Brevet FR2921721A3 — publié le 20090403

FR 2921721 A3 20090403 FR 0757927 A 20070928 Procédé et dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur. L'invention concerne un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur. Elle s'applique en particulier aux capteurs équipant les moteurs à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Afin de piloter un moteur à combustion interne de la meilleure façon possible, il est nécessaire de connaître son état de fonctionnement. Les informations concernant cet état de fonctionnement sont fournies à une unité de commande électronique (U.C.E) par divers capteurs. Grâce à ces informations, l'U.C.E pilote les actionneurs du moteur et modifie le comportement du moteur afin qu'il soit optimal. Les signaux en provenance des différents capteurs équipant le moteur sont donc extrêmement importants pour le contrôle du moteur par l'U.C.E. Il arrive toutefois que ces capteurs fournissent des signaux erronés, ou que ces capteurs soient défaillants. Il faut donc détecter les occurrences des ces défaillances afin qu'elles soient prises en compte par l'U.C.E. Ces détections de défaillances peuvent par exemple permettre à I'U.C.E. de faire fonctionner le moteur dans un mode dit "dégradé" dans lequel les performances du moteur sont diminuées afin de le préserver. La publication JP10018920 propose un procédé de diagnostic d'un capteur situé dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne. Lors -2 de la mise en oeuvre de ce procédé, on analyse les variations des signaux émis par le capteur suite à l'ouverture d'une vanne de la ligne d'échappement. Ce type de diagnostic est indirecte car il requiert l'actionnement d'une vanne pour sa mise en oeuvre. De plus, le diagnostic est impossible à réaliser si la vanne ne fonctionne plus. En outre la qualité du diagnostic est fonction des dispersions et/ou des dérives des composants influençant l'échappement des gaz usagés du moteur. Le document WO2005085619 propose un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur durant lequel on surveille la température environnant le capteur à diagnostiquer à l'aide d'un capteur de température. Si la température environnante est inférieure à un seuil, les signaux en provenance du capteur ne seront pas pris en compte pour le pilotage du moteur. La mise en oeuvre de ce procédé nécessite l'utilisation d'un capteur de température. Si ce capteur de température est défaillant, le diagnostic du capteur de pression sera erroné. Un des buts de l'invention est de résoudre les problèmes de l'état de la technique en fournissant un procédé et un dispositif de diagnostic d'un capteur utilisant uniquement l'information en provenance du capteur à diagnostiquer et donc indépendant d'autres actionneurs ou d'autres capteurs. L'invention propose donc un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur délivrant un signal pulsé équipant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que : 2921721 -3 on calcule l'amplitude du signal délivré par le capteur pour une période du signal pulsé, on compare l'amplitude calculée à une valeur de seuil pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur. Selon une autre caractéristique du procédé, si la valeur de l'amplitude du signal délivré par le capteur est inférieure à la valeur de seuil, on déclare le capteur comme étant défaillant. 10 L'invention concerne également un dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur délivrant un signal pulsé équipant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul l'amplitude du signal délivré par le capteur et des moyens de comparaison de l'amplitude calculée à une valeur de seuil pour diagnostiquer l'état de 15 fonctionnement du capteur . Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte des moyens de déclaration d'une défaillance du capteur si la valeur de l'amplitude du signal délivré par le capteur est inférieure à la valeur de seuil. Dans un mode de réalisation le dispositif est embarqué à bord d'un véhicule. L'invention concerne également un outil de test distinct d'un véhicule comportant le dispositif de diagnostic ci-dessus définit. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif illustré par les figures annexées, sur lesquelles : 5 20 25 - 4 - la figure 1 illustre les principaux organes d'un moteur à combustion interne du type Diesel suralimenté; - les figures 2 et 3 sont des chronogrammes du signal délivré par un capteur défaillant; - la figure 4 est ordinogramme des étapes du procédé selon l'invention; - la figure 5 est un chronogramme du signal délivré par le capteur que l'on souhaite diagnostiqué illustrant la mise en oeuvre de l'invention. Comme illustré sur la figure 1, un moteur à combustion 1 qui est ici un moteur Diesel, comporte, une pluralité de cylindres en ligne 40, un collecteur d'admission 2 et un collecteur d'échappement 3. Un turbocompresseur 4 comporte une turbine 4a et un compresseur 4b montés sur un arbre commun. Un refroidisseur 7 d'air de suralimentation est monté entre le compresseur 4b et le collecteur d'admission. Le moteur comporte également une U.C.E. 10. Avant d'arriver dans le collecteur d'admission 2, l'air frais en provenance de l'atmosphère traverse un filtre à air 5 et un débitmètre massique 6. L'air frais est ensuite comprimé par le compresseur 4a puis est refroidi par le refroidisseur 7. L'unité électronique de commande 10 pilote la quantité d'air frais arrivant dans les cylindres du moteur grâce à un volet d'admission d'air 8. Du côté de l'échappement, les gaz d'échappement issus du collecteur d'échappement 3 traversent la turbine 4a avant de pénétrer dans la ligne d'échappement 18 . Une partie des gaz d'échappement à haute pression peut être recyclée par la boucle de recirculation 28 comportant une vanne de recirculation des gaz d'échappement 27. Avant d'arriver dans le collecteur d'admission 2, les gaz d'échappement recirculés peuvent traverser un - 5 refroidisseur 29 ou contourner ce refroidisseur en passant pas un conduit de contournement 30. Ce conduit de contournement ou bypass 30 du refroidisseur 29 est commandé par l'unité de commande électronique qui agit sur une vanne 38 de contournement. Les gaz d'échappement non recirculés sont acheminés vers un catalyseur d'oxydation 32 puis vers un système de post-traitement 34 des gaz d'échappement . Le système de post-traitement peut par exemple être un filtre à particule. 10 A la sortie du système de post-traitement 34, les gaz d'échappement qui ne sont pas recyclés sont évacués dans la ligne d'échappement 18. L'unité de contrôle électronique 10 reçoit différentes informations en 15 provenance des capteurs du moteur par des connexions non représentées sur la figure par soucis de clarté. Ainsi, si le moteur est équipé des capteurs correspondants, l'unité électronique de commande 10 peut recevoir via ces connexions : - la pression d'air avant le compresseur 4a donnée par le capteur de pression P1, - la pression d'air de suralimentation avant le volet d'admission 8 donnée par le capteur P21, - la pression d'air de suralimentation après le volet d'admission 8 donnée par le capteur P22, - la pression d'air de suralimentation après le piquage de la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P23, - la pression des gaz échappement avant piquage la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P30, 20 25 - 6 la pression des gaz échappement avant la turbine 4a donnée par le capteur P31, - la pression des gaz échappement après la turbine 4b donnée par le capteur P41, - la pression des gaz échappement avant le systèmes de post-traitement 34 des gaz d'échappement donnée par le capteur P42, - le débit massique d'air frais admis donné par le capteur 6. En raison de son principe de fonctionnement, un moteur thermique à combustion interne est un générateur de pulsations d'ondes de pression. Les déplacements simultanés des pistons 40 et des soupapes d'admission et d'échappement entraînent une aspiration rythmée de la colonne d'air présente dans la ligne d'admission et un refoulement rythmé de la colonne des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement. La géométrie et les éléments composant ces lignes participent au développement d'effets acoustiques pulsés. Ainsi, les signaux délivrés par les capteurs de débit et par les capteurs de pression précédemment cités sont pulsés. Les figure 2 montre la forme du signal S que peut produire un des capteurs de débit ou un des capteurs de pression équipant un moteur à combustion interne. Ce signal S peut par exemple provenir du débitmètre massique d'air frais 6. Dans les zones A et C du chronogramme de la figure 2, le capteur fonctionne normalement et délivre un signal S sensiblement sinusoïdal reflétant les pulsations de fonctionnement du moteur. Dans la zone B du chronogramme de la figure 2, la valeur du signal S délivré par le capteur indique qu'il est défaillant. La valeur du signal S est - 7 constante, ne reflétant donc plus le fonctionnement pulsé du moteur, et on parle alors de "figeage" de signal S du capteur. La figure 3 est un chronogramme illustrant un autre type de défaillance pouvant survenir sur un capteur équipant un moteur à combustion interne. Tout comme pour la figure 2 dans les zones A et C, le capteur fonctionne normalement et délivre un signal S sensiblement sinusoïdal reflétant les pulsations de fonctionnement du moteur. Dans la zone B du chronogramme de la figure 3, la valeur du signal S délivré par le capteur indique qu'il est défaillant. En effet, l'amplitude du signal en provenance du capteur dans la zone B est très inférieure à celle des zones A et C. On parle alors d'atténuation de l'amplitude du signal du capteur. Ces différents types de défaillances peuvent avoir de nombreuses causes aux nombres desquelles on peut citer: ^ Des défaillances électriques du capteur, du câblage ou de la connectique : o capteur débranché, o électronique interne capteur défaillante, o capteur défectueux au niveau bas (figeage du signal délivré par le capteur au niveau logique bas) , o capteur défectueux niveau haut (figeage du signal délivré par le capteur au niveau logique haut), o circuit ouvert du fil de masse entre le capteur et le calculateur; o circuit ouvert du fil d'alimentation entre le capteur et le calculateur, o court-circuit du fil transportant le signal délivré par le capteur - 8 avec le fil transportant la masse, o court-circuit du fil transportant le signal délivré par le capteur avec le fils transportant l'alimentation, ^ défaillances fonctionnelles du capteur : o encrassement des senseurs de mesure, o blocage des senseurs de mesure. ^ défaillances dues à l'environnement du capteur : o bouchage partiel ou total du piquage du capteur sur le conduit o bouchage partiel ou total du conduit de déport entre le piquage et le capteur (défaut conduit de déport encrassement). o débranchement du conduit de déport entre le piquage et le capteur (défaut piquage amont cassé). Dans l'état de la technique, le diagnostic de ces défaillances consiste, à vérifier que la valeur du signal délivré par le capteur appartient à une plage utile de mesure correspondant à une zone restreinte de l'étendue d'utilisation du capteur ou, à vérifier que cette valeur est cohérente avec l'information délivrée par un autre capteur ou par un modèle sur des points de fonctionnement moteur donnés. Cependant, certaines défaillances du système de mesure, comme par exemple les cas de circuit ouvert sur le fil de masse pour certains capteurs de pression, ont pour conséquence le figeage de la tension délivrée par le capteur dans la plage utile de mesure du capteur. Il devient alors difficile de discriminer une information valide d'une information invalide uniquement avec les diagnostics actuels. La présente invention cherche également à résoudre ces inconvénients de l'art antérieur. On se reporte à présent aux figures 4 et 5 afin de mieux comprendre les étapes de mise en oeuvre du procédé de diagnostic selon l'invention. 5 Après une première étape 100 d'initialisation, à l'étape 101, l'U.C.E. calcule l'amplitude Samp du signal pulsé S délivré par le capteur sur une période P de ce signal. A l'étape 102, l'U.C.E. compare la valeur de cette amplitude Samp à une valeur de seuil de défaut Sinf pour le point de fonctionnement 10 courant du moteur. Si l'amplitude calculée Samp est inférieure à la valeur de défaut Sinf alors l'U.C.E déclare le capteur comme étant défaillant à l'étape 103. Dans le cas contraire, l'étape 101 est de nouveau effectuée. Afin de déterminer les seuils Sinf, on place un capteur volontairement 15 défectueux en lieu et place du capteur à diagnostiquer. Puis, on relève les valeurs d'amplitude délivrées par ce capteur défectueux pour chaque point de fonctionnement du moteur. On obtient alors une cartographie de Sinf en fonction du point de fonctionnement du moteur. Cette cartographie est ensuite mémorisé dans la mémoire de l'U.C.E. 20 Le procédé selon l'invention permet de vérifier que l'amplitude du signal observé reste supérieure à une valeur de seuil. Si un figeage de la valeur délivrée par le capteur survient un défaut sera levé. De même si l'amplitude du signal diminue, un défaut signalant cette défaillance sera levé par l'U.C.E. En outre, le procédé de diagnostic précédemment décrit peut-être réalisé à l'arrêt du véhicule moteur tournant. A cette fin, un outil de diagnostic, distinct du véhicule pouvant être connecté à celui-ci, par exemple par un connecteur de diagnostic, peut être prévu. Dans ce cas, les étapes du procédé sont -9 25 2921721 - 10 - commandés par l'outil de test, l'outil de test comprenant des moyens de mesure de l'amplitude du signal délivré par le capteur testé et des moyens de comparaison de cette amplitude à une valeur prédéterminée pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur.10 REVENDICATIONS 1- Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) délivrant un signal (S) pulsé équipant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce: on calcule l'amplitude (Samp) du signal (S) délivré par le capteur pour une période du signal (S) pulsé, on compare l'amplitude Samp calculée à une valeur de seuil Sinf pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur (P1 ,P21,P22,P23,P30 ,P31,P41,P42). 2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que, si la valeur de l'amplitude du signal (S) délivré par le capteur est inférieure à la valeur de seuil (Sinf), on déclare le capteur (P1 ,P21,P22,P23,P30 , P31, P41, P42) comme étant défaillant. 3- Dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur (P1, P21, P22, P23, , P31, P41, P42) délivrant un signal pulsé équipant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul l'amplitude (Samp) du signal (S) délivré par le capteur et des moyens de comparaison de l'amplitude (Samp) calculée à une valeur de seuil (Sinf) pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur . 4- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déclaration d'une défaillance du capteur (P1, P21, P22, P23, , P31, P41, P42) si la valeur de l'amplitude du signal (S) délivré par le capteur est inférieure à la valeur de seuil (Sinf). 2921721 - 12 - 5- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, embarqué à bord d'un véhicule. 5 6- Outil de test distinct d'un véhicule comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4.