Brevet FR2863660A1 — publié le 20050617

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de surveillance d'un composant installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, selon lequel on détermine une mesure de la pre- mière température des gaz d'échappement en amont du composant et une seconde température de gaz d'échappement en aval du composant à l'aide d'un second capteur de température. Etat de la technique Le document DE44 26 020-A1 décrit un tel procédé. Selon ce procédé on surveille l'aptitude au fonctionnement d'un catalyseur installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. La surveillance est faite en s'appuyant sur l'élévation de température engendrée par la conversion exothermique des gaz d'échappement dans le catalyseur. On détermine deux signaux de tempé- rature, le premier signal de température reposant sur une mesure de la température en aval du catalyseur et le second signal de température se calculant à l'aide d'un modèle. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de surveillance d'un composant installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne donnant une information relative à la variation du composant. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci- dessus caractérisé en ce qu'on vérifie le comportement comme filtre passe- bas défini par la capacité calorifique du composant, en évaluant la première température des gaz d'échappement par rapport à la seconde température des gaz d'échappement, et en cas de variation de mesure prédéfinie du comportement de filtre passe-bas du composant on émet un signal de défaut. Ainsi selon l'invention on surveille ou on contrôle le comportement thermique comme filtre passe-bas du composant, ce comportement étant lié à la capacité calorique du composant. La vérification ou le contrôle consiste à évaluer la première température des gaz d'échappement en amont du composant par rapport à la seconde température des gaz d'échappement en aval du composant. En cas d'amplitude de variation prédéfinie du comportement thermique comme filtre passe-bas du composant, on émet un signal d'erreur ou de défaut. Le procédé selon l'invention permet de surveiller le composant pour déceler une variation qui peut résulter par exemple d'une manoeuvre non autorisée. Dans le cas extrême, le composant surveillé par exemple un catalyseur et/ou un filtre à particules seront enlevés complè- tement. Le comportement thermique comme filtre passe-bas du composant surveillé se détermine par sa capacité calorifique. Les expressions capacité calorifique et comportement thermique comme filtre passe-bas sont équivalents. Dans la suite de la description on se limitera à utiliser l'expression comportement thermique de filtre passe-bas . Pour le composant à surveiller on peut calculer ou déterminer de manière expérimentale la mesure prédéfinie de son comportement thermique comme filtre passe-bas. Le procédé selon l'invention permet une surveillance simple du composant installé dans la zone des gaz d'échappement du moteur à combustion interne, soit dans le cadre de contrôles exécutés pour vérifier le respect de normes relatives aux gaz d'échappement ou encore pendant le fonctionnement normal. La valeur de la première température des gaz d'échappement qui correspond à la température des gaz d'échappement en amont du composant surveillé peut se calculer par exemple à l'aide d'un modèle de gaz d'échappement au lieu d'être mesuré. La première température des gaz d'échappement peut se déterminer à partir de grandeurs telles que par exemple la vitesse de rotation et le couple ou la vitesse de rotation et le débit de carburant dosé, grandeurs qui se trouvent dans la commande du moteur. Un premier développement du procédé de l'invention prévoit un filtrage par filtre passe-bas du comportement chronologique de la première température des gaz d'échappement suivi de la formation d'une différence avec l'évolution chronologique de la seconde température des gaz d'échappement. La constante de temps du filtrage passe-bas se fixe pratiquement en fonction de la valeur prévisible du composant surveillé. Un dépassement d'un seuil prédéfini ou la sortie de la bande de seuil vers le haut ou vers le bas pour la différence indique qu'il y une modification du comportement thermique comme filtre passe-bas. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit la formation d'une bande de tolérance autour de la première température des gaz d'échappement; ensuite on forme la différence des limites de la bande de tolérance et de la seconde température des gaz d'échappement. On forme la bande de tolérance autour de la première température des gaz d'échappement en additionnant une valeur prédéfinie à la température actuelle des gaz d'échappement et en retranchant également une valeur prédéfinie de cette température. L'étalement de la bande de tolérance peut se calculer ou se fixer de manière expérimentale. La formation de la différence avec la seconde température des gaz d'échappement et la comparai-son de la différence à un seuil prédéfini ou à une bande de seuil permettent d'avoir une information relative à la variation du comporte-ment thermique comme filtre passe-bas. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit de former un gradient de l'évolution chronologique des températures des gaz d'échappement et d'exploiter ensuite le gradient. La formation du gradient permet de déterminer de manière simple les maxima et minima des signaux. Selon un développement, on peut déterminer le comportement comme filtre passe-bas en exploitant la différence de temps entre deux maxima de température et/ou de minima de température. Un autre développement dans le cadre de la formation du gradient prévoit de comparer le gradient des antécédents de température. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit une comparaison en amplitude entre la première et la seconde température des gaz d'échappement. En s'appuyant sur le comportement comme filtre passe-bas du composant à surveiller, on aura pour la température des gaz d'échappement des amplitudes plus petites que pour la première température des gaz d'échappement. En comparant à un seuil prédéfini ou à une bande de seuil pour les deux amplitudes obtenues on peut sur-veiller le comportement thermique comme filtre passe-bas. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit une analyse spectrale de l'évolution chronologique de la première et de la seconde température des gaz d'échappement. Du fait du comportement comme filtre passe-bas du composant à surveiller, le centre de gravité des lignes spectrales ou du développement continu se déplace à partir des composantes haute fréquence pour la première température des gaz d'échappement vers les composantes basse fréquence pour la seconde température des gaz d'échappement. Par exemple en formant le centre de gravité de la courbe enveloppe TnK courbe spectrale et en comparant à un seuil prédéfini ou à une bande de seuil on peut surveiller le comportement thermique du filtre passe-bas. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit une corrélation de la seconde température des gaz d'échappement avec la première température des gaz d'échappement. La corrélation est une opération mathématique qui donne une valeur numérique plus élevée pour une température de gaz d'échappement concordante qu'en cas de différence. Une valeur élevée pour la corrélation indique néanmoins une réduction du comportement comme filtre passe-bas. Un développement prévoit de définir la valeur de la première température de gaz d'échappement par un signal de charge et/ ou un silo gnal de couple du moteur à combustion interne. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre l'environnement technique du procédé selon l'invention; - la figure 2 est un diagramme des températures des gaz d'échappement en fonction du temps. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne ou moteur thermique 10 comportant une zone d'admission et une zone de gaz d'échappement 11, 12. La zone d'admission 11 est équipée d'un capteur de débit massique d'air ou de quantités d'air 13 qui fournit un signal de débit massique d'air ou de quantité d'air mL à une commande de moteur 14. Dans la zone des gaz d'échappement 12 on a un capteur Lambda 15 fournissant un signal Lambda LAM à la commande de moteur 14. La commande de moteur 14 détermine à partir du signal de masse d'air mL, du signal lambda LAM et d'un signal de pédale d'accélérateur PWG fourni par la pédale d'accélérateur 16, un signal de carburant ME qui est une valeur de la quantité de carburant fournie au moteur à combustion in-terne 10. La commande 14 reçoit en outre un signal de vitesse de rotation ou signal de régime N. Le signal de carburant ME et le signal de vitesse de rotation N sont fournis en outre à un dispositif de surveillance 17 qui surveille les composants 18 installés dans la zone des gaz d'échappement 12. En amont du composant surveillé 18, un premier capteur de température TV fournit un premier signal de température TvK au dispositif de surveillance 17. En aval du composant surveillé 18, un second capteur de température TH fournit un second signal de température TnK au dispositif de surveillance 17. Par la comparaison des signaux à des seuils enregistrés dans la mémoire de seuil 18, le dispositif de surveillance 17 fournit le cas échéant un signal de défaut ou d'erreur FS. La figure 2 montre une première et une seconde température de gaz d'échappement TvK, TnK en fonction du temps TvK. La première température des gaz d'échappement TvK présente plus de variation en fonction du temps que la seconde température des gaz d'échappement TnK. En outre la première température des gaz d'échappement TvK pré-sente des amplitudes plus élevées par rapport à des intervalles de temps donnés que la seconde température des gaz d'échappement TnK. Le dispositif présenté à la figure 1 fonctionne de la manière suivante: La commande de moteur 14 détermine en fonction du signal de quantité d'air mL, le signal de pédale d'accélérateur PWG, du signal de vitesse de rotation M et du signal lambda LAM, le signal de carburant ME qui constitue la base du dosage du carburant pour le moteur à combustion interne 10. Dans la zone des gaz d'échappement 12 du moteur à combustion interne 10, le composant 18 que l'on surveille est par exemple un catalyseur ou un filtre à particules. Le premier capteur de température TV saisit la première température des gaz d'échappement TvK qui se produit en amont du composant surveillé 18. Le second capteur de température TH saisit la se- conde température des gaz d'échappement TnK qui se produit en aval du composant à surveiller 18. Le procédé selon l'invention de surveillance du composant 18 installé dans la zone des gaz d'échappement 12 du moteur à combustion interne 10 repose sur une vérification ou contrôle du comportement thermique comme filtre passe-bas du composant à surveiller 18, résultant de sa capacité calorifique. Le procédé selon l'invention suppose que la seconde tempé- rature des gaz d'échappement TnK est toujours saisie par un capteur de température existant réellement et qui dans l'exemple de réalisation est le second capteur de température TH. La première température des gaz d'échappement TvK peut être saisie par un capteur de température qui dans l'exemple de réalisation présenté est le premier capteur de tempéra- ture TV. En variante ou en plus on peut également calculer la première température des gaz d'échappement TvK en utilisant un modèle des gaz d'échappement. A l'aide du modèle contenu dans le dispositif de surveillance 17, on peut déterminer une valeur de la première température des gaz d'échappement TvK par exemple à partir de la vitesse de rotation N et du signal de carburant ME. Le cas échéant on peut par exemple utiliser le signal de débit massique ou de masse mL en plus ou en remplace-ment du signal de carburant ME. La mesure de la première température des gaz d'échappement TvK peut également s'obtenir uniquement à partir du si- gnal de carburant ME ou du signal de débit massique d'air ou de masses d'air mL ou encore du signal de pédale d'accélérateur PWG en liaison avec le signal de vitesse de rotation N, en fonction du couple ou de la charge du moteur à combustion interne 10 car le couple ou la charge sont l'image de la première température TvK des gaz d'échappement. Un premier développement du procédé de l'invention prévoit un filtrage par un filtre passe-bas de la première température des gaz d'échappement TvK suivi de la formation d'une différence avec la seconde température des gaz d'échappement TnK. Le comportement comme filtre passe-bas du composant surveillé 18 peut être considéré en première ap- proximation comme un comportement de filtre passe-bas du premier ordre. Le filtrage par filtre passe-bas qui se produit dans le dispositif de surveillance 17 pour la première température des gaz d'échappement TvK peut être ainsi obtenue par une approximation avec un filtre passe-bas correspondant du premier ordre. La constante de temps du filtre passe- bas doit être adaptée à la constante de temps prévisible du composant surveillé 18. L'adaptation peut se calculer ou se déterminer de manière expérimentale. A la sortie du filtre passe-bas on dispose d'un signal qui correspond au moins approximativement à la seconde température des gaz d'échappement TnK. En formant la différence entre la première tempé- rature des gaz d'échappement TvK résultant du filtrage par un filtre passe-bas et de la seconde température des gaz d'échappement TnK, mesurée, on aura une indication du changement du comportement comme filtre passe- bas du composant surveillé 18. En comparant la différence à un seuil enregistré dans une mémoire de seuil 18 ou à une bande de seuil avec un seuil supérieur et un seuil inférieur, on peut décider si la variation du comportement comme filtre passe-bas dépasse la mesure prédéfinie par le seuil ou la bande de seuil. Dans ce cas on émet le signal d'erreur FS signalant une modification du comportement comme filtre passe-bas du composant surveillé 18. On rencontre une variation du comportement comme filtre passe-bas si le composant surveillé 18 a été enlevé partiellement ou totalement ou a été remplacé par un autre composant ayant une capacité calorifique plus élevée. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit de fixer une bande de tolérance autour de la première température de gaz d'échappement TvK et de former ensuite une différence avec la seconde température des gaz d'échappement TnK. Si la différence obtenue dépasse vers le haut ou vers le bas un seuil ou une bande de seuil qui sont enregistrés dans la mémoire à seuil 18, il y aura émission du signal de défaut FS. La bande de tolérance autour de la première température des gaz d'échappement TvK peut être formée en additionnant une valeur de température prédéfinie et en retranchant une telle valeur de température pré-définie. Les valeurs sont choisies pour qu'avec un composant à surveiller 18 fonctionnant correctement, la seconde température des gaz d'échappement TnK se trouve à tout instant à l'intérieur de la bande de tolérance de la première température des gaz d'échappement TvK. Une variation du comportement comme filtre passe-bas du composant surveillé 18 fait que la seconde température des gaz d'échappement TnK quitte la bande de tolérance ou se trouve trop loin au milieu. Si la différence entre la seconde température des gaz d'échappement et la bande de tolérance dépasse vers le haut ou vers le bas le seuil prédéfini ou la bande de seuil, il y aura émission du signal d'erreur ou de défaut FS. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on forme un gradient des deux températures de gaz d'échappement TvK, TnK et on exploite le gradient. Pour exploiter le gradient on peut par exemple déterminer les maxima et/ou minima à la fois de la première température de gaz d'échappement TvK et de la seconde température de gaz d'échappement TnK. L'exploitation d'une différence de temps entre le maximum et/ou le minimum des deux températures de gaz d'échappement TvK, TnK est une mesure de la temporisation ou du retard de la seconde température des gaz d'échappement TnK par rapport à la première température des gaz d'échappement TvK du fait du comporte-ment comme filtre passe-bas du composant surveillé 18. La comparaison de la différence de temps à une valeur de seuil enregistrée dans une mémoire de valeur de seuil 18 ou de bande de seuil, conduit le cas échéant à l'émission du signal d'erreur ou de défaut FS. Une autre exploitation du gradient consiste par exemple à évaluer l'amplitude du gradient de la première température de gaz d'échappement TvK comparée à l'amplitude du gradient de la seconde température de gaz d'échappement TnK. Du fait de l'effet de lissage résul- tant du comportement comme filtre passe-bas du composant surveillé 18, il faut que l'amplitude du gradient de la seconde température des gaz d'échappement TnK soit inférieure à l'amplitude du gradient de la première température de gaz d'échappement TvK. Une autre exploitation du gradient consiste à le comparer à une valeur moyenne. Une comparaison d'amplitude est également possible directement entre la première température de gaz d'échappement TvK et la seconde température de gaz d'échappement TnK ce qui supprime la détermination du gradient. La détermination des différences entre les amplitudes à la fois directement celles des températures de gaz d'échappement TvK, TnK et/ou des gradients des température de gaz d'échappement TvK, TnK doit se faire par rapport à un intervalle de temps fixe pendant l'évolution chronologique. Cet intervalle peut se développer par gradins ou en glissant avec le temps t. Un autre développement du procédé de l'invention relève d'une analyse spectrale de la première et de la seconde température des gaz d'échappement TvK, TnK. L'analyse spectrale peut se faire par exemple en appliquant une transformation de Fourier rapide FFT. Du fait du comportement comme filtre passe-bas du composant surveillé 18, le spectre de la première température des gaz d'échappement TvK se déplace des composantes élevées du spectre vers les composantes faibles pour la seconde température des gaz d'échappement TnK. La comparaison des deux composantes spectrales est par exemple possible en formant une valeur moyenne. En formant une valeur moyenne on détermine la fréquence moyenne de la première et de la seconde température des gaz d'échappement TvK, TriK. La formation de la valeur moyenne correspond à la détermination du centre de gravité de la surface sous-tendue par l'amplitude et la fréquence. En formant la différence et en comparant la différence à un seuil ou bande de seuil enregistrée dans une mémoire à seuil 18, on peut 35 le cas échéant émettre le signal d'erreur FS. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit un calcul de corrélation entre la première température de gaz d'échappement TvK et la seconde température de gaz d'échappement TnK. Le coefficient de corrélation qui en résulte peut être normé par rapport à la valeur 1 si le composant surveillé 18 n'existe pas. Dans ce cas, on suppose une concordance entre la première et la seconde température de gaz d'échappement TvK, TnK. Dans cette hypothèse, le coefficient de corrélation pour un composant surveillé 18, fonctionnant correctement, doit avoir une valeur prédéfinie inférieure à 1. Un autre développement du procédé de l'invention prévoit un calcul de corrélation de la seconde température des gaz d'échappement TnK avec la charge et/ou le couple et/ou le signal de carburant ME (quantité de carburant injectée) du moteur à combustion interne 10. La charge et/ou le couple et/ou le signal de carburant ME du moteur à combustion interne 10 sont une mesure de la première température des gaz d'échappement TvK. La charge ou le couple peuvent se déterminer par exemple à partir du signal de vitesse de rotation (signal de régime) N et du signal de carburant ME ou encore du signal de débit massique d'air mL dans le dispositif de surveillance 17. L'avantage de ce moyen est que les grandeurs évoquées sont disponibles dans l'appareil de commande 14 du moteur à combustion interne 10 et demandent simplement d'être exploitées. La préparation du signal et le traitement du signal selon le procédé de l'invention peuvent se faire en totalité par programme. Le dis-positif de surveillance 17 de même que la mémoire à seuil 18 sont conte-nus de préférence dans la commande de moteur 14. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de surveillance d'un composant (18) installé dans la zone des gaz d'échappement (12) d'un moteur à combustion interne (10), selon le-quel on détermine une valeur de la première température des gaz d'échappement (TvK) en amont du composant (18) et une seconde température de gaz d'échappement (TnK) en aval du composant (18) à l'aide d'un second capteur de température (TH), caractérisé en ce qu' on vérifie le comportement comme filtre passe-bas défini par la capacité calorifique du composant (18), en évaluant la première température des gaz d'échappement (TvK) par rapport à la seconde température des gaz d'échappement (TnK), et en cas de variation par rapport à une valeur pré-définie du comportement de filtre passe-bas du composant (18), on émet un signal de défaut (FS). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on calcule la valeur de la première température de gaz d'échappement (TvK) à l'aide d'un modèle du gaz d'échappement pour lequel on tient compte d'un signal de carburant (ME) et/ou d'un signal de débit massique d'air ou de masse d'air (mL) du moteur à combustion interne (10). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme valeur de la première température des gaz d'échappement (TvK) on utilise le couple et/ou la charge du moteur à combustion interne (10). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue un filtrage par un filtre passe-bas de la première température des gaz d'échappement (TvK) et ensuite on forme la différence avec la seconde température des gaz d'échappement (TnK). 5 ) Procédé selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce qu' on forme une bande de tolérance autour de la première température des gaz d'échappement (TvK) et ensuite on forme une différence entre la bande de tolérance et la seconde température des gaz d'échappement (TnK). Il 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme un gradient de la première et de la seconde température de gaz d'échappement (TvK, TnK) et ensuite on exploite le gradient. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on détermine une différence de temps entre le maximum et/ou le minimum des deux gradients des deux températures de gaz d'échappement 10 (TvK, TnK). 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compare les amplitudes de la première et de la seconde température de gaz d'échappement (TvK, TnK) et/ou on compare l'amplitude du gradient de la première et de la seconde température de gaz d'échappement (TvK, TnK) de préférence dans un intervalle de temps prédéfini. 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue une analyse spectrale de la première et de la seconde température de gaz d'échappement (TvK, TnK). 10 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue une corrélation de la première température de gaz d'échappement (TvK) avec la seconde température de gaz d'échappement (TnK).