Brevet FR2914355A1 — publié le 20081003

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement à un ou plusieurs étages installée dans au moins une conduite de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, selon lequel on détermine au moins une quantité de gaz d'échappement brut du moteur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique La capacité d'accumulation d'oxygène d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement est utilisée pour recevoir l'oxygène au cours des phases de mélange pauvre et de restituer de nouveau l'oxygène au cours des phases de mélange riche. Cela permet de convertir les composants nocifs oxydables des gaz d'échappement. Une sonde de gaz d'échappement installée en aval de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement permet de surveiller la capacité d'accumulation de l'oxygène de l'installation de nettoyage de gaz d'échappement. Cette capacité d'accumuler l'oxygène doit être surveillée dans le cadre d'un diagnostic effectué de manière embarquée car elle est une mesure de la capacité de conversion de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Pour déterminer la capacité d'accumulation de l'oxygène on charge toute l'installation de nettoyage des gaz d'échappement avec de l'oxygène tout d'abord autour d'une phase de mélange pauvre, et ensuite au cours d'une phase de mélange riche, on vide l'installation avec un gaz d'échappement dont le coefficient lambda est connu en tenant compte du débit de gaz de passage, ou encore on vide tout d'abord l'oxygène de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement par une phase de mélange riche et ensuite au cours d'une phase de mélange pauvre, on charge avec des gaz d'échappement ayant un coefficient lambda connu en tenant compte du débit de gaz d'échappement passant. La phase de mélange pauvre se termine lorsque la sonde des gaz d'échappement en aval de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement détecte l'oxygène qui ne peut plus être accumulé par l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. De même on termine une phase riche lorsque la sonde des gaz d'échappement détecte le passage de gaz d'échappement riche. La durée des phases de remplissage et d'évacuation avec la quantité d'air traversant le moteur à combustion interne au cours de chaque phase respective peut être une mesure de la capacité d'accumulation de l'oxygène et ainsi de l'état de vieillissement de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Le document DE-41 12 480-C2 décrit un procédé et un dispositif permettant de déterminer l'état de vieillissement d'un catalyseur. Pour cela on charge tout d'abord le catalyseur avec de l'oxygène au cours d'une phase de mélange pauvre et dès que les gaz d'échappement riches en oxygène arrivent en aval du catalyseur on commute sur une phase riche. Le diagnostic commence lorsque le moteur à combustion interne se trouve à ce moment au ralenti. On termine la phase riche lorsque des gaz d'échappement riches se détectent en aval du catalyseur. Au cours de la durée de la phase riche on détermine la quantité d'air traversant le moteur à combustion interne. Si au cours de la durée de la phase riche le moteur à combustion interne est au ralenti, on utilise le rapport de la durée de la phase riche et de la quantité d'air multipliée par un coefficient, comme mesure de la capacité d'accumuler l'oxygène et ainsi de l'état de vieillissement du catalyseur. L'avantage d'exécuter le procédé au cours d'une phase de ralenti est que la durée de la phase riche est par exemple de 11 à 12 secondes et peut ainsi se déterminer avec une plus grande précision que pendant le fonctionnement en charge lorsque la phase riche n'aurait par exemple qu'une durée de 0,5 secondes. Pour la mesure du vieillissement on fixe un seuil sous lequel le catalyseur est considéré comme n'ayant plus une capacité de conversion suffisante. Si l'installation de nettoyage des gaz d'échappement du moteur à combustion interne est équipée de plusieurs catalyseurs, selon l'état de la technique on vérifie la capacité globale de conversion de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Pour cela on commute un seuil correspondant à la capacité de conversion minimale d'un catalyseur suivant des niveaux selon que la capacité de conversion d'un second catalyseur se situe à l'intérieur ou à l'extérieur d'une plage prédéfinie. Ce procédé s'applique également par extension à un nombre plus important de catalyseurs. Les catalyseurs peuvent être installés en série dans une conduite de gaz d'échappement ou en parallèle dans plusieurs conduites de gaz d'échappement. Buts de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif de diagnostic d'une installation de nettoyage de gaz d'échappement formée de plusieurs composants de nettoyage, distincts, installés dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, permettant une évaluation fiable de la capacité de conversion de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine la capacité de conversion des différents composants de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement, et partir d'au moins une quantité de gaz d'échappement brut le cas échéant normalisée et de la capacité de conversion des différents composants, on détermine une émission de gaz d'échappement et on la compare à un seuil de diagnostic prédéfini. Le procédé selon l'invention permet de réduire le nombre d'installations de nettoyage des gaz d'échappement jugées comme défectueuses et qui répondent néanmoins encore à la réglementation. Cela permet de réduire les coûts d'entretien et de réparation d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne. Au moins une quantité de gaz d'échappement brut peut se déterminer à partir d'un modèle du comportement du moteur à combustion interne dans les conditions de fonctionnement existant respectivement ou encore en procédant par mesure. Le procédé de diagnostic s'applique d'une manière particulièrement simple et économique et en même temps il est suffisamment précis car on évalue la capacité de conversion de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement de composants distincts installés en série dans la direction de passage des gaz d'échappement par une évaluation multiplicative, et on évalue l'émission des gaz d'échappement de composants installés en parallèle par une évaluation additive. Si pour chaque composant de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement on détermine une mesure du vieillissement et si à partir de la mesure du vieillissement et à l'aide d'une courbe caractéristique on détermine la capacité de conversion, le procédé s'applique d'une manière particulièrement simple. Si à partir de la mesure du vieillissement, à l'aide d'un champ de caractéristiques prenant en compte l'entrée des gaz d'échappement, on détermine la capacité de conversion de composants distincts installés les uns derrière les autres, on peut tenir compte du caractère non linéaire de la capacité de conversion et on pourra déterminer cette capacité d'une manière particulièrement bonne. Comme mesure du vieillissement selon l'état de la technique on utilise par exemple la capacité d'accumulation de l'oxygène dans un catalyseur. Si on détermine la composition des gaz d'échappement entre les composants distincts installés en série dans la direction de passage des gaz d'échappement dans une conduite de gaz d'échappement, on peut simplifier le procédé et notamment on pourra déterminer de manière plus précise les mesures de vieillissement et les capacités de conversion des composants distincts installés en série dans le sens de passage des gaz d'échappement. Une variante du procédé permettant d'effectuer d'une manière particulièrement précise le diagnostic de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement et avec un nombre particulièrement réduit d'erreurs de diagnostic d'installations de nettoyage de gaz d'échappement, déclarées à tort comme défectueuses, prévoit de former séparément la mesure du vieillissement de la capacité de conversion des composants gazeux d'échappement limités par la réglementation tels que les hydrocarbures et les oxydes d'azote. Une variante avantageuse du procédé prévoit d'effectuer le diagnostic de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement sur le fondement d'un seuil de diagnostic déterminé au préalable par un essai, et on compare la quantité délivrée de gaz d'échappement à un seuil de diagnostic. Le seuil de diagnostic est fixé dans une vérification au cours 10 15 d'une phase de développement. De même au cours de la phase de développement on détermine une quantité de gaz d'échappement brut, définie et une conversion définie par une vérification comme point de référence. Cette façon de procéder permet de diagnostiquer de manière fiable une installation de nettoyage de gaz d'échappement qui serait défectueuse. Le problème posé par l'invention dans le cadre du dispositif est résolu par un dispositif de commutation permettant une adaptation à chaque installation de nettoyage des gaz d'échappement. Le dispositif selon l'invention peut être fabriqué en très grande série comme composant standard grâce à ce dispositif de commutation interne et s'appliquer à des installations de nettoyage de gaz d'échappement comportant des dispositifs de catalyseur différents. 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 est une vue schématique de l'environnement technique dans lequel s'applique le procédé de l'invention ; et 20 - la figure 2 montre un système de diagnostic pour une installation de nettoyage des gaz d'échappement. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement l'environnement technique dans lequel s'applique le procédé selon l'invention pour 25 diagnostiquer une installation de nettoyage des gaz d'échappement 20 à plusieurs conduites et/ou plusieurs étages. Un moteur à combustion interne 10 reçoit de l'air comburant par une alimentation en air 11 et détermine la masse de l'air à l'aide d'un débitmètre massique d'air 12. Le débitmètre massique d'air 12 peut être réalisé comme débitmètre 30 massique d'air à film chaud. La conduite d'alimentation en air 11 est en outre équipée d'un volet d'étranglement 13. Les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 10 sont évacués par une première conduite de gaz d'échappement 16 et une seconde conduite de gaz d'échappement 17 ; selon le sens de passage des gaz d'échappement, en 35 aval du moteur à combustion interne 10, dans la première conduite de gaz d'échappement 16 on a une première sonde lambda 31, un premier pré-catalyseur 21, une seconde sonde lambda 32, un premier catalyseur principal 23 et une troisième sonde lambda 33. En aval du premier catalyseur principal 23 on évacue les gaz d'échappement par une première conduite d'évacuation de gaz d'échappement 18. Dans la seconde conduite de gaz d'échappement 17, selon le sens de passage des gaz d'échappement, en aval du moteur à combustion interne 10 on a une quatrième sonde lambda 34, un second pré-catalyseur 22, une quatrième sonde lambda 35, un second catalyseur principal 24 et une sixième sonde lambda 36. Après le second catalyseur principal 24, les gaz d'échappement sont évacués par une seconde conduite d'évacuation de gaz d'échappement 19. Une commande de moteur 15 assure la commande du moteur à combustion interne 10. Cette commande assure d'une part le dosage du carburant du moteur à combustion interne 10 par une installation de dosage de carburant 14 et elle commande le volet d'étranglement 13 et d'autre part elle reçoit les signaux du débitmètre massique d'air 12. Les lignes de transmission 30 des sondes lambda transmettent à la commande de moteur 15, les signaux des sondes lambda 31, 32, 33, 34, 35, 36. Selon un mode de réalisation on peut supprimer la seconde sonde lambda 32 et la cinquième sonde lambda 35. La première sonde lambda 31 et la quatrième sonde lambda 34 déterminent une valeur réelle du coefficient lambda du mélange air/carburant alimentant le moteur à combustion interne 10 ; ces sondes peuvent être des sondes à bande large. Les sondes lambda 32, 33, 35, 36 déterminent la composition des gaz d'échappement après les pré-catalyseurs 21, 22 et les catalyseurs principaux 23, 24 et peuvent être réalisées sous la forme de sondes à variation brusque. La figure 2 montre schématiquement un système de diagnostic 40 pour évaluer la capacité de conversion d'une installation de nettoyage de gaz d'échappement 20 à plusieurs étages. A l'aide d'un premier étage de commutation 63 et d'un second étage de commutation 66 on peut adapter le système de diagnostic 40 à l'installation de catalyseur de n'importe quel type d'installation de nettoyage des gaz d'échappement 20. Pour l'installation de nettoyage des gaz d'échappement 20 décrite à la figure 1, à deux pré-catalyseurs et deux catalyseurs principaux, on met le premier étage de commutation 63 dans la position haute et le second étage de commutation 66 dans la position basse. Pour la première conduite de gaz d'échappement 16 décrite à la figure 1, on définit une première quantité de gaz d'échappement brut 42. En outre on fournit une première mesure de vieillissement 43 à un premier champ de caractéristiques 51 et on exploite selon le débit instantané de gaz d'échappement et le cas échéant de la composante de gaz d'échappement à évaluer. Comme composante de gaz d'échappement à évaluer il y a par exemple les hydrocarbures ou les oxydes d'azote. La valeur de sortie du premier champ de caractéristiques 51 est appliquée avec la première quantité de gaz brut 42 à un premier étage multiplicateur 61 ; dans cet étage on définit la valeur des gaz d'échappement après le premier pré-catalyseur 21. Le premier étage multiplicateur 61 fournit le signal au premier étage de commutation 63 ; celui-ci étant dans sa position de commutation supérieure, transmet ce signal à un second étage multiplicateur 64. Le second étage multiplicateur 64 reçoit en outre une mesure de vieillissement 44 évaluée par un second champ de caractéristiques 52 et représentant le vieillissement du premier catalyseur principal 23 selon la figure 1. Après le second étage de multiplication 64, le signal, rapporté à la première conduite de gaz d'échappement 16 correspond à une première valeur de gaz d'échappement en aval du catalyseur principal 72. Pour la seconde conduite de gaz d'échappement 17 on a une partie correspondante du système de diagnostic 40 qui, partant d'une seconde quantité de gaz d'échappement brut 47, d'une troisième mesure de vieillissement 48 évaluée dans un troisième champ de caractéristiques 54 avec un troisième étage multiplicateur 65, le second étage de commutation 66 et un quatrième étage multiplicateur 67, définit une seconde valeur de gaz d'échappement en aval du catalyseur principal 73 pour la seconde conduite de gaz d'échappement 17. La première valeur de gaz d'échappement en aval du catalyseur principal 72 et la seconde valeur de gaz d'échappement en aval du catalyseur principal 73 sont additionnées dans un second étage additionneur 68 ; la somme est comparée dans un étage de comparaison 69 à un seuil de diagnostic 45. Comme résultat, un signal de diagnostic 70 indique si la capacité de conversion de l'installation de nettoyage de gaz d'échappement 20 à plusieurs niveaux est suffisante. Si l'installation de nettoyage des gaz d'échappement se compose de deux pré-catalyseurs branchés en parallèle et d'un catalyseur principal, on adapte le système de diagnostic 40 à cette forme de réalisation en ce qu'un signal de sélection de pré-catalyseur 41 commute le premier étage de commutation 63 dans sa position de commutation basse ; ainsi le signal de sortie du premier étage multiplicateur 61 et le signal de sortie du second étage de commutation 66 seront additionnés dans un premier étage additionneur 62. Dans le signal de sortie du second étage de sommation 68, on tient ainsi compte des gaz d'échappement des deux pré-catalyseurs. Si l'installation de nettoyage des gaz d'échappement comporte un pré-catalyseur et un catalyseur principal, on peut adapter le système de diagnostic 40 ; pour cela un signal de commutation 46 commute le second étage de commutation 66 dans sa position de commutation supérieure et relie ainsi l'entrée du second étage de commutation 66 à une valeur zéro 53. Ainsi à la sortie du second étage de commutation 66 on aura également une valeur zéro qui après le quatrième étage de multiplication 67 donne une valeur zéro. Le signal de sortie du second étage additionneur 68 est ainsi égal à la première valeur des gaz d'échappement après le catalyseur principal 72 et représente ainsi la première conduite de gaz d'échappement 16. Le seuil de diagnostic 45 est ainsi adapté à tout mode de fonctionnement du système de diagnostic 40. Le système de diagnostic 40 peut utiliser plusieurs mesures de vieillissement pour chaque composant considéré séparément comme par exemple pour les hydrocarbures et les oxydes d'azote ou encore une zone frontale et pour chaque composant de gaz d'échappement en procédant de façon séparée.35 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de diagnostic d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement (20) à un ou plusieurs étages installée dans au moins une conduite de gaz d'échappement (16, 17) d'un moteur à combustion interne (10), selon lequel on détermine au moins une quantité de gaz d'échappement brut (42, 47) du moteur (10), caractérisé en ce qu' on détermine la capacité de conversion de composants distincts de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (20), et à partir d'au moins une quantité de gaz d'échappement brut (42, 47) le cas échéant normalisée et de la capacité de conversion des composants distincts, on détermine une émission de gaz d'échappement et on compare à un seuil de diagnostic prédéfini (45). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on évalue de façon multiplicative la capacité de conversion des composants distincts installés en série dans le sens de passage des gaz d'échappement dans l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (20), et on évalue de manière additive l'émission des gaz d'échappement de composants installés en parallèle. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque composant distincts de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (20) on détermine une mesure de vieillissement, et à partir de cette mesure de vieillissement on détermine la capacité de conversion à l'aide d'une courbe caractéristique ou d'un champ de caractéristiques tenant compte de l'entrée des gaz d'échappement. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' on détermine la composition des gaz d'échappement entre différents composants distincts installés en série dans le sens de passage des gazd'échappement dans au moins une conduite de gaz d'échappement (16, 17). 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme séparément la mesure du vieillissement pour la capacité de conversion de composants gazeux de gaz d'échappement, limités par la réglementation tels que les hydrocarbures et les oxydes d'azote. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue le diagnostic de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement (20) sur le fondement d'un seuil de diagnostic déterminé au préalable par une vérification, et on compare les quantités de gaz d'échappement émises à un seuil de diagnostic. 7 ) Dispositif de diagnostic d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement (20) à un ou plusieurs étages installés au moins une conduite de gaz d'échappement (16, 17) d'un moteur à combustion interne (10), caractérisé par un dispositif de communication mettant en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, permettant une adaptation à chaque installation de nettoyage des gaz d'échappement (20).25