FR2780444A1 - Procede de controle du systeme d'epuration de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Ce procédé concerne un moteur comprenant un catalyseur (22), une sonde lambda (23) disposée en amont et un capteur de mesure (24) disposé en aval et délivrant un signal NOx reproduisant la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et un signal lambda reproduisant une valeur lambda,En mode de fonctionnement sans activité d'accumulation des NOx du catalyseur, le signal NOx est transformé par le calcul en une valeur lambda et celle-ci est comparée au signal lambda et, en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le capteur de mesure est reconnu être défectueux.En mode comportant une activité d'accumulation des NOx du catalyseur, en cas de différence dépassant une valeur de seuil entre le signal de la sonde et le signal lambda du capteur, la sonde lambda amont est reconnue être défectueuse.
Description
L'invention concerne un procédé de surveillance du système d'épuration de
gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à allumage extérieur ou commandé, qui comprend un catalyseur, une sonde lambda, disposée en amont du catalyseur, et un capteur de mesure qui est disposé en aval du catalyseur et délivre un signal NOx reproduisant la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et un signal lambda reproduisant une valeur lambda. Pour épurer les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, un catalyseur est habituellement disposé dans le trajet de gaz d'échappement du moteur. Suivant le mode de fonctionnement du moteur (il peut s'agir d'une combustion pauvre présentant un excès d'air et d'un mode à régulation lambda 1), ce catalyseur possède des propriétés de catalyseur à trois voies ou également d'une capacité d'accumulation des NOx; plusieurs catalyseurs sont également possibles. En amont du catalyseur, il est habituellement prévu une sonde lambda dont le signal de tension dépend, comme dans toutes les sondes lambda, de
l'oxygène résiduel contenu dans les gaz d'échappement.
Pour assurer la régulation de l'accumulation des NOx par le catalyseur en mode pauvre du moteur à combustion interne ou pour contrôler le catalyseur, il est prévu, en aval de ce catalyseur, un capteur de mesure qui détecte la concentration des NOx. En mode de régulation lambda 1, le catalyseur agit en général comme un catalyseur à trois voies qui, ainsi que cela est connu, manifeste des propriétés catalytiques optimales pour des gaz d'échappement non traités présentant un lambda = 1. Cette valeur lambda, la plus favorable à une conversion, peut être maintenue d'une manière particulièrement exacte lorsqu'une régulation fine du mélange a lieu. A cet effet, le capteur de mesure disposé en aval du catalyseur est utilisé en tant que sonde de contrôle. La situation est particulièrement avantageuse si le capteur de mesure délivre non seulement un signal NOx reproduisant la concentration des NOx, mais en sus un signal lambda, reproduisant la valeur lambda dans les gaz d'échappement, ou un signal 02 représentant la concentration de l'oxygène. Un tel capteur de mesure est par exemple connu par la publication antérieure "Performance of thick film NOx sensor on diesel and gasoline engines" (Performances d'un capteur de NOx à film mince sur les moteurs diesel et à essence), N. Kato, Y. Yamada et H. Kurachi, Society
of Automotive Engineers, publication n 970 858.
Pour assurer le maintien des valeurs limites imposées concernant les émissions de gaz d'échappement sur l'étendue de toute la durée de vie utile d'un moteur à combustion interne équipé d'un tel système de traitement complémentaire des gaz d'échappement, on demande de plus en plus un auto-diagnostic (diagnostic embarqué = on board diagnose = OBD) de l'ensemble du système de traitement complémentaire de gaz d'échappement. Un tel OBD exige notamment une appréciation de la plausibilité des signaux des capteurs de mesure et sondes utilisés dans le système de traitement complémentaire. Pour l'appréciation de la plausibilité conformément à l'état de la technique, il est nécessaire de se limiter à des états de fonctionnement pour lesquels la concentration des NOx à l'endroit du capteur de mesure est connue. Conformément à l'état de la technique, cela n'est possible qu'en fonctionnement sur la lancée du moteur, à savoir lorsque la combustion est inactive, étant donné qu'une
concentration des NOx est alors nulle.
L'invention a pour but de fournir un procédé de contrôle d'un système d'épuration de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comportant un catalyseur, une sonde lambda amont disposée en amont du catalyseur et un capteur de mesure disposé en aval du catalyseur et délivrant un signal NOx et un signal lambda ou un signal 02, procédé au moyen duquel l'appréciation de la plausibilité des signaux de la sonde lambda amont
et du capteur de mesure est possible.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un procédé de contrôle, du type générique défini en préambule, - caractérisé en ce qu'en mode de fonctionnement sans activité d'accumulation des NOx du catalyseur, le signal NOx est transformé par le calcul, en utilisant une relation existant entre la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et la valeur lambda des gaz d'échappement, en une valeur lambda et celle-ci est comparée au signal lambda, et en ce qu'en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le capteur de mesure est reconnu être défectueux, ou caractérisé en ce qu'en mode de fonctionnement comportant une activité d'accumulation des NOx du catalyseur, en cas de différence, dépassant une valeur de seuil, entre le signal de la sonde lambda amont et le signal lambda du capteur de mesure, la sonde lambda amont
est reconnue être défectueuse.
Dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, il existe une relation entre la concentration des NOx et la valeur lambda. En aval du catalyseur, cette relation est toujours valable tant qu'il ne se présente pas d'accumulation des NOx. Cela peut être le cas s'il n'est pas prévu de catalyseur accumulant les NOx dans le trajet de gaz d'échappement, ou bien si, au point de fonctionnement du catalyseur, il ne se manifeste aucune activité d'accumulation des NOx. Cette dernière situation est le cas, en mode de fonctionnement à régulation lambda 1, pour la plupart des catalyseurs d'accumulation des NOx qui, dans ce mode, ne possèdent que des propriétés à trois voies. Si la relation entre la concentration des NOx et la valeur lambda s'applique, il est possible de transformer par le calcul le signal NOx du capteur de mesure, disposé en aval du catalyseur, en une valeur lambda. De ce fait, le signal NOx peut être comparé au signal lambda du capteur de mesure. Si la différence dépasse une valeur de seuil, le capteur de mesure doit être reconnu comme étant défectueux. C'est pourquoi la comparaison de valeur de seuil a lieu, étant donné que le signal lambda du capteur de mesure aussi bien que la transformation du signal NOx en une valeur lambda sont
entachés d'une certaine imprécision.
Si on le désire, à la place d'un signal lambda, le capteur de mesure peut souvent délivrer un signal 02 représentant la concentration d'oxygène. Ci-après, pour
simplifier la description, par signal lambda, on entend
également un signal 02.
Si le capteur de mesure a été reconnu être défectueux, il est possible, dans une forme de mise en oeuvre du procédé, d'affirmer si c'est le signal lambda ou le signal NOx qui est incorrect. A cet effet, il est tenu compte du signal de la sonde lambda amont. Si le signal lambda du capteur de mesure s'écarte du signal de la sonde lambda amont d'une différence dépassant une valeur de seuil, le signal lambda du capteur de mesure est incorrect. En revanche, si la valeur lambda calculée à partir du signal NOx du capteur de mesure s'écarte du signal de la sonde lambda amont d'une différence dépassant une valeur de seuil, c'est le signal NOx qui
est incorrect.
Si, à partir de la comparaison entre le signal NOx et le signal lambda du capteur de mesure, aucune défectuosité du capteur de mesure n'est reconnue, il est possible, à partir d'une différence dépassant une valeur de seuil entre le signal lambda ou le signal NOx, transformé par le calcul, du capteur de mesure et le signal de la sonde lambda amont, de reconnaître cette
sonde lambda amont comme étant défectueuse.
En mode de fonctionnement comportant une activité d'accumulation des NOx du catalyseur, par exemple en mode pauvre d'un moteur à combustion interne comportant un catalyseur d'accumulation des NOx dans le trajet de gaz d'échappement, la relation entre la valeur lambda des gaz d'échappement et la concentration des NOx dans ces gaz
d'échappement en aval du catalyseur ne s'applique plus.
S'il se présente alors une certaine différence entre le signal de la sonde lambda amont et le signal lambda du capteur de mesure, la sonde lambda amont doit être défectueuse, étant donné qu'elle est en général soumise à
un vieillissement et un empoisonnement plus importants.
Il convient de souligner le fait que le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre dans le cas de sondes lambda amont présentant un comportement
linéaire uniforme ou un comportement à deux positions.
Le procédé conforme l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - dans le cas d'un capteur de mesure reconnu comme étant défectueux, le signal lambda est comparé au signal de la sonde lambda amont et, en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le signal lambda du capteur de mesure est reconnu comme étant incorrect et, dans le cas contraire, c'est le signal NOx qui l'est, - dans le cas d'un capteur de mesure reconnu comme étant défectueux, le signal NOx est transformé par le calcul, au moyen de la relation entre la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et la valeur lambda des gaz d'échappement, en une valeur lambda et celle-ci est comparée au signal de la sonde lambda amont, et en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le signal NOx est reconnu comme étant incorrect et, dans le cas contraire, c'est le signal lambda qui l'est, - si le capteur de mesure est reconnu comme apte à fonctionner, dans le cas d'une différence dépassant une valeur de seuil entre le signal lambda du capteur de mesure et le signal de la sonde lambda amont, celle-ci est reconnue comme étant défectueuse, - si le capteur de mesure est reconnu comme apte à fonctionner, dans le cas d'une différence dépassant une valeur de seuil entre le signal NOx transformé par le calcul en une valeur lambda et le signal lambda de la sonde lambda amont, celle-ci est reconnue comme étant défectueuse, - il n'est mis en oeuvre que dans le cas d'un comportement dynamique limité du moteur à combustion interne, - le comportement dynamique du moteur à combustion interne est déterminé pour un ou plusieurs des paramètres
suivants: vitesse de rotation, charge, valeur lambda.
L'invention est exposée ci-après en détail en regard des dessins. Sur ceux-ci, on voit: à la figure 1, un graphe présentant la relation entre la valeur lambda et la concentration des NOx dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne en aval d'un catalyseur à trois voies, à la figure 2, un schéma-bloc d'un moteur à combustion interne comportant un système d'épuration de gaz d'échappement et, à la figure 3, un ordinogramme servant à exposer une
forme de mise en oeuvre du procédé.
L'invention concerne l'appréciation de la plausibilité des signaux dans le cas de signaux d'un système d'épuration de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, tel que représenté schématiquement à la figure 2. Il peut s'agir d'un moteur à combustion
interne à aspiration de mélange ou à injection directe.
Le fonctionnement du moteur 20 de la figure 2 est commandé par un appareil 25 de commande de fonctionnement. Un système d'apport de carburant 21, qui est par exemple réalisé sous forme d'un système d'injection, est commandé par l'appareil 25 de commande de fonctionnement par l'intermédiaire de lignes ne portant pas de repère particulier et assure l'apport dosé de carburant du moteur 20. Dans le trajet de gaz d'échappement 27 de celui-ci, il est prévu un catalyseur 22 qui, dans le mode de fonctionnement à régulation lambda 1 du moteur à combustion interne, manifeste des propriétés de catalyseur à trois voies et, en mode
pauvre, manifeste une activité d'accumulation des NOx.
Pour la régulation du fonctionnement du catalyseur ou pour le contrôle, il est prévu un capteur de mesure de NOx 24 en aval du catalyseur 22. A la place d'un catalyseur 22, un catalyseur à trois voies séparé et un catalyseur d'accumulation des NOx séparé sont également possibles. Pour le mode à régulation lambda 1, il est prévu, en amont du catalyseur 22, une sonde lambda 23 à large bande qui délivre ses valeurs de mesure à l'appareil 25 de commande de fonctionnement par l'intermédiaire de lignes ne portant pas de repère particulier. A la place d'une sonde lambda à large bande qui manifeste un comportement linéaire, il est également possible d'utiliser, comme sonde 23, une sonde
manifestant un comportement à deux positions.
Le fonctionnement du moteur à combustion interne 20 est tel que le signal de la sonde lambda amont 23, reproduisant la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement non traités, correspond à un niveau de signal préfixé. Dans le cas d'une sonde lambda 23 normale totalement apte à fonctionner, ce niveau de signal correspond à lambda = 1 dans les gaz d'échappement. Le capteur de mesure NOx 24 mesure la concentration des NOx dans les gaz d'échappement en aval du catalyseur 22. Son signal NOx est utilisé pour ajuster finement le niveau de signal associé à lambda 1, dans une régulation de compensation. Un régulateur de compensation 26 est prévu à cet effet dans l'appareil de commande 25. Pour la régulation de compensation, le signal NOx du capteur de mesure 24 est transformé par calcul en une valeur lambda en utilisant la relation, représentée à la figure 1, existant entre la concentration des NOx et la valeur lambda dans les gaz d'échappement non traités d'un moteur à combustion interne. Il convient de souligner le fait que la relation représentée à la figure 1 n'est valable en aval du catalyseur que tant qu'il ne se présente pas d'accumulation des NOx. Si aucune accumulation des NOx ne se présente, la concentration des NOx dans le cas d'un appauvrissement de mélange croît fortement au-delà de lambda = 1 et, pour le mélange riche, prend de faibles valeurs uniformes. Le capteur de mesure 24 correspond à celui décrit dans la publication mentionnée précédemment et délivre, en sus du signal NOx indiquant la concentration des NOx, un signal lambda qui indique la valeur lambda des gaz
d'échappement.
L'OBD exige une appréciation de la plausibilité des signaux se présentant dans le système d'épuration de gaz d'échappement. Il s'agit du signal de la sonde lambda amont 23, du signal NOx du capteur de mesure 24 et du
signal lambda de celui-ci.
Si aucune accumulation de NOx ne se présente dans le trajet de gaz d'échappement du moteur, le signal NOx du capteur de mesure 24 peut être transformé par le calcul en une valeur lambda. Sur l'ordinogramme de la figure 3, cela a lieu au pas 1. La valeur lambda calculée est alors comparée au signal lambda du capteur de mesure 24 (pas 2). Cette comparaison s'effectue du fait que la différence est formée entre la valeur lambda calculée et le signal lambda. Etant donné qu'aussi bien la transformation par le calcul que le signal lambda sont entachés d'une certaine imprécision, ce n'est que lors du dépassement d'une certaine valeur de seuil qu'un signal NOx et un signal lambda différents sont reconnus. Si tel est le cas, le capteur de mesure 24 est défectueux. Il est alors en outre possible de déterminer quel signal, c'est-à-dire le signal NOx ou le signal lambda est incorrect. A cet effet, il est procédé (pas 4) à une comparaison du signal lambda du capteur de mesure 24 avec le signal de la sonde lambda amont 23. Si le signal de la sonde lambda amont, de préférence la valeur moyenne du signal, s'écarte du signal lambda du capteur de mesure 24, de préférence de sa valeur moyenne, c'est le signal lambda du capteur de mesure 24 qui doit être incorrect (pas 8). Si aucun écart ne peut être déterminé dans certaines limites, c'est le signal NOx du capteur de
mesure 24 qui est incorrect (pas 5).
D'une manière analogue à cette comparaison du signal lambda du capteur de mesure 24 avec le signal de la sonde lambda amont 23, il est également possible que le signal NOx du capteur de mesure 24 soit comparé au signal de la sonde lambda amont, la relation représentée à la figure 1 étant là encore utilisée pour la transformation par le
calcul du signal NOx.
Si, en revanche, il a été déterminé au pas 2, à partir de la comparaison du signal lambda avec le signal NOx du capteur de mesure 24, que les deux signaux ne s'écartent pas l'un de l'autre d'une valeur minimale, il peut en être déduit que le capteur de mesure 24 est sans défaut. Au pas 3, au moyen d'une interrogation portant sur la question de savoir s'il existe une différence entre le signal de la sonde lambda amont et un signal du capteur de mesure 24 (il s'agit là encore d'un signal lambda et d'un signal NOx transformé par le calcul), il est alors possible de déterminer si la sonde lambda amont est ou non défectueuse. S'il se présente une différence, la sonde lambda amont 23 est défectueuse (pas 6) et, si aucune différence suffisante ne peut être établie, tous les signaux présents dans le système de traitement complémentaire de gaz d'échappement sont plausibles (pas 7). Dans le cas d'une activité d'accumulation des NOx du catalyseur 22, la transformation par le calcul du signal NOx du capteur de mesure 24 en une valeur lambda, conformément à la relation de la figure 1, n'est pas possible. En tout état de cause, une comparaison du signal de la sonde lambda amont 23 et du signal lambda du capteur de mesure 24 peut avoir lieu. Si le signal de la sonde lambda amont 23, de préférence la valeur moyenne, s'écarte de la valeur du signal lambda du capteur de mesure 24 d'une valeur minimale, il est possible d'en déduire un défaut de la sonde lambda amont 23, étant donné que celle-ci est soumise à un vieillissement et un empoisonnement plus importants que le capteur de mesure 24 disposé en aval du catalyseur 22. Par ailleurs, une appréciation de la plausibilité des deux signaux est également possible en fonctionnement sur la lancée, étant donné qu'alors aussi bien le signal de la sonde lambda amont 23 que le signal lambda du capteur de mesure 24 doivent indiquer une concentration de l'oxygène d'environ 21%. Il convient encore de souligner le fait que l'ensemble des opérations d'appréciation de la plausibilité des signaux ne sont avantageusement exécutées que dans le cas d'un comportement dynamique limité du moteur, ce qui signifie que la vitesse de rotation, la charge et la valeur lambda ne doivent pas varier trop rapidement. Bien entendu, il est également possible d'utiliser le procédé conforme à l'invention si aucun catalyseur d'accumulation des NOx 22 n'est présent
dans le trajet de gaz d'échappement.
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Claims (8)
1. Procédé de surveillance du système d'épuration de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, qui comprend: un catalyseur, une sonde lambda, disposée en amont du catalyseur, et un capteur de mesure qui est disposé en aval du catalyseur et délivre un signal NOx reproduisant la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et un signal lambda reproduisant une valeur lambda, caractérisé en ce qu'en mode de fonctionnement sans activité d'accumulation des NOx du catalyseur (22), le signal NOx est transformé par le calcul, en utilisant une relation existant entre la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et la valeur lambda des gaz d'échappement, en une valeur lambda et celle- ci est comparée au signal lambda, et en ce qu'en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le capteur de
mesure (24) est reconnu être défectueux.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un capteur de mesure (24) reconnu comme étant défectueux, le signal lambda est comparé au signal de la sonde lambda amont (23) et, en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le signal lambda du capteur de mesure (24) est reconnu comme étant incorrect et, dans le cas contraire, c'est le
signal NOx qui l'est.
3. Procédé suivant l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas d'un capteur de mesure (24) reconnu comme étant défectueux, le signal NOx est transformé par le calcul, au moyen de la relation entre la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et la valeur lambda des gaz d'échappement, en une valeur lambda et celle-ci est comparée au signal de la sonde lambda amont (23), et en cas de différence dépassant une valeur de seuil, le signal NOx est reconnu comme étant incorrect et, dans le cas contraire, c'est le
signal lambda qui l'est.
4. Procédé suivant l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, si le capteur de mesure (24) est reconnu comme apte à fonctionner, dans le cas d'une différence dépassant une valeur de seuil entre le signal lambda du capteur de mesure (24) et le signal de la sonde lambda amont (23), celle-ci est reconnue
comme étant défectueuse.
5. Procédé suivant l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, si le capteur de mesure (24) est reconnu comme apte à fonctionner, dans le cas d'une différence dépassant une valeur de seuil entre le signal NOx transformé par le calcul en une valeur lambda et le signal lambda de la sonde lambda amont (23),
celle-ci est reconnue comme étant défectueuse.
6. Procédé de surveillance du système d'épuration de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, qui comprend: un catalyseur, une sonde lambda, disposée en amont du catalyseur, et un capteur de mesure qui est disposé en aval du catalyseur et délivre un signal NOx reproduisant la concentration des NOx dans les gaz d'échappement et un signal lambda reproduisant une valeur lambda, caractérisé en ce qu'en mode de fonctionnement comportant une activité d'accumulation des NOx du catalyseur (22), en cas de différence dépassant une valeur de seuil entre le signal de la sonde lambda amont (23) et le signal lambda du capteur de mesure (24), la
sonde lambda amont (23) est reconnue être défectueuse.
7. Procédé suivant l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'il n'est mis en oeuvre que dans le cas d'un comportement dynamique limité du
moteur à combustion interne (20).
8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le comportement dynamique du moteur à
combustion interne (20) est déterminé pour un ou plusieurs des paramètres suivants: vitesse de rotation,5 charge, valeur lambda.
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