Brevet FR2876469A1 — publié le 20060414

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de commande et de régulation d'un chauffage électrique d'une sonde installée dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, se- lon lequel on règle la puissance de chauffage globale de la sonde et on détermine la valeur réelle de la température de la sonde par la mesure d'un paramètre caractéristique, par exemple d'une résistance. L'invention concerne également un dispositif de commande et de régulation d'un chauffage électrique d'une sonde installée dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion in-terne pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique Dans les véhicules automobiles actuels en général le système des gaz d'échappement du moteur à combustion interne corn- porte au moins un capteur qui est seulement prêt à fonctionner après dépassement d'une certaine température. Il peut s'agir par exemple de la sonde lambda. Le capteur est chauffé par le passage des gaz d'échappement chauds. En fonctionnement il doit être à une température nominale caractéristique de 750 C. Pour que le capteur atteigne aussi rapidement que possible sa température minimale après le démarrage et pour garantir également que dans des plages de fonctionnement dans lesquelles la seule puissance de chauffage des gaz d'échappement n'est pas suffisante, il est habituel d'équiper le capteur d'une installation de chauffage électrique. En de défaillance de l'installation de chauffage, l'aptitude au fonctionnement du capteur est le cas échéant fortement limitée. Le document DE 39 28 709 Al décrit un procédé et un dispositif de contrôle de l'aptitude au fonctionnement d'une installation de chauffage de la sonde des gaz d'échappement et des lignes d'alimentation de celle- ci. Après le branchement de l'installation de chauffage à deux instants successifs on saisit l'aptitude au fonctionne-ment de la sonde des gaz d'échappement. Si l'aptitude au fonctionne-ment n'est pas confirmée à la fin d'une première durée mais si elle est établie à la fin d'une seconde durée, on conclut que l'installation de chauffage est défaillante. Ce diagnostic de fonctionnement suppose que la sonde des gaz d'échappement atteint sa température minimale de fonctionnement plus rapidement lorsque l'installation de chauffage fonctionne et est mise en oeuvre que sous l'effet du seul chauffage par les gaz d'échappement. Ce procédé convient pour vérifier l'aptitude au fonctionnement de la sonde des gaz d'échappement. Cela permet de ré-pondre aux exigences de la réglementation californienne relative à l'environnement CARB, qui exige que la défaillance des composants concernant les gaz d'échappement (le chauffage de la sonde fait partie de ces composants) puisse être décelée et affichée. Au niveau européen il a également été prescrit de surveiller le courant de chauffage ou une grandeur alternative. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé permettant de déterminer la puissance de chauffage nominale et la puissance de chauffage de régulation d'un chauffage électrique d'une sonde installée dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ainsi que la puissance de chauffage globale comme somme de ces deux valeurs pour la surveiller et éviter une surchauffe de la sonde. L'invention a également pour but de développer un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine la puissance nominale de chauffage par un champ de caractéristiques selon les points de fonctionnement du moteur à combustion interne, on détermine une puissance de chauffage de régulation à partir de la valeur réelle de la température et d'une valeur de consigne nouvelle dans un régulateur et on forme la puissance de chauffage totale comme somme de la puissance de chauffage nominale et de la puissance de chauffage de régulation. Grâce à ce procédé on évite toute surchauffe de la céramique de la sonde et ainsi toute compensation excessive des effets de vieillissement. En outre, la réserve de réglage du régulateur reste con- servée dans des plages étendues des points de fonctionnement. Ce pro-cédé est également économique car il permet de supprimer la résistance de mesure et son convertisseur analogique/numérique. Comme on détermine la valeur réelle de la température de la sonde par mesure de la résistance interne de la sonde, le procédé est particulièrement économique. Si le paramètre déterminant la température est asservi pour que la puissance de chauffage reste stable, on conserve la réserve de réglage du régulateur dans une plage particulièrement étendue de points de fonctionnement. Cet asservissement représente ainsi une sorte de correction du paramètre déterminant la température. Selon une réalisation simple du procédé, le paramètre déterminant la température est la valeur de consigne nouvelle ou la va-leur réelle de la température. On peut distinguer entre une variation de la caractéristique de la cellule de Nernst et une réduction de la puissance de chauffage, par exemple par des courts-circuits si l'on utilise la dynamique de la variation de la puissance de chauffage de régulation pour diagnostiquer un chauffage défectueux (réduction de la puissance de chauffage). Un développement simplifié et néanmoins fiable du pro-cédé prévoit de déterminer que la sonde est défectueuse ou vieillie si la variation de la valeur réelle de la température atteint une amplitude maximale. On sépare les variations de la caractéristique de la cellule de Nernst d'une réduction de la puissance de chauffage si l'asservissement de la valeur réelle de la température est beaucoup plus lente que l'asservissement de la puissance de chauffage de régulation. Un développement du procédé avantageux pour les opérations d'entretien prévoit de détecter l'échange des sondes par l'exploitation de la puissance de chauffage de régulation car on évite une source d'erreur potentielle lors de l'échange de sondes. Si les paramètres de régulation du régulateur sont fixés selon les points de fonctionnement, on arrive à une déviation particulièrement faible entre la température de la sonde et la valeur de consigne. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'un champ de caractéristiques et un régulateur sont reliés par un étage additionneur. Cela se traduit par une installation de construction particulière- ment simple évitant toute surchauffe de la sonde des gaz d'échappement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin dans lequel: - la figure 1 montre un schéma de principe sous la forme d'un schéma par blocs très simplifié de l'environnement technique auquel s'applique l'invention. Description du mode de réalisation La figure 1 montre schématiquement l'environnement technique auquel s'applique l'invention. Un champ de caractéristiques 20 permet de fournir une puissance de chauffage nominale 41 pour une sonde neuve à caractéristique de cellule de Nernst, nominale, selon différents points de fonctionnement 30, 31. Les points de fonctionnement 30, 31 peuvent être par exemple la vitesse de rotation du moteur (régime du moteur) et/ou la charge et/ou la température des gaz d'échappement et/ou le débit massique des gaz d'échappement. Le champ de caractéristiques 20 a ainsi l'effet d'une commande intermédiaire. Cette commande intermédiaire est combinée à un régulateur 10 qui compense la différence résiduelle entre la valeur réelle 33 de la température et la valeur de consigne nouvelle 34 par mesure de la résistance interne de la sonde. La puissance de chauffage nécessaire à cet effet est appelée puissance de chauffage de régulation 40. La puissance de chauffage globale qui en résulte est formée dans un étage addition- neur 21 et est fournie par un circuit de normalisation 22 et un circuit limiteur 23 à la sonde avec un rapport de travail 43 défini à partir des valeurs prédéfinies. Le régulateur 10 peut en outre être influencé par un paramètre de régulation 32 non défini de manière précise ici. Si par exem- ple le paramètre définissant la température est asservi pour que la puissance de chauffage reste stable, on conserve la réserve de régulation du régulateur 10 dans une plage étendue de points de fonctionne-ment. On peut prévoir comme paramètre déterminant la température, la valeur de consigne nouvelle 34 utilisée comme correction de la valeur de consigne pour déterminer la température 24. La vitesse de variation 35 de la puissance de chauffage de régulation 40 est une grandeur d'entrée pour le circuit de coupure 25. Un générateur de valeur de seuil 26 en aval forme la détermination de la température de consigne 24 à partir de la différence du circuit de suppression 25 et du circuit d'évaluation 28. Par un diagnostic 29 du vieillissement de la sonde on peut utiliser la dynamique de la variation de la puissance de chauffage de régulation 40 pour afficher un chauffage défectueux en distinguant la variation de la caractéristique de la cellule de Nernst et la diminution de la puissance de chauffage. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de commande et de régulation d'un chauffage électrique d'une sonde installée dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, selon lequel on règle la puissance de chauffage globale (42) de la sonde et on détermine la valeur réelle (33) de la température de la sonde par la mesure d'un paramètre caractéristique, par exemple d'une résistance, caractérisé en ce qu' on détermine la puissance nominale de chauffage (42) par un champ de caractéristiques (20) selon les points de fonctionnement (30, 31) du moteur à combustion interne, on détermine une puissance de chauffage de régulation (40) à partir de la valeur réelle (33) de la température et d'une valeur de consigne nouvelle (34) dans un régulateur (10) et on forme la puissance de chauffage totale (42) comme somme de la puissance de chauffage nominale (41) et de la puissance de chauffage de régulation (40). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur réelle (33) de la température de la sonde par la mesure de la résistance interne de la sonde. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre déterminant la température est asservi pour que la puissance de chauffage reste stable. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre déterminant la température est la valeur de consigne nouvelle (34) ou la valeur réelle (33) de la température. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise la dynamique de la variation de la puissance de chauffage de régulation (40) pour diagnostiquer un chauffage défectueux (réduction de la puissance de chauffage). 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine que la sonde est défectueuse ou vieillie si la variation de la valeur réelle (33) de la température atteint une amplitude maximale. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on asservit la valeur réelle (33) de la température beaucoup plus lente-ment que l'asservissement de la puissance de chauffage de régulation (40). 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte l'échange des sondes par exploitation de la puissance de chauffage de régulation (40). 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fixe les paramètres de régulation (32) du régulateur (10) selon les points de fonctionnement (30, 31). 10 ) Dispositif de commande et de régulation d'un chauffage électrique d'une sonde installée dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu' un champ de caractéristiques (20) et un régulateur (10) sont reliés par un étage additionneur (21).