L’invention se rapporte au domaine du diagnostic des véhicules automobiles et concerne plus particulièrement un procédé d’analyse du fonctionnement d’un système anti-pollution d’un véhicule automobile.
La présente invention vise notamment à éviter toute modification frauduleuse du système anti-pollution qui aurait pour effet de modifier la comparaison de mesures d’émissions polluantes du moteur à des niveaux mesurés lors de tests d’homologation ou de diagnostic du véhicule.
Dans un véhicule automobile à moteur à combustion, un mélange d’essence et d’air entre en combustion afin de générer de l’énergie mécanique permettant au véhicule de se déplacer. Une telle combustion émet des gaz résiduels pouvant avoir un impact sur l’environnement, tels que par exemple des oxydes d’azote (NOx) ou du dioxyde de carbone (CO2).
De nos jours, il existe de nombreuses normes visant à réglementer ces émissions polluantes. En particulier, il est connu d’effectuer un diagnostic lors de tests d’homologation du véhicule lorsqu’il sort de la chaîne d’assemblage ou bien lors de tests de maintenance du véhicule afin de certifier qu’il est conforme aux normes en vigueur.
Afin de réduire les niveaux d’émission de gaz polluants, il est également connu d’installer un système anti-pollution dans le véhicule afin de limiter les rejets de gaz polluants. Cependant, au cours de la vie du véhicule, le système anti-pollution peut s’user et se dégrader, provoquant une diminution de son efficacité, ce qui peut augmenter les rejets de certains gaz polluants et conduire à des niveaux d’émission de gaz polluants dépassant les normes en vigueur. Aussi, il est connu de placer des capteurs dans le véhicule afin de vérifier le bon fonctionnement du système anti-pollution. Ces capteurs peuvent par exemple être des capteurs de température, des capteurs de mesure de gaz, etc.
On connaît par le document US 9 068 492 un calculateur embarqué permettant la détection de la détérioration d’un système anti-pollution d’un véhicule automobile. Ce calculateur est relié aux capteurs afin de détecter une telle usure. Les capteurs du système anti-pollution envoient des signaux analogiques au calculateur qui les filtre et les linéarise afin de pouvoir les exploiter sous forme de valeurs physiques. Le calculateur vérifie ensuite que ces valeurs correspondent à des seuils représentatifs du fonctionnement normal du système anti-pollution, c’est-à-dire que le système antipollution est en conformité avec les normes anti-pollution en vigueur.
On a cependant constaté qu’il était possible de modifier le système antipollution de sorte à fausser les signaux utilisés pour le diagnostic. Dans ce cas, ces signaux peuvent se trouver dans les limites imposées par la norme alors que les niveaux de rejet de gaz polluants sont en réalité hors de ces limites. Dans ce cas, le calculateur ne diagnostique aucun fonctionnement anormal du système anti-pollution alors que le véhicule n’est pas conforme aux normes anti-pollution.
Les signaux analogiques générés par les capteurs peuvent être faussés en ajoutant des composants électroniques entre les capteurs et le calculateur de manière à leurrer le calculateur lors d’un diagnostic ou afin d’augmenter la puissance du moteur au détriment des rejets de gaz polluants lorsque le calculateur est utilisé pour commander l’injection de carburant dans le moteur du véhicule. II est également connu de fausser le traitement des signaux au niveau du calculateur en modifiant la calibration utilisée par ledit calculateur pour réaliser le diagnostic, notamment par une reprogrammation du calculateur visant à modifier certains coefficients utilisés dans les formules de calculs de transformation des signaux électriques venant des capteurs en valeurs physiques.
II existe donc le besoin d’une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
La présente invention vise à proposer une solution simple, fiable et efficace pour analyser le fonctionnement d’un système anti-pollution tout en limitant le risque de falsification de l’analyse.
A cette fin, l’invention a pour objet un procédé d’analyse du fonctionnement d’un système anti-pollution d’un véhicule automobile à moteur à combustion, ledit véhicule comprenant au moins un capteur de mesure d’un paramètre du véhicule et un calculateur d’analyse relié au dit capteur de mesure, ledit calculateur d’analyse comprenant une zone mémoire.
Ledit procédé est remarquable en ce qu’il comprend une étape de mesure par le capteur d’au moins un paramètre du véhicule, une étape de génération par le capteur d’analyse d’au moins une donnée numérique représentative de la valeur mesurée du paramètre, une étape de transmission par le capteur d’analyse de ladite donnée numérique au calculateur d’analyse, une étape de comparaison par le calculateur d’analyse de ladite donnée numérique à une plage de valeurs prédéterminée représentative d’un fonctionnement du système anti-pollution conforme à une norme prédéterminée, et une étape de stockage de la donnée numérique dans la zone mémoire lorsque ladite donnée numérique n’est pas comprise dans ladite plage de valeurs de manière à détecter un fonctionnement anormal du système anti-pollution.
Grâce au procédé selon l’invention, le risque de modification des signaux en vue de falsifier l’analyse du système anti-pollution est réduit, voire supprimé, grâce à la transmission au calculateur d’analyse des données numériques dites « brutes >> générées par le capteur. Les données numériques représentatives du paramètre mesuré sont dites « données brutes >> car elles n’ont subi aucun traitement, c’est-à-dire aucune transformation, notamment en une valeur physique, ce qui permet de limiter, voire de supprimer, le risque de falsification. Ceci permet en outre une analyse en temps réel du système anti-pollution. Plus précisément, la comparaison de la donnée mesurée à un intervalle de valeurs permet de détecter une dégradation du système anti-pollution lorsque la valeur de la donnée numérique est inférieure à la borne inférieure de la plage de valeurs et un meilleur état du système anti-pollution que ce qui est mesuré lorsque la valeur de la donnée numérique est supérieure à la borne supérieure de la plage de valeurs. Ce dernier cas, qui n’était pas détectable avec les solutions de l’art antérieur, est représentatif d’une falsification de la donnée et peut ainsi être détecté aisément avec le procédé selon l’invention. Avantageusement, lorsqu’une donnée mesurée est hors de la plage de valeurs, la donnée est enregistrée afin de permettre à un opérateur de détecter ultérieurement, par exemple lors d’un contrôle, un fonctionnement anormal du système anti-pollution.
Selon un aspect de l’invention, la transmission par le capteur de la donnée numérique au calculateur d’analyse est réalisée sur un lien de communication direct entre le capteur et le calculateur d’analyse. Par le terme « direct >>, on entend que le capteur de mesure et le calculateur d’analyse sont reliés directement, sans aucun composant intermédiaire et sans aucun traitement logiciel entre le capteur de mesure et le calculateur d’analyse.
De préférence, la donnée numérique est une donnée au format hexadécimal afin d’empêcher efficacement la falsification de ladite donnée lorsqu’elle est envoyée par le capteur de mesure au calculateur d’analyse.
Avantageusement, le procédé comprend une étape d’obtention de la donnée numérique stockée dans la zone mémoire afin de permettre à un opérateur d’analyser le fonctionnement du système anti-pollution.
De préférence encore, la donnée numérique stockée est obtenue par un terminal d’analyse connecté au véhicule. Ainsi, lors d’une opération d’analyse, un opérateur branche le terminal au véhicule afin de lire la ou les données numériques stockées et détecter un éventuel fonctionnement anormal du système anti-pollution.
De manière avantageuse, le paramètre du véhicule étant mesuré à un point de fonctionnement du véhicule, la plage de valeurs prédéterminée correspond au dit point de fonctionnement. Ainsi, la donnée est comparée de manière empirique et n’a ainsi pas besoin d’être traitée pour être analysée.
De préférence, le procédé comprend une étape préalable de détermination d’au moins une plage de valeurs à un point de fonctionnement du véhicule, par exemple sur un banc d’essai ou sur un véhicule circulant.
De préférence, la plage de valeurs est confirmée par calcul en utilisant les lois thermodynamiques qui caractérisent la combustion dans un moteur. Autrement dit, grâce au procédé selon l’invention, la conformité du système anti-pollution par rapport à une norme peut être contrôlée par comparaison à des valeurs de caractérisation du système anti-pollution obtenues expérimentalement à partir de mesures réelles effectuées sur une flotte de véhicule et complétées par des calculs basés sur les lois physiques de combustion dans le moteur à combustion.
De préférence encore, un point de fonctionnement du véhicule est défini par la vitesse de rotation du moteur, la vitesse du véhicule, la température du moteur et/ou la température extérieure au véhicule, etc.
Avantageusement, le procédé comprend une étape préalable de détermination d’au moins deux plages de valeurs, chaque plage de valeurs étant déterminée pour un point de fonctionnement différent du véhicule. Ainsi, pour chaque point de fonctionnement du véhicule, une table de valeurs est déterminée afin de pouvoir comparer la donnée mesurée au point de fonctionnement correspondant.
L’invention vise également un véhicule comprenant au moins un capteur de mesure d’au moins un paramètre du véhicule et au moins un calculateur d’analyse relié au dit capteur et comprenant une zone mémoire, ledit véhicule étant adapté pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment.
Grâce au véhicule selon l’invention, le risque de falsification des données est limité, voire supprimé, le calculateur d’analyse recevant des données numériques brutes du capteur.
Selon une caractéristique de l’invention, le capteur est connecté électriquement au calculateur d’analyse par un lien de communication direct afin d’éviter toute modification des données numériques entre le capteur de mesure et le calculateur d’analyse. Par « lien de communication direct >>, on entend une connexion électrique point à point entre le capteur et le calculateur d’analyse.
Selon une première forme de réalisation selon l’invention, le calculateur d’analyse est un calculateur dédié, autrement dit indépendant de tout autre calculateur du véhicule, notamment du calculateur de contrôle moteur du véhicule.
Selon une deuxième forme de réalisation, le calculateur d’analyse se présente sous la forme d’un module, par exemple logiciel, intégré à un calculateur de contrôle moteur du véhicule.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit, faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation du système d’analyse selon l’invention.
La figure 2 illustre schématiquement la mise en oeuvre du procédé selon l’invention.
L’invention va maintenant être décrite en référence à la figure 1. L’invention est destinée aux véhicules, notamment automobiles, afin d’analyser le fonctionnement de leur système anti-pollution.
Le véhicule 1 selon l’invention comprend un moteur à combustion (non représenté), un système anti-pollution (non représenté) des gaz d’échappement du moteur à combustion et un système d’analyse 10 du fonctionnement du système antipollution.
Le moteur comprend une pluralité de cylindres définissant chacun une chambre à combustion dans laquelle un volume de carburant et un volume d’air sont introduits à chaque cycle du moteur afin de réaliser la combustion de leur mélange.
Chaque cylindre comprend un piston monté dans la chambre de combustion. Le piston est adapté pour être entraîné en translation par la combustion du mélange dans la chambre de combustion. Les pistons entraînent la rotation d’un arbre principal du moteur, également désigné « volant moteur >>, permettant ainsi au moteur de transformer l’énergie dégagée par la combustion en énergie mécanique.
La combustion d’un tel mélange de carburant et d’air émet des gaz résiduels, tels que, par exemple, des oxydes d’azote (NOx) ou du dioxyde de carbone (CO2). De tels gaz résiduels peuvent avoir un impact sur l’environnement. Aussi, il existe des normes visant à imposer un seuil maximum de rejet de gaz résiduels.
Le système anti-pollution a pour but de limiter la quantité de gaz résiduels rejetés par le véhicule 1. Dans ce but, le système anti-pollution comprend, de manière connue, une ligne d’échappement adaptée pour guider les gaz d’échappement depuis la chambre de combustion vers l’extérieur du véhicule. Le système anti-pollution comprend notamment un pot catalytique, également désigné « catalyseur », adapté pour diminuer la nocivité des gaz d’échappement guidés dans le système anti-pollution. Le pot catalytique comprend des éléments actifs adaptés pour réagir avec les gaz d’échappement afin de transformer les éléments toxiques des gaz d’échappement. Le fonctionnement d’un tel pot catalytique étant connu, il ne sera pas décrit plus en détail ici.
Le système d’analyse 10 est adapté pour contrôler le bon fonctionnement du système anti-pollution. Dans ce but, le système d’analyse 10 comprend au moins un capteur 110 de mesure relié, d’une part, à un calculateur de traitement 120 via des moyens de traitement 130 et, d’autre part, à un calculateur d’analyse 140 sur un lien de communication direct L1.
Le capteur 110 est adapté pour mesurer au moins un paramètre représentatif du fonctionnement du système anti-pollution. Un tel capteur 110 peut, par exemple, être un capteur de mesure de la température du liquide de refroidissement du moteur, un capteur d’arbre à came ou de vilebrequin adapté pour déterminer la vitesse de rotation du moteur, un capteur de boîte de vitesse adapté pour déterminer le rapport de vitesse engagé, un capteur de position de la pédale d’accélérateur, un capteur de mesure de la quantité de carburant injectée, un capteur de mesure d’au moins un gaz, tel que l’oxygène, l’oxyde d’azote NOx, etc.
Par souci de clarté et de simplification, il est présenté un système d’analyse 10 comprenant un unique capteur 110, cependant, il va de soi qu’il pourrait en comprendre une pluralité, l’analyse du fonctionnement du système anti-pollution étant alors réalisée à l’aide des données mesurées par l’ensemble des capteurs.
Le capteur 110 est adapté pour générer des données numériques, dites brutes, à partir des mesures du paramètre réalisées, et envoyer ces données numériques, codées dans un signal électrique, au calculateur de traitement 120, via les moyens de traitement 130, et au calculateur d’analyse 140 sur le lien de communication direct L1. On entend ainsi par données numériques brutes les données numériques envoyées par le capteur 110.
De préférence, les données numériques brutes sont au format hexadécimal. La valeur des données numériques brutes peut par exemple être comprise entre 00000 et 7FFFH pour des valeurs positives du paramètre à mesurer.
Les moyens de traitement 130 sont configurés pour filtrer et linéariser le signal électrique reçu du capteur 110 afin de permettre au calculateur de traitement 120 d’exploiter les données ainsi traitées. Plus précisément, les moyens de traitement 130 permettent de transformer chaque donnée numérique en une valeur physique, par exemple une valeur de température ou une valeur de tension électrique, qui peut être exploitée par le calculateur de traitement 120.
Dans cet exemple préféré, le calculateur de traitement 120 est adapté pour envoyer les données traitées (i.e. les valeurs physiques des paramètres) à un calculateur de contrôle moteur 20 (désigné ECU pour Engine Control Unit en langue anglaise). En variante, on notera que le calculateur de traitement 120 et le calculateur de contrôle moteur 20 pourraient être mis en oeuvre par une même entité physique de type ECU.
Le calculateur de contrôle moteur 20 est adapté pour commander l’injection de carburant et d’air dans le moteur à combustion à partir des données traitées de manière à limiter les rejets de gaz et de carburant imbrûlés.
De préférence, le véhicule 1 comprend également un voyant 30 de signalement d’un problème de fonctionnement du système anti-pollution. Le calculateur de traitement 120 est adapté pour envoyer un signal au voyant 30 lorsque les données traitées révèlent un fonctionnement anormal du système anti-pollution. Le voyant 30 est alors adapté pour émettre un signal lumineux au conducteur du véhicule 1 afin d’informer ce dernier d’un problème de fonctionnement du système anti-pollution.
Le calculateur d’analyse 140 reçoit les données numériques brutes directement du capteur 110 sur le lien de communication direct L1. Autrement dit, aucun moyen de traitement des données n’est placé entre le capteur 110 et le calculateur d’analyse 140.
Le calculateur d’analyse 140 comprend une zone mémoire (non représentée) dans laquelle sont stockées une ou plusieurs plages (ou intervalles) de valeurs prédéterminées.
De préférence, la zone mémoire comprend une plage de valeurs pour chaque point de fonctionnement du moteur à combustion. Pour un capteur 110 de mesure donné, chaque plage de valeurs est représentative d’un fonctionnement du système anti-pollution conforme aux normes anti-pollution pour un point de fonctionnement du moteur donné.
Un point de fonctionnement du moteur peut notamment être défini par une vitesse de rotation du moteur, une température du moteur, etc. Chaque plage de valeurs est déterminée préalablement de manière empirique, par exemple sur un banc d’essai ou sur un véhicule circulant, ce qui permet de déterminer des plages de valeurs de données numériques plutôt que des valeurs physiques.
Par exemple, lors de la caractérisation de plusieurs véhicules 1, la valeur minimale et la valeur maximale mesurées par un capteur 110, par exemple une sonde oxygène, dans un état déterminé du moteur (par exemple quand le moteur est froid, la sonde à oxygène est froide, le premier rapport de la boîte de vitesse est engagé et un couple déterminé est demandé).
De plus, chaque plage de valeurs peut être validée par calcul à partir de lois physiques, en particulier thermodynamiques, représentatives du fonctionnement d’un moteur à combustion.
Le calculateur d’analyse 140 est adapté pour comparer une donnée numérique brute reçue du capteur 110 à l’une des plages de valeurs stockées afin de déterminer si le fonctionnement du système anti-pollution est normal ou anormal.
Plus précisément, chaque donnée numérique brute pouvant être associée à un point de fonctionnement du moteur, le calculateur d’analyse 140 est adapté pour comparer une donnée numérique brute reçue du capteur 110, mesurée à un point de fonctionnement donné du moteur, à la plage de valeur correspondante au dit point de fonctionnement, stockée dans la zone mémoire.
Ainsi, lorsque l’on identifie un point de fonctionnement pour lequel une plage de valeurs est stockée, si la donnée numérique brute est comprise dans la plage de valeurs correspondant au point de fonctionnement, on considère que le fonctionnement du système anti-pollution est conforme au point de fonctionnement du moteur correspondant.
Avantageusement, une plage de valeurs étant définie comme un intervalle de valeurs comprises entre une borne inférieure et une borne supérieure, la comparaison de la donnée brute avec une telle plage de valeurs permet de détecter aussi bien le cas où une donnée numérique est inférieure à la borne inférieure de la plage mais également le cas où une donnée numérique est supérieure à la borne supérieure. Lorsque la donnée numérique est inférieure à la borne inférieure, on en déduit que le système anti-pollution a subi une détérioration. En revanche, lorsque la donnée numérique est supérieure à la borne supérieure de la plage, on en déduit que la donnée numérique a subi une falsification. En effet, une plage de valeurs est déterminée sur la base de modèles de pollution qui sont physiquement possibles afin de détecter des valeurs de mesure qui traduiraient une amélioration anormale et physiquement impossible du fonctionnement du système anti-pollution. Aussi, la comparaison à une plage de valeurs permet de détecter aussi bien une détérioration du système anti-pollution (par exemple suite au démontage d’un composant sur le véhicule) qu’une falsification du système (par exemple lors d’une altération des acquisitions pour masquer la pollution).
Lorsque la donnée numérique est en dehors de la plage de valeurs, elle est stockée dans la zone mémoire du calculateur d’analyse 140. De préférence, la donnée est stockée avec d’autres informations telles que, par exemple, l’horodatage de la mesure de la donnée, le point de fonctionnement du moteur auquel la donnée a été mesurée, etc.
Le calculateur d’analyse 140 se comporte comme une boîte noire de l’analyse du fonctionnement du système anti-pollution car il est isolé et ne peut être falsifié. De manière alternative, le calculateur d’analyse 140 et le calculateur de contrôle moteur 20 pourraient être mis en œuvre par une même entité physique, par exemple le calculateur d’analyse 140 pourrait se présenter sous la forme d’un module logiciel indépendant intégré dans le calculateur de contrôle moteur 20 afin de conserver un fonctionnement isolé du reste du calculateur de contrôle moteur 20 et de limiter le nombre d’éléments dans le véhicule.
Un terminal d’analyse 2 peut être relié au véhicule, par exemple par une prise de diagnostic, également désignée « prise OBD >> pour On Board Diagnostics en langue anglaise, afin de diagnostiquer le fonctionnement du système anti-pollution. Un tel terminal d’analyse 2 est adapté pour être connecté au calculateur d’analyse 140 et lire les données stockées dans sa zone mémoire. Ainsi, un opérateur peut analyser le système ultérieurement à la mesure grâce au stockage des données dans la zone mémoire. L’opérateur peut également connaître le point de fonctionnement auquel le fonctionnement anormal est apparu et la date à laquelle il est apparu.
Il va maintenant être présenté, en référence à la figure 2, le procédé selon l’invention et l’analyse du fonctionnent du système anti-pollution d’un véhicule 1.
Dans une étape préliminaire E0, une plage de valeurs représentatives d’un fonctionnement normal du système anti-pollution est déterminée pour chaque point de fonctionnement du véhicule 1.
Durant le fonctionnement du véhicule 1, le capteur 110 mesure un paramètre du véhicule 1 dans une étape E10.
Puis, le capteur 110 génère, dans une étape E20, une donnée numérique représentative de la valeur mesurée du paramètre et la transmet au calculateur d’analyse 140.
Le calculateur d’analyse 140 compare alors, dans une étape E30, la donnée numérique à la plage de valeurs prédéterminée représentative d’un fonctionnement du système anti-pollution conforme à une norme prédéterminée.
Si la donnée numérique n’est pas comprise dans la plage de valeurs correspondante, le calculateur d’analyse 140 stocke, dans une étape E40, la donnée numérique dans sa zone mémoire de manière à enregistrer un fonctionnement anormal du système anti-pollution.
Ultérieurement à la mesure, lors d’un diagnostic du véhicule 1, un opérateur branche un terminal d’analyse 2 au véhicule 1. Le terminal d’analyse 2 récupère alors, dans une étape E50, les données stockées dans la zone mémoire et affiche, dans une étape E60, un signal de détection d’un fonctionnement anormal afin d’avertir l’opérateur.
Lorsque la donnée stockée est inférieure à la borne inférieure de la plage de valeurs, il est possible de déterminer que le système anti-pollution est détérioré.
Lorsque la donnée stockée est supérieure à la borne supérieure de la plage de valeurs, il est possible de déterminer que le système anti-pollution a été falsifié.
Ainsi, en exploitant directement les données numériques brutes (i.e. non traitées) envoyées par le capteur 110, tout fonctionnement anormal du système antipollution, qu’il soit dû à une détérioration ou à une falsification, peut être détecté.
De plus, grâce à la mesure du paramètre en continu, le fonctionnement du système anti-pollution peut être analysé en temps réel et un opérateur peut détecter un fonctionnement anormal grâce au stockage des données.
Le stockage des données, uniquement lorsque celles-ci sont en dehors de leur plage de valeurs, permet de limiter le nombre de données stockées.