Brevet FR2893084A1 — publié le 20070511

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de diagnostic du fonctionnement d'une sonde de gaz d'échappement installée dans la con-duite des gaz d'échappement en aval d'une installation de nettoyage de gaz d'échappement, selon lequel on exploite dans un appareil de commande un signal de sortie de la sonde de gaz d'échappement comme réponse à une masse d'air fournie, et l'appareil de commande contient des données concernant la capacité d'absorption d'oxygène et/ou de la charge d'oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement, Etat de la technique Dans le cadre des diagnostics embarqués pour les commandes de moteurs à combustion interne, le diagnostic européen embarqué EOBD exige le contrôle du fonctionnement (bon fonctionnement) de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement en cours de fonction- nement. Pour cela, on installe une sonde à oxygène (sonde lambda) dans la conduite des gaz d'échappement, en aval du catalyseur. Il est en outre prescrit de vérifier également le fonctionnement de la sonde lambda. Selon l'état de la technique, on utilise à cet effet la réponse à variation brusque du signal de sonde pour les variations ou les com- mutations maigres/riches de la composition des gaz d'échappement. On exploite, d'une part, l'amplitude du signal qui doit être suffisamment importante. On exploite ensuite la vitesse de la réaction du signal de sonde en réponse à une variation de la teneur en oxygène. Dans le cas de véhicules neufs équipés de catalyseurs à forte capacité de stockage d'oxygène, il peut arriver que les masses d'air calculées et ainsi les masses d'oxygène ne soient pas suffisamment précises pour permettre un diagnostic correct. Cela peut se traduire par des enregistrements erronés dans le diagnostic de sonde et éventuellement au remplacement inutile de certains composants. La valeur de la quantité totale nécessaire au diagnostic pour l'intervalle de temps considéré pour la masse d'air traversant le moteur à combustion interne, c'est-à-dire l'intégrale mathématique de la masse d'air, se fait ainsi soit en intégrant la masse d'air mesurée en fonction du temps soit en utilisant d'autres données disponibles dans la corn- mande du moteur. Le document DE 33 19 432 décrit un procédé de diagnostic pour déterminer un état défectueux d'une sonde lambda. Selon ce procédé, on examine indirectement si la sonde contrôlée présente une tempé- rature suffisamment élevée pour permettre des mesures fiables du coefficient lambda. Cela permet de détecter une défaillance de l'installation de chauffage de la sonde lambda, mais non si le signal de sortie a une amplitude suffisamment élevée reproduisant correctement la masse d'air qui passe. Le document EP 0403 615 décrit un autre procédé de diagnostic selon lequel on mesure la tension fournie par la sonde lorsque le chauffage est coupé ; on branche le chauffage et on mesure de nouveau la tension de la sonde. Puis, si les valeurs de mesure indiquent que par rapport à des coefficients lambda chaque fois égaux, la tension, lorsque la sonde est branchée, est plus importante que lorsqu'elle est coupée, on émet un signal de défaut, le cas échéant comme signal de court-circuit ; le signal de défaut ou signal d'erreur et la tension de sonde sont ensuite traités. Selon ce procédé, on suppose qu'une cause fréquente de défaut est 15 un court-circuit entre le moyen de chauffage et le signal de sonde résultant d'une pénétration d'eau. Ce court-circuit détériore le signal de sonde aussi longtemps que le chauffage est branché. Ce procédé ne concerne qu'un aspect isolé d'une sonde à gaz d'échappement fonctionnant correctement. 20 Le document EP 0546 318 décrit un procédé d'exploitation de la caractéristique de conversion d'un catalyseur. Selon le procédé ainsi présenté, on module le signal de dosage de carburant pour certains états de fonctionnement et on décale la valeur moyenne de ce signal de dosage de carburant, modulée, jusqu'à ce que le signal de la seconde sonde des 25 gaz d'échappement ne dépasse plus un seuil prédéfini. L'importance du décalage nécessaire permet alors de conclure à la capacité de stockage d'oxygène par le catalyseur. Mais ce procédé ne permet pas d'évaluer le fonctionnement correct d'une sonde de gaz d'échappement installée dans la conduite des gaz d'échappement en aval du catalyseur. 30 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un diagnostic de sonde de gaz d'échappement améliorant l'évaluation de sondes de gaz d'échappement fonctionnant correctement et de sondes de gaz d'échappement défectueuses. 35 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le signal de sortie de la sonde de gaz d'échappement et/ou l'intégrale de la masse d'air que l'on en déduit sont corrigés par la masse d'air fournie, par le signal déduit de la capacité d'accumulation d'oxygène et/ou de la charge d'oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Ainsi, à la fois les installations de nettoyage de gaz d'échappement à forte capacité d'accumulation de stockage d'oxygène mais aussi les installations de nettoyage de gaz d'échappement déjà vieillies dont la capacité d'accumulation d'oxygène est réduite, permettent un diagnostic fiable de l'aptitude au fonctionnement de la sonde de gaz d'échappement installée dans la conduite des gaz d'échappement en aval de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. L'intégrale mathématique de la masse d'air peut se déterminer par la sommation des mesures de la masse d'air alimentant le moteur à combustion interne ou par le calcul avec d'autres caractéristiques du moteur, qui sont mesurées ou modélisées. A l'aide d'une valeur de gaz d'échappement dans un cycle d'essais on peut définir un seuil de l'intégrale de la masse d'air. Cela se fait de préférence avec un système vieilli composé d'un système de nettoyage des gaz d'échappement et d'une sonde de gaz d'échappement. Dans cette étape de procédé on utilise de préférence également un moteur à combustion interne déjà vieux et une conduite de gaz d'échappement cor-respondante. On pourra détecter par anticipation une sonde de gaz d'échappement vieillie sans augmenter le nombre de sondes de gaz d'échappement, considérées par erreur comme des sondes vieillies alors qu'elles fonctionnent correctement, en ce que l'on fait la relation entre l'amplitude et/ou l'évolution chronologique du signal de sortie de la sonde de gaz d'échappement, et une amplitude caractéristique de la masse d'air corrigée, fournie, et/ou de l'évolution chronologique du signal de sortie d'une sonde de gaz d'échappement fonctionnant correctement. Par rapport à une sonde neuve on peut utiliser à cet effet un signal de sortie retardé par rapport au signal de dosage de carburant et/ou une montée ralentie comme indiquant une sonde de gaz d'échappement défectueuse. Si l'on corrige le signal de sortie de la sonde de gaz d'échappement et/ou l'intégrale de la masse d'air que l'on en déduit en fonction de la masse d'air fournie avec le signal déduit de la capacité d'accumulation de l'oxygène et/ou de la charge en oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement, on aura un diagnostic correct de sonde de gaz d'échappement défectueuse bien que la capacité d'accumulation en oxygène de l'installation de nettoyage de gaz d'échappement soit différente. On évite le cas de sondes de gaz d'échappement fonctionnant parfaitement et classées par erreur comme défectueuses. Un mode de réalisation particulièrement simple consiste à 5 corriger le seuil de l'intégrale de la masse d'air. La correction se fait par addition, multiplication ou en fonction d'un signal déduit de la capacité d'accumulation en oxygène et/ou de la charge en oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement dans l'appareil de commande et/ ou dans un programme 10 de commande, ce qui permet d'appliquer le procédé selon l'invention sans nécessiter de dispositif complémentaire compliqué dans la commande de moteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 15 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement, - la figure 2a montre un appareil de commande équipé d'un moyen de 20 correction de la masse d'air, - la figure 2b montre un mode de réalisation d'un appareil de commande équipé d'un moyen de correction de la masse d'air, - la figure 3 montre une unité à seuil pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic selon l'invention, 25 - la figure 4 montre la forme d'un signal de sortie d'une sonde de gaz d'échappement. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne 10 équipé d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement 21 et d'un 30 appareil de commande 15. Le moteur à combustion interne 10 reçoit de l'air comburant par une conduite d'admission 11 ; le débitmètre massique d'air 12 détermine la masse d'air et transmet le signal de masse d'air 14 à l'appareil de commande 15. A partir de la puissance motrice souhaitée par le conducteur ainsi que d'autres paramètres du moteur, l'appareil de 35 commande 15 dose le carburant par l'intermédiaire d'un dispositif de do- sage de carburant 13 dans l'air comburant. Le dosage par le dispositif de dosage de carburant 13 est également influencé par un signal d'une sonde de gaz d'échappement 20 installée en aval du moteur à combustion in- terne 10 selon le sens de circulation des gaz d'échappement ; le signal de sortie de cette sonde est traité par l'appareil de commande 15. Ce signal permet de régler le rapport entre l'air comburant et la quantité ou dose de carburant (coefficient lambda) et aussi d'assurer une augmentation du dosage du carburant pour un cycle de régénération de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement 21. Le contrôle du fonctionnement de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement 21 et la détermination de la nécessité d'un cycle de régénération sont assurés par une seconde sonde de gaz d'échappement 22 en aval de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement 21 fournissant son signal de sortie 23 à l'appareil de commande 15. Dans le cadre d'un diagnostic embarqué, il est nécessaire de surveiller le fonctionnement correct de la sonde des gaz d'échappement 22. Le but du procédé est d'améliorer ce diagnostic pour reconnaître de façon fiable une sonde de gaz d'échappement 22, défectueuse, sans clas- ser une sonde de gaz d'échappement 22 fonctionnant correctement, à tort, comme étant défectueuse. La figure 2a montre l'appareil de commande 15 mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Dans l'unité de correction 40 on corrige le signal massique d'air 14 à l'aide d'un signal de correction 41 fixé dans une courbe caractéristique de correction 42 ; le signal corrigé est fourni à une unité à seuil 30. L'unité à seuil 30 forme par sommation ou intégration à partir du signal massique d'air 14, corrigé, en fonction de la durée de la mesure, une intégrale 32 de la masse d'air. Cette intégrale est comparée à un seuil prédéfini 35. Lorsqu'on atteint le seuil 35, on lance un diagnostic de la sonde de gaz d'échappement 22 non représenté ici. Le seuil 35 peut également se présenter sous la forme d'une courbe. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, on additionne ou on intègre tout d'abord le signal massique d'air 14 pour obtenir l'intégrale de la masse d'air 32 puis on corrige dans l'unité de correction 40 et on fournit le signal à l'unité à seuil 30. La figure 2b montre un second mode de réalisation du pro-cédé de l'invention ; selon ce procédé l'appareil de commande 15 reçoit le signal massique d'air 14 de l'unité à seuil 30 pour intégrer le signal et former l'intégrale 32 de la masse d'air pour comparer ce signal au seuil 35. Le seuil 35 est corrigé par le signal de correction 41 que l'on définit à partir de la courbe caractéristique de correction 42. La figure 3 montre schématiquement le fonctionnement de l'unité à seuil 30 qui traite le signal massique d'air 14. Le signal massique d'air 14 est intégré pour être représenté comme intégrale 32 suivant l'axe des temps 38 et l'axe des masses d'air 31. Lorsque l'intégrale 32 de la masse d'air atteint le seuil 35, on déclenche un diagnostic de la sonde de gaz d'échappement 22 non représentée ici. Le seuil est fixé à partir de la valeur des gaz d'échappement dans un cycle d'essais. De manière préférentielle, on utilise un système déjà vieilli composé d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement 21 et d'une sonde de gaz d'échappement 22. La caractéristique de correction 42 se détermine et se fixe à partir de la comparaison des systèmes neufs et des systèmes vieux pour le déclenchement et le calcul du diagnostic de la sonde de gaz d'échappement 22. En outre, on détermine un coefficient de vieillissement pour la capacité d'accumulation en oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement 22 et on l'enregistre dans la courbe caractéristique de cor-rection 42. Le seuil 35 peut être réalisé sous la forme d'une courbe dans 15 une extension du procédé. Si la sonde de gaz d'échappement 22 vieillit, le signal de masse d'air 14 est plus faible pour une même masse d'air. De façon correspondante, son intégrale est également plus petite, de sorte que la seconde intégrale 32 de la masse d'air est inférieure à l'intégrale initiale 32 20 de la masse d'air que l'on a dans l'unité à seuil 30. Si dans un système neuf on déclenche le diagnostic à l'instant 34, pour un système vieilli ce diagnostic ne serait déclenché qu'au second instant 36. La correction du seuil 35 abaissé à un second seuil 37 plus faible, fait que le diagnostic sera lancé à l'instant initial 34. 25 La figure 4 montre le signal de sortie 23 de la sonde de gaz d'échappement 22 fourni par une sonde neuve ; ce signal est représenté en fonction de l'axe des temps 25. Pour une variation brusque riche/maigre, définie, on aura une amplitude 24 du signal de sortie 23. La sonde de gaz d'échappement 22, vieillie, donne un signal de sortie 23a 30 d'amplitude 24a diminuée par rapport à l'amplitude 24. En plus, le signal de sortie 23a peut être déphasé par rapport au signal de sortie 23 et/ou avoir une fréquence diminuée du fait de la modification de la caractéristique de régulation du système. Ces différences peuvent servir au diagnostic d'une sonde de gaz d'échappement vieillie 22 et servir à déterminer le si- 35 gnal de correction 41. NOMENCLATURE 10 moteur à combustion interne 11 conduite d'admission 12 débitmètre massique d'air 13 dosage du carburant 14 signal massique d'air 15 appareil de commande 20 sonde de gaz d'échappement 21 installation de nettoyage des gaz d'échappement 22 sonde de gaz d'échappement 23 signal de sortie 23a signal de sortie 24 première amplitude 24a seconde amplitude 25 axe des temps 30 unité à seuil 31 axe de la masse d'air 32 intégrale de la masse d'air 33 seconde intégrale de la masse d'air 34 instant 35 seuil 36 second instant 37 second seuil 38 axe des temps 40 unité de correction 41 signal de correction 42 caractéristique de correction REVENDICATIONS 1 ) Procédé de diagnostic du fonctionnement d'une sonde de gaz d'échappement (22) installée dans la conduite des gaz d'échappement en aval d'une installation de nettoyage de gaz d'échappement (21), selon le-quel on exploite dans un appareil de commande (15) un signal de sortie (23) de la sonde de gaz d'échappement (22) comme réponse à une masse d'air fournie, et l'appareil de commande (15) contient des données concernant la capacité 10 d'absorption d'oxygène et/ou de la charge d'oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (21), caractérisé en ce que le signal de sortie (23) de la sonde de gaz d'échappement (22) et/ou l'intégrale de la masse d'air que l'on en déduit sont corrigés par la masse 15 d'air fournie, par le signal déduit de la capacité d'accumulation d'oxygène et/ou de la charge d'oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (21). 2 ) Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que l'amplitude et/ou l'évolution dans le temps du signal de sortie (23) de la sonde des gaz d'échappement (22) est reliée à une amplitude caractéristique de la masse d'air fournie, corrigée, et/ou de l'évolution dans le temps du signal de sortie (23) d'une sonde de gaz d'échappement (22) fonction- 25 nant correctement. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige un seuil de l'intégrale de la masse d'air. 30 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la correction est une addition, une multiplication ou une fonction du signal déduit de la capacité d'accumulation d'oxygène et/ou de la charge 35 d'oxygène dans l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (21) dans l'appareil de commande (15) et/ou dans un programme de commande.