Brevet FR2924167A1 — publié le 20090529

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DIAGNOSTIC DU FONCTIONNNEMENT D'UNE SONDE A OXYGENE. L'invention concerne un procédé et un dispositif de diagnostic di fonctionnement d'une sonde à oxygène. Elle concerne en particulier ui procédé et un dispositif de diagnostic du fonctionnement du circuit d, chauffage d'une telle sonde. Afin de déterminer la richesse du mélange gazeux introduit dans les cylindre d'un moteur à combustion interne installé dans un véhicule automobile, oi place dans sa ligne d'échappement une ou plusieurs sondes à oxygène encore appelées sonde Lambda. La tension de sortie de cette sonde e: fonction de la quantité d'oxygène présent dans les gaz d'échappement. La quantité de polluants émis par le moteur est fonction de la richesse di mélange carburé. Cette richesse étant régulée grâce au signal fourni par I, sonde à oxygène, il est important que cette information soit la plus fiabl, possible le plus rapidement possible. Pour délivrer un signal véritablement représentatif de la richesse du mélange carburé, une sonde à oxygène doit fonctionner dans une gamme d^ température prédéterminée. Cette gamme de températures peut être comprise entre 650 et 850°. Lors d'un démarrage à froid, la chaleur dégagé^ par les gaz d'échappement ne suffit pas à chauffer la sonde à oxygène pou qu'elle fonctionne correctement. Les sondes à oxygène sont donc pourvue d'un circuit de chauffage auxiliaire disposé à proximité de l'élément sensible de la sonde et destiné à chauffer la sonde pour qu'elle fonctionne bien dan cette gamme de températures. 2924167 -2 Pour répondre aux normes internationales concernant les émissions d, substances polluantes, tels les oxydes d'azote (NOx), les hydrocarbure imbrûlés (HC) et les oxydes de carbone (CO), il est utile de surveiller I, 5 fonctionnement du circuit de chauffage de la sonde. Le document US 2003-0178016 décrit un procédé de régulation de li température de chauffage d'une sonde à oxygène. Ce document propose d^ réguler le courant traversant la résistance de chauffage de cette sonde el 10 utilisant une modulation de largeur d'impulsion. Toutefois, ce procédé ne permet pas d'effectuer un diagnostic du circuit d^ chauffage de la sonde. Si le circuit de chauffage est défectueux en mettar en oeuvre le procédé décrit dans US 2003-0178016, la valeur de Ii 15 modulation de largeur d'impulsion sera modifiée pour compenser ce défaut E il n'y aura aucune indication sur le disfonctionnement du circuit de chauffagE Cette modification peut même ne compenser que partiellement I^ disfonctionnement présent et peut aboutir à une augmentation de la quantit, de polluants émis à froid, et à une mauvaise régulation de la température d, 20 l'élément sensible de la sonde. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'ai antérieur. 25 L'invention propose un dispositif et un procédé robustes et fiables permettar de diagnostiquer l'état de fonctionnement du circuit de chauffage d'une sond^ à oxygène. - 3 L'invention concerne un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d circuit de chauffage d'une sonde à oxygène caractérisé en ce qu'il comporte - a) une étape de calcul de la valeur moyenne du courant de chauffag, de la sonde durant une durée prédéterminée appelée fenêtre élémentaire, - b) une étape de comparaison de cette valeur moyenne à une valeu de seuil pour effectuer un diagnostic préliminaire du fonctionnement du circu de chauffage de la sonde durant cette fenêtre élémentaire, c) une étape au cours de laquelle les étapes a et b sont répétées ui nombre prédéterminé de fois, d) une étape de diagnostic définitif du circuit de chauffage de la sond^ en fonction du résultat des diagnostics préliminaires. Selon d'autres caractéristiques du procédé: - durant l'étape d) on déclare le circuit de chauffage de la sond, défaillant si le nombre de fenêtres élémentaires pour lesquels I, fonctionnement du circuit de chauffage de la sonde a été déclare défaillant est supérieur à un seuil, - durant l'étape d) on déclare le circuit de chauffage de la sond, défaillant si pour toutes les fenêtres élémentaires le fonctionnemer du circuit de chauffage a été déclaré défaillant, - lors de l'étape de diagnostic préliminaire le fonctionnement di circuit de chauffage de la sonde est déclaré défaillant si la valeu moyenne du courant est inférieure au seuil, - le procédé comporte une étape de temporisation et de stabilisatioi de la température de la résistance de chauffage du circuit d^ chauffage de la sonde, cette étape étant préalable à l'étape a), - la défaillance du circuit de chauffage de la sonde est signalée al conducteur. - 4 L'invention concerne également un dispositif de diagnostic de l'état d, fonctionnement du circuit de chauffage d'une sonde à oxygène, le disposit comportant une unité électronique de commande reliée au circuit d^ chauffage de la sonde caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens pour: -calculer de la valeur moyenne du courant de chauffage de la sond, durant une durée prédéterminée, appelée fenêtre élémentaire, - comparer cette valeur moyenne à une valeur de seuil pou effectuer un diagnostic préliminaire du fonctionnement du circuit d, chauffage de la sonde durant cette fenêtre élémentaire, - diagnostiquer le fonctionnement du circuit de chauffage de I, sonde en fonction du résultat des diagnostics préliminaires. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront 15 l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'inventior nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un moteur à combustioi interne équipé de deux sondes à oxygène, - la figure 2 est un schéma électrique partiel d'une sonde à oxygène 20 connectée à une unité électronique de commande, - la figure 3 est un ordinogramme des différentes étapes du procéd, selon l'invention. On se réfère à présent à la figure 1. Le moteur à combustion interne 6 25 allumage commandé comporte une pluralité d'injecteurs 8 injectant di carburant dans chacun des cylindres 10 du moteur 6. Les injecteurs reçoivent des signaux de commande d'une unité de commande électroniqu^ (U.C.E.) 16 par l'intermédiaire de connexions 14. Pour commander le temp d'ouverture des injecteurs 8, l'U.C.E. reçoit des signaux en provenance de -5 sondes à oxygène 18 et 20 disposées dans un conduit d'échappement 2E respectivement en amont et en aval d'un convertisseur catalytique 22, par le connexions 24 et 26. Le signal de sortie de chaque sonde 18 et 20 contier une information sur la teneur en oxygène résiduel des gaz d'échappement E également sur le rapport momentané d'air et de carburant du mélange aspire par le moteur 6. Les nivaux haut et bas de ce signal correspondent à de richesses respectivement supérieure et inférieure au rappoi stoechiométrique (richesse 1). Le moteur 6 comporte en outre dans sa ligne d'admission une vanne papillon 12 destinée à contrôler la quantité d'air admi dans le moteur. L'U.C.E reçoit également d'autres informations (température de l'air admis pression à l'admission, température de l'eau de refroidissement moteur régime moteur ...) en provenance d'autres capteurs non représentés sur I, figure 1 via les connexion 32 à 36. La figure 2 est un schéma électrique interne d'une des sondes 18 ou 20 de Ii figure 1 et de sa connexion avec l'U.C.E. Chaque sonde 18, 20 comporte ui circuit de chauffage Cc comportant une résistance de chauffage Rc et ui circuit de signal de sonde Cs comportant une résistance interne Rs d, l'élément sensible de l'élément de la sonde 1 ou 20. Le circuit de chauffag, Cc de la sonde est relié à PUCE par les connexions a et b et le circu délivrant le signal de la sonde est relié au moteur par les connexions c et c L'U.C.E calcule l'intensité du courant traversant le circuit de chauffage Cc partir de la tension qu'elle mesure aux bornes de ce circuit Cc et d'un résistance interne (non représentée sur la figure) implantée dans un montag, dit à miroir de courant. - 6 L'invention propose un procédé et un dispositif de diagnostic du circuit d, chauffage de la sonde à oxygène. On reporte à présent à la figure 3 qui est un ordinogramme des différente étapes du procédé de diagnostic selon l'invention. A l'étape 50 l'U.C.I initialise toutes les variables utilisées pour réaliser le diagnostic du circuit d, chauffage Cc. Puis, à l'étape 52 l'U.C.E vérifie que les conditions d^ réalisation du test sont réunies: - le moteur a au moins atteint une plage de régime prédéterminé, pe exemple comprise entre 750 -800 tours par minute, - la température du liquide de refroidissement est supérieure à uni valeur prédéterminée, par exemple supérieure -7°, - les diagnostics électriques de la sonde 18 ou 20 n'ont détecté d, défauts ni sur le circuit de chauffage Cc ni sur le circuit de signal Cs, - les autres capteurs, par exemple le capteur de température du liquid, de refroidissement, permettant de réaliser le diagnostic ne sont pas déclaré défaillants. Lorsque ces conditions sont réunies, toujours à l'étape 52, une temporisatioi Tempo est lancée par l'U.C.E avant la réalisation du diagnostic propremer dit. Cette temporisation permet d'attendre la stabilisation de la température d, la résistance de chauffage Rc. En effet, la valeur de la résistance d, chauffage Rc varie en fonction de la température ce qui provoque de variations importantes de la valeur du courant de chauffage traversant I, circuit de chauffage Cc et qui peut par conséquent influer sur le résultat d diagnostic. Le diagnostic de la sonde pouvant être inhibé par d'autres stratégies d, contrôle moteur prioritaires, à l'étape 54 l'U.C.E vérifie que le diagnostic di -7 circuit de chauffage peut être effectué. Cette étape peut être effectuée el vérifiant l'état logique d'un booléen d'autorisation booll . Si le diagnostic n'es pas autorisé, l'étape 52 est de nouveau effectuée. Dans le cas contraire, l'étape 56 l'U.C.E vérifie que la commande de chauffage a bien été activée el vérifiant l'état logique d'un booléen d'activation de chauffage bool2. Si li commande de chauffage n'a pas été activée l'étape 54 est nouveau réaliséE Dans le cas contraire à l'étape 58, l'U.C.E calcule une valeur moyenne Imo du courant traversant le circuit de chauffage Cc durant une fenêtre élémentaire d'acquisition. On entend ici par fenêtre élémentaire d'acquisitior ou fenêtre élémentaire, une durée prédéterminée durant laquelle la valeu moyenne du courant Imoy est calculée en continue par l'U.C.E. Tant que I, durée de la fenêtre élémentaire n'est pas écoulée, les étapes 56 et 58 sor réalisée. L'U.C.E vérifie que la durée de la fenêtre élémentaire d'acquisitioi est écoulée à l'étape 60. A l'étape 62, lorsqu'une fenêtre élémentaire d'acquisition est écoulée, l'U.C.E compare la valeur moyenne du courant d, chauffage Imoy ayant traversé le circuit de chauffage Cc durant une fenêtra élémentaire à une valeur de seuil S1 et déclare cette fenêtre défaillante si li valeur moyenne Imoy du courant est inférieure au seuil S1. A l'étape & l'U.C.E compte le nombre de fenêtres élémentaire Nf écoulées et le compare à une valeur de seuil Nmax. Si le nombre de fenêtre d'acquisition écoulée e: inférieur à Nmax l'étape 54 est de nouveau effectuée. Si tel n'est pas le cas, l'étapes 66 l'U.C.E déclare le circuit de chauffage défaillant si toutes le fenêtres d'acquisition élémentaires ont été déclarées comme étar défaillantes. Selon une autre variante de réalisation L'U.C.E peut déclarer I, circuit comme étant défaillant si certaines fenêtres élémentaires seulemer ont été déclarées défaillantes. -8 Lorsqu'une défaillance a été détectée par le diagnostic selon l'invention, ell, peut être signalée au conducteur du véhicule, par exemple grâce à l'allumag, d'un voyant lumineux au tableau de bord. Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de faire la différence enta une défaillance ponctuelle qui ne sera détectée que sur une fenêtre élémentaire d'acquisition et une défaillance permanente qui sera détectée su un grand nombre ou sur l'ensemble des fenêtres élémentaires d'acquisitior Grâce à cette caractéristique on évite les fausses détections et le diagnosti est plus robuste. En outre, le nombre de fenêtres élémentaires de détection est paramétrablE Il est ainsi possible d'adapter le procédé de diagnostic à différents types d, sondes à oxygène. REVENDICATIONS . 1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement du circuit de chauffag, d'une sonde à oxygène caractérisé en ce qu'il comporte : - a) une étape (58) de calcul de la valeur moyenne (Imoy) du courar 5 de chauffage de la sonde durant une durée prédéterminée appelée fenêtre élémentaire, - b) une étape (62) de comparaison de cette valeur moyenne (Imoy) une valeur de seuil (Si) pour effectuer un diagnostic préliminaire d fonctionnement du circuit de chauffage (Cc) de la sonde durant cette fenêtr, 10 élémentaire, c) une étape (56,58,60) au cours de laquelle les étapes a et b sor répétées un nombre (Nmax) prédéterminé de fois, d) une étape (66) de diagnostic définitif du circuit de chauffage de I, sonde en fonction du résultat des diagnostics préliminaires. 15 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que durar l'étape d) on déclare le circuit de chauffage (Cc) de la sonde défaillant si I^ nombre de fenêtres élémentaires pour lesquels le fonctionnement di circuit de chauffage de la sonde a été déclaré défaillant est supérieur à ui 20 seuil. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que durant l'étape d) oi déclare le circuit de chauffage (Cc) de la sonde défaillant si pour toutes le fenêtres élémentaires le fonctionnement du circuit de chauffage a ét, 25 déclaré défaillant. 4. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce que lors de l'étape (62) de diagnosti- 10 -préliminaire le fonctionnement du circuit de chauffage de la sonde e: déclaré défaillant si la valeur moyenne du courant est inférieure au seu (Si). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape (52) de temporisation et d, stabilisation de la température de la résistance de chauffage (Rc) du circu de chauffage (Cc) de la sonde (18,20), cette étape étant préalable à l'étap, a). 6. Procédé de diagnostic selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé el ce que la défaillance du circuit de chauffage de la sonde est signalée al conducteur. 7. Dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement du circuit de chauffag, d'une sonde à oxygène, le dispositif comportant une unité électronique d^ commande (16) apte à être reliée au circuit de chauffage (Cc) de la sond, (18,20) caractérise en ce que le dispositif comporte en outre des moyen pour: - calculer de la valeur moyenne (Imoy) du courant de chauffage de li sonde durant une durée prédéterminée, appelée fenêtre élémentaire, - comparer cette valeur moyenne (Imoy) à une valeur de seuil (Si pour effectuer un diagnostic préliminaire du fonctionnement d circuit de chauffage de la sonde durant cette fenêtre élémentaire, - diagnostiquer le fonctionnement du circuit de chauffage de I, sonde en fonction du résultat des diagnostics préliminaires.