Brevet FR2904043A3 — publié le 20080125

FR 2904043 A3 20080125 FR 0606675 A 20060721 L'invention se rapporte à un procédé de commande d'un moteur pour véhicule, comportant une étape de diagnostic d'une vanne de recirculation d'un gaz d'échappement et à un moteur pour véhicule adapté à une mise en oeuvre de ce procédé. L'invention trouve en particulier des applications intéressantes dans les moteurs diesel à combustion interne à injection directe ou indirecte. Pour satisfaire à des normes antipollution de plus en plus sévères, les solutions proposées à ce jour consistent généralement à contrôler aussi précisément que possible le fonctionnement du moteur de sorte que les émissions de particules polluantes soient limitées. On connaît ainsi de nombreuses stratégies de contrôle moteur, typiquement implantées dans un calculateur, qui permettent de contrôler ces émissions via un contrôle précis de l'injection de carburant dans les chambres de combustion du moteur. A cet égard, on sait que le contrôle de cette injection est tributaire dans une large mesure de la qualité des actionneurs impliqués dans ce processus. C'est en particulier le cas de la vanne de recirculation de gaz d'échappement, laquelle constitue en effet un actionneur clef dans ce cas d'espèce. On rappelle qu'une telle vanne, désignée couramment par vanne EGR (EGR est l'acronyme en langue anglo-saxonne de l'expression Exhaust Gaz Recirculation ), permet de par son agencement dans le moteur de recirculer des gaz provenant d'un collecteur d'échappement vers un collecteur d'admission du moteur. 2904043 2 On obtient ainsi un avantage connu selon lequel, par une légère dégradation de la combustion, on réduit la production d'oxydes d'azote (connus sous le terme NOx). Par ailleurs un autre avantage connu lié à une telle utilisation de la 5 vanne EGR concerne la réduction du bruit de combustion. En effet, l'introduction des gaz recirculés dans la ou les chambres de combustion, via le collecteur d'admission, a notamment pour effet d'étaler dans le temps la combustion des gaz présents dans la chambre, ce qui diminue la violence des explosions et par suite réduit le bruit précité. 10 On sait toutefois que les vannes EGR posent parfois des problèmes de fonctionnement. En effet, un problème connu lié à ce type de vanne est qu'elle peut parfois se bloquer dans une position ouverte ou fermée. Un tel blocage provient notamment d'une accumulation de suies 15 présentes dans les gaz d'échappement. On connaît des solutions pour détecter ce problème, ou en d'autre terme établir un diagnostic de la vanne. Dans une première solution, ce diagnostic se base sur la détection d'un éventuel court-circuit dans une liaison électrique prévue entre la vanne et un 20 calculateur qui contrôle celle-ci. Dans une deuxième solution, un potentiomètre est monté en parallèle aux accès de la vanne de sorte à fournir un signal représentatif de son degré d'ouverture/fermeture. En comparant un écart entre ce dernier et un signal de commande 25 d'ouverture/fermeture de la vanne déterminé par le calculateur, on 2904043 3 détermine alors si les positions correspondent et, par suite, si la vanne est en position bloquée ou pas. Dans une troisième solution, le diagnostic de la vanne est établi sur la base de la mesure d'une pression régnant dans un collecteur d'échappement 5 du moteur. En particulier, cette pression est comparée dans différentes étapes d'un procédé de diagnostic à différents seuils de sorte qu'à la fin on dispose d'une information sur l'état de blocage ou non de la vanne. Un but de l'invention est de proposer un procédé permettant le 10 diagnostic d'une vanne EGR qui soit efficace tout en ayant un coût de réalisation réduit. A cet effet, on propose selon l'invention un procédé de commande d'un moteur de véhicule comportant une étape de diagnostic d'une vanne de recirculation d'un gaz d'échappement, cette étape étant caractérisée en ce que 15 l'on établit le diagnostic sur la base d'un critère prédéterminé qui dépend d'une valeur de pression régnant dans un cylindre du moteur. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants : - la valeur de pression correspond à une mesure ; - le moteur comporte plusieurs cylindres et capteurs de pression 20 correspondants, et en ce que le critère dépend des mesures de pression obtenues de ces différents capteurs ; - le critère dépend d'une moyenne sur les mesures de pression ; - le critère prédéterminé correspond à un bruit de combustion du moteur ; - on détermine le bruit de combustion au moyen d'une équation du type : Nech BdB = Off + G* logo ù T Pcyln 02 AT 2904043 4 où T, Off, G, Nech, Pcyln, AT correspondent respectivement à une période prédéterminée pendant laquelle on met en oeuvre la détermination du bruit B, un biais prédéterminé, un gain prédéterminé, un nombre d'échantillons mesurés pendant la période T, la pression mesurée dans le cylindre de 5 référence n pendant la période T, un pas d'échantillonnage ; - on diagnostique un blocage de la vanne dans une position fermée si le critère est supérieur à un premier seuil (S) et on diagnostique un blocage de la vanne dans une position ouverte si le critère est inférieur à un deuxième seuil (P) ; 10 - le procédé comporte une étape préalable à celle du diagnostic dans laquelle on vérifie que le moteur fonctionne dans des conditions prédéterminées. On propose en outre selon l'invention un moteur de véhicule comportant une vanne de recirculation d'un gaz d'échappement et des moyens de commande aptes à établir un diagnostic de la vanne, caractérisé 15 en ce que les moyens de commande sont agencés pour établir le diagnostic selon un critère prédéterminé qui dépend d'une valeur de pression régnant dans un cylindre du moteur. Un aspect préféré mais non limitatif de ce moteur est le suivant : - le critère prédéterminé est un bruit de combustion. 20 Ainsi, un avantage de ce procédé est qu'il se base sur une mesure qui est déjà utilisée dans d'autres étapes du procédé de commande du moteur. On sait en particulier que ce procédé de commande peut utiliser cette mesure de la pression dans le cylindre dans une étape de recalage d'injecteurs. 25 Un tel recalage peut typiquement avoir lieu pendant le roulage du véhicule pour corriger des dispersions liées à un vieillissement. 2904043 5 Mais ce recalage est aussi typiquement mis en oeuvre sur un banc d'essai lors d'un réglage initial du moteur. On s'affranchit ainsi de dispersions d'un moteur à un autre. Par ailleurs, l'homme du métier reconnaîtra ici qu'il existe beaucoup 5 d'autres étapes dans un procédé de commande de moteur qui font appel à la pression mesurée dans un cylindre. Ainsi, le fait d'établir le diagnostic sur la mesure de pression cylindre utilisée par ailleurs permet avantageusement de limiter l'utilisation supplémentaire de composants dédiés au diagnostic, et donc de réduire les 10 coûts de réalisation par rapport à ceux de l'état de la technique. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un moteur mettant en oeuvre le procédé de 15 l'invention, et - la figure 2 montre à titre d'exemple non limitatif un organigramme du procédé selon un mode de réalisation préféré de l'invention. En référence à la figure 1, on a représenté un moteur comportant de 20 façon connue en soi un bloc moteur 1. Le bloc moteur 1 comporte classiquement un collecteur d'admission 2 et un collecteur d'échappement 3 communiquant avec au moins une chambre de combustion 4 composant en partie un cylindre. Le bloc 1 comporte en outre une bielle 5 reliée par liaison pivot à un 25 piston 6 d'une part et à un arbre 7 du moteur d'autre part. 2904043 6 Le moteur comporte encore un système de recirculation de gaz d'échappement 8 dont une entrée 8a et une sortie 8b communiquent respectivement avec le collecteur d'échappement 3 et le collecteur d'admission 2. 5 Les gaz recirculés sont ainsi véhiculés depuis le collecteur 3 vers le collecteur 2 par l'intermédiaire de conduites 10 appropriées. De manière classique encore, une vanne EGR 9 est montée dans l'une de ces conduites de sorte à pouvoir contrôler le débit des gaz recirculés par commande d'ouverture ou de fermeture adaptée. 10 A cet égard, cette commande et plus généralement celles du moteur sont prises en charge par des moyens de commande, tels que notamment un calculateur 11. Ce calculateur 11 reçoit par ailleurs une mesure 12 provenant d'un capteur de pression dans le cylindre. 15 On notera ici que, lorsque le moteur comporte n cylindres (n étant un entier), le calculateur peut recevoir jusqu'à n mesures de n capteurs de pression. Selon l'invention chaque pression cylindre mesurée 12 est utilisée dans ce calculateur 11 pour déterminer un critère de diagnostic prédéterminé et 20 par suite un diagnostic de la vanne EGR. La mesure 12 de la pression cylindre constitue ainsi une information fiable qui, utilisée selon différentes manières, permet d'arriver à une décision sur l'état de blocage ou non de la vanne EGR. Plus précisément, cette décision repose sur une comparaison du critère 25 à un ou plusieurs seuils prédéfinis. 2904043 7 Ainsi, selon un aspect de l'invention, si le critère dépasse un premier seuil S, on considère que le taux de recirculation est moins important que ce qu'il devrait être, et qu'en corollaire la vanne EGR est bloquée en position fermée. 5 Selon un autre aspect de l'invention, si le critère est inférieur à un deuxième seuil prédéfini, on considère que le taux de recirculation est très important et qu'alors la vanne est bloquée en position ouverte. On va maintenant décrire un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention en référence à la figure 2 essentiellement. 10 On notera à titre préliminaire que, dans ce mode préféré de réalisation, la pression 12 mesurée dans les cylindres permet de déterminer un bruit de combustion, lequel sert donc de critère dans le diagnostic. Le bruit de combustion est relié à une mesure 12 de pression en utilisant une formule du type suivant : Nech 15 BdB = Off + G * logo[E Pcylä (12 AT (1) T où T, Off, G, Nech, Pcyl,,, AT correspondent respectivement à une période prédéterminée pendant laquelle on met en oeuvre la détermination du bruit B, un biais prédéterminé, un gain prédéterminé, un nombre d'échantillons mesurés pendant la période T, la pression mesurée dans le cylindre de 20 référence n pendant la période T, un pas d'échantillonnage. Tel qu'illustré maintenant à la figure 2, le procédé comporte une étape 100 où l'on vérifie initialement que le moteur présente des conditions de fonctionnement prédéterminées. Par exemple, on peut vérifier d'après des paramètres de 25 fonctionnement du moteur que celui-ci est dans une phase stabilisée. 2904043 8 A cet égard, on peut utiliser des paramètres comme le régime, la charge, une accélération et/ou une décélération du moteur. Si les conditions prédéterminées sont satisfaites on passe alors à une étape 110. 5 Et dans le cas inverse, on repart au début de l'étape 100 immédiatement ou au bout d'un temps prédéfini. A l'étape 110, on procède à des mesures de pression dans chaque cylindre par l'intermédiaire des capteurs prévus à cet effet. Ces mesures sont enregistrées dans le calculateur 11 durant M cycles 10 (notamment entre 10 et 100 cycles) moteur, chaque mesure constituant un échantillon. On notera que les M cycles correspondent à la période MxTxp susmentionnée, p étant un rapport de période : période de mesure / période du cycle. 15 Dans une étape 120, le calculateur détermine le bruit de combustion à l'aide de l'équation (1) décrite plus haut. Dans cette équation, seule la mesure de la pression du cylindre d'indice n est utilisée. Mais, l'homme du métier comprendra qu'on peut relier le bruit à un 20 nombre supérieur de mesures de pression. Par exemple, on peut remplacer dans cette équation la pression Pcyln dans le cylindre d'indice n, par la valeur déterminée préalablement d'une pression moyenne dans les cylindres d'indice 1 et n. En tout état de cause, une fois le bruit de combustion déterminé, on 25 compare dans une étape 130 si le bruit est supérieur au seuil S, défini comme étant égal de préférence à environ 80 dB. 2904043 9 Si le résultat de cette comparaison est négatif, on met en oeuvre une étape 140 dans laquelle on teste si, cette fois-ci, le bruit de combustion est inférieur au seuil P, défini comme étant de préférence égal à environ 70-75 dB. 5 Si au contraire le résultat est positif, le diagnostic est que la vanne est dans une position fermée bloquée (étape 150). Pour revenir maintenant à l'étape 140, si le bruit de combustion est effectivement inférieur au seuil P, le diagnostic 150 est que la vanne est dans une position bloquée ouverte. 10 Si à l'inverse le bruit est supérieur au seuil P, on passe à une étape 160 dans laquelle on établit en tant que diagnostic que la vanne n'est pas bloquée. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins. 15 A cet égard, l'homme du métier comprendra que l'invention peut consister à ne diagnostiquer qu'un éventuel blocage en position ouverte ou en position fermée. De ce fait, on peut dans une variante de l'invention supprimer l'une des deux étapes 130 et 140 décrites dans le mode de réalisation ci-dessus. 20 Par ailleurs, comme l'aura compris l'homme du métier, le procédé selon l'invention s'applique avantageusement à des moteurs ayant un comme plusieurs cylindres. D'autre part, en variante encore on peut ajouter dans le procédé une ou plusieurs étapes dans lesquelles on compare le bruit à des seuils 25 supplémentaires. On arrive ainsi à augmenter la précision du diagnostic. 2904043 10 En particulier, celui-ci ne fournit plus une réponse du type blocage de la vanne en position fermée ou ouverte, mais une réponse plus précise fournissant une position angulaire dans laquelle la vanne est bloquée. De même, on comprendra que l'augmentation du nombre de seuil 5 permet de limiter des zones d'incertitude du procédé dans lesquelles il se peut que le diagnostic soit erroné. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur de véhicule comportant une étape de diagnostic d'une vanne de recirculation d'un gaz d'échappement, cette étape étant caractérisée en ce que l'on établit le diagnostic sur la base d'un critère prédéterminé (120) qui dépend d'une valeur de pression régnant dans un cylindre du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de 10 pression correspond à une mesure. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur comporte plusieurs cylindres et capteurs de pression (3) correspondants, et en ce que le critère (120) dépend des mesures de pression (110) obtenues de ces différents 15 capteurs. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le critère (120) dépend d'une moyenne sur les mesures de pression. 20 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le critère prédéterminé (120) correspond à un bruit de combustion du moteur. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on détermine le 25 bruit de combustion au moyen d'une équation du type : BdB =Off +G*log,o l Nech 2 T Pcyln (Il AT 2904043 12 où T, Off, G, Nech, Pcyln, AT correspondent respectivement à une période prédéterminée pendant laquelle on met en oeuvre la détermination du bruit B, un biais prédéterminé, un gain prédéterminé, un nombre d'échantillons mesurés pendant la période T, la pression mesurée dans le cylindre de 5 référence n pendant la période T, un pas d'échantillonnage. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on diagnostique un blocage de la vanne dans une position fermée si le critère (120) est supérieur à un premier seuil (S) et on diagnostique un blocage de la vanne dans une position ouverte si le critère est inférieur à un deuxième seuil (P). 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable (100) à celle du diagnostic dans laquelle on 15 vérifie que le moteur fonctionne dans des conditions prédéterminées. 9. Moteur de véhicule comportant une vanne de recirculation (9) d'un gaz d'échappement et des moyens de commande (11) aptes à établir un diagnostic de la vanne, caractérisé en ce que les moyens de commande sont 20 agencés pour établir le diagnostic selon un critère prédéterminé (120) qui dépend d'une valeur (110) de pression régnant dans un cylindre du moteur. 10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le critère prédéterminé est un bruit de combustion.