Brevet FR3034808A1 — publié le 20161014

PROCEDE POUR DETERMINER LA PRESENCE OU NON D'UN ELEMENT DE DEPOLLUTION DES GAZ D'ECHAPPEMENT DANS UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la dépollution des gaz d'échappement produits par les moteurs thermiques. L'invention concerne plus particulièrement un procédé pour déterminer la présence ou non d'un élément de dépollution des gaz d'échappement dans une ligne d'échappement. Les moteurs à combustion interne tels que les moteurs à allumage par compression ou par allumage commandé produisent des gaz d'échappement comprenant des substances tels que des hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote ou du monoxyde de carbone, jugées polluantes. Pour des raisons de respect de l'environnement et de normes il est nécessaire de réduire, voire de supprimer ces substances polluantes. On connait des systèmes de traitement des gaz d'échappement qui permettent de réduire les hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote ou du monoxyde de carbone. En particulier une méthode consiste à utiliser un catalyseur. II se peut que certaines personnes démontent ce catalyseur. Ceci leur permet de s'abstenir du remplacement du catalyseur qui peut leur sembler trop couteux. On connait du document FR2864145 un procédé de détection de la présence d'un système de dépollution, en particulier un filtre à particules, par mesure de la température des gaz d'échappement en amont et en aval du filtre à particules. Un tel mode de diagnostic nécessite d'utiliser deux capteurs de température et n'est donc pas adapté à la détection de la présence ou non d'un système de dépollution lorsqu'il n'existe qu'un seul capteur de température à proximité de la pièce à diagnostiquer. Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de pouvoir diagnostiquer la présence ou non dans une ligne d'échappement d'un élément de traitement de gaz d'échappement en utilisant un seul capteur de température. Pour résoudre ce problème, il est prévu selon l'invention un procédé pour déterminer la présence ou non d'un élément de dépollution des gaz d'échappement dans une ligne d'échappement de gaz produits par un moteur thermique comprenant une étape de mesure de température des gaz d'échappement en sortie de l'élément de dépollution, 3034808 2 caractérisé en ce que : a) on détermine le gradient de la température mesurée, b) on compare ce gradient à un seuil de gradient déterminé, c) on compte la durée pendant lequel ce gradient dépasse à la hausse ce seuil de 5 gradient, les étapes a) à c) étant effectuées au cours d'une fenêtre de temps déterminée, et en ce qu'on compare cette durée de dépassement à un seuil limite de durée de dépassement pour déterminer si l'élément de dépollution des gaz d'échappement est présent ou non. 10 Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : -l'élément de dépollution des gaz d'échappement est considéré absent lorsque la durée pendant laquelle le gradient de température dépasse le seuil de gradient est supérieure 15 ou égale au seuil limite de durée de dépassement. -la fenêtre de temps déterminée est choisie de sorte à couvrir le moment où l'on s'attend à détecter le dépassement de gradient de la température mesurée en sortie de l'élément de dépollution en cas d'absence de celui-ci et à exclure la possibilité d'une détermination 20 erronée d'absence de cet élément de dépollution qui serait due à une détection d'un dépassement de gradient de température sur une durée dépassant le seuil limite de durée de dépassement en présence de l'élément de dépollution. -l'élément de dépollution des gaz d'échappement est le premier élément de dépollution 25 rencontré par les gaz d'échappement sortant du moteur. -le moteur comprenant un circuit de refroidissement par liquide de refroidissement le seuil limite de durée de dépassement et le seuil de gradient sont calibrés en fonction de la température de liquide de refroidissement du moteur. 30 -le procédé est activé au tout début d'un démarrage du moteur. -le procédé est activé lorsqu'au moins l'ensemble des conditions d'activation suivantes sont remplies, ces conditions comprenant : 35 - le débit de carburant injecté est inférieur à un seuil de débit de carburant déterminé, 3034808 3 - -le débit de gaz d'échappement est inférieur à un seuil de débit de gaz d'échappement déterminé, - la température en sortie de l'élément de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un second seuil déterminé, 5 - le régime moteur est supérieur à un seuil de régime déterminé, - le moteur est tournant, - le critère de stabilité en température du moteur et de la ligne d'échappement est atteint. 10 -le critère de stabilité en température du moteur et de la ligne d'échappement est atteint lorsqu'au moins l'ensemble des conditions suivantes sont remplies : - une demande de démarrage moteur est détectée, - l'écart entre la température de liquide de refroidissement et la température en sortie de l'élément de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un seuil 15 de température déterminé, - la température de liquide de refroidissement est inférieure à un seuil de température déterminé, - la température en sortie de l'élément de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un premier seuil de température déterminé. 20 L'invention a aussi pour objet une unité de commande électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens d'acquisition des informations, les moyens de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des variantes 25 précédemment décrites. L'invention a aussi pour objet un ensemble comprenant un moteur à combustion interne et une ligne d'échappement disposant d'un élément de dépollution des gaz d'échappement, caractérisé en qu'il comprend une telle unité de commande électronique 30 pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après 35 d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : 3034808 4 -La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne comprenant une ligne d'échappement équipé d'un élément de dépollution des gaz d'échappement et son unité de commande pour la mise en oeuvre du procédé de 5 l'invention. -La figure 2 est une représentation schématique des conditions d'activation de la détermination de la présence ou non de l'élément de dépollution. -La figure 3 illustre un exemple de fonctionnement du procédé, sans présence de l'élément de dépollution. 10 Description détaillée Sur la figure 1 est représenté un moteur 1 à combustion interne par exemple un moteur à allumage par compression, tel qu'un moteur Diesel. Un tel moteur peut équiper un 15 véhicule automobile. Le moteur comprend au moins une chambre 2 de combustion. Ici quatre chambres de combustion sont représentées, cependant le moteur peut comprendre un nombre différent de chambre de combustion. Le moteur 1 comprend un circuit de refroidissement par liquide de refroidissement (non représenté) 20 Le moteur 1 comporte encore une ligne 3 d'admission d'air ainsi qu'une ligne 4 d'échappement des gaz produits dans les chambres 2 de combustion. La ligne d'échappement 4 comprend au moins un élément 5 de dépollution des gaz d'échappement. L'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement peut être un élément 25 de dépollution des gaz d'échappement par traitement catalytique tel qu'un catalyseur d'oxydation (ou DOC d'après son acronyme anglais - Diesel Oxidation Catalyst) ayant pour fonction d'oxyder l'excès de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone, CO2, et vapeur d'eau, H20. La ligne d'échappement 4 peut également comprendre un élément 6 de dépollution des gaz d'échappement par filtration, 30 tel qu'un filtre à particules. La ligne d'échappement comprend encore un capteur 7 disposé en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement pour la mesure de la température, désignée 15, des gaz d'échappement à cet endroit. 35 Le moteur 1 comprend encore une unité de commande électronique 10 comprenant les moyens d'acquisition des informations, les moyens de traitement par instructions 3034808 5 logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé de l'invention pour déterminer la présence ou non de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement. L'unité de commande électronique 10 reçoit par exemple l'information relative à la température 15 mesurée par le capteur 7 de 5 température. Les variations de températures mesurées avec le capteur 7 implanté dans la ligne 4 d'échappement n'étant pas identiques si l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est présent ou non, on exploite ces différences de variations pour vérifier 10 sa présence ou son absence. Le fonctionnement est le suivant : Afin de déterminer la situation de vie pour laquelle le diagnostic pourra être réalisé sans 15 engendrer d'erreurs, on peut prévoir dans ce procédé, en référence à la figure 2, des conditions d'activation du procédé. Dans un mode de réalisation préféré, ces conditions sont détaillées en figure 2. La figure 2 présente ainsi un premier module 20 de l'unité de commande électronique 10 20 destiné à vérifier que le moteur 1 et la ligne 4 d'échappement sont, à la demande de démarrage du moteur 1, dans des conditions de stabilité de températures requises. On souhaite pouvoir faire fonctionner le procédé à partir d'un état où le moteur 1 et la ligne 4 d'échappement sont froids relativement à leur température en fonctionnement, et donc plutôt à une température de l'ordre des conditions extérieures de température. 25 A cet effet, ce premier module 20 peut comprendre en données d'entrée : -Une information 11 relative à une demande de démarrage du moteur 1, -Une information relative à la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement, fournie par le capteur 7. 30 -Une information relative à la température, Teau, de liquide de refroidissement, fournie par exemple par un capteur de température de liquide de refroidissement (non représenté) -Une information, tstop, relative à la durée d'arrêt du moteur 1 avant son démarrage, fournie par exemple par un compteur de temps approprié. 35 Afin de rendre plus fiable le procédé, ce premier module 20 peut aussi comprendre en données d'entrée d'autres informations non représentées, comme une information relative 3034808 6 à la température 12" à l'entrée, autrement dit à l'admission du moteur 1 et / ou une information relative au régime N moteur. A partir de ces données d'entrée, ce premier module 20 effectue les traitements suivants : 5 -Il détermine l'écart entre la température de liquide de refroidissement, Teau, et la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement. Si le module 20 reçoit l'information relative à la température 12" à l'entrée du moteur, 10 -il détermine également l'écart entre la température de liquide de refroidissement, Teau, et la température 12" à l'entrée du moteur 1. A partir des données d'entrée et des différences obtenues, le premier module 20 vérifie ensuite si : 15 -une demande de démarrage le moteur (1) est détectée, -l'écart entre la température de liquide de refroidissement, Teau, et la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un seuil de température Si-eau-1-5 déterminé, -la température de liquide de refroidissement, Teau, est inférieure à un seuil de 20 température Srea, déterminé, -la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un premier seuil de température S1 T5 déterminé, Si le module 20 reçoit l'information relative à la température 12" à l'entrée du moteur, il 25 vérifié également si l'écart entre la température 12" à l'entrée du moteur et la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un seuil ST2"-T5 de température déterminé. Si le module 20 reçoit l'information relative au régime moteur, il vérifie également le démarrage du moteur. 30 Si l'ensemble de ces conditions sont vraies, on considère qu'au démarrage du moteur 1, le critère de stabilité en températures du moteur 1 et de la ligne 4 d'échappement est atteint et le module 20 déclenche alors une information indiquant que ce critère de stabilité thermique est atteint. 35 Dans notre cas de figure, cette information est un délai d'application des conditions d'activation, Dact, autrement dit une fenêtre de temps maximum autorisée pendant 3034808 7 laquelle la suite du procédé peut s'effectuer. Ce délai, Dact, est une donnée d'entrée du second module 21 d'activation. Ce second module 21 peut comprendre de plus en données d'entrée : 5 -Une information relative au débit, Qinj, de carburant injecté, -Une information relative au débit, Qech, de gaz d'échappement, -Une information relative à la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement, fournie par le capteur 7 de température. -Une information relative au régime N moteur, 10 -Une information 12 relative à l'état tournant ou non du moteur, A partir de ces données d'entrée, ce second module 21 vérifie ensuite si : -le débit, Qinj, de carburant injecté est inférieur à un seuil de débit, Son, de carburant déterminé, 15 -le débit, Qech, de gaz d'échappement est inférieur à un seuil de débit, SQech de gaz d'échappement déterminé, -la température 15 en sortie de l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un second seuil S2T5 déterminé, ce second seuil S2T5 est supérieur au premier seuil de température S1T5 déterminé qui permet de vérifier la stabilité des 20 températures, tandis que la valeur du second seuil S2T5 est plus élevée pour interdire la mise en route de la suite du procédé sur des démarrages trop forts. -le régime N moteur est supérieur à un seuil SN de régime déterminé, pour interdire la mise en route de la suite du procédé sur des cas d'accélération trop élevée au démarrage. 25 - le moteur est tournant. Si l'ensemble de ces conditions sont remplies car vraies et que les conditions de stabilité en températures du moteur 1 et de la ligne 4 d'échappement déterminées au premier module 20 sont atteintes, on déclenche alors une information indiquant que la 30 détermination de la présence ou non de l'élément 5 de dépollution peut être effectuée. Le procédé de l'invention est donc activé au tout début d'un démarrage du moteur, afin de scruter l'évolution de température 15 avec des conditions initiales stables donc avec un gradient de température 15 quasiment nul. 35 Dans notre cas de figure, cette information est un délai de surveillance, Dsurv, autrement dit une fenêtre de surveillance temps au cours duquel on est autorisé à procéder alors de la manière suivante : 3034808 8 A partir de la température 15 mesurée par le capteur 7 en sortie de l'élément 5 de dépollution, on détermine le gradient, GradT5, de cette température 15. 5 Préalablement à la détermination du gradient, on peut prévoir une étape de filtrage de la température 15 mesurée, par exemple par un filtre passe-bas ce qui permet un lissage du signal de température 15 et rend plus exploitable l'étape suivante de détermination du gradient temporel de température 15. 10 On compare ensuite ce gradient, GradT5, déterminé à un seuil de gradient, SgradT55 d'augmentation de température et on compte la durée, ddef, de défaillance, c'est-à-dire la durée pendant laquelle le gradient, GradT5, de la température 15 mesurée dépasse à la hausse ce seuil de gradient, SgradT5. 15 On compare ensuite la durée, ddef, de défaillance à un seuil limite, Sdef, de durée de dépassement pour déterminer si l'élément de dépollution des gaz d'échappement est présent ou non. Dans notre cas de figure, l'élément 5 de dépollution des gaz d'échappement est considéré 20 absent lorsque la durée, ddef, de défaillance est supérieure ou égale au seuil limite, Sdef, de durée de dépassement. Si dans le délai de surveillance, Dsurv, la durée, ddef, de défaillance n'a pas atteint le seuil limite, Sdef, de durée de dépassement on considère l'élément 5 de dépollution présent. 25 Concernant la fenêtre de surveillance temps, Dsurv, celle-ci démarre quand les conditions d'activation sont remplies mais doit être limitée dans le temps pour éviter une détermination erronée d'absence d'élément 5 de dépollution, malgré la présence effective de celui-ci. En effet en présence de l'élément 5 de dépollution, la montée en température 30 15 intervient normalement plus tard relativement au cas où l'élément 5 de dépollution est absent. Ainsi, de préférence cette fenêtre de surveillance temps, Dsurv, est choisie de sorte à couvrir le moment où l'on s'attend à détecter le dépassement de gradient de la 35 température 15 mesurée en sortie de l'élément 5 de dépollution en cas d'absence de celui-ci et à exclure la possibilité d'une détermination erronée d'absence de cet élément 5 de dépollution qui serait due à une détection de dépassement de gradient de température 3034808 9 15 sur une durée dépassant le seuil limite, Sdef, de durée de dépassement en présence de l'élément 5 de dépollution. La figure 3 illustre un exemple de fonctionnement du procédé, sans présence de l'élément 5 5 de dépollution. Les courbes représentent respectivement de haut en bas de la figure : -le régime moteur N, -la quantité de carburant injecté, Qinj, -la quantité de gaz d'échappement, Qech, -le gradient, GradT5, de la température 15 mesurée à la sortie de l'élément 5 de 10 dépollution, -la température 15 mesurée à la sortie de l'élément 5 de dépollution, -la température de liquide de refroidissement, Teau, -la durée, ddef, de défaillance Et sous l'axe de temps t : 15 -Courbe référencée A: l'état des conditions d'activation, -Courbe référencée B : l'indication de dépassement du seuil de gradient, SgradT55 -Courbe référencée C : le délai de surveillance, Dsurv, -Courbe référencée D : confirmation du défaut. Les courbes A à D sont par exemple des booléens prenant la valeur 0 ou 1. 20 Dans cet exemple, à l'instant tO, les conditions testées par les modules 20 et 21 précédemment décrits sont toutes remplies et la courbe A prend la valeur 1 : la surveillance est activée et la fenêtre de surveillance (courbe C) est initiée. Le délai de surveillance, Dsurv, est par exemple de 5 secondes. 25 Au cours de cette fenêtre de surveillance, à l'instant t1, la température 15 décolle et le gradient GradT5 dépasse le seuil de gradient S g radT5 (et la courbe B prend la valeur 1) et la durée, ddef, de défaillance est comptabilisée. 30 A l'instant t2, c'est la fin du délai de surveillance, Dsurv, et la durée ddef, de défaillance a atteint le seuil limite, Sdef, de durée de dépassement, par exemple 3 secondes : le défaut de présence de l'élément 5 de dépollution est confirmé et la courbe D passe à l'état 1. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit avec un catalyseur d'oxydation 35 comme élément de dépollution dont la présence ou non dans la ligne d'échappement est à vérifier. En variante, l'élément 5 de dépollution peut être un autre type d'élément de 3034808 10 dépollution, tel que à titre d'exemple non limitatif un catalyseur de réduction catalytique, un filtre à particules... Dans une autre variante, il peut être prévu de pouvoir calibrer autrement dit ajuster en 5 fonction de la température de liquide de refroidissement du moteur 1 les paramètres suivants : -le gradient, GradT5, de la température 15 mesurée à la sortie de l'élément 5 de dépollution, - le seuil limite, Sdef, de durée de dépassement 10 - le second seuil S2T5 de température utilisé dans le second module 21, Le procédé présente ainsi plus de fiabilité au regard des différentes conditions extérieures de température possibles. Par ailleurs, le procédé de l'invention convient plus particulièrement dans le cas où 15 l'élément de dépollution est le premier élément de dépollution rencontré par les gaz d'échappement sortant du moteur. Les gaz d'échappement étant les plus chauds à cet endroit le gradient de température attendu est plus important donc plus facile à détecter, ce qui réduit le risque d'erreur de diagnostic. 20 Le procédé de l'invention permet donc de détecter de manière fiable la présence ou l'absence d'un élément de dépollution d'une ligne d'échappement à partir d'une information unique de température des gaz d'échappement mesurée en sortie de l'élément à surveiller, ce qui permet une économie de capteur. 25 REVENDICATIONS1. Procédé pour déterminer la présence ou non d'un élément de dépollution des gaz d'échappement dans une ligne (4) d'échappement de gaz produits par un moteur (1) thermique comprenant une étape de mesure de température (15) des gaz d'échappement en sortie de l'élément (5) de dépollution, caractérisé en ce que : a) on détermine le gradient (GradT5) de la température (15) mesurée, b) on compare ce gradient (GradT5) à un seuil de gradient (SgradT5) déterminé, c) on compte la durée (ddef) pendant lequel ce gradient (GradT5) dépasse à la hausse ce seuil de gradient (SgradT5) I Les étapes a) à c) étant effectuées au cours d'une fenêtre de temps (Dsurv) déterminée, et en ce qu'on compare cette durée (ddef) de dépassement à un seuil limite de durée (Sdef) de dépassement pour déterminer si l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est présent ou non. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est considéré absent lorsque la durée (ddef) pendant laquelle le gradient (GradT5) de température dépasse le seuil de gradient (SgradT5) est supérieure ou égale au seuil limite de durée (Sdef) de dépassement. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la fenêtre de temps (Dsurv) déterminée est choisie de sorte à couvrir le moment où l'on s'attend à détecter le dépassement de gradient de la température (15) mesurée en sortie de l'élément (5) de dépollution en cas d'absence de celui-ci et à exclure la possibilité d'une détermination erronée d'absence de cet élément (5) de dépollution qui serait due à une détection d'un dépassement de gradient de température (15) sur une durée dépassant le seuil limite (Sdef) de durée de dépassement en présence de l'élément (5) de dépollution. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est le premier élément de dépollution rencontré par les gaz d'échappement sortant du moteur (1). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (1) comprenant un circuit de refroidissement par liquide de refroidissement le seuil limite de durée (Sdef) de dépassement et le seuil de gradient (Sgrad-r5) sont calibrés en fonction de la température (Teau) de liquide de refroidissement du moteur (1). 3034808 12 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est activé au tout début d'un démarrage du moteur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est activé lorsqu'au moins l'ensemble des conditions d'activation suivantes sont remplies, ces conditions 5 comprenant : -le débit (Qinj) de carburant injecté est inférieur à un seuil de débit (Son) de carburant déterminé, , -le débit (Qech) de gaz d'échappement est inférieur à un seuil de débit (SQech1 de gaz d'échappement déterminé, 10 -la température (15) en sortie de l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un second seuil (S2T5) déterminé, -le régime (N) moteur est supérieur à un seuil (SN) de régime déterminé, -le moteur (1) est tournant, -le critère de stabilité en température du moteur (1) et de la ligne (4) d'échappement 15 est atteint. 8. Procédé selon la revendication 7 et 5, caractérisé en ce que le critère de stabilité en température du moteur (1) et de la ligne (4) d'échappement est atteint lorsqu'au moins l'ensemble des conditions suivantes sont remplies : -une demande de démarrage moteur (1) est détectée, 20 -l'écart entre la température de liquide de refroidissement (Teau) et la température (15) en sortie de l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un seuil de température (Sreau-T5) déterminé, -la température de liquide de refroidissement (Teau) est inférieure à un seuil de température (Sreau) déterminé, 25 -la température (15) en sortie de l'élément (5) de dépollution des gaz d'échappement est inférieure à un premier seuil de température (S1T5) déterminé. 9. Unité (10) de commande électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens d'acquisition des informations, les moyens de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise 30 en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Ensemble comprenant un moteur (1) à combustion interne et une ligne (4) d'échappement disposant d'un élément (5) de dépollution des gaz d'échappement, caractérisé en qu'il comprend une unité (10) de commande électronique selon la 3034808 13 revendication précédente pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9.