FR2784137A1 - Procede permettant de corriger la caracteristique d'une sonde lambda lineaire - Google Patents

Procede permettant de corriger la caracteristique d'une sonde lambda lineaire Download PDF

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Abstract

Ce procédé permet de corriger la caractéristique d'une sonde lambda linéaire (4) qui est disposée en amont d'un catalyseur (6) dans une installation d'épuration des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne (1). Dans une phase de coupure d'alimentation en décélération du moteur à combustion interne, un papillon des gaz (2) et/ ou au moins une soupape de changement de gaz est ouvert de façon telle qu'une pression minimale déterminée est atteinte dans le cylindre/ les cylindres du moteur, puis le signal de la sonde lambda (4) est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration en oxygène de l'air ambiant et la pente de la caractéristique est corrigée au moyen de ce signal.

Description

L'invention concerne un procédé permettant de corriger la caractéristique
d'une sonde lambda linéaire qui est disposée en amont d'un catalyseur dans une installation d'épuration des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne. Dans les moteurs à combustion interne qui fonctionnent suivant le principe de l'allumage commandé, le débit de l'air de combustion est habituellement réglé au moyen d'un papillon des gaz disposé dans la tubulure d'admission. Il est toutefois également possible de commander les soupapes d'admission de façon que ces soupapes, par exemple de type électromécanique,
remplissent cette fonction.
Pour l'épuration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, un catalyseur à trois voies est habituellement disposé dans le trajet de gaz d'échappement du moteur. En amont de ce catalyseur, il est prévu une sonde lambda linéaire dont le signal délivré dépend de la teneur résiduelle en oxygène contenue dans les gaz d'échappement. Cette teneur résiduelle en oxygène dépend elle-même du mélange qui est envoyé au moteur. Dans le cas d'un excès de carburant (mélange riche), la teneur résiduelle en oxygène dans les gaz d'échappement bruts est plus faible et, dans le cas
d'un excès d'air (mélange pauvre), elle est plus élevée.
Une sonde lambda linéaire délivre, dans un large domaine lambda (0,7 à 4), un signal croissant d'une manière monotone et parfaitement défini. Ce signal est transformé dans un appareil de commande, au moyen d'une caractéristique, en une valeur lambda. La régulation du moteur à combustion interne s'effectue de façon que la
sonde lambda indique une valeur associée à lambda = 1.
Etant donné qu'un catalyseur à trois voies disposé dans des gaz d'échappement bruts à lambda = 1 possède des propriétés catalytiques optimales, la valeur moyenne préfixée ou la valeur associée à lambda = 1 devrait alors correspondre également effectivement à lambda = 1; ceci signifie que la caractéristique doit contenir
l'association correcte du signal et de la valeur lambda.
Les propriétés dynamiques et statiques de la sonde lambda en amont du catalyseur à trois voies sont toutefois modifiées sous l'effet du vieillissement et de l'empoisonnement. De ce fait, la position du signal de la sonde qui correspond à lambda = 1 se déplace en translation. Pour pouvoir corriger ce phénomène, il est connu, conformément à l'état de la technique, de disposer en aval du catalyseur à trois voies une autre sonde lambda qui est utilisée en tant que sonde permettant de surveiller la conversion catalytique et qui permet une régulation fine du mélange. A cet effet, l'association du signal de la sonde lambda à la valeur lambda est corrigée de façon que la valeur lambda la plus favorable pour la conversion puisse toujours être maintenue. Cette manière de procéder est appelée régulation directrice ou compensatrice. Cette correction correspond ainsi au déplacement de la caractéristique en translation. Toutefois, en raison d'un vieillissement ou de certaines tolérances des composants, la caractéristique d'une sonde lambda linéaire peut également s'écarter en ce qui concerne sa pente de la caractéristique stockée dans l'appareil de commande. Un tel écart a pour effet que, pour des valeurs lambda différentes de 1, l'appareil de commande convertit le signal de la sonde lambda en une valeur lambda erronée. Cette erreur, due à une fausse pente de la caractéristique, est d'autant plus grande que la valeur lambda des gaz d'échappement s'écarte de lambda = 1. En particulier dans le cas d'un régime pauvre du moteur à combustion interne, cette erreur peut prendre des valeurs inadmissibles. L'invention a pour but de fournir un procédé, permettant de corriger la caractéristique d'une sonde lambda linéaire, au moyen duquel la pente de la
caractéristique puisse être corrigée.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que, dans une phase de coupure d'alimentation en décélération du moteur à combustion interne, un papillon des gaz et/ou au moins une soupape de changement de gaz est ouvert de façon telle qu'une pression minimale déterminée est atteinte dans le cylindre/les cylindres du moteur à combustion interne, puis le signal de la sonde lambda est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration en oxygène de l'air ambiant et la pente de
la caractéristique est corrigée au moyen de ce signal.
Conformément à l'invention, une phase de coupure d'alimentation en décélération du moteur est utilisée pour corriger la caractéristique de la sonde lambda linéaire. Dans une telle phase de coupure d'alimentation en décélération, les gaz d'échappement du moteur présentent théoriquement toujours la concentration d'oxygène de l'air ambiant, étant donné qu'aucune combustion n'a lieu. La sonde lambda linéaire devrait alors indiquer d'une manière constante la valeur correspondant à lambda = o. Toutefois, des essais expérimentaux ont montré que le signal de la sonde lambda linéaire fluctue également dans des phases de coupure d'alimentation en décélération. Les fluctuations sont si grandes qu'une correction suffisamment exacte de la caractéristique n'est pas possible. Les fluctuations
relevées s'élèvent à 5%.
D'autres essais ont conduit à constater que les fluctuations du signal de la sonde lambda dans des phases de coupure d'alimentation en décélération sont dues à des dégagements d'hydrocarbures et de monoxyde de carbone de l'huile du moteur, étant donné que la sonde lambda possède une sensibilité gênante vis-à-vis de ces substances, et que par conséquent le signal de la sonde fluctue d'une manière inadmissible, même pour une teneur
constante en oxygène dans les gaz d'échappement.
Il s'est avéré que les dégagements d'hydrocarbu-
res/monoxyde de carbone de l'huile n'ont plus lieu dans une mesure rendant la correction impossible, si la pression dans le moteur dépasse un seuil déterminé, parce que les dégagements à partir de l'huile sont interdits du fait qu'est supprimée la dépression dans le cylindre/les cylindres qui règne normalement pendant les phases de
coupure d'alimentation en décélération.
C'est pourquoi, conformément à l'invention, pour effectuer la correction de la pente de la caractéristique, le papillon des gaz et/ou au moins une
soupape de changement de gaz est ouvert.
Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - pour un moteur à combustion interne dans le système d'épuration des gaz d'échappement duquel est disposé un capteur de mesure détectant une concentration de substances dans les gaz d'échappement, la pente est corrigée grâce au fait que le signal du capteur de mesure est utilisé pour corriger une association d'un signal de la sonde lambda à la valeur lambda = 1 et que la pente corrigée de la caractéristique est déterminée à partir du signal de la sonde lambda associé à lambda = 1 et à partir du signal qui est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant, - la pente est corrigée grâce au fait qu'un facteur de correction est calculé à partir du signal qui est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène et d'une valeur de consigne prévue pour ce signal et que la caractéristique corrigée est calculée à partir d'une caractéristique présentant la pente de consigne et du facteur de correction, - si le facteur de correction calculé se trouve hors d'une fourchette préfixée, le facteur de correction est fixé à une valeur neutre et une sonde lambda défectueuse est diagnostiquée, - le signal de la sonde lambda est lissé dans le temps préalablement à l'association à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant, l'association du signal de la sonde lambda à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant et la correction de la pente de caractéristique n'ont lieu que si la variation du signal de la sonde lambda qui doit être associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant est située au-dessous d'une valeur de seuil, - il est renoncé au procédé dans des phases de coupure d'alimentation en décélération dans lesquelles le moteur à combustion interne doit fournir un couple de frein moteur qui dépasse une valeur de seuil préfixée, - la pression minimale est choisie en fonction de la vitesse de rotation, - la pression minimale est obtenue dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne qui communique avec le cylindre/les cylindres par l'intermédiaire d'une soupape d'admission ouverte, - le procédé n'est mis en oeuvre que lorsque la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est
comprise dans une fourchette préfixée.
L'invention est exposée ci-après en détail en regard des dessins. On voit: à la figure 1, un schéma-bloc d'un moteur à combustion interne à système d'épuration des gaz d'échappement et, à la figure 2, deux représentations différentes de
la caractéristique d'une sonde lambda linéaire.
L'invention concerne l'épuration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne au moyen d'un système d'épuration de gaz d'échappement, tel qu'il est représenté schématiquement à la figure 1. Il peut s'agir d'un moteur à combustion interne aspirant un mélange ou d'un moteur à combustion interne à injection directe. Le fonctionnement du moteur de la figure 1 est
commandé par un appareil de commande de fonctionnement 8.
Le moteur 1 aspire l'air nécessaire à la combustion par une tubulure d'admission 3. Un papillon des gaz 2, qui assure le réglage approprié du débit d'air, est disposé dans la tubulure d'admission 3. Le papillon des gaz 2 est commandé par l'appareil de commande de fonctionnement 8 par l'intermédiaire de lignes sans repère particulier. En variante, le débit d'air est réglé au moyen de valves, par exemple à actionnement électromécanique, pouvant être
actionnées d'une manière appropriée.
Un catalyseur à trois voies 6 est disposé dans le trajet de gaz d'échappement 4 du moteur 1. En supplément, il peut également être prévu un autre catalyseur réduisant les NOx (non représenté). Ces deux catalyseurs peuvent aussi être intégrés en un seul catalyseur, de sorte qu'il se présente un catalyseur 6 qui manifeste des propriétés à trois voies pour lambda = 1 et une aptitude
d'accumulation des NOx pour le régime pauvre du moteur.
Pour le fonctionnement du catalyseur à trois voies 6, il est prévu, en amont de celui-ci, une sonde lambda 5 qui délivre ses valeurs de mesure à l'appareil de commande de fonctionnement 8 par l'intermédiaire de lignes sans repère particulier. Sont en outre envoyées à l'appareil de commande de fonctionnement 8 les valeurs d'autres capteurs de mesure, notamment pour la vitesse de
rotation, la charge, la température du catalyseur, etc..
Au moyen de ces valeurs de mesure, l'appareil 8 commande le fonctionnement du moteur 1. L'appareil 8 convertit le signal de la sonde lambda 5 en une valeur lambda
associée, au moyen d'une caractéristique.
Le fonctionnement du moteur à combustion interne s'effectue de façon que le signal de la sonde lambda 5 qui indique la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement bruts corresponde à un signal préfixé. Dans le cas d'une sonde lambda 5 neuve dont l'aptitude au fonctionnement est parfaite, ce signal correspond à lambda = 1 dans les gaz d'échappement. La sonde lambda aval 7 disposée en aval du catalyseur 6 mesure la valeur lambda dans les gaz d'échappement en aval du catalyseur 6. Sa valeur de mesure est utilisée pour réaliser un ajustement fin du signal associé à lambda = 1. A cet effet, la valeur de mesure de la sonde lambda aval 7 est envoyée à un régulateur de compensation qui peut être un appareil indépendant ou être, comme représenté à la figure 1, intégré dans l'appareil de commande de fonctionnement 8. Ce régulateur de compensation compense un décalage, dû par exemple au vieillissement, du signal de la sonde lambda 5 associé à lambda = 1 au moyen de la caractéristique, de façon qu'on ait l'assurance que le moteur 1 fasse l'objet, de la part de l'appareil de commande de fonctionnement 8, d'une régulation telle que la valeur lambda des gaz d'échappement bruts dans le trajet de gaz d'échappement 4 en amont du catalyseur 6
corresponde à la valeur souhaitée lambda = 1.
Par l'état de la technique, il est connu d'utiliser le signal d'une sonde lambda aval 7 pour cette régulation compensatrice. Il est toutefois également connu d'utiliser à cet effet un capteur de mesure détectant une autre concentration de substance dans les gaz d'échappement. C'est ainsi par exemple que la demande de brevet DE 19 819 461.27 de la demanderesse décrit un procédé selon lequel, pour la régulation compensatrice, le signal d'un capteur de mesure de NOx situé en aval du catalyseur 6 est utilisé. Toutefois, avec une régulation compensatrice, il n'est possible de corriger que l'association du signal de la sonde lambda 5 à lambda = 1. La caractéristique d'une sonde lambda 5 est représentée aux figures 2a et 2b. A la figure 2a, le signal de sortie I de la sonde lambda linéaire est porté en fonction de la valeur lambda k. A la figure 2 b, il est porté en fonction de 1/X. Ainsi, une régulation compensatrice d'un type connu n'est qu'en mesure de réaliser un déplacement de la caractéristique en translation, de façon que l'association du signal de la sonde lambda correspondant à lambda = 1 soit correcte. Ce procédé ne peut pas compenser une pente modifiée de la caractéristique et l'association d'autres valeurs lambda en dehors de lambda = 1 est fausse. Une telle pente modifiée peut être due à un vieillissement au cours de la durée de vie du moteur 1. Il est également possible qu'en raison de certaines tolérances des composants, la caractéristique d'une sonde lambda 5 intégrée s'écarte de la caractéristique sur laquelle se base l'appareil de commande de fonctionnement 8, lorsque le signal I de la sonde lambda 5 est converti en une valeur lambda. Dans les deux cas, l'erreur se présentant est d'autant plus grande que la valeur lambda s'écarte d'une manière plus importante de lambda = 1, ce qui peut se ressentir d'une
manière négative, notamment en régime pauvre du moteur 1.
Pour pouvoir corriger la pente de la caractéristique telle qu'elle est représentée également à la figure 2b, le signal I de la sonde lambda 5 est détecté dans une phase de coupure d'alimentation en décélération du moteur 1. Pour obtenir une constance suffisante du signal I de la sonde lambda 5, le papillon des gaz 2 et/ou la soupape d'admission ou soupape d'échappement du moteur 1 est
ouvert d'une manière appropriée, en vue de la correction.
Si la pression dans la tubulure d'admission 3, qui peut être une mesure pour la pression dans le cylindre, dépasse un seuil dépendant de la vitesse de rotation, le signal I de la sonde lambda 5 est mesuré et fait l'objet d'une formation de moyenne sur l'étendue d'une certaine période de temps. Si la variation se présentant dans cette moyenne est comprise dans une fourchette déterminée, la valeur moyenne obtenu <I> est utilisée pour la correction de la caractéristique. Il est possible de procéder de deux manières: a) la valeur moyenne <I> est utilisée comme segment de l'axe des y dans la représentation de la figure 2b et le signal obtenu à partir de la régulation compensatrice, qui est associé à lambda = 1, comme segment de l'axe des x. A partir de ces deux points, la pente de la caractéristique dans la représentation de la figure 2b
peut être déterminée.
b) la valeur moyenne <I> est comparée à une valeur de consigne qui est déposée dans l'appareil de commande de fonctionnement 8. Cette valeur de consigne correspond au signal qui est associé à la concentration d'oxygène de le l'air ambiant. Un facteur de correction est calculé à partir de cette comparaison. Si ce facteur de correction est compris dans une fourchette d'admissibilité, la caractéristique corrigée est calculée à partir d'une caractéristique présentant la pente de consigne et du facteur de correction (si le facteur de correction est un facteur multiplicatif, on utilise à cet effet une multiplication et, dans le cas d'un facteur additif, une addition). Si le facteur de correction se trouve en dehors de la fourchette d'admissibilité, il est renoncé à la correction, ou le facteur de correction est fixé à une valeur neutre (ce serait 1 dans le cas d'un facteur de correction multiplicatif et 0 dans le cas d'un facteur de correction additif). Simultanément, une erreur est
diagnostiquée et indiquée d'une manière appropriée.
Le signal de la sonde lambda 5 s'établissant en régime de coupure d'alimentation en décélération dépend bien entendu de la concentration d'oxygène de l'air ambiant. C'est pourquoi il est avantageux de tenir compte de cette concentration d'oxygène, par exemple au moyen d'une création adaptative de la valeur de consigne du signal de la sonde lambda 5 dans la phase de coupure d'alimentation en décélération. Dans le cas d'une telle adaptation, la valeur moyenne <I> pendant la phase de coupure d'alimentation n'est pas comparée à une valeur de consigne rangée en mémoire d'une manière fixe, mais à la valeur moyenne <I> qui est ressortie de la dernière mise
en oeuvre du procédé.
D'une manière avantageuse, le procédé de correction de la caractéristique n'est mis en oeuvre que lorsque la vitesse de rotation du moteur 1 est comprise dans une certaine fourchette. Si un certain couple de frein moteur est fourni par le moteur 1, il est également renoncé au procédé de correction, étant donné que l'ouverture du papillon des gaz 2 ou de la soupape d'admission ou d'échappement réduit le couple de frein moteur du moteur 1. Lorsqu'il est question précédemment de la soupape d'admission ou d'échappement, cela n'est le cas que pour des raisons de simplicité. Bien entendu, dans le cas de moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, ce sont les soupapes de changement de gaz de tous les cylindres qui doivent être actionnées d'une manière appropriée. [1

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé permettant de corriger la caractéristique d'une sonde lambda linéaire qui est disposée en amont d'un catalyseur dans une installation d'épuration des gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que, dans une phase de coupure d'alimentation en décélération du moteur à combustion interne, - un papillon des gaz et/ou au moins une soupape de changement de gaz est ouvert de façon telle qu'une pression minimale déterminée est atteinte dans le cylindre/les cylindres du moteur à combustion interne, puis - le signal de la sonde lambda est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration en oxygène de l'air ambiant et - la pente de la caractéristique est corrigée au
moyen de ce signal.
2. Procédé suivant la revendication 1, pour un moteur à combustion interne dans le système d'épuration des gaz d'échappement duquel est disposé un capteur de mesure détectant une concentration de substances dans les gaz d'échappement, caractérisé en ce que la pente est corrigée, grâce au fait - que le signal du capteur de mesure est utilisé pour corriger une association d'un signal de la sonde lambda à la valeur lambda = 1 et - que la pente corrigée de la caractéristique est déterminée à partir du signal de la sonde lambda associé à lambda = 1 et à partir du signal qui est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène
de l'air ambiant.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pente est corrigée grâce au fait - qu'un facteur de correction est calculé à partir du signal qui est associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène et d'une valeur de consigne prévue pour ce signal et - que la caractéristique corrigée est calculée à partir d'une caractéristique présentant la pente de consigne et du facteur de correction.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, si le facteur de correction calculé se trouve hors d'une fourchette préfixée, le facteur de correction est fixé à une valeur neutre et une sonde lambda
défectueuse est diagnostiquée.
5. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal de
la sonde lambda est lissé dans le temps préalablement à l'association à la valeur lambda correspondant à la
concentration d'oxygène de l'air ambiant.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'association du signal de la sonde lambda à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant et la correction de la pente de caractéristique n'ont lieu que si la variation du signal de la sonde lambda qui doit être associé à la valeur lambda correspondant à la concentration d'oxygène de l'air ambiant est située au-dessous d'une valeur de seuil.
7. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est renoncé
au procédé dans des phases de coupure d'alimentation en décélération dans lesquelles le moteur à combustion interne doit fournir un couple de frein moteur qui
dépasse une valeur de seuil préfixée.
8. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pression
minimale est choisie en fonction de la vitesse de rotation.
9. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pression
minimale est obtenue dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne qui communique avec le cylindre/les cylindres par l'intermédiaire d'une soupape d'admission ouverte.
10. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le procédé n'est mis en oeuvre que lorsque la vitesse de rotation du
moteur à combustion interne est comprise dans une fourchette préfixée.
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