Brevet FR2921723A3 — publié le 20090403

FR 2921723 A3 20090403 FR 0757931 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 2921723 -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. 5 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. 10 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 15 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 20 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 25 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 : - 3 - on compare la valeur maximale du signal pulsé délivré par le capteur à une première valeur de seuil et - on compare la valeur minimale du signale pulsé délivré par le capteur à une deuxième valeur de seuil (Sinf) - on détermine l'état de fonctionnement du capteur en fonction du résultats de ces deux comparaisons. Selon d'autres caractéristiques du procédé: - si la valeur maximale du signal pulsé délivré par le capteur est inférieure à la première valeur de seuil (Ssup) et si la valeur minimale du signal pulsé délivré par le capteur est supérieure à la deuxième valeur de seuil (Sinf) alors on déclare le capteur comme étant en défaut. - on calcule la valeur moyenne du signal pulsé délivré par le capteur pour chaque période du signal. - la première valeur de seuil est égale à la valeur moyenne sur une période augmentée d'une valeur de tolérance prédéterminée. - la deuxième valeur de seuil est égale à la valeur moyenne sur une période diminuée d'une valeur de tolérance prédéterminée. 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 comparaison de la valeur maximale du signal pulsé délivré par le capteur à une première valeur de seuil et des moyens de comparaison de la valeur minimale du signale pulsé délivré par le capteur à une deuxième valeur de seuil et des moyens de détermination de l'état de fonctionnement du capteur en fonction du résultats de ces deux comparaisons. - 4 Dans un mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens de déclaration d'une défaillance du capteur aptes à être activés si la valeur maximale du signal pulsé délivré par le capteur est inférieure à la première valeur de seuil et si la valeur minimale du signal pulsé délivré par le capteur est supérieure à la deuxième valeur de seuil (Sinf). Dans un mode de réalisation le dispositif comporte des moyens de calcul de la valeur moyenne du signal pulsé délivré par le capteur pour chaque période du signal. 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. 15 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 : - la figure 1 illustre les principaux organes d'un moteur à combustion 20 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 25 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 410 -5 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 bouche 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 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 15 20 25 - 6 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 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, - 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. - 7 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 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 - 8 des zone 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 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), -9 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. Après une première étape 100 d'initialisation, à l'étape 101, l'U.C.E. calcule la valeur moyenne Sm du signal pulsé S délivré par le capteur à diagnostiquer pour chaque période de ce signal. Durant cette étape 101, l'U.C.E détermine également la valeur minimale Smin et la valeur maximale Smax du signal pulsé S délivré par le capteur. A l'étape 102, L'U.C.E. calcule un premier seuil Sinf, dit seuil inférieur, égal à la valeur moyenne Sm déterminée à l'étape 101 diminuée d'une valeur Tol_Inf appelée tolérance inférieure. A l'étape 103, - 10 - l'U.C.E. calcule un deuxième seuil Ssup, dit seuil supérieur, égal à la valeur moyenne Sm déterminée à l'étape 101 augmentée d'une valeur Tol_Sup appelée tolérance supérieure. A l'étape 104 l'U.C.E compare la valeur minimale Smin du signal S délivré par le capteur à la valeur du seuil inférieur Sinf et compare également la valeur maximale Smax du signal pulsé S délivré par le capteur à la valeur du seuil supérieur Ssup. Si la valeur minimale Smin du signal S est supérieure à la valeur du seuil inférieur Sinf et que la valeur maximale Smax du signal pulsé S est inférieure à la valeur du seuil supérieur Ssup, l'U.C.E. déclare le capteur en défaut à l'étape 105. Sinon, l'étape 101 est de nouveau effectuée. Afin de déterminer les seuils Tol_Inf et Tol_Sup, on place, par exemple, un capteur volontairement défectueux en lieu et place du capteur à diagnostiquer. Puis, on relève la valeur moyenne Smdefect et d'amplitude Sampdefect du signal délivrées par ce capteur défectueux pour chaque point de fonctionnement du moteur. Les valeurs de Tol_Sup et Tol_Inf sont ici égales à Samp/2. Les cartographies de Tol_Sup et Tol_Inf en fonction du point de fonctionnement moteur sont ensuite mémorisées dans la mémoire de l'U.C.E. Le procédé selon l'invention permet de vérifier que le signal délivré par le capteur sous diagnostic ne s'atténue dans une bande de tolérance prédéterminée. 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 commandés par l'outil de test, l'outil de test comprenant des moyens de -11- comparaison de la valeur maximale Smax du signal pulsé délivré par le capteur à une première valeur de seuil Ssup et des moyens de comparaison de la valeur minimale Smin du signale pulsé délivré par le capteur à une deuxième valeur de seuil Sinf et des moyens de détermination de l'état de fonctionnement du capteur en fonction du résultats de ces deux comparaisons.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 pour chaque période du signal: on compare la valeur maximale (Smax) du signal pulsé délivré par le capteur (Pl ,P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) à une première valeur de seuil (Ssup) et - on compare la valeur minimale (Smin) du signale pulsé délivré par le capteur (Pl ,P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) à une deuxième valeur de seuil (Sinf) - on détermine l'état de fonctionnement du capteur (P1, P21, P22, P23, , P31, P41, P42) en fonction du résultats de ces deux comparaisons. 2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que, si la valeur maximale (Smax) du signal pulsé (S) délivré par le capteur (Pi , P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) est inférieure à la première 20 valeur de seuil (Ssup) et si la valeur minimale (Smin) du signal pulsé délivré par le capteur (Pl ,P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) est supérieure à la deuxième valeur de seuil (Sinf) alors on déclare le capteur comme étant en défaut. 25 3- Procédé selon l'une quelconque de revendications précédentes caractérisé en que l'on calcule la valeur moyenne (Sm) du signal pulsé (S) délivré par le capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) pour chaque période du signal S. 15- 13 - 4- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première valeur de seuil (Ssup) est égale à la valeur moyenne (Sm) sur une période augmentée d'une valeur de tolérance (Toi_Sup) prédéterminée. 5- Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la deuxième valeur de seuil (Sinf) est égale à la valeur moyenne (Sm) sur une période diminuée d'une valeur de tolérance (Tol_Inf) prédéterminée. 6- Dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) délivrant un signal pulsé équipant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de comparaison de la valeur maximale (Smax) du signal pulsé délivré par le capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) à une première valeur de seuil (Ssup) et des moyens de comparaison de la valeur minimale (Smin) du signale pulsé délivré par le capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) à une deuxième valeur de seuil (Sinf) et des moyens de détermination de l'état de fonctionnement du capteur (P1,P21,P22,P23, , P31, P41, P42) en fonction du résultats de ces deux comparaisons. 7- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce quil comporte des moyens de déclaration d'une défaillance du capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) si la valeur maximale (Smax) du signal pulsé (S) délivré par le capteur (P1,P21,P22,P23, P30,P31,P41,P42) est inférieure à la première valeur de seuil (Ssup) et si la valeur minimale (Smin) du signal pulsé délivré par le capteur- 14- (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) est supérieure à la deuxième valeur de seuil (Sinf). 8- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul de la valeur moyenne (Sm) du signal pulsé (S) délivré par le capteur (P1, P21, P22, P23, P30, P31, P41, P42) pour chaque période du signal S. 9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, embarqué à bord d'un véhicule. 10- Outil de test distinct d'un véhicule comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8..