Brevet FR3153853A1 — publié le 20250411

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système d’échappement qui comprend une canalisation d’échappement comprenant au moins un catalyseur d’oxydoréduction. La canalisation comprend trois sondes à oxygène (S1, S2, S3) disposées à différents points. Le système d’échappement comprend : - au moins un moyen d’estimation d’écart (E1, E2, E3) évaluant des écarts de mesures entre les sondes (S1, S2, S3) deux par deux ; et - au moins un moyen d’analyse (A) connecté audit moyen d’estimation d’écart (E1, E2, E3), concluant à une défaillance d’une sonde si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes (S1, S2, S3). L’invention concerne en outre un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 3 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN SYSTEME D’ECHAPEMENT EQUIPE DE TROIS SONDES A OXYGENE, ET UN MOYEN DE DETECTION DE SONDE DEFECTUEUSE, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes d’échappement de véhicules à moteur, et plus particulièrement les sondes de détection d’oxygène de ces systèmes d’échappement. Le système d’échappement de l’art antérieur est illustré en FIG. 1 . Il comprend un bloc catalyseur d'oxydoréduction 3 voies TWC connecté à un filtre à particules GPF avec une première sonde à oxygène proportionnelle S1 en amont du bloc catalyseur TWC, et une deuxième sonde à oxygène binaire S2 en aval de celui-ci. En outre, le système d’échappement comprend un deuxième bloc composé d'un deuxième catalyseur 3 voies UFC et éventuellement d'un dispositif de stockage d'ammoniac ASC, l’ensemble étant connecté en aval de la deuxième sonde à oxygène binaire S2. Le contrôle de commande est basé sur une fonction de régulation de richesse mise en œuvre en amont et en aval du premier bloc catalyseur TWC. Le régulateur de richesse en aval est un régulateur proportionnel intégral utilisant l'information de la sonde à oxygène S2 en aval catalyseur (mesure de tension) pour corriger la richesse en amont afin d'optimiser le comportement du catalyseur. Cette régulation peut être nommée deuxième boucle ou double boucle de régulation de richesse. Celle-ci permet également de détecter un écart de richesse trop important mesuré entre les deux sondes S1, S2 (ou « offset » en langue anglaise), ce diagnostic étant exigé par les réglementations sur les émissions (en Europe, aux Etats-Unis, en Chine, etc.). Ces écarts de richesse peuvent être des dérives lentes au cours de la vie du véhicule, c’est-à-dire des évolutions des sondes à oxygène et du catalyseur avec le temps, ou bien des dérives soudaines, de plusieurs pourcents. L'évaluation de l'écart de richesse entre les deux sondes S1, S2 est réalisée par un intégrateur de la régulation en aval ainsi qu'une fonction d'évaluation rapide. Malheureusement, la deuxième sonde à oxygène S2 en aval du premier catalyseur est classiquement considérée jusqu'à présent comme la sonde de référence, cela signifie que si un écart de richesse est constaté entre les deux sondes à oxygène S1, S2, alors on attribue systématiquement ce défaut à la sonde S1 en amont du catalyseur. Rien n’indique dans l’art antérieur que ce serait plutôt la sonde S2 en aval qui serait défaillante. Ainsi, il est probable dans certaines circonstances qu'en cas de défaillance de ce type sur la sonde S2, une sonde en amont soit remplacée alors qu’elle est encore fonctionnelle. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution pour détecter plus précisément des défauts de fonctionnement de sondes d’oxygènes de systèmes d’échappement. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un système d’échappement qui comprend une canalisation d’échappement définissant un sens d’échappement, et comprenant au moins un catalyseur d’oxydoréduction, caractérisé en ce que la canalisation comprend : - au moins une première sonde à oxygène disposée en amont dudit catalyseur ; - au moins une deuxième sonde à oxygène disposée en aval dudit catalyseur ; et - au moins une troisième sonde à oxygène disposée en aval dudit catalyseur et de ladite une deuxième sonde à oxygène, et en ce que le système d’échappement comprend : - au moins un moyen d’estimation d’écart évaluant des écarts de mesures entre les sondes deux par deux ; et - au moins un moyen d’analyse connecté audit moyen d’estimation d’écart, concluant à une défaillance d’une sonde si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes. Ainsi, au bout de la ligne d'échappement se trouve désormais un troisième capteur de richesse (sonde à oxygène ou sonde NOx/NH3). Avantageusement, l'invention permet d’introduire une nouvelle fonctionnalité qui utilise l'implémentation d'un troisième capteur de richesse (sonde NOX/NH3 ou sonde à oxygène) pour évaluer les écarts de richesse entre les trois capteurs. Lors de la présence d'un écart de richesse on peut déterminer plus facilement quelle sonde est défaillante Selon une variante, ledit moyen d’estimation d’écart comprend : - un premier moyen d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde et de la deuxième sonde ; - un deuxième moyen d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la deuxième sonde et de la troisième sonde ; - un troisième moyen d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde et de la troisième sonde, et en ce que le moyen d’analyse reçoit des informations des moyens d’estimation. Cela permet de séparer les fonctions d’estimation et d’analyse, pour avoir une analyse précise à un point séparé des sondes. Selon une variante, la canalisation d’échappement comprend : - un premier catalyseur d’oxydoréduction à trois voies ; - un premier filtre à particules connecté en aval du premier catalyseur ; - un deuxième catalyseur d’oxydoréduction à trois voies connecté en aval du premier filtre à particules, la première sonde étant disposée en amont du premier catalyseur d’oxydoréduction ; la deuxième sonde étant disposée en aval du premier filtre à particules et en amont du deuxième catalyseur d’oxydoréduction ; la troisième sonde étant disposée en aval du deuxième catalyseur d’oxydoréduction. Cela permet d’avoir une solution adaptée aux configurations de systèmes d’échappement usuels. Selon une variante, la canalisation d’échappement comprend en outre un dispositif de stockage d'ammoniac connecté en aval du deuxième catalyseur d’oxydoréduction, la troisième sonde étant disposée en aval du dispositif de stockage d'ammoniac. Cela permet d’avoir une solution adaptée à cette configuration de système d’échappement. Selon une variante, le véhicule automobile comprend un régulateur de richesse connecté à la deuxième sonde à oxygène. Cela permet d’avoir une quantité optimale de gaz d’échappement pour les catalyseurs. L’invention concerne également un procédé de surveillance et de régulation d’un système d’échappement d’un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - des étapes de mesure de la richesse au moyen d’au moins une première sonde à oxygène disposée en amont dudit catalyseur ; d’au moins une deuxième sonde à oxygène disposée en aval dudit catalyseur ; et d’au moins une troisième sonde à oxygène disposée en aval dudit catalyseur, - des étapes d’estimations d’écart évaluant des écarts de mesures entre les sondes deux par deux ; et - au moins une étape d’analyse concluant à une défaillance d’une sonde si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes. Selon une variante, les étapes d’estimations d’écart comprennent : - une première étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde et de la deuxième sonde ; - une deuxième étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la deuxième sonde et de la troisième sonde ; - une troisième étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde et de la troisième sonde, et en ce que l’étape d’analyse est réalisée sur la base des informations des étapes d’estimation. L’invention porte en outre sur un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de surveillance et de régulation selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement une vue de face d’un système d’échappement d’un véhicule selon l’art antérieur ; - FIG. 2 illustre schématiquement une vue de face d’un système d’échappement d’un véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention ; et - FIG. 3 illustre schématiquement la détection de la sonde défectueuse. L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système d’échappement tel qu’illustré en FIG. 2 . De manière classique, le système d’échappement comprend un moteur M et un turbocompresseur T. Le véhicule automobile comprenant en outre une canalisation d’échappement illustrée dans la FIG. 2 , partant du moteur M et du turbocompresseur T en amont vers une extrémité libre en aval. La canalisation d’échappement comprend un premier catalyseur d’oxydoréduction TWC à trois voies, et un deuxième catalyseur d’oxydoréduction UFC à trois voies. Par ailleurs, la canalisation d’échappement comprend un premier filtre à particules GPF connecté en aval du premier catalyseur TWC ; et un deuxième catalyseur d’oxydoréduction UFC à trois voies connecté en aval du premier filtre à particules GPF. La canalisation d’échappement peut comprendre un dispositif de stockage d'ammoniac ASC connecté en aval du deuxième catalyseur d’oxydoréduction UFC. Selon l’invention, la canalisation comprend trois sondes à oxygène S1, S2, S3, à savoir : - une première sonde à oxygène S1 disposée en amont du premier catalyseur TWC ; - une deuxième sonde à oxygène S2 disposée en aval du premier catalyseur TWC et du premier filtre à particules GPF, mais en amont du deuxième catalyseur UFC ; et - une troisième sonde à oxygène S3 disposée vers l’extrémité libre de la canalisation, en aval dudit deuxième catalyseur UFC, et optionnellement du dispositif de stockage d'ammoniac ASC. Par ailleurs, le système d’échappement comprend des moyens d’estimation d’écart E1, E2, E3 évaluant des écarts de mesures entre les sondes S1, S2, S3 deux par deux. Il peut s’agir d’unités électroniques ou informatiques évaluant les écarts entre les mesures des sondes S1, S2, S3. De plus, le système d’échappement comprend un moyen d’analyse A connecté aux moyens d’estimation d’écart E1, E2, E3. Le moyen d’analyse A conclut à une défaillance d’une sonde, par exemple S2, si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes S1 et S3. Il peut s’agir d’une unité informatique dédiée au diagnostic des sondes S1, S2, S3. L'invention consiste en une nouvelle fonctionnalité qui utilise l'implémentation d'un troisième capteur dit « de richesse » (sonde NOX/NH3 ou sonde à oxygène) pour évaluer les écarts de richesse entre les trois capteurs. Les moyens d’estimation d’écart E1, E2, E3 évaluent les écarts respectivement entre les mesures de la première sonde S1 et de la deuxième sonde S2 ; entre les mesures de la deuxième sonde S2 et de la troisième sonde S3 ; et entre les mesures de la première sonde S1 et de la troisième sonde S3. Le moyen d’analyse A reçoit des informations des moyens d’estimation pour déterminer si une sonde est défectueuse. Lors de la présence d'un écart de richesse on peut déterminer plus facilement quelle sonde est défaillante. Si un écart de richesse est présent sur une des sondes de la ligne d'échappement (S1 par exemple), on n'est pas capable de l'attribuer à la sonde défaillante car les autres sondes S2 et S3 convergent. La future réglementation dite Euro 7 demande à ce que les constructeurs soient capables d'identifier plus précisément les composants défaillants (on parle de « pinpointing » en langue anglaise). Avec l'implémentation d'un troisième capteur de richesse (troisième sonde S3) dans la ligne d'échappement on est en mesure d'ajouter deux évaluations supplémentaires d'écart de richesse entre les sondes, en plus de celle déjà existante entre la première et la deuxième sonde de richesse S1, S2. L’invention concerne également un procédé et un programme mettant en œuvre cette détection de sonde défectueuse. Véhicule automobile comprenant un système d’échappement qui comprend une canalisation d’échappement définissant un sens d’échappement, et comprenant au moins un catalyseur d’oxydoréduction (TWC, UFC), caractérisé en ce que la canalisation comprend : - au moins une première sonde à oxygène (S1) disposée en amont dudit catalyseur (TWC, UFC) ; - au moins une deuxième sonde à oxygène (S2) disposée en aval dudit catalyseur (TWC, UFC) ; et - au moins une troisième sonde à oxygène (S3) disposée en aval dudit catalyseur (TWC, UFC) et de ladite deuxième sonde à oxygène (S2), et en ce que le système d’échappement comprend : - au moins un moyen d’estimation d’écart (E1, E2, E3) évaluant des écarts de mesures entre les sondes (S1, S2, S3) deux par deux ; et - au moins un moyen d’analyse (A) connecté audit moyen d’estimation d’écart (E1, E2, E3), concluant à une défaillance d’une sonde si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes (S1, S2, S3). Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d’estimation d’écart comprend : - un premier moyen d’estimation d’écart (E1) pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde (S1) et de la deuxième sonde (S2) ; - un deuxième moyen d’estimation d’écart (E2) pour évaluer les écarts entre les mesures de la deuxième sonde (S2) et de la troisième sonde (S3) ; - un troisième moyen d’estimation d’écart (E3) pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde (S1) et de la troisième sonde (S3), et en ce que le moyen d’analyse (A) reçoit des informations des moyens d’estimation (E1, E2, E3). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la canalisation d’échappement comprend : - un premier catalyseur d’oxydoréduction (TWC) à trois voies ; - un premier filtre à particules (GPF) connecté en aval du premier catalyseur (TWC) ; - un deuxième catalyseur d’oxydoréduction (UFC) à trois voies connecté en aval du premier filtre à particules (GPF), la première sonde (S1) étant disposée en amont du premier catalyseur d’oxydoréduction (TWC) ; la deuxième sonde (S2) étant disposée en aval du premier filtre à particules (GPF) et en amont du deuxième catalyseur d’oxydoréduction (UFC) ; la troisième sonde (S3) étant disposée en aval du deuxième catalyseur d’oxydoréduction (UFC). Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que la canalisation d’échappement comprend en outre un dispositif de stockage d'ammoniac (ASC) connecté en aval du deuxième catalyseur d’oxydoréduction (UFC), la troisième sonde (S3) étant disposée en aval du dispositif de stockage d'ammoniac (ASC). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend un régulateur de richesse connecté à la deuxième sonde à oxygène (S2). Procédé de surveillance et de régulation d’un système d’échappement d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - des étapes de mesure de la richesse au moyen d’au moins une première sonde (S1) à oxygène disposée en amont dudit catalyseur ; d’au moins une deuxième sonde (S2) à oxygène disposée en aval dudit catalyseur ; et d’au moins une troisième sonde (S3) à oxygène disposée en aval dudit catalyseur (TWC, UFC), - des étapes d’estimations d’écart évaluant des écarts de mesures entre les sondes (S1, S2, S3) deux par deux ; et - au moins une étape d’analyse concluant à une défaillance d’une sonde (S2) si sa mesure présente un écart supérieur à un seuil prédéterminé par rapport aux mesures des autres sondes (S1, S3). Procédé de surveillance et de régulation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les étapes d’estimations d’écart comprennent : - une première étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde (S1) et de la deuxième sonde (S2) ; - une deuxième étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la deuxième sonde (S2) et de la troisième sonde (S3) ; - une troisième étape d’estimation d’écart pour évaluer les écarts entre les mesures de la première sonde (S1) et de la troisième sonde (S3), et en ce que l’étape d’analyse est réalisée sur la base des informations des étapes d’estimation. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de surveillance et de régulation selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.