Brevet FR2921425A1 — publié le 20090327

PROCEDE DE DIAGNOSTIC DU VOLET DE DERIVATION DE L'ECHANGEUR DANS UN CIRCUIT DE RECIRCULATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'une défaillance du circuit EGR d'un moteur, plus précisément le blocage du volet de dérivation de l'échangeur EGR. 10 ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Le volet de dérivation est un élément clé du système de recirculation des gaz d'échappement (désigné par l'acronyme EGR û Exhaust Gas Recirculation selon la terminologie anglo-saxonne). 15 Sa fonction est de diriger les gaz EGR dans un circuit de dérivation (ou, selon la terminologie anglo-saxonne fréquemment utilisée, de � by-pass �) de l'échangeur afin de bénéficier de gaz chauds pour l'amorçage du catalyseur. Le bon fonctionnement du volet permet donc de garantir la dépollution des moteurs diesel actuels. Le blocage du volet en mode by-pass ou en mode 20 refroidi a des conséquences directes sur la pollution émise en sortie du moteur. Les seuils de dépollution étant de plus en plus sévères, il est primordial, afin de satisfaire aux prochaines normes, de diagnostiquer de telles défaillances du volet. Le risque lié au blocage du volet n'est en outre pas lié uniquement à la 25 pollution. En effet, une défaillance du volet peut avoir des conséquences sur la fiabilité des composants environnants (dégradation due à une température trop élevée de la vanne EGR et de son support) et l'intégrité des stratégies de contrôle moteur qui l'utilisent (telles par exemple que le décrassage de la vanne et de l'échangeur, ou encore l'amorçage du catalyseur). 30 Plusieurs méthodes de diagnostic des défaillances ont déjà été développées, avec des performances variables. Un premier procédé, décrit dans le document JP2006-291921, utilise un capteur de température situé à l'entrée du répartiteur d'admission et permet de diagnostiquer un blocage du volet en mesurant l'écart de température entre le5 mode refroidi et le mode by-pass. Toutefois, ce procédé, basé sur une simple différence de deux températures, semble peu robuste vis-à-vis des dispersions et des variations liées à l'inertie du circuit EGR. En outre, cette méthode présente l'inconvénient de ne pas permettre de vérifier la bonne fermeture du volet après l'actionnement : un blocage du volet en position actionnée ne sera donc détecté qu'à l'occurrence suivante de diagnostic. Par ailleurs, cette méthode semble relativement imprécise car le capteur de température situé à l'entrée du répartiteur d'admission subit l'influence de l'air frais admis. Un autre procédé, décrit dans le document JP 2003-247459, met en oeuvre une stratégie basée sur la surveillance du débit d'air avant et après l'activation du volet de by-pass, le volet d'admission d'air et la vanne EGR étant totalement ouverts. Le principal avantage de cette solution est qu'elle utilise simplement le débitmètre situé sur le conduit d'admission d'air frais. Toutefois, selon les moyens techniques employés, cette stratégie peut engendrer un taux non négligeable de fausses détections, dues à l'environnement EGR (températures élevées, encrassement de la connectique) et à la réactivité limitée de la commande du volet. En effet, des phénomènes d'ondes de pression retardent la commande par dépression du volet de by-pass. Enfin, d'autres applications utilisent un contacteur permettant de connaître la position ouverte / fermée du volet. Cependant, cette stratégie peut également générer un taux important de détections erronées, à cause de l'environnement EGR. Un but de l'invention est donc de définir une méthode simple et fiable permettant de détecter toute défaillance du volet de by-pass. Un autre but de l'invention est de diagnostiquer une perte totale de la fonction refroidissement. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Un premier objet de l'invention est un procédé de diagnostic d'une défaillance du circuit EGR d'un moteur comprenant un échangeur EGR, une vanne EGR, un conduit de dérivation de l'échangeur EGR, et un volet dit de by- pass, disposé en amont de l'échangeur EGR et du conduit de dérivation de manière à réguler la proportion des gaz d'échappement passant dans ceux-ci, le circuit EGR étant apte à être activé selon un mode dit refroidi, où le volet est fermé, et un mode dit by-pass, où le volet est ouvert, le procédé étant caractérisé en ce que, pendant une phase de diagnostic, on effectue deux activations du volet et en ce que l'on mesure une moyenne des variations de la température des gaz EGR à la sortie de l'échangeur EGR pendant la phase de diagnostic. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la première activation vise à ouvrir le volet, et la deuxième activation vise à fermer le volet ; - on mesure la température maximale atteinte pendant la phase de diagnostic ; - on calcule un premier écart de température entre la ladite température maximale et la température mesurée au moment de la première activation et on calcule un deuxième écart de température entre ladite température maximale et la température mesurée à la fin de la phase de diagnostic ; - on calcule la moyenne du premier et du deuxième écart de température ; - on compare la moyenne à un seuil prédéterminé de telle sorte que : - si la moyenne est supérieure au seuil, alors le volet est fonctionnel ; - si la moyenne est inférieure au seuil, alors le volet est défaillant. Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de diagnostic d'une défaillance du circuit EGR d'un moteur comprenant un échangeur EGR, une vanne EGR, un conduit de dérivation de l'échangeur EGR, et un volet dit de by- pass, disposé en amont de l'échangeur EGR et du conduit de dérivation de manière à réguler la proportion des gaz d'échappement passant dans ceux-ci, le circuit EGR étant apte à être activé selon un mode dit refroidi, où le volet est fermé, et un mode dit by-pass, où le volet est ouvert, le dispositif comprenant : - un capteur de température (34) disposé de manière à mesurer la température des gaz EGR sortant de l'échangeur, - un moyen d'acquisition des mesures de température, - un moyen de calcul des moyennes des températures mesurées, - un moyen de comparaison avec un seuil (S) prédéterminé. Un troisième objet de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant des moyens de mesure de température et des moyens de calcul permettant la mise en oeuvre du procédé de diagnostic conforme à l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée de l'invention qui va suivre, en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique un dispositif de recirculation des gaz EGR auquel s'applique l'invention ; - la figure 2 est un graphe illustrant le principe de fonctionnement de l'invention ; -la figure 3 est un logigramme de la mise en oeuvre du diagnostic ; - la figure 4 est une courbe de résultats d'essais effectués avec un volet de by-pass fonctionnel ; - la figure 5 est une courbe de résultats d'essais effectués avec un volet de by-pass bloqué. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le moteur 1 comprend un circuit 2 d'admission d'air frais comprenant un conduit d'entrée d'air 21 et un débitmètre d'air 22. L'admission d'air frais dans le répartiteur d'admission 4 est ajustée au moyen d'un volet d'air 23. Le moteur comprend par ailleurs un circuit 3 de recirculation des gaz EGR comprenant un conduit 30 de recirculation des gaz EGR prélevés à l'échappement, un échangeur EGR 31 et une vanne 33 dite vanne EGR permettant de réguler le débit de gaz EGR entrant dans le répartiteur d'admission 4. Un conduit de dérivation 35 est disposé en parallèle de l'échangeur 31 ; un volet de by-pass 32 est disposé en amont de celui-ci de telle sorte que : - lorsque le volet 32 est fermé, les gaz EGR passent dans l'échangeur et y sont refroidis (on parle de � mode refroidi �), et -lorsque le volet 32 est ouvert, les gaz EGR passent dans le conduit de dérivation et conservent sensiblement leur haute température (ce mode est dit � by-pass �). Sur la figure 1, le conduit de dérivation 35 est schématisé comme étant intégré à l'échangeur 31, mais cette représentation n'est pas limitative et l'on peut rencontrer des conduits de dérivation dissociés de l'échangeur EGR. Un capteur de température 34 est en outre disposé entre la sortie de l'échangeur 31 et la vanne EGR 33, de manière à mesurer la température (notée TsEGR) des gaz EGR sortant de l'échangeur. Selon une variante de réalisation, le capteur 34 peut également être disposé en aval de la vanne EGR 33. La stratégie de diagnostic est basée sur la surveillance de la température EGR avant et après l'activation du by-pass de l'échangeur. En effet : - une variation importante de TsEGR entre l'activation (ouverture) et la fermeture du volet signifie que le volet 32 est fonctionnel ; - à l'inverse, une variation faible de TsEGR indique que le volet 32 est bloqué. Le principe du diagnostic conforme à l'invention va être décrit, en référence à la figure 2. En premier lieu, il est important de préciser la zone et les conditions nécessaires à la réalisation du diagnostic. La détection d'une défaillance du volet de by-pass EGR n'est en effet possible que lorsque les conditions de fonctionnement sont stabilisées, afin de filtrer les fluctuations et les inerties de température. Le point de fonctionnement de la stratégie sera à déterminer en fonction des écarts de température observés sur les paliers du cycle d'homologation européen (NEDC) : on choisira ceux où l'écart de température est le plus important. La stratégie de diagnostic est basée sur la surveillance de la variation de la température TsEGR en sortie de l'échangeur EGR 31, après actionnement du volet de by-pass 32. Sur la figure 2, la courbe Cl, en forme de créneau, représente l'évolution de la commande du volet de by-pass 32 au cours d'une phase de diagnostic. La valeur basse correspond au mode refroidi (c'est-à-dire que le volet 32 est fermé de sorte que la totalité des gaz EGR passe dans l'échangeur 31) ; la valeur haute correspond au mode by-pass (dans lequel le volet 32 est ouvert de sorte que les gaz EGR passent dans le conduit de dérivation 35). La courbe C2 représente l'évolution théorique de la température TsEGR au cours d'une phase de diagnostic, avec la même échelle de temps que celle de la courbe Cl, avec un volet 32 fonctionnel. La courbe C3 représente l'évolution théorique de la température TsEGR au cours d'une phase de diagnostic, avec la même échelle de temps que celle de la courbe Cl, avec un volet 32 défaillant. Lorsque les conditions de diagnostic sont atteintes, on actionne le volet de by-pass 32, de sorte que l'on passe du mode refroidi au mode by-pass (représenté par la flèche Al sur la courbe Cl). A cet instant, on effectue une première acquisition (notée Ti) de la température TsEGR. Le volet est donc piloté en position ouverte pendant une première durée t, qui doit correspondre à la durée moyenne permettant de s'assurer de la pleine ouverture du volet. Ce temps est déterminé au cas par cas et mis sous contrôle en termes de vieillissement. Le volet est ensuite actionné (flèche A2 sur la courbe Cl) de manière à passer du mode by-pass au mode refroidi ; il est maintenu fermé pendant une deuxième durée t. A l'issue de ce laps de temps, on effectue une acquisition (notée T3) de la température TsEGR. La durée de la phase de diagnostic est donc de 2t. Durant toute la phase de diagnostic, on recherche la température maximale (notée T2) atteinte en sortie de l'échangeur EGR. Ceci permet de s'affranchir de l'inertie thermique du circuit d'EGR. On peut alors calculer un premier écart de température : AT1 = T2 û Ti. Ce calcul s'effectue entre le point 1 (moment d'ouverture du volet) et le point 2 (maximum de TsEGR atteint durant la phase de diagnostic) de la courbe C2. On calcule également un second écart de température : AT1 = T2 û T3. Ce calcul s'effectue entre le point 2 et le point 3 (correspondant à la fin de la phase de diagnostic et à la fermeture complète du volet) de la courbe C2. Le critère de diagnostic est la moyenne de ces deux écarts, ce qui permet de s'affranchir des perturbations extérieures rencontrées dans l'utilisation courante d'un véhicule (état de la route, dispersions,...). Ce critère de diagnostic est désigné par ATmoy = (AT1 + AT2) / 2. Le calcul de AT1 est effectué sur la première activation. Toutefois, ce seul calcul ne permet pas de détecter un blocage intempestif du volet pendant le déroulement du diagnostic. Il est donc important de vérifier si le volet est bien revenu dans sa position d'origine. Le second écart AT2 calculé sur la deuxième activation permet de le détecter. En outre, le calcul du deuxième écart permet un gain en fiabilité de détection. Avec un volet fonctionnel (courbe C2), l'activation du volet a un impact visible sur la température TsEGR, qui se traduit par des écarts AT1 et AT2 relativement importants, typiquement de l'ordre de 25°C pour des échangeurs à faible efficacité, pouvant aller jusqu'à 100°C pour des échangeurs présentant une efficacité importante. Par contre, avec un volet défaillant (courbe C3), l'activation du volet n'a pas d'incidence sur la température TsEGR, ce qui se traduit par des écarts de température très faibles, de l'ordre de 0 à 10°C. On détermine, par le biais d'études statistiques, un seuil S tel que : - si ATmoy = (AT1 + AT2) / 2 est supérieur à s, alors le volet de by-pass est fonctionnel ; - si ATmoy = (AT1 + AT2) / 2 est inférieur à s, on considère que le volet est défaillant, les causes de défaillance possibles étant un grippage mécanique, le débranchement de la durite de l'électrovanne de by-pass, ou encore un problème de commande. En référence à la figure 3, le processus logique permettant d'effectuer le 20 diagnostic comprend donc les étapes suivantes : - au démarrage du véhicule, le dispositif s'initialise (case 101) ; - tant que les conditions ne sont pas stabilisées (case 102), le diagnostic est inactif ; - lorsque les conditions sont stabilisées (case 103), on active la 25 commande by-pass et on mémorise la température TsEGR_1 (case 104) ; - on désactive alors la commande by-pass (case 105) ; - on mémorise la température TsEGR_2 (case 106) ; - on mémorise la température TsEGR_3 (case 107) ; 30 - on calcule les écarts de température : AT1 = 1 TsEGR_1 û TsEGR_2 1 AT2 = 1 TsEGR_2 û TsEGR_3 1 puis on compare la moyenne des écarts (ATmoy = (AT1 + AT2)/2) avec le seuil S prédéterminé (case 108) ; ^ si ÈTmoy S, on désactive le diagnostic (case 102). Lorsque le défaut est confirmé, une information (appelée par DTC ou Diagnostic Trouble Code selon la terminologie anglo-saxonne) est stockée dans la mémoire du calculateur ; un voyant de service s'allume ; enfin, un mode dégradé est activé, consistant à fermer la vanne EGR afin de diminuer la température à ses bornes. La figure 4 représente les résultats de la mesure de TsEGR avec un volet fonctionnel. La figure 5 représente les résultats de la mesure de TsEGR avec la commande de by-pass débranchée. La méthode de diagnostic qui vient d'être présentée présente donc l'avantage de reposer sur une stratégie très fiable. En effet, des essais réalisés sur une application avec un échangeur EGR de très faible efficacité ont montré le caractère discriminant du critère ÈTmoy. En outre, la méthode proposée permet de vérifier la bonne fermeture du volet lors de la même phase de diagnostic. Enfin, la mesure de la température TsEGR nécessite l'utilisation d'un capteur de température mais cette mesure ne permet pas que d'effectuer le diagnostic du volet de by-pass mais peut être utilisée pour d'autres diagnostics ù le diagnostic de l'échangeur EGR par exemple, et notamment la perte totale de la fonction refroidissement ; les défaillances menant à cette perte ù fuite d'eau par exemple ù étant néanmoins plus rares. REVENDICATIONS 1. Procédé de diagnostic d'une défaillance du circuit EGR (3) d'un moteur comprenant un échangeur EGR (31), une vanne EGR (33), un conduit de dérivation (35) de l'échangeur EGR, et un volet (32) dit de by-pass, disposé en amont de l'échangeur EGR (31) et du conduit de dérivation (35) de manière à réguler la proportion des gaz d'échappement passant dans ceux-ci, le circuit EGR (3) étant apte à être activé selon un mode dit refroidi, où le volet (32) est fermé, et un mode dit by-pass, où le volet (32) est ouvert, caractérisé en ce que, pendant une phase de diagnostic, on effectue deux activations (Al, A2) du volet (32) et en ce que l'on mesure une moyenne des variations de la température (TsEGR) des gaz EGR à la sortie de l'échangeur EGR (31) pendant la phase de diagnostic. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première activation (Al) vise à ouvrir le volet (32), et en ce que la deuxième activation (A2) vise à fermer le volet (32). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on mesure la température maximale (T2) atteinte pendant la phase de diagnostic. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on calcule un premier écart de température (AT1) entre la ladite température maximale (T2) et la température (Ti) mesurée au moment de la première activation (Al) et en ce que l'on calcule un deuxième écart de température (AT2) entre ladite température maximale (T2) et la température (T3) mesurée à la fin de la phase de diagnostic. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on calcule la moyenne (ATmoy) du premier et du deuxième écart de température. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on compare la moyenne (ATmoy) à un seuil (S) prédéterminé de telle sorte que : - si ÈTmoy est supérieur à s, alors le volet est fonctionnel ; - si ÈTmoy est inférieur à s, alors le volet est défaillant. 7. Dispositif de diagnostic d'une défaillance du circuit EGR (3) d'un moteur comprenant un échangeur EGR (31), une vanne EGR (33), un conduit de dérivation (35) de l'échangeur EGR, et un volet (32) dit de by-pass, disposé en amont de l'échangeur EGR (31) et du conduit de dérivation (35) de manière à réguler la proportion des gaz d'échappement passant dans ceux-ci, le circuit EGR (3) étant apte à être activé selon un mode dit refroidi, où le volet (32) est fermé, et un mode dit by-pass, où le volet (32) est ouvert, caractérisé en ce qu'il comprend : - un capteur de température (34) disposé de manière à mesurer la température des gaz EGR sortant de l'échangeur, - un moyen d'acquisition des mesures de température, - un moyen de calcul des moyennes des températures mesurées, - un moyen de comparaison avec un seuil (S) prédéterminé. 8. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de température et des moyens de calcul permettant la mise en oeuvre 20 du procédé selon l'une des revendications 1 à 6.