EP1573275A2 - Procede de controle du fonctionnement d'une sonde - Google Patents

Procede de controle du fonctionnement d'une sonde

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EP1573275A2
EP1573275A2 EP03813625A EP03813625A EP1573275A2 EP 1573275 A2 EP1573275 A2 EP 1573275A2 EP 03813625 A EP03813625 A EP 03813625A EP 03813625 A EP03813625 A EP 03813625A EP 1573275 A2 EP1573275 A2 EP 1573275A2
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EP
European Patent Office
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probe
output signal
reference value
difference
signal
Prior art date
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Withdrawn
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EP03813625A
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German (de)
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Marc Daneau
Bernard Dionnet
Karim Guenounou
Valérie VAYSSIE
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the operation of a probe associated with means for purifying the exhaust gases of an internal combustion engine.
  • the invention also relates to a device for controlling the operation of such a probe. Efforts are being made to reduce polluting emissions from motor vehicles fitted with internal combustion engines, in particular emissions of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx) and unburnt hydrocarbons (HC).
  • CO carbon monoxide
  • NOx nitrogen oxides
  • HC unburnt hydrocarbons
  • the nitrogen oxides are retained in active sites of catalytic elements promoting their reaction with the reducing agents.
  • Purge phases of the catalytic elements are provided in which action is taken on the fuel and molecular oxygen content of the exhaust gases to promote the elimination of emissions of nitrogen oxides trapped in catalytic sites of the catalytic elements.
  • a combustion mixture is controlled and regulated by a system operating in a closed loop to obtain exhaust gases having a richness, that is to say the ratio between the mass quantity of fuel present in the exhaust gas over the mass quantity of air present in the exhaust gas divided by the ratio of the mass quantity of fuel over the mass quantity of air in stoichiometric proportion, substantially equal to or greater than 1 and a low oxygen concentration.
  • the richness of the exhaust gases is checked using oxygen probes arranged on an exhaust line upstream and downstream of the purification means.
  • Oxygen probes, of the proportional or all or nothing type (lambda) arranged on an exhaust line downstream of the purification means can be used directly for the control of the richness of the exhaust gases by an analysis of the composition exhaust gases having passed through the purification means or to detect an end of the reduction activity of the nitrogen oxides adsorbed on a catalyst converter.
  • the dispersions may be due to a dispersion between the probes due to their manufacture or to aging of the probes.
  • the dispersions are manifested by probe to probe differences in operating temperature as a function of a supply voltage, sensitivity to catalytic activity or to the diffusion of chemical species as well as sensitivity to the temperature of the exhaust gases. and the speed of the exhaust gases.
  • Excessive dispersions between the probes disturb the operation of a regulation of the richness of the exhaust gases for the regeneration of catalytic converters, or a detection of an end of reduction activity of the nitrogen oxides adsorbed on a converter catalytic. Aging of a probe with significant dispersion in its measurements can render exhaust gas purification means inoperative.
  • the present invention relates to a method for controlling a probe associated with exhaust gas purification means arranged on an exhaust line of an internal combustion engine making it possible to compensate for variations in an output signal from the probe due to a dispersion between the new probes, or after aging.
  • the invention also relates to a method for controlling the operation of a probe associated with means for purifying the exhaust gases making it possible to detect a malfunction of the probe.
  • an output signal from the probe is compared with a reference value, and action is taken on the probe to reduce a difference between the output signal and the reference value.
  • An output signal from the probe depends on the operating temperature. To act on the probe, you can modify its operating temperature.
  • a supply voltage j of the probe is modified, from a nominal supply voltage, in order to modify an operating temperature of the probe.
  • the probe is acted on as a function of a difference between an output signal from the probe and a reference value determined during a regeneration phase of the purification means.
  • the signals provided by probes located downstream of the purification means of the "nitrogen oxide trap" type present during a purging phase means for purifying similar portions whatever an operating point of the internal combustion engine.
  • these similar portions differ significantly from one probe to another.
  • the probe is acted on according to a difference between an output signal from the probe and a reference value determined during a final step of a regeneration phase of the purification means.
  • a phase of regeneration of the purification means there is a first step corresponding to an activity of reduction of the nitrogen oxides trapped by the catalytic elements followed by a final step, when most of the nitrogen oxides adsorbed have been eliminated.
  • the composition of the exhaust gases changes so that an oxygen sensor located downstream of the purification means provides an output signal having a plateau corresponding to a saturation of the sensor, with a value which does not depend on an operating point of the internal combustion engine.
  • a probe failure is detected as a function of the action required on the probe to reduce the difference between the output signal and the reference value.
  • the invention also relates to a device for controlling the operation of a probe associated with means for purifying the exhaust gases of an internal combustion engine, the device comprising measuring means capable of determining a difference between the signal of output of the probe and a reference value and means for controlling a supply voltage of the probe as a function of the difference between the output signal of the probe and the reference value.
  • the probe is an "all or nothing" type oxygen probe disposed downstream of a catalytic converter.
  • the device comprises a detection module capable of detecting stages of a regeneration phase of the exhaust gas filtering means from a signal supplied by the probe, and a measurement module capable determining the difference between the output signal of the probe and a reference value during a final step of a regeneration phase.
  • - Figure 2 is a schematic view of a device for controlling the operation of a probe according to one aspect of the invention
  • - Figure 3 is a graph illustrating different output signals from a probe located downstream of a catalytic converter during a purge phase.
  • a drive assembly referenced 1 as a whole, is intended to be arranged in a motor vehicle, not shown, for driving the latter.
  • the drive assembly 1 comprises an internal combustion engine 2 supplied with air via an intake line 3, exhaust gases being discharged into an exhaust line 4.
  • the intake line 3 comprises an intake pipe 5 connected to an intake port, not shown, being provided with an intake control member of the intake butterfly type, provided for adjusting a flow rate. of admitted air, said member not being shown in the drawing.
  • the intake pipe 5 is connected on the opposite side to the intake socket for the engine 2, by means of an intake manifold not shown and allowing the distribution of the intake air to different combustion chambers or cylinders of the internal combustion engine 2.
  • the exhaust line 4 comprises a manifold portion 6 located at the outlet of the internal combustion engine 2 and connected to an exhaust manifold, not shown, intended to channel flows of exhaust gases from the engine cylinders or combustion chambers, a catalytic converter 7 arranged downstream of the manifold portion 6 in the direction of flow of the exhaust gases, for the treatment and purification of the gases exhaust, and an outlet pipe 8 for discharging the exhaust gases treated by the catalytic converter 7.
  • the exhaust gases from the catalytic converter 7 can be discharged directly or through other means for purifying exhaust gases located downstream of the catalytic converter 7.
  • the catalytic converter 7 is of the type intended for the reduction of carbon monoxide and unburnt hydrocarbons present in the exhaust gases by an oxidation-reduction reaction with the nitrogen oxides adsorbed in catalytic sites of the catalytic converter 7.
  • the drive assembly 1 comprises an injection control system comprising injection control members 9, one of which is shown diagrammatically, disposed in the internal combustion engine 2.
  • the injection members 9 are provided for injecting fuel into a common intake pipe or into an intake manifold, or directly into a combustion chamber.
  • the injection control system comprises a first oxygen probe 10, of the lambda or proportional probe type, located on the manifold line 6 upstream of the catalytic converter 7, and a second probe 11 located on the outlet pipe.
  • the injection control system comprises a control unit 12 receiving the measurement signals from the oxygen probes 10, 11 by means of transmission links for measurement signals 13 and 14 respectively, and capable of transmitting control signals to the injection members 9 via control links 15.
  • the drive assembly 1 also includes a supply unit 16 for the oxygen probes 10, 11, connected to these probes
  • the supply unit 16 receives a control signal from the injection control device 12 via a control link 17.
  • L power supply unit 16 is connected in a non- shown to a source of electrical energy from the motor vehicle, such as a battery.
  • the power supply unit 16 can be a portion of a general power supply unit intended for the electrical supply of various pieces of equipment of a motor vehicle.
  • the supply unit can in particular be used to supply the injection control unit 12.
  • the power supply unit 16 comprises a correction assembly 20 comprising a comparison stage 21 with two inputs and an output, and receiving the input signal SI output of the downstream probe 11 and a setpoint C.
  • the comparison stage 21 determines the difference ⁇ between the setpoint C and the output signal SI by subtracting the output signal SI from the setpoint C.
  • the correction set 20 also includes a correction module 22 receiving at input the difference ⁇ between the setpoint C and the output signal SI and providing at output a correction ⁇ of a supply voltage of the downstream probe 11.
  • the unit of power supply 16 comprises an addition module 23 with two inputs and an output receiving as input a nominal supply voltage T nom and the supply voltage correction ⁇ .
  • the addition module 23 adds the nominal supply voltage T nom and the supply voltage correction ⁇ to obtain at output a corrected voltage T corr used for supplying the downstream probe.
  • the injection control unit 12 comprises a detection module 24 designed to detect different stages of a regeneration or purge phase of the catalytic converter 7, receiving as input the output signal SI from the downstream probe 11 and supplying output a step signal transmitted via the link 17 to the correction unit 20 of the power supply unit 16.
  • the power supply unit 16 comprises a diagnostic module
  • a graph includes an abscissa axis X on which the time is plotted and an ordinate axis Y on which is plotted an output voltage of the downstream probe 11.
  • An output signal SI from the downstream probe 11, shown in solid lines, is substantially constant and equal to 0 before an initial instant T1 and after a final instant T2 corresponding respectively to the start and to the end of a purge phase of the converter catalytic 7.
  • the signal SI rises rapidly to reach a first plateau PI at a first value of output voltage NI and substantially retains this first value VI until an intermediate instant T3.
  • the output signal SI increases rapidly to reach a second plateau P2 at a second output voltage value N2 and substantially retains this second value V2 until the final instant T2.
  • the signal SI drops rapidly to reach the value 0.
  • the downstream probe 11 delivers a signal proportional to the fuel richness of the exhaust gases which can be used for regulating this fuel richness of the exhaust gases, for example by means of fuel injection members in the combustion of the internal combustion engine 2.
  • the jump between the first plateau PI and the second plateau P2 makes it possible to detect the end of the purging of the nitrogen oxides and the passage to a final stage of a purging phase. Indeed, it will be possible to detect the crossing of a threshold of the first derivative of the signal SI at time T3, a cancellation of the second derivative of the signal SI substantially at time T3, or even to detect the crossing of a threshold by the difference between the value of the instantaneous signal and the sliding average value of the signal SI.
  • the detection module 24 of the injection control unit 12 allows the detection of the first and second stages of a regeneration phase as indicated above, from an output signal SI from the downstream probe 11.
  • the purge is stopped after detection of the jump so that the time interval [Tl T3] is generally less than the time interval [T3 T2] which is short.
  • the time interval [T3 T2] has been exaggerated relative to the time interval [Tl T3].
  • a signal S3 shown in dotted lines is similar to the signal SI except that the first plateau value is substantially greater than the first value VI while the second plateau value and equal to the second plateau value V2 of the signal SI.
  • the signal S3 corresponds to a different operating point of the internal combustion engine 2 for which the composition of the exhaust gases may be different, which explains a difference in the output signal during the step of elimination of nitrogen oxides , between the initial instant Tl and the intermediate instant T3.
  • the second plateau P2 corresponds to saturation of the downstream probe 11, and, for a probe at a given operating temperature, the second value V2 is substantially equal regardless of an operating point of the engine. But the second value V2 differs between probes for which there is a dispersion, whatever the origin of the dispersion (manufacture, aging ...) and its manifestation (variation in the operating temperature as a function of a voltage d 'food, different sensitivity ).
  • a signal S2 shown in dashed lines in FIG. 3, of general shape similar to the signal S I represents a signal showing a dispersion which may be due to aging of the probe or to a dispersion between new probes.
  • the signal S2 has first and second plates with values of the output signal significantly lower than the first and second values VI, V2. If there is a dispersion in the measurement signals produced by the probe with respect to measurements on which is based a regulation of a composition of the exhaust gases with a view to regeneration of means for purifying the exhaust gases , the regulation is disturbed and a jump detection can also be disturbed.
  • a downstream probe 11 is acted on so as to obtain, during a final step of a regeneration phase, an output signal SI having a second plateau value V2 substantially equal to a setpoint C.
  • the comparison stage of the correction unit 20 of the power supply unit 16 compares the setpoint C with the value of the output signal SI and determines the deviation ⁇ .
  • the correction module 22 of the correction assembly 20 determines a correction ⁇ of the supply voltage of the downstream probe 11, this correction ⁇ being determined to obtain the corrected voltage d supply of the downstream probe 11.
  • the correction module 22 may include stages for regulating the proportional integral or derivative type or any other regulation stage adapted to allow an effective correction to be calculated.
  • the modification of the supply voltage of the downstream probe 11 causes a modification of its operating temperature.
  • the output signal SI of the downstream probe 11 whether it is an all-or-nothing or proportional type probe, depends on its operating temperature.
  • the correction assembly 20 makes it possible to form a loop for regulating the supply voltage of the probe and therefore the operating temperature of the downstream probe 11 to correct the value of the output signal SI during a final step of a purge phase of the catalytic converter 7.
  • the correction unit 20 When leaving a final regeneration step, the correction unit 20 is informed by the detection module 24 of the injection control unit 12, and the correction module 20 delivers a correction ⁇ which corresponds to the correction provided during the previous final regeneration step.
  • the correction ⁇ is determined by the regulation loop of the output signal SI of the downstream probe 11 during the final stages of the regeneration phases, for which the value V2 which we should substantially know would have to be reached if it did not exist dispersion between new or used probes.
  • the final stages of the regeneration phase constitute learning stages making it possible to know the correction ⁇ to be applied permanently.
  • the correction is determined sequentially by successive learnings.
  • the diagnostic module 25 outputs an alert signal, for example an alert signal which can be read by a diagnostic device implemented by an operator or an alert signal leading to a signal emitted on a dashboard of the motor vehicle, for example using an indicator light.
  • a control method is obtained which makes it possible to act on a probe located downstream of the exhaust gas purification means to compensate for dispersions which may appear between the probes or following an aging of the probe, for better operation and better control of the purification means.
  • the method also makes it possible to detect a failure of the probe, with a view to its replacement.

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Abstract

Dans un procédé de contrôle du fonctionnement d'une sonde (11) associée à des moyens de purification (7) des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (2), on compare un signal de sortie de la sonde avec une valeur de référence, et on agit sur la sonde (11) pour diminuer un écart entre le signal de sortie (S1) et la valeur de référence.

Description

Procédé de contrôle du fonctionnement d'une sonde associée à des moyens de purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et dispositif associé
La présente invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'une sonde associée à des moyens de purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une telle sonde. Des efforts sont entrepris pour diminuer les émissions polluantes des véhicules automobiles munis de moteur à combustion interne, notamment les émissions de monoxyde de carbone (CO), d' oxydes d'azote (NOx) et d'hydrocarbures imbrûlés (HC).
Pour ce faire, on dispose de façon connue en soi des éléments de purification des gaz d'échappement tels que des convertisseurs catalytiques, aptes à favoriser des oxydations ou des réductions de ces émissions polluantes pour leur transformation en émissions considérées comme non-polluantes. Les réducteurs chimiques présents dans les gaz d'échappement, à savoir le monoxyde carbone, les hydrocarbures imbrûlés et l'hydrogène sont consommés dans des réactions d'oxydoréduction faisant intervenir de l'oxygène issu de la dissociation d'oxydes d'azote et éventuellement de l'oxygène moléculaire présents dans les gaz d'échappement.
Dans les convertisseurs catalytiques, du type piège à oxydes d'azote, les oxydes d'azote sont retenus dans des sites actifs d'éléments catalytiques favorisant leur réaction avec les réducteurs. Des phases de purge des éléments catalytiques sont prévues dans lesquelles on agit sur la teneur en carburant et en oxygène moléculaire des gaz d'échappement pour favoriser l'élimination des émissions des oxydes d'azote piégés dans des sites catalytiques des éléments catalytiques.
Pendant une phase de purge, un mélange de combustion est contrôlé et régulé par un système fonctionnant en boucle fermée pour obtenir des gaz d'échappement présentant une richesse, c'est-à-dire le rapport entre la quantité en masse de carburant présent dans les gaz d'échappement sur la quantité en masse d'air présent dans les gaz d'échappement divisé par le rapport de la quantité en masse de carburant sur la quantité en masse d'air en proportion stœchiométrique, sensiblement égale ou supérieure à 1 et une concentration en oxygène faible. Le contrôle de la richesse des gaz d'échappement est effectué à l'aide de sondes à oxygène disposées sur une ligne d'échappement en amont et en aval des moyens de purification.
Des sondes à oxygène, du type proportionnelles ou tout ou rien (lambda) disposées sur une ligne d'échappement en aval des moyens de purification peuvent être utilisées directement pour l'asservissement de la richesse des gaz d'échappement par une analyse de la composition des gaz d'échappement ayant traversé les moyens de purification ou pour détecter une fin d'activité de réduction des oxydes d'azote adsorbés sur un convertisseur catalyseur.
Cependant, il existe des dispersions entre des signaux de mesure fournis par de telles sondes. Les dispersions peuvent être dues à une dispersion entre les sondes du fait de leur fabrication ou d'un vieillissement des sondes. Les dispersions se manifestent par des différences sonde à sonde de température de fonctionnement en fonction d'une tension d' alimentation, de sensibilité à une activité catalytique ou à la diffusion d'espèces chimiques ainsi que de sensibilité à la température des gaz d'échappement et la vitesse des gaz d'échappement. Des dispersions trop importantes entre les sondes perturbent le fonctionnement d'une régulation de la richesse des gaz d' échappement pour la régénération de convertisseurs catalytiques, ou une détection d'une fin d'activité de réduction des oxydes d'azote adsorbés sur un convertisseur catalytique. Un vieillissement d'une sonde avec dispersion importante dans ses mesures peut rendre des moyens de purification des gaz d'échappement inopérant.
La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une sonde associée à des moyens de purification de gaz d'échappement disposés sur une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne permettant de compenser des variations d'un signal de sortie de la sonde dû à une dispersion entre les sondes neuves, ou après vieillissement.
L'invention concerne également un procédé de contrôle de fonctionnement d'une sonde associé à des moyens de purification des gaz d'échappement permettant de détecter un dysfonctionnement de la sonde.
Dans un tel procédé de contrôle du fonctionnement d'une sonde associée à des moyens de purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, on compare un signal de sortie de la sonde avec une valeur de référence, et on agit sur la sonde pour diminuer un écart entre le signal de sortie et la valeur de référence.
Un signal de sortie de la sonde dépend de la température de fonctionnement. Pour agir sur la sonde, on peut modifier sa température de fonctionnement. Dans un mode de mise en œuvre, on modifie une tension jd'alimentation de la sonde , à partir d'une tension d'alimentation nominale, afin de modifier une température de fonctionnement de la sonde.
Dans un mode de mise en œuvre, on agit sur la sonde en fonction d'un écart entre un signal de sortie de la sonde et une valeur de référence déterminée pendant une phase de régénération des moyens de purification.
En effet, que cela soit pour des sondes à oxygène du type "tout ou rien" ou du type proportionnelle, on a constaté que les signaux fournis par des sondes situées en aval des moyens de purification du type "piège à oxydes d'azote", présentent pendant une phase de purge des moyens de purification des portions similaires quel que soit un point de fonctionnement du moteur à combustion interne. Néanmoins, lorsqu'il existe une dispersion entre les sondes ces portions similaires diffèrent sensiblement d'une sonde à une autre. On peut donc comparer un signal de sortie de la sonde avec une valeur de référence qui serait sensiblement la valeur atteinte pendant une étape commune quel que soit le point de fonctionnement du moteur à combustion interne, et agir sur la sonde pour diminuer un écart entre le signal de sortie et la valeur de référence, et ainsi diminuer une dispersion des mesures pendant les autres étapes des phases de purge.
Dans un mode de mise en œuvre, on agit sur la sonde en fonction d'un écart entre un signal de sortie de la sonde et une valeur de référence déterminée pendant une étape finale d'une phase de régénération des moyens de purification. En effet, pendant une phase de régénération des moyens de purification, il existe une première étape correspondant à une activité de réduction des oxydes d'azote piégés par les éléments catalytiques suivie d'une étape finale, lorsque l'essentiel des oxydes d'azote adsorbés ont été éliminés. Lors de l'étape finale, la composition des gaz d'échappement se modifie de sorte qu'une sonde à oxygène située en aval des moyens de purification fournit un signal de sortie présentant un plateau correspondant à une saturation de la sonde, avec une valeur qui ne dépend pas d'un point de fonctionnement du moteur à combustion interne.
Avantageusement, dans un mode de mise en œuvre, on détecte une défaillance de la sonde en fonction de l'action nécessaire sur la sonde pour diminuer l'écart entre le signal de sortie et la valeur de référence. L'invention concerne également un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une sonde associée à des moyens de purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, le dispositif comprenant des moyens de mesure aptes à déterminer un écart entre le signal de sortie de la sonde et une valeur de référence et des moyens de commande d'une tension d'alimentation de la sonde en fonction de l'écart entre le signal de sortie de la sonde et la valeur de référence.
Dans un mode de réalisation, la sonde est une sonde à oxygène du type "tout ou rien" disposée en aval d'un convertisseur catalytique. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un module de détection apte à détecter des étapes d'une phase de régénération des moyens de filtrage des gaz d'échappement à partir d'un signal fourni par la sonde, et un module de mesure apte à déterminer l'écart entre le signal de sortie de la sonde et une valeur de référence pendant une étape finale d'une phase de régénération. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre pris à titre d'exemple nullement limitatif, illustrée par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un ensemble d'entraînement pour véhicule automobile muni de moyens de purification de gaz d'échappement ;
- la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une sonde selon un aspect de l'invention ; et - la figure 3 est un graphique illustrant différents signaux de sortie d'une sonde située en aval d' un convertisseur catalytique pendant une phase de purge.
Sur la figure 1, un ensemble d'entraînement, référencé 1 dans son ensemble, est destiné à être disposé dans un véhicule automobile, non représenté, pour l'entraînement de ce dernier.
L'ensemble d'entraînement 1 comprend un moteur à combustion interne 2 alimenté en air par l'intermédiaire d'une ligne d'admission 3, des gaz d'échappement étant rejetés dans une ligne d'échappement 4.
La ligne d'admission 3 comprend une conduite d'admission 5 reliée à une prise d'admission non représentée, en étant munie d'un organe de commande d'admission du type papillon d'admission, prévue pour un réglage d'un débit d'air admis, ledit organe d'étant pas représenté sur le dessin. La conduite d'admission 5 est reliée du côté opposé à la prise d'admission au moteur 2, par l'intermédiaire d'un collecteur d'admission non représenté et permettant la répartition de l'air admis vers différentes chambres de combustion ou cylindres du moteur à combustion interne 2.
La ligne d'échappement 4 comprend une portion de collecteur 6 située en sortie du moteur à combustion interne 2 et reliée à un collecteur d'échappement, non représenté, prévue pour canaliser des flux de gaz d'échappement issus des cylindres du moteur ou des chambres de combustion, un convertisseur catalytique 7 disposé en aval de la portion de collecteur 6 dans le sens de l'écoulement des gaz d' échappement, pour le traitement et la purification des gaz d'échappement, et une conduite de sortie 8 pour l'évacuation des gaz d'échappement traités par le convertisseur catalytique 7. Les gaz d'échappement issus du convertisseur catalytique 7 peuvent être évacués directement ou à travers d'autres moyens de purification des gaz d'échappement situés en aval du convertisseur catalytique 7.
Le convertisseur catalytique 7 est du type prévu pour la réduction du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés présents dans les gaz d'échappement par réaction d' oxydoréduction avec les oxydes d'azote adsorbés dans des sites catalytiques du convertisseur catalytique 7.
L'ensemble d'entraînement 1 comprend un système de commande d'injection comprenant des organes de commande d'injection 9 dont un est représenté de façon schématique, disposé dans le moteur à combustion interne 2. Les organes d'injection 9 sont prévus pour une injection de carburant dans une conduite d'admission commune ou dans un collecteur d' admission, ou directement dans une chambre de combustion.
Le système de commande d'injection comprend une première sonde à oxygène 10, du type sonde lambda ou sonde proportionnelle, située sur la conduite de collecteur 6 en amont du convertisseur catalytique 7, et une seconde sonde 11 située sur la conduite de sortie
8, directement en aval du convertisseur catalytique 7.
Le système de commande d'injection comprend une unité de commande 12 recevant les signaux de mesure des sondes à oxygène 10, 11 par l'intermédiaire de liaisons de transmission de signaux de mesure respectivement 13 et 14, et apte à transmettre des signaux de commande aux organes d'injection 9 par l'intermédiaire de liaisons de commande 15.
L'ensemble d'entraînement 1 comprend également une unité d'alimentation 16 pour les sondes à oxygène 10, 11 , reliée à ces sondes
10, 11 par l'intermédiaire de liaisons d'alimentation 18, 19. L'unité d'alimentation 16 reçoit un signal de commande provenant du dispositif de commande d'injection 12 par l'intermédiaire d'une liaison de commande 17. L'unité d'alimentation 16 est reliée de façon non représentée à une source d'énergie électrique du véhicule automobile, telle qu'une batterie. L'unité d'alimentation 16 peut être une portion d'une unité d'alimentation générale prévue pour l'alimentation électrique de différents équipements d'un véhicule automobile. L'unité d'alimentation peut notamment servir à l' alimentation de l'unité de commande d'injection 12.
Sur la figure 2, décrite en conservant les références numériques utilisées pour la figure 1, l'unité d'alimentation 16 comprend un ensemble de correction 20 comprenant un étage de comparaison 21 à deux entrées et une sortie, et recevant en entrée le signal de sortie S I de la sonde aval 11 et une consigne C. L'étage de comparaison 21 détermine l'écart ε entre la consigne C et le signal de sortie S I en soustrayant le signal de sortie SI à la consigne C. L'ensemble de correction 20 comprend également un module de correction 22 recevant en entrée l'écart ε entre la consigne C et le signal de sortie S I et fournissant en sortie une correction δ d'une tension d'alimentation de la sonde aval 11. L'unité d'alimentation 16 comprend un module d'addition 23 à deux entrées et une sortie recevant en entrée une tension d'alimentation nominale Tnom et la correction de tension d'alimentation δ. Le module d'addition 23 additionne la tension d'alimentation nominale Tnom et la correction de tension d'alimentation δ pour obtenir en sortie une tension corrigée Tcorr utilisée pour l'alimentation de la sonde aval.
L'unité de commande d'injection 12 comprend un module de détection 24 prévu pour détecter différentes étapes d'une phase de régénération ou de purge du convertisseur catalytique 7, recevant en entrée le signal de sortie SI de la sonde aval 11 et fournissant en sortie un signal d'étape transmis par l'intermédiaire de la liaison 17 à l'ensemble de correction 20 de l'unité d'alimentation 16. L'unité d' alimentation 16 comprend un module de diagnostic
25 recevant en entrée la correction δ déterminée et apte à fournir en sortie un signal d'alerte lorsque la correction δ dépasse un seuil prédéterminée. Le fonctionnement de l'unité de commande d'injection 12 et de l'unité d'alimentation 16 est décrit par la suite en conservant les références numériques des figures 1 et 2, et se en reportant à la figure
3 illustrant des signaux de sortie d'une sonde aval 11 pendant une phase de régénération du convertisseur catalytique 7.
Sur la figure 3, un graphique comprend un axe des abscisses X sur lequel est reporté le temps et un axe des ordonnées Y sur lequel est reporté une tension de sortie de la sonde aval 11.
Un signal de sortie S I de la sonde aval 11, représenté en trait plein, est sensiblement constant et égal à 0 avant un instant initial Tl et après un instant final T2 correspondants respectivement au début et à la fin d'une phase de purge du convertisseur catalytique 7. Immédiatement après l'instant Tl, le signal SI monte rapidement pour atteindre un premier plateau PI à une première valeur de tension de sortie NI et conserve sensiblement cette première valeur VI jusqu'à un instant intermédiaire T3. Ensuite, immédiatement après l'instant intermédiaire T3, le signal de sortie SI augmente rapidement pour atteindre un second plateau P2 à une seconde valeur de tension de sortie N2 et conserve sensiblement cette seconde valeur V2 jusqu'à l'instant final T2. Puis, immédiatement après l'instant final T2, le signal SI chute rapidement pour rejoindre la valeur 0.
Pendant l'intervalle de temps entre l'instant initial Tl et l'instant intermédiaire T3, les oxydes d'azote adsorbés dans les sites actifs du convertisseur catalytique 7 sont éliminés par des réactions d'oxydoréduction. La sonde aval 11 délivre un signal proportionnel à la richesse en carburant des gaz d'échappement pouvant être utilisé pour la régulation de cette richesse en carburant des gaz d'échappement, au moyen par exemple des organes d'injection de carburant dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne 2.
A partir de l'instant intermédiaire T3, les oxydes d'azote adsorbés par les éléments catalytiques du convertisseur catalytique 7 sont sensiblement complètement éliminés. Dès lors, il s'opère une modification de la composition des gaz d'échappement en aval du convertisseur catalytique 7 car des réducteurs présents dans les gaz d'échappement ne sont plus réduit. Il se produit notamment une augmentation d'une teneur de gaz d'échappement en hydrogène (H2) à laquelle la sonde à oxygène est sensible. Cette modification de composition des gaz d'échappement provoque le passage du signal de sortie SI de la sonde aval 11 de la première valeur VI à la seconde valeur N2 qui est en fait une valeur de saturation de la sonde aval 11.
Le saut entre le premier plateau PI et le second plateau P2 permet de détecter la fin de la purge des oxydes d' azote et le passage à une étape finale d'une phase de purge. En effet, on pourra détecter le franchissement d'un seuil de la dérivée première du signal SI à l'instant T3, une annulation de la dérivée seconde du signal S I sensiblement à l'instant T3, ou encore détecter le franchissement d'un seuil par la différence entre la valeur du signal instantané et la valeur moyenne glissante du signal S I .
Le module de détection 24 de l'unité de commande d'injection 12 permet la détection des première et seconde étapes d'une phase de régénération de la façon indiquée précédemment, à partir d'un signal de sortie SI de la sonde aval 11. En pratique, la purge est arrêtée après détection du saut de sorte que l'intervalle de temps [Tl T3] est généralement inférieur à l'intervalle de temps [T3 T2] qui est court. Pour des raisons de clarté du dessin, l'intervalle de temps [T3 T2] a été exagéré relativement à l'intervalle de temps [Tl T3]. Un signal S3 représenté en pointillés est similaire au signal S I à ceci près que la première valeur de plateau est sensiblement supérieure à la première valeur VI alors que la seconde valeur de plateau et égale à la seconde valeur de plateau V2 du signal S I . Le signal S3 correspond à un point de fonctionnement différent du moteur à combustion interne 2 pour lequel la composition des gaz d'échappement peut être différente, ce qui explique une différence du signal de sortie pendant l'étape d'élimination des oxydes d'azote, entre l'instant initial Tl et l'instant intermédiaire T3. Le second plateau P2 correspond à une saturation de la sonde aval 11 , et, pour une sonde à une température de fonctionnement donnée, la seconde valeur V2 est sensiblement égale quel que soit un point de fonctionnement du moteur. Mais la seconde valeur V2 diffère entre des sondes pour lesquelles il existe une dispersion, quelle que soit l' origine de la dispersion (fabrication, vieillissement...) et sa manifestation (variation dans la température de fonctionnement en fonction d'un tension d'alimentation, sensibilité différente...).
Un signal S2, représenté en traits mixtes sur la figure 3, de forme générale similaire au signal S I représente un signal montrant une dispersion qui peut être due à un vieillissement de la sonde ou à une dispersion entre sondes neuves. Le signal S2 présente des premier et second plateaux avec des valeurs du signal de sortie sensiblement inférieures aux première et seconde valeurs VI, V2. S 'il existe une dispersion dans les signaux de mesures produits par la sonde par rapport à des mesures sur lesquelles est basée une régulation d'une composition des gaz d' échappement en vue d'une régénération de moyens de purification des gaz d'échappement, la régulation est perturbée et une détection d'un saut peut également être perturbée.
Pour compenser des dispersions dans les mesures fournies par des sondes avals 11, on agit sur une sonde aval 11 de façon à obtenir pendant une étape finale d'une phase de régénération un signal de sortie SI présentant une seconde valeur de plateau V2 sensiblement égale à une valeur de consigne C.
Pour ce faire, pendant une étape finale d'une phase de régénération, l'étage de comparaison de l'ensemble de correction 20 de l'unité d'alimentation 16 compare la valeur de consigne C à la valeur du signal de sortie S I et détermine l'écart ε. Toujours pendant l'étape finale de la phase de régénération, le module de correction 22 de l'ensemble de correction 20 détermine une correction δ de tension d'alimentation de la sonde aval 11 , cette correction δ étant déterminée pour obtenir la tension corrigée d'alimentation de la sonde aval 11. Le module de correction 22 peut comprendre des étages de régulation du type proportionnel intégral ou dérivé ou tout autre étage de régulation adapté pour permettre un calcul d'une correction efficace. La modification de la tension d'alimentation de la sonde aval 11 entraîne une modification de sa température de fonctionnement. Or, le signal de sortie SI de la sonde aval 11, qu'il s'agisse d'une sonde du type tout ou rien ou proportionnel dépend de sa température de fonctionnement. L'ensemble de correction 20 permet de former une boucle de régulation de la tension d'alimentation de la sonde et donc de la température de fonctionnement de la sonde aval 11 pour corriger la valeur du signal de sortie SI pendant une étape finale d'une phase de purge du convertisseur catalytique 7.
Lorsque l'on sort d'une étape finale de régénération, l'ensemble de correction 20 en est informé par le module de détection 24 de l'unité de commande d'injection 12, et le module de correction 20 délivre une correction δ qui correspond à la correction fournie pendant l'étape finale de régénération précédente.
Ainsi, la correction δ est déterminée par la boucle de régulation du signal de sortie S I de la sonde aval 11 pendant les étapes finales des phases de régénération, pour lesquelles on connaît sensiblement la valeur V2 qui devrait être atteinte s'il n'existait pas de dispersion entre sondes neuves ou usées. En d'autres termes, on peut considérer que les étapes finales de phase de régénération constituent des étapes d'apprentissage permettant de connaître la correction δ à appliquer en permanence. La correction est déterminée séquentiellement par apprentissages successifs.
Pour détecter une défaillance de la sonde, on peut prévoir de surveiller la correction δ qui est appliquée à la tension d'alimentation de la sonde. En effet, si une correction δ trop importante est nécessaire, cela peut être le signe d'une défaillance de la sonde pouvant indiquer que cette dernière doit être changée. Dans ce cas, le module de diagnostic 25 fournit en sortie un signal d'alerte, par exemple un signal d'alerte pouvant être lu par un dispositif de diagnostic mis en œuvre par un opérateur ou un signal d'alerte conduisant à un signal émis sur un tableau de bord du véhicule automobile, par exemple à l'aide d'un voyant lumineux.
On peut prévoir la mise en œuvre de la correction du signal de sortie de la sonde aval 11 dans le cas où la commande d'injection utilise des signaux fournis à la fois par une sonde amont 10 et une sonde aval 11 ou dans le cas où seule une sonde aval 11 est utilisée pour la régulation de la richesse des gaz d'échappement en vue de la régénération du convertisseur catalytique 7.
Grâce à l'invention, on obtient un procédé de contrôle permettant d'agir sur une sonde située en aval de moyens de purification des gaz d'échappement pour compenser des dispersions pouvant apparaître entre les sondes ou à la suite d'un vieillissement de la sonde, pour un meilleur fonctionnement et un meilleur contrôle des moyens de purification. Le procédé permet également de détecter une défaillance de la sonde, en vue de son remplacement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une sonde (11) associée à des moyens de purification (7) des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (2), caractérisé par le fait que l' on compare un signal de sortie (S I) de la sonde avec une valeur de référence (C), et on agit sur la sonde (11) pour diminuer un écart (ε) entre le signal de sortie (SI) et la valeur de référence (C).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on modifie une température de fonctionnement de la sonde (11).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on modifie une tension d' alimentation de la sonde (11) à partir d'une tension d' alimentation nominale (Tj.om).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on agit sur la sonde (11) en fonction de l' écart (ε) entre un signal de sortie (S I) de la sonde (11) 'et une valeur de référence (C) déterminé pendant une phase de régénération des moyens de purification (7).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on agit sur la sonde (11) en fonction de l'écart (ε) entre un signal de sortie (SI) de la sonde (11) et une valeur de référence (C) déterminé pendant une étape finale d'une phase de régénération des moyens de purification.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on détermine une défaillance de la sonde (11) en fonction de l'action effectuée sur la sonde pour diminuer un écart (ε) entre le signal de sortie (SI) et la valeur de référence (C).
7. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une sonde associée à des moyens de purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend moyens de mesure (21) aptes à déterminer un écart (ε) entre le signal de sortie (S I) de la sonde et une valeur de référence (C), et des moyens de commande (22, 23) d'une tension d'alimentation de la sonde (1) en fonction de l'écart (ε) entre le signal de sortie (S I) de la sonde et la valeur de référence (C).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la sonde est une sonde (11) à oxygène du type "tout ou rien" disposée en aval d'un convertisseur catalytique (7).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un module de détection (24) apte à détecter des étapes d'une phase de régénération des moyens de purification (7) des gaz d'échappement à partir d'un signal fourni par la sonde (11), et un module de mesure (21) apte à déterminer l'écart entre le signal de sortie (SI) de la sonde (11) et une valeur de référence (C) pendant une étape finale d'une phase de régénération.
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