Brevet FR2925674A3 — publié le 20090626

FR 2925674 A3 20090626 FR 0760052 A 20071219 PROCEDE DE DIAGNOSTIC D'UN CAPTEUR OU D'UN ESTIMATEUR DE TEMPERATURE. L'invention concerne le domaine du contrôle moteur. Elle concerne en particulier le diagnostic, d'un capteur de température installé dans la ligne d'admission ou, d'un estimateur de la température d'air admis par le moteur, le capteur ou l'estimateur étant utilisé pour le contrôle d'un moteur à combustion interne. Le contrôle moteur est la technique de gestion du moteur à combustion interne avec l'ensemble de ses capteurs et de ses actionneurs. L'ensemble des lois de commande (stratégies logicielles) et des paramètres de caractérisation (calibrations) d'un moteur sont contenues dans un calculateur appelé U.C.E. (Unité de Contrôle Electronique). Afin de piloter un moteur à combustion interne, il est important de connaître la valeur de la température de l'air admis. Dans le but d'obtenir cette information, les moteurs à combustion interne sont équipés d'un estimateur ou d'un capteur de température disposé dans la ligne d'admission. Le plus souvent, ce capteur est un capteur à Coefficient de Température Négatif ou CNT, c'est-à-dire qu'il comporte une résistance dont la valeur varie de manière inversement proportionnelle à la température. L'information température d'air d'admission est une grandeur importante pour le pilotage du moteur. En effet, c'est une des grandeurs physiques prises en compte dans les boucles de régulation des différents actionneurs du moteur. Une bonne connaissance de cette grandeur permet de piloter le moteur de manière optimale dans différents types de conditions climatiques et pour de nombreux profils de roulage différents, tout en respectant les normes antipollutions qui sont de plus en plus sévères. Pour garantir le bon fonctionnement du moteur à combustion interne, il est donc important de vérifier que le capteur ou l'estimateur de température fonctionne correctement pour pouvoir mettre en oeuvre un mode de fonctionnement dégradé du moteur si cela est nécessaire. Divers défaillances peuvent fausser la valeur délivrée par un capteur de température à CTN. Parmi ces défaillances on peut citer : - des défaillances électriques : • circuit ouvert, • court circuit à la masse, • court circuit avec un autre fil - des défaillances fonctionnelles du capteur: • endommagement de l'élément sensible • encrassement de l'élément sensible • casse de l'élément sensible Le diagnostic de ces défaillances permet de mettre en oeuvre les modes dégradés adéquats. Si les défaillances électriques peuvent être détectées avec les techniques actuelles, une dérive de l'information température d'air d'admission l'est plus difficilement. Un but de l'invention est donc de résoudre les problèmes de l'art antérieur. L'invention propose un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur de température installé dans le conduit d'admission d'un moteur à combustion interne ou d'un estimateur de la température d'air admis par le moteur, le moteur à combustion interne comportant un débitmètre comportant des moyens de mesure de la température de l'air admis traversant le débitmètre pour mesurer le débit d'air admis par le moteur caractérisé en ce qu'il comporte: - a) une étape au cours de laquelle on mesure ou on estime la température délivrée par les moyens de mesure du débitmètre, - b) une étape au cours de laquelle on mesure la température délivrée par le capteur de température à diagnostiquer et - c) une étape au cours de laquelle on calcule la différence entre ces deux températures. Selon d'autres caractéristiques de l'invention prises séparément ou en combinaison: - les étapes a), b), c) sont répétées durant une durée prédéterminée de manière à obtenir N valeurs de la différence, - on calcule la valeur moyenne des N valeurs de la différence, - on compare la valeur moyenne à un premier seuil, ou à un deuxième seuil, le premier seuil étant inférieur au deuxième, - le capteur de température ou l'estimateur est déclaré défaillant si la valeur moyenne est inférieure ou égale au premier seuil ou si la valeur moyenne est supérieure ou égale au deuxième seuil, L'invention concerne également un débitmètre comportant : - des moyens aptes à mesurer la température de l'air admis dans un moteur à combustion interne et aptes à délivrer une première valeur de température pour déterminer le débit d'air admis par le moteur et - un capteur de température apte à délivrer une seconde valeur de température de l'air admis dans le moteur, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens pour calculer la différence entre ces deux températures, - des moyens pour calculer la valeur moyenne de N valeurs de la différence, - des moyens pour comparer la valeur moyenne à un premier seuil ou à un deuxième seuil, le premier seuil étant inférieur au deuxième, - des moyens pour déclarer le capteur de température défaillant si la valeur moyenne est inférieure ou égale au premier seuil ou si la valeur moyenne est supérieure ou égale au deuxième seuil. L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne comportant un débitmètre tel que défini ci-dessus. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comportant: - une unité de commande électronique, - un débitmètre comportant des moyens de mesure de la température de l'air admis par le moteur pour mesurer le débit d'air traversant le débitmètre, les moyens de mesure de la température étant aptes à délivrer une première valeur de température, - des moyens de mesure ou d'estimation de la température de l'air admis par le moteur distincts du débitmètre et aptes à délivrer une seconde valeur de température, caractérisé en ce que le moteur comporte en outre : - des moyens pour calculer la différence entre ces deux valeurs de température, - des moyens pour calculer la valeur moyenne de N valeurs de la différence, - des moyens pour comparer la valeur moyenne à un premier seuil, ou à un deuxième seuil, le premier seuil étant inférieur au deuxième. Dans un mode de réalisation, le moteur à combustion interne comporte des moyens pour déclarer le capteur de température ou l'estimateur défaillant si la valeur moyenne est inférieure ou égale à un premier seuil ou si la valeur moyenne est supérieure ou égale à un deuxième seuil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, non limitatif, faite en référence aux figures sur lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne comportant un capteur de température d'air d'admission, - la figure 2 est une vue schématique du principe de fonctionnement d'un débitmètre à fil chaud, - la figure 3 est un diagramme des différentes étapes du procédé de diagnostic selon l'invention. Comme illustré sur la figure 1, un moteur à combustion interne 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. . 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 4b 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 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'U.C.E qui agit sur une vanne 33 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. 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. 625 L'U.C.E 10 reçoit des informations en provenance des capteurs du moteur par des connexions non représentées sur la figure par soucis de clarté. L'UCE 10 reçoit en particulier une information relative au débit d'air admis grâce au débitmètre 6 et une information concernant la température d'air admis grâce au capteur de température T1 ou à un estimateur. En outre si le moteur est équipé des capteurs correspondants, l'unité électronique de commande 10 peut recevoir via ces connexions : - la pression d'air de suralimentation avant le volet d'admission 8 donnée par le capteur P21 et/ou sa température donnée par le capteur T21, - la pression d'air de suralimentation après le volet d'admission 8 donnée par le capteur P22 et/ou sa température donnée par le capteur T22, - la pression d'air de suralimentation après le piquage de la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P23 et/ou sa température donnée par le capteur T23, - la pression des gaz d'échappement avant le piquage de la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P30 et/ou sa température donnée par le capteur T30, - la pression des gaz échappement avant la turbine 4a donnée par le capteur P31 et/ou sa température donnée par le capteur T31, - la pression des gaz échappement après la turbine 4a donnée par le capteur P41 et/ou sa température donnée par le capteur T41, - la pression des gaz échappement avant le systèmes de post-traitement 34 des gaz d'échappement donnée par le capteur P42 et/ou sa température donnée par le capteur T42. L'invention propose un procédé pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur de température T1 ou d'un estimateur de température grâce aux informations fournies à l'U.C.E par le débitmètre 6. Le débitmètre 6 est à fil chaud compensé en température. Le capteur de température T1 est situé à proximité du débitmètre 6. Ceci signifie que la température mesurée par le capteur T1 ou estimée par l'estimateur est celle de l'air traversant les débitmètre 6. Pour mesurer le débit massique d'air traversant le conduit d'admission d'air à basse pression à l'aide du débitmètre 6, L'U.C.E mesure la vitesse locale d'écoulement de cet air car la section du conduit d'admission est connue. Le débit massique d'air est donné par la relation: Qm=pxSxV Qm étant le débit massique en g/s , p étant la masse volumique en g/m3' S étant la section du conduit en m2 et V étant la vitesse locale d'écoulement en m/s. La vitesse locale est mesurée en utilisant les échanges thermiques entre l'air et une résistance chauffée (principe du fil chaud). La figure 2 permet d'expliquer la mesure de cette vitesse dans le cas du débitmètre 6. Le débitmètre 6 comporte deux résistances Rs et Rt placées dans le conduit d'admission du moteur à combustion interne; La résistance Rt (le fil froid) est une résistance variable en fonction de la température, elle permet de mesurer la température de l'air admis. En mesurant la valeur du courant iT traversant Rt on obtient une image de la température de l'air admis. La résistance Rs (le fil chaud) est une résistance chauffante. Le courant iS traversant la réistance Rs est régulé, par exemple en plaçant les résistances Rt et Rs dans un pont de Wheastone, pour que la différence entre la température mesurée par Rt et la température au voisinage de Rs soit constante. Le courant iS injecté pour maintenir constante cette différence de température étant proportionnelle au débit d'air, en le mesurant, l'U.C.E a une image de la vitesse d'écoulement de l'air et donc du débit massique. On constate également qu'en mesurant le courant iT traversant la résistance Rt, on obtient une image de la température de l'air admis. C'est cette redondance d'information du système de contrôle moteur que l'invention se propose de mettre à profit pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur de température T1. En comparant la température mesurée par le capteur de température T1 à celle obtenue par le capteur de température du débitmètre 6 ou par un estimateur de température, sur un intervalle de temps significatif, il est possible de diagnostiquer l'état de fonctionnement du capteur de température T1 ou d'un estimateur et de détecter une dérive de ce capteur. La figure 3 est un diagramme des différentes étapes du procédé de diagnostic selon l'invention. A l'étape El, on mesure ou on estime la température Tcapteur délivré par le capteur de température T1. A l'étape E2, on mesure la température Tdébimètre délivrée par le capteur de température intégré au débitmètre 6. A l'étape E3 on calcule la différence de température AT donnée par la relation: AT= Tcapteur ù Tdébimètre A l'étape E4 on vérifie qu'une durée D, par exemple une minute, est écoulée depuis le début du test. Si tel n'est pas les cas, l'étape El est de nouveau effectuée. Autrement dit, les étapes El à E3 sont répétées durant une durée D prédéterminée afin d'obtenir N valeurs de la grandeur AT. Si la durée D est écoulée, à l'étape E5 on calcule la moyenne MoyAT des N valeurs de AT -10- obtenues durant la durée D. A l'étape E6, on vérifie que la valeur MoyAT est comprise entre une valeur minimale Min et une valeur maximale Max par exemple entre -20°C et +20°C. Si tel n'est pas le cas, à l'étape E7 on déclare le capteur de température T1 comme étant défaillant. Sinon, l'étape El est de nouveau réalisée. Grâce au procédé selon l'invention il est possible de diagnostiquer en continue l'état de fonctionnement du capteur ou de l'estimateur de température d'air admis et de détecter toute dérive de la valeur délivrée par ce composant. Il est courant que le capteur de température T1 soit monté dans le même tube que le débitmètre 6 et que ces deux capteurs partagent la même connectique pour communiquer avec l'U.C.E. Dans ce cas, le diagnostic selon l'invention peut être réalisé au sein même de ce double capteur grâce à l'électronique embarquée du débitmètre. Ce double capteur fournira directement à l'U.C.E le diagnostic de l'état de fonctionnement du capteur de température T1. Si le capteur de température T1 n'est pas intégré avec le débitmètre, l'U.C.E doit être reliée au fil froid du débitmètre afin de pouvoir lire l'information délivrée par ce capteur. Dans cette configuration, l'U.C.E peut alors réaliser le diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur de température T1 mais peut également vérifier la validité de l'information concernant la température d'air au niveau du débitmètre quelque soit la source de cette information, par exemple si elle provient d'un estimateur. Ainsi, grâce au procédé selon l'invention on peut aussi vérifier le bon fonctionnement d'un estimateur de température de l'air admis dans le moteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un capteur (T1) de température installé dans le conduit d'admission d'un moteur à combustion interne ou d'un estimateur de la température d'air admis par le moteur, le moteur à combustion interne comportant un débitmètre (6) comportant des moyens (Rt) de mesure de la température (Tdébitmètre) de l'air admis traversant le débitmètre, pour mesurer le débit d'air (6) admis par le moteur, caractérisé en ce qu'il comporte: - a) une étape (El) au cours de laquelle on mesure la température (Tdébitmètre) délivrée par les moyens de mesure du débitmètre, - b) une étape (E2) au cours de laquelle on mesure ou on estime la température (Tcapteur) délivrée par le capteur de température ou par l'estimateur à diagnostiquer et - c) une étape (E3) au cours de laquelle on calcule la différence (AT) entre ces deux températures. 2. Procédé de diagnostic selon la revendication précédente caractérisé en ce que les étapes a), b), c) sont répétées durant une durée prédéterminée (D) de manière à obtenir N valeurs de la différence (AT). 3. Procédé selon la revendication précédente caractérisée en ce que l'on calcule la valeur moyenne (MoyAT) des N valeurs de la différence (AT). 4. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape (E6) au cours de laquelle on compare la valeur moyenne (MoyAT) à un premier seuil (Min), ou à un deuxième seuil (Max), le premier seuil (Min) étant inférieur au deuxième (Max).- 12 - 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (E7) au cours de laquelle le capteur de température (Ti) ou l'estimateur est déclaré défaillant si la valeur moyen-ré (MoyAT) est inférieure ou égale au premier seuil (Min) ou Si la valeur moyenne (MoyAT) est supérieure ou égale au deuxième seuil (Max). 6. Débitmètre comportant : des moyens de mesure (Rt) de la température de l'air admis le 10 traversant aptes à délivrer une première valeur de température (Tdébitmètre) pour déterminer le débit d'air le traversant et un capteur de température (Ti) de l'air traversant le débitmètre (6), apte à délivrer une seconde valeur de température (Tcapteur) caractérisé en ce qu'il comporte 15 des moyens pour calculer la différence (ET) entre ces deux 20 premier seuil (Min), ou à un deuxième seuil (Max), le premier seuil (Min) étant inférieur au deuxième (Max); des moyens pour déclarer le capteur de température (Ti) défaillant si la valeur moyenne (MoyAT) est inférieure ou égale au premier seuil (Min) ou si la valeur moyenne (MoyAT) est supérieure ou 25 égale au deuxième seuil (Max) 7. Moteur à combustion interne comportant un débitmètre selon la revendication précédente. températures (Tdébitmètre,Tcàpteur) des moyens pour calculer la valeur moyenne (MoyAT) de N valeurs de la différence (ET) des moyens pour comparer la valeur moyenne (MoyAT) à un-13- 8. Moteur à combustion interne comportant: une unité de commande électronique (10) , un débitmètre (6) comportant des moyens de mesure (Rt) de la température (Tdébitmètre) de l'air admis traversant le débitmètre (6) pour mesurer le débit d'air traversant le débitmètre (6), les moyens de mesure (Rt) de la température (Tdébitmètre) étant reliés à l'unité électronique de commande (10), des moyens de mesure (T1) ou d'estimation de la température (Tcapteur) de l'air pénétrant dans le moteur à combustion interne 10 distincts du débitmètre, caractérisé en ce que le moteur comporte en outre des moyens pour calculer la différence (ET) entre ces deux températures (Tcapteur), des moyens pour calculer là valeur moyenne (MoyAT) de N valeurs 15 de la différence (AT), des moyens pour comparer la valeur moyenne (MoyAT) à un premier seuil (Min), ou à un deuxième seuil (Max), le premier seuil (Min) étant inférieur au deuxième (Max). 20 9. Moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déclarer le capteur de température (Ti) ou l'estimateur défaillant si la valeur moyenne (MoyAT) est inférieure ou égale au premier seuil (Min) ou si la valeur moyenne (MoyLT) est supérieure ou égale au deuxième seuil (Max) 25