interne (1) pour la détermination d'une concentration en NOx dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne (1), caractérisé en ce que l'on fait fonctionner le moteur à combustion interne (1) avec un rapport stoechiométrique (X, = 1) d'air et de carburant, en 10 ce que des valeurs du signal de NOx sont déterminées pendant le régime stoechiométrique, et en ce qu'une valeur représentative des valeurs déterminées est identifiée en tant que valeur offset. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce qu'il est vérifié si des conditions d'autorisation sont remplies et, si c'est le cas, la détermination de la valeur offset est autorisée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la détermination des valeurs du 20 signal est effectuée dans un intervalle de temps pouvant être choisi. 4. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si au moins une condition d'autorisation n'est pas remplie, la 25 détermination des valeurs du signal n'a pas lieu ou est interrompue. 5. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vérification des conditions d'autorisation est effectuée avant la 30 détermination des valeurs du signal. f5. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la valeur offset n'est effectuée qu'à l'issue d'un temps d'attente prédéterminé après la vérification des conditions 35 d' autorisation. 7. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vérification des conditions d'autorisation est poursuivie parallèlement à la détermination des valeurs du signal de détecteur. 8. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des conditions du groupe suivant est prévue en tant que condition d'autorisation existence d'un rapport stoechiométrique air/carburant, existence d'une régulation 10 lambda effectuée de façon active, régime homogène du moteur à combustion interne, respect d'une plage de valeurs admissible d'un signal de sonde lambda du dispositif sensible aux NOx (9, 10), régime au moins approximativement stationnaire du moteur à combustion interne (1), respect 15 d'une plage de températures admissible d'un catalyseur (7), fonctionnement sans défaut de détecteurs et/ou d'organes de réglage pouvant influencer le rapport air/carburant, et/ou écoulement d'un temps d'attente après que d'autres conditions d'autorisation choisies ont été remplies. 9. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la valeur représentative est effectuée pendant un régime homogène du moteur à combustion interne (1). 10. Procédé selon l'une au moins des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que, si plusieurs détecteurs de NOx (9, 10) sont utilisés, la valeur offset est déterminée individuellement pour chaque détecteur de NOx (9, 10). 11. Dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé 30 selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif sensible aux NOx (9, 10) est placé en aval d'un moteur à combustion interne (1), et en ce que des moyens sont prévus pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 35 10. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif sensible aux NOx (9, 10) est placé en aval d'un catalyseur (6) à 3 voies ou d'un catalyseur à accumulation de NOx (7). 13. Dispositif selon l'une au moins des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le dispositif sensible aux NOx (9, 10) comporte au moins un détecteur de NOx (9, 10).