Brevet FR3096085A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Procédé de contrôle d'une sonde lambda [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une sonde lambda pour un système d'échappement d'un véhicule automobile. [0002] De nos jours, il est connu d'équiper le système d'échappement du véhicule d'une sonde lambda, appelée également sonde amont, du fait de sa position en amont d'un catalyseur du système d'échappement relativement à un sens d'écoulement des gaz d'échappement. [0003] La sonde amont permet de mesurer la teneur en dioxygène des gaz issus de la combustion dans le moteur du véhicule automobile et d'obtenir un coefficient. d'un rapport quantifiant l'écart du dosage air-essence admis dans la chambre de combustion par rapport. à un dosage stoechiométrique, appelé lambda. Le coefficient lambda est communiqué à un calculateur qui détermine en temps réel la proportion optimale du mélange air-carburant. afin que le catalyseur puisse fonctionner le plus efficacement possible à chaque instant. [0004] Néanmoins, la sonde lambda peut s'avérer défaillante, notamment du fait de son vieillissement, et transmettre des teneurs en dioxygène erronées, ce qui fausse les valeurs du coefficient lambda et conduit. à un traitement inefficace des polluants. [0005] 11 est par conséquent primordial de diagnostiquer un défaut de la sonde lambda. Résumé [0006] La présente divulgation vient améliorer la situation. [0007] A cet effet, il est proposé un procédé de contrôle d'une sonde lambda, dite sonde amont, disposée en amont d'un catalyseur d'un système d'échappement d'un véhicule automobile relativement. à un sens d'écoulement de gaz d'échappement, à partir d'un signal d'une sonde lambda, dite sonde aval, disposée en aval dudit catalyseur, le procédé comprenant une étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval pendant une durée supérieure ou égale à une valeur minimale_ une étape de calcul d'une erreur entre une tension de consigne et une tension mesurée aux bornes de la sonde aval, une étape de comparaison de l'erreur calculée à une plage de fonctionnement normal, et., si l'erreur est disposée hors de la plage de fonctionnement normal, une étape de diagnostic d'un défaut de la sonde amont. [0008] Le procédé selon la présente invention assure un diagnostic robuste et fiable de l'état fonctionnel ou au contraire défaillant de la sonde amont et permet en particulier de déterminer un décalage de richesse de la sonde amont, comme il va être détaillé ultérieurement. 100091 Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, option- nellement, être mises en oeuvre. Elles peuvent être mises en oeuvre indépendamment 2 les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - l'étape de diagnostic de défaut de la sonde amont est réalisée si l'erreur est disposée hors de la plage de fonctionnement normal pendant une durée supérieure ou égale à une durée minimale ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend une étape de vérification d'un état de la sonde aval, au cours de laquelle on vérifie que la température de la sonde aval est incluse dans une plage de température de fonctionnement normal et/ou que la sonde aval est fonctionnelle ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend une étape de vérification d'une consigne de richesse, au cours de laquelle on vérifie que la consigne de richesse est de l'ordre de un ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend une étape de vérification de débit d'air balayé, au cours de laquelle on vérifie qu'un débit d'air frais circulant directement dans le système d'échappement est inférieur ou égal à une valeur seuil ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend unc étape de vérification de fermeture d'un canister ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend unc étape de vérification que le régime moteur et la charge sont supérieurs ou égaux respectivement à des valeurs minimales ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend unc étape de vérification de phase d'un filtre à particules, au cours de laquelle on vérifie si le filtre à particules est dans une phase de régénération ; - l'étape de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend unc étape de vérification de purge du catalyseur, au cours de laquelle on vérifie si le catalyseur est dans une phase de purge. [0010] Il est également proposé une utilisation du procédé tel que décrit précédemment dans un module de régulation double boucle d'asservissement de la tension de la sonde aval. [0011] Il est également proposé un programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit précédemment, lorsque ce programme est exécuté par un processeur. [0012] Il est également proposé un dispositif de traitement de données, comprenant des moyens de mises en oeuvre du procédé tel que décrit précédemment. Brève description des dessins [0013] D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la des- cription détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 3 100141 Ifig.1l illustre un système d'échappement de véhicule automobile comprenant une sonde amont dont l'état de fonctionnement est contrôlé par un procédé de contrôle selon la présente invention. Fig. 2 100151 Ifig.21 illustre un chronogramme du procédé de contrôle mis en oeuvre dans la figure 1. Fig. 3 [0016] [fie.3] illustre un logigramme du procédé de contrôle de la figure 2. Description des modes de réalisation [0017] La présente divulgation concerne un procédé 1 de contrôle d'une sonde lambda, dite sonde amont, d'un système d'échappement 2 d'un véhicule automobile. [0018] Comme il ressort de la figure 1, le système d'échappement 2, comprend un collecteur d'échappement 3, un catalyseur 4, un filtre à particules 5, ainsi que la sonde amont 6 et une sonde lambda aval 7. Les sondes amont et aval sont ainsi dénommées du fait de leur position de part et d'autre du collecteur 4 relativement au sens d'écoulement des gaz d'échappement. [0019] Le catalyseur 4 est avantageusement de type trois voies afin de transformer trois types de polluants toxiques, à savoir le monoxyde de carbone, les Nox et les hydrocarbures respectivement en dioxyde de carbone, dioxyde de carbone et d'azote, et dioxyde de carbone et eau. 100201 La sonde lambda amont 6 permet de mesurer la teneur en oxygène dans les gaz brûlés issus du moteur via le collecteur 3. La sonde amont 6 est configurée pour communiquer avec un calculateur capable de déterminer un rapport air-carburant, appelé coefficient lambda, qui doit être compris entre 0,97 et 1,03 afin de respecter les normes en matière de pollution. Le coefficient lambda est inversement proportionnel à la richesse du mélange, qui correspond à l'écart de dosage essence /air admis dans la chambre de combustion par rapport au dosage stoechiométrique. 100211 La sonde aval 7 permet de diagnostiquer une défaillance de la sonde amont 6 et en particulier un décalage de richesse, comme il va être décrit. 100221 Comme il ressort de la figure 2, le procédé 1 comprend une étape 11 de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval 7 (NORM) pendant une durée T supérieure ou égale à une durée minimale. Cette étape préalable permet de s'assurer de la fiabilité de l'information envoyée par la sonde aval 7. 100231 Quand il a été déterminé à l'issue de l'étape 11 que l'information fournie par la sonde aval 7 est effectivement fiable, le procédé 1 comprend une étape 12 de calcul d'une erreur En- entre une tension de consigne Uc et une tension mesurée aux bornes de la sonde aval Urnes (CALC). De préférence, la tension de consigne UL provient d'un ré- gulatcur double boucle dont il sera question ultérieurement. [0024] On définit l'erreur Err comme suit :Err = Uc -Urnes [0025] On note que l'utilisation de l'erreur permet de rendre le procédé 1 indépendant d'une éventuelle double boucle de régulation de la sonde amont 6 et d'un point de fonctionnement courant. [0026] Ensuite, le procédé 1 comprend une étape 13 de comparaison de l'erreur calculée Err à une plage de fonctionnement normal [Min, Max], c'est-à-dire n'entrainant pas une hausse significative des émissions polluantes (COMP). [0027] Si l'erreur Err est incluse dans la plage de fonctionnement normal, on considère que la sonde amont ne présente pas de défaut. [0028] Si l'erreur Err n'est pas incluse dans la plage de fonctionnement normal, alors le procédé 1 comprend une étape 14 de diagnostic d'un défaut d'information de richesse de la sonde amont 6 (DIAG). [0029] On note que la durée T permet de s'assurer que la sonde aval 7 a le temps d'atteindre la valeur consigne, c'est-à-dire de prendre en compte le temps de transit des gaz d'échappement au niveau de la sonde aval. La durée T dépend de la charge. A 40%, elle est de l'ordre de 5 à 6 secondes, tandis qu'elle est inférieure à 1 seconde pour la charge maximale. [0030] La plage de fonctionnement normal peut être constituée par une unique valeur seuil, auquel cas, l'étape 13 consiste à comparer l'erreur Err à une seule valeur, par exemple de l'ordre de 0,15V. [0031] Selon le signe positif ou négatif de l'erreur, le procédé 1 permet de déterminer un décalage positif (En- Max) de richesse de la sonde amont 6. [0032] De préférence, l'étape 14 de diagnostic de défaut de la sonde amont 6 est réalisée si l'erreur En- est disposée hors de la plage de fonctionnement normal pendant une durée T' supérieure ou égale à une durée minimale, par exemple comprise entre 1 seconde et 3 secondes. [0033] Avantageusement, l'étape 14 de diagnostic consiste à alerter le conducteur, par exemple par une indication visuelle et/ou sonore. [0034] L'étape 11 de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval 7 comprend avantageusement l'une au moins des étapes détaillées ci-après, afin de vérifier un certain nombre de paramètres internes et externes : - une étape 16 de vérification d'un état de la sonde aval 7 (ETA), - une étape 17 de vérification d'une consigne de richesse (CONS), - une étape 18 de vérification de débit d'air balayé (DEB), - une étape 19 de vérification de fermeture d'un canister (CAN), - une étape 20 de vérification du régime moteur et de la charge (MOT), - une étape 21 de vérification de phase du filtre à particules 5 (PART), et/ou - une étape 22 de vérification de phase du catalyseur 4 (CAT). [0035] L'étape 16 de vérification d'un état de la sonde aval 7 consiste à vérifier que la tem- pérature de la sonde aval 7 est effectivement incluse dans une plage de températures de fonctionnement normal et/ou que la sonde aval est fonctionnelle. Ces conditions permettent de s'assurer que la sonde aval 7 est opérationnelle. [0036] La plage de températures est par exemple comprise entre 600°C et 700°C. [0037] Pour vérifier que la sonde 7 est fonctionnelle, diverses stratégies connues de l'homme du métier peuvent être mises en place. Il est possible de tester si le signal de la sonde 7 est bloqué en générant des situations de richesses élevées ou faibles. Tl est également possible de mesurer le temps de réponse de la sonde 7 à un stimulus de richesse. Ou encore, il est possible d'analyser le gradient du signal de la sonde afin d'accéder au temps de réponse de la sonde. Il est aussi possible de procéder à un diagnostic électrique afin de contrôler que la sonde 7 n'est pas en court-circuit. Il est de surcroît possible de surveiller la stratégie de chauffage de la sonde 7. [0038] Si la sonde 7 est chaude et fonctionnelle, sous réserve des autres étapes 17 à 22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0039] L'étape 17 de vérification d'une consigne de richesse consiste à vérifier que la consigne de richesse est centrée autour de 1 (par exemple à ±1%), qui correspond à une composition idéale, stoechiométrique, du mélange air-carburant. [0040] Si la consigne de richesse est effectivement autour de 1, sous réserve des autres étapes 16 et 18 à 22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0041] L'étape 18 de vérification de débit d'air balayé consiste à vérifier qu'un débit d'air frais, circulant dans le système d'échappement sans avoir été brûlé dans le moteur, est inférieur ou égal à une valeur seuil. En effet, l'air frais est riche en oxygène et risque de perturber les signaux des sondes. De préférence, la valeur seuil est nulle. [0042] Si le débit d'air balayé est effectivement inférieur à la valeur seuil, sous réserve des autres étapes 16-17 et 19 à 22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0043] L'étape 19 de vérification de fermeture du canister consiste à vérifier qu'une vanne de commande du canister est en position fermée. Le canister est un récipient contenant du charbon actif pour adsorber les vapeurs d'essence. De préférence, le canister est relié à l'admission via la vanne de commande en position d'ouverture. Par l'étape 19, on évite de procéder au diagnostic sur la sonde amont 6 pendant la purge du canister, puisqu'alors il est difficile de maîtriser les quantités de carburant et d'air. [0044] Si le canister n'est pas en phase de purge, sous réserve des autres étapes 16-18 et 20 à 22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0045] L'étape 20 de vérification du régime moteur et de la charge consiste à vérifier que le régime moteur et la charge sont supérieurs ou égaux respectivement à des valeurs minimales. En effet, si le régime moteur et/ou la charge sont trop faibles, le débit dans 6 la sonde aval risque de ne pas être suffisant pour assurer son bon fonctionnement. [0046] Par exemple, le régime moteur seuil doit être de 1500 t/min, et la charge seuil de 40%. [0047] Si le régime moteur et la charge sont suffisants, sous réserve des autres étapes 16-19 et 21-22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0048] L'étape 21 de vérification de phase du filtre à particules 5 consiste à vérifier si le filtre à particules est dans une phase de régénération, auquel cas, le diagnostic sur la sonde amont ne peut avoir lieu. [0049] Si le filtre à particules n'est pas en phase de régénération, sous réserve des autres étapes 16-20 et 22, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0050] L'étape 22 de vérification de phase du catalyseur 4 consiste à s'assurer que le ca- talyseur n'est pas en train d'être purgé, car alors le diagnostic sur la sonde amont ne peut avoir lieu. [0051] Si le catalyseur n'est pas en phase de purge, sous réserve des autres étapes 16-21, l'étape de calcul 12 peut être effectuée. [0052] Comme déjà évoqué, on vérifie que les conditions des étapes 16 à 22 ont été vérifiées pendant la durée T. [0053] Une étape préliminaire 23 consiste à vérifier que le moteur fonctionne à régime et charges suffisantes. [0054] Le procédé 1 assure un diagnostic robuste et simple à mettre en oeuvre, qui permet en particulier de s'affranchir de toute calibration de la consigne de tension de la sonde aval, tout en étant non intrusif, puisqu'il n'est pas question de prendre la main sur l'injection moteur et évite de ce fait d'entrainer des émissions polluantes supplémentaires qui seraient dues au diagnostic. Au contraire, le procédé 1 prévoit simplement d'attendre que les circonstances optimales soient réunies pour effectuer le diagnostic. [0055] Le procédé 1 peut être mis en oeuvre sur une très large majorité de moteurs à allumage commandé, c'est-à-dire tous ceux disposant de deux sondes de richesse, et ce, quel que soit le type, linéaire ou binaire, de la sonde amont 6. [0056] En outre, le procédé 1 permet de diagnostiquer un décalage de richesse de la sonde amont sans être tributaire des réglages d'un régulateur d'asservissement de la tension de la sonde aval et des différents points de fonctionnement moteur (régime/charge). [0057] Avantageusement, le procédé 1 peut être utilisé dans une régulation double boucle proportionnelle intégrale, le procédé 1 étant alors activé quand la tension de la sonde aval? s'écarte d'une plage donnée. Tant que la tension reste dans cette plage, c'est le coefficient intégral qui est de préférence calculé et exploitable pour détecter un défaut de richesse de la sonde amont. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSProcédé de contrôle d'une sonde lambda, dite sonde amont (6), disposée en amont d'un catalyseur (4) d'un système (2) d'échappement d'un véhicule automobile relativement à un sens d'écoulement de gaz d'échappement, à partir d'un signal d'une sonde lambda, dite sonde aval (7), disposée en aval dudit catalyseur (4), comprenant les étapes suivantes : - une étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval pendant une durée supérieure ou égale à une valeur minimale, - une étape (12) de calcul d'une erreur (Err) entre une tension de consigne et une tension mesurée aux bornes de la sonde aval, - une étape (13) de comparaison de l'erreur calculée à une plage de fonctionnement normal, et - si l'erreur est disposée hors de la plage de fonctionnement normal, une étape (14) de diagnostic d'un défaut de la sonde amont. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (14) de diagnostic de défaut de la sonde amont (6) est réalisée si l'erreur (En-) est disposée hors de la plage de fonctionnement normal pendant une durée supérieure ou égale à une durée minimale (T). Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) comprend une étape (16) de vérification d'un état de la sonde aval (7), au cours de laquelle on vérifie que la température de la sonde aval est incluse dans une plage de température de fonctionnement normal et/ou que la sonde aval est fonctionnelle. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval comprend une étape (17) de vérification d'une consigne de richesse, au cours de laquelle on vérifie que la consigne de richesse est de l'ordre de un. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) comprend une étape (18) de vérification de débit d'air balayé, au cours de laquelle on vérifie qu'un débit d'air circulant directement dans le système d'échappement est inférieur ou égal à une valeur seuil. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) 8 comprend une étape (19) de vérification de fermeture d'un canistcr. [Revendication 7] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) comprend une étape (20) de vérification que le régime moteur et la charge sont supérieurs ou égaux respectivement à des valeurs minimales. [Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) comprend une étape (21) de vérification de phase d'un filtre à particules (5), au cours de laquelle on vérifie si le filtre à particules est dans une phase de régénération. [Revendication 9] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (11) de vérification de fonctionnement normal de la sonde aval (7) comprend une étape (22) de vérification de purge du catalyseur (4), au cours de laquelle on vérifie si le catalyseur (4) est dans une phase de purge. [Revendication 10] Utilisation du procédé selon l'une des revendications précédentes dans un module de régulation double boucle d'asservissement de la tension de la sonde aval. [Revendication 11] Programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, lorsque ce programme est exécuté par un processeur. [Revendication 12] Dispositif de traitement de données, comprenant des moyens de mises en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9.