Brevet FR3093134A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE DIAGNOSTIC D'UN ETAT DE CONNEXION D'UN PIQUAGE AVAL D'UN CAPTEUR DE PRESSION DIFFERENTIELLE La présente invention se situe dans le domaine de la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique. Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de diagnostic d'un état de connexion d'un piquage aval d'un capteur dc pression différentielle aux bornes d'un filtre à particules. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les moteurs à combustion interne (essence, diesel ou hybride), dotés d'un filtre à particules associé à un capteur de pression différentielle à simple membrane. [0002] Lors de la combustion d'un mélange d'air et de carburant dans un moteur thermique, des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone et/ou de gouttelettes d'huile peuvent être émises. Ces particules ont typiquement une taille compfise entre quelques nanomètres et un micromètre. Pour les piéger, on peut avantageusement prévoir des filtres à particules, usuellement constitués d'une matrice minérale, de type céramique, de structure alvéolaire, définissant des canaux disposés sensiblement parallèlement à la direction générale d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre, et alternativement obturés du côté de la face d'entrée des gaz du filtre et du côté de la face de sortie des gaz du filtre, comme cela est décrit dans le document EP2426326. [0003] La ligne d'échappement est également munie d'un capteur de mesure de pression dif- férentielle pour mesurer la différence de pression entre un piquage amont et un piquage aval du filtre à particules à partir de laquelle il est possible de déduire une masse de suies accumulées. A cet effet, on utilise une cartographie établissant une corrélation, en fonction du débit d'air admis, entre la mesure de différence de pression et la masse de suies dans le filtre à particules. [0004] La régénération du filtre à particules est pilotée lorsque ce dernier est suffisamment chargé en particules. A cet effet, on augmente la température dans la ligne d'échappement, ce qui entraîne la combustion des suies dans le filtre à particules. A l'issue de la régénération, le filtre à particules est débarrassé des suies qu'il contenait et un nouveau cycle de chargement commence. [0005] On connaît notamment deux types de capteurs de pression différentielle pour filtre à particules, à savoir les capteurs de pression différentielle classiques à simple membrane ainsi que les capteurs de pression différentielle de dernière génération à double membrane. Les capteurs à double membrane présentent l'avantage de pouvoir 2 répondre à une réglementation de type CARB (pour "California Air Resources Board" en anglais) ou équivalente imposant de pouvoir détecter un débranchement d'un piquage aval du capteur. Le capteur à double membrane est toutefois plus cher que le capteur à simple membrane. [0006] Tl existe donc le besoin de pouvoir détecter le défaut de connexion du piquage aval avec un capteur classique à simple membrane afin de répondre aux nouvelles réglementations. [0007] L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant un procédé de diagnostic d'un état de fonctionnement d'un capteur de pression différentielle connecté en amont et en aval d'un filtre à particules de moteur thermique respectivement par l'intermédiaire d'un piquage amont et d'un piquage aval, ledit procédé comportant: - une étape de détection de conditions d'autorisation de mise en oeuvre du diagnostic, - une étape de détection de conditions de stabilité de fonctionnement du moteur thermique, et - une étape de diagnostic d'un état de connexion du piquage aval du capteur de pression différentielle en fonction d'un pic maximum d'un signal de mesure de pression différentielle retourné par le capteur de pression différentielle. [0008] Selon une mise en oeuvre, les conditions d'autorisation de mise en oeuvre du diagnostic sont remplies lorsque le moteur thermique fonctionne à faible charge, que le mode de combustion est nominal, et qu'une température extérieure et/ou une pression extérieure sont compris dans une plage de valeurs correspondante calibrable. [0009] Selon une mise en oeuvre, les conditions de stabilité de fonctionnement du moteur thermique sont détectées lorsque le régime du moteur thermique et le remplissage du moteur thermique se situent dans une plage prédéterminée calibrée autour de leur valeur courante au minimum pendant une durée prédéterminée. [0010] Selon une mise en oeuvre, le pic maximum mesuré retenu pour effectuer le diagnostic est la valeur du signal de mesure de pression différentielle pour laquelle une dérivée du signal de mesure franchit une valeur 0 en passant d'une valeur positive à une valeur négative, la valeur du signal de mesure devant en outre être supérieure à un seuil minimum. [0011] Selon une mise en oeuvre, le seuil minimum est calculé en fonction d'une valeur moyenne du signal de différence de pression et d'un écart type calculés pour un régime stabilisé courant. [0012] Selon une mise en oeuvre, l'étape de diagnostic de connexion du piquage aval du capteur de pression consiste à effectuer une comparaison entre le pic maximum mesuré et un seuil de pic maximum calibrable et à considérer qu'il existe un défaut de connexion dans le cas où le pic maximum mesuré est supérieur au seuil de pic maximum calibrable. 3 [0013] Selon une mise en oeuvre, le seuil de pic maximum calibrable dépend d'un point de fonctionnement du moteur thermique. [0014] Selon une mise en oeuvre, le diagnostic est basé sur l'exploitation d'une matrice mémoire à deux dimensions comportant une pluralité de cases, chaque case de la matrice correspondant à un pic maximum de pression différentielle qui a été mesuré pour un point de fonctionnement du moteur thermique correspondant défini par un régime et un couple du moteur thermique. [0015] Selon une mise en oeuvre, dans le cas où, pour une case courante de la matrice pour laquelle le pic maximum de pression différentielle est mesuré, cela est la première fois que cette case est renseignée, alors le diagnostic de connexion du piquage aval du capteur de pression différentielle n'est pas enclenché. [0016] Selon une mise en oeuvre, si, pour une case courante de la matrice, il existe un ancien apprentissage du pic maximum de pression différentielle qui a été effectué auparavant, alors ledit procédé comporte: - une étape de calcul d'un ratio entre un nouvel apprentissage du pic maximum de pression différentielle divisé par l'ancien apprentissage de pic maximum, et - si ce ratio dépasse un seuil maximum, alors on considère qu'il existe un défaut de connexion du piquage aval du capteur de pression différentielle. [0017] L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic d'un état de fonctionnement d'un capteur de pression différentielle tel que précédemment défini. [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0019] [fig.1] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique comportant un filtre à particules et un calculateur permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; [0020] [fig.2a] La figure 2a est un exemple de mesures de l'amplitude du signal de pression différentielle respectivement avec un capteur correctement branché et un capteur débranché en aval du filtre à particules, en fonction d'un remplissage du moteur thermique; [0021] [fig.2b] La figure 2b est un exemple de mesures de l'amplitude du signal de pression différentielle respectivement avec un capteur correctement branché et un capteur débranché en aval du filtre à particules, en fonction d'un régime du moteur thermique; [0022] [fig.3] La figure 3 est un diagramme des étapes du procédé de diagnostic d'un état de connexion d'un piquage aval d'un capteur de pression différentielle d'un filtre à particules; [0023] [fig.4] La figure 4 montre des diagrammes temporels illustrant une mise en oeuvre du procédé selon l'invention de diagnostic d'un état de connexion d'un piquage aval d'un capteur de pression différentielle. [0024] La figure 1 représente un moteur thermique 10 notamment destiné à équiper un véhicule automobile. Le moteur thermique 10 est relié à une ligne d'échappement 12 pour l'évacuation des gaz brûlés produits par le fonctionnement du moteur thermique 10. [0025] La ligne d'échappement 12 comprend un organe 14 de dépollution de polluant gazeux, par exemple un catalyseur d'oxydation ou un catalyseur trois-voies. Le catalyseur trois-voies 14 permet notamment de réduire les oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, d'oxyder les monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. [0026] La ligne d'échappement 12 comprend en outre un filtre à particules 16 pour filtrer des particules de suies dans les gaz d'échappement du moteur thermique 10. Le filtre à particules 16 est adapté à la filtration de particules de suies provenant de la combustion du carburant. [0027] Dans le filtre à particules 16, les gaz d'échappement traversent la matière composant le filtre à particules. Ainsi, lorsque le filtre à particules 16 est formé de canaux, chacun de ces canaux comprend une extrémité bouchée, de sorte que les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre à particules 16 passent de canaux en canaux, en traversant les parois des différents canaux du filtre à particules 16 pour sortir du filtre à particules 16. Le filtre à particules 16 pourra être à base d'une matrice céramique poreuse, par exemple en cordiérite, mullite, titanate d'aluminium ou carbure de silicium. S'il y a lieu, l'organe 14 de dépollution et le filtre à particules 16 pourront être implantés à l'intérieur d'une même enveloppe 17. [0028] La ligne d'échappement 12 est également munie d'un capteur 18 de mesure de pression différentielle entre l'amont et l'aval du filtre à particules 16 à partir de laquelle il est possible de déduire une masse de suies accumulées. A cet effet, le capteur 18 est connecté en amont et en aval du filtre à particules 16 respectivement par l'intermédiaire d'un piquage amont 18.1 et d'un piquage aval 18.2. En outre, une cartographie permet d'établir une corrélation, en fonction du débit d'air admis, entre la mesure de pression différentielle et la masse de suies dans le filtre à particules 16. [0029] Un calculateur 20, par exemple le calculateur moteur ou un calculateur dédié, permet de réaliser un diagnostic de fonctionnement du capteur 18 de pression différentielle. A cet effet, le calculateur 20 reçoit un Eux d'information en entrée de la fonction diagnostic, en particulier le signal de mesure de pression différentielle Dp retourné par le capteur 18. Le calculateur 20 exploite de préférence le signal brut du capteur 18, sans aucun filtrage ou traitement. [0030] Le calculateur 20 reçoit également en entrée le régime W_mth du moteur thermique, le couple C mth du moteur thermique, le mode de combustion M comb du moteur thermique, le remplissage R mth du moteur thermique, la température extérieure T cxt, et la pression extérieure P ext. [0031] La fonction de diagnostic du calculateur 20 moteur pourra générer un flux d'information en sortie contenant notamment des variables d'état FI, F2 de détection de défaut de connexion du piquage en aval du capteur 18, comme cela est expliqué plus en détails ci-après. [0032] La fréquence d'appel du calcul est d'au minimum lkHz (pour une période d'échantillonnage égale ou inférieure à 1 ms). [0033] On décrit ci-après, en référence avec la figure 3, le principe de diagnostic de fonc- tionnement du capteur 18 de pression différentielle du filtre à particules 16. [0034] Le calculateur 20 vérifie, dans une étape 100, que des conditions d'autorisation de mise en oeuvre du diagnostic sont remplies. En particulier, le régime W_mth et le remplissage R mth du moteur thermique doivent se trouver dans une plage de valeurs calibrable. Suivant un exemple de mise en oeuvre, la plage de régime W_mth est comprise entre 1500 et 3000 tours/min et la plage de remplissage R mth est comprise entre 0.1 et 0.5, car le diagnostic est plus robuste à faible charge. Le mode de combustion M_comb est de préférence nominal, dans la mesure où les modes spécifiques peuvent fausser la mesure du capteur 18. [0035] La température extérieure T_ext et/ou la pression extérieure P_ext doivent être comprises dans des plages de valeurs prédéterminées calibrables. Par exemple, on évite d'effectuer le diagnostic en conditions très froides car du gel est susceptible de se former dans les piquages 18.1, 18.2 du capteur 18, ce qui peut fausser la mesure de différence de pression. Suivant un exemple de mise en oeuvre, la température extérieure T_ext doit au minimum être supérieure à -7 °C, tandis que la pression atmosphérique doit être au minimum de l'ordre de 750 mbar. [0036] Le calculateur 20 détecte dans une étape 101 que des conditions de stabilité en termes de régime W_mth et de charge du moteur thermique sont remplies. Dans ces conditions, la contre-pression du filtre 16 se stabilise aussi, ce qui permet d'établir de façon robuste un diagnostic sur sa mesure. [0037] Ainsi, on définit une plage de valeurs calibrable autour d'une valeur du régime W_mth courant. Si le régime W_mth reste dans cette plage pendant au moins une durée calibrable de plusieurs secondes, alors le régime W_mth est considéré comme étant stable. La plage de valeurs de régime W_mth est par exemple définie par plus ou 6 moins 300 tours/min par rapport au régime W mth courant. [0038] De façon analogue, on définit une plage de valeurs calibrable autour d'une valeur du couple C mth ou d'une valeur de remplissage R mth courant. Si le remplissage R mth du moteur thermique 10 reste dans cette plage de valeurs pendant au moins une durée calibrable de plusieurs secondes, alors le remplissage R mth est considéré comme étant stable. La plage de valeurs de remplissage R mth est par exemple définie par plus ou moins 0.15 par rapport au remplissage R mth courant. [0039] Les conditions de stabilité sont détectées si le régime W mth et le remplissage R mth du moteur thermique sont considérés comme étant stables. [0040] Le calculateur 20 moteur effectue ensuite, dans une étape 102, le diagnostic de fonc- tionnement du capteur 18 de pression différentielle. Le critère de diagnostic est basé sur l'analyse de l'évolution de l'amplitude du signal de pression différentielle Dp. Cc paramètre se voit modifié lorsqu'on débranche le piquage aval 18.2 du capteur 18. Cette variation est notamment visible à faible charge. [0041] Ainsi, la figure 2a met en évidence que les mesures de l'amplitude du signal de pression différentielle obtenues en fonction du remplissage du moteur R mth avec un capteur 18 débranché en aval (représentées par les croix sur la figure) sont supérieures à celles obtenues pour un capteur 18 correctement branché en aval du filtre à particules 16 (représentées par les ronds sur la figure). [0042] La figure 2b montre que les mesures de l'amplitude Dp max du signal de pression différentielle obtenues en fonction du régime moteur W_mth avec un capteur 18 débranché en aval (représentées par les croix sur la figure) sont supérieures à celles obtenues pour un capteur 18 correctement branché en aval du filtre à particules 16 (représentées par les ronds sur la figure). [0043] La première phase pour effectuer le diagnostic consiste à mesurer le pic maximum Dp_max du signal de mesure de pression différentielle Dp. Pour ce faire, deux critères sont établis: - Le premier critère est basé sur le fait que la dérivée du signal de pression différentielle Dp franchit la valeur 0 en passant d'une valeur positive à une valeur négative. - Le deuxième critère est basé sur le fait que la valeur du signal de pression différentielle Dp au moment de la détection du critère ci-dessus de la "dérivée" doit être supérieure à un seuil minimum. [0044] Ce seuil minimum est par exemple égal à la somme de la moyenne du signal de pression différentielle et du double de l'écart-type. La valeur moyenne du signal ainsi que l'écart-type sont calculés dans le régime W_mth stabilisé courant pendant une durée calibrable. Cette durée calibrable est par exemple comprise entre 2s et 5s. [0045] Si les deux critères précités sont vérifiés, la valeur du pic maximum Dp_max est retenue pour effectuer le diagnostic. 7 [0046] La deuxième phase du diagnostic consiste à effectuer une comparaison entre le pic maximum Dp max dc pression différentielle Dp retenu par rapport à un seuil de pic maximum S Dp calibrablc. Cc seuil dc pic maximum S Dp dépend du point de fonctionnement du moteur thermique défini par le régime moteur W_mth et le couple moteur C_mth. [0047] Dans le cas où le pic maximum Dp max retenu est supérieure au seuil S Dp, alors un diagnostic dc défaut de connexion du piquage aval 18.2 du capteur 18 de pression différentielle est établi dans une étape 103. [0048] Afin de rendre plus robuste le diagnostic vis-à-vis des dispersions du moteur thermique 10 et du capteur 18 de pression différentielle, une méthode alternative se base sur le même principe de mesure d'amplitude du signal de pression différentielle Dp. [0049] Dans cc cas, au fur et à mesure de la vie du véhicule, à chaque fois qu'un pic maximum Dp max dc pression différentielle est mesuré, celui-ci est enregistré dans une matrice mémoire Mat 2D à deux dimensions (régime W_mth et couple C_mth du moteur thermique) dans une étape 104. Chaque case de la matrice Mat 2D correspond à un pic de pression différentielle Dp qui a été mesuré pour un point dc fonctionnement (régime W_mth; couple C_mth) correspondant. [0050] Le diagnostic est réalisé de la façon suivante: pour la case courante (régime W_mth; couple C_mth) pour laquelle le pic maximum Dp max dc pression différentielle Dp est mesuré, si c'est la première fois que cette case est remplie, le diagnostic n'est pas effectué. [0051] Si pour la case courante (régime W_mth; couple C_mth), il existe déjà un ancien ap- prentissage du pic maximum Dp_max_a de pression différentielle qui a été effectué auparavant, le ratio entre le nouvel apprentissage de pic maximum Dp_max_n divisé par l'ancien apprentissage de pic maximum Dp_max_a est calculé dans une étape 105. [0052] Si ce ratio dépasse un seuil maximum qui est fonction du point de fonctionnement (régime W_mth; couple C_mth), alors un diagnostic de défaut de connexion du piquage aval 18.2 du capteur 18 de pression différentielle est établi dans une étape 106. [0053] On pourra également vérifier que l'ancien apprentissage de Dp_max_a a été effectué dans un nombre prédéterminé de derniers kilomètres parcourus. Ce nombre pourra par exemple être compris entre 50km et 15000km. [0054] La figure 4 montre un diagramme de signaux temporels obtenus lors de la mise en oeuvre du procédé de diagnostic d'un état de connexion du piquage aval 18.2 du capteur 18 de pression différentielle par comparaison entre le pic maximum Dp_max du signal de mesure Dp et un seuil de pression S_Dp. [0055] Les conditions d'autorisation ainsi que les conditions de stabilité étant remplies avec un régime moteur W_mth sensiblement constant et un remplissage R_mth sen- 8 siblement constant, il est possible de mettre en oeuvre le procédé. [0056] Entre les instants tO et tl, le pic maximum Dp max du signal est inférieur au seuil S Dp, de sorte que l'on considère qu'il n'y a pas de défaut de connexion du piquage aval 18.2 du capteur 18. [0057] A l'instant tl, le pic maximum Dp_max du signal devient supérieur au seuil S Dp, de sorte que l'on considère qu'il existe un défaut de connexion du piquage aval 18.2 du capteur 18. Une variable d'état correspondante ("flag" en anglais) Fi passe alors à 1. [0058] Après une durée de confirmation Tc du défaut entre les instants ti et t2 pendant laquelle le pic maximum Dp max reste supérieur au seuil S Dp, une variable d'état correspondante F2 de confirmation de défaut passe à l'état 1. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]