FR3114842A1 - METHOD FOR DIAGNOSING DAMAGE TO A CATALYST AND AN OXYGEN SENSOR - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur (3) disposé dans une ligne d’échappement (2), et d’une sonde à oxygène (4) à signal de sortie basculant entre deux niveaux, la sonde (4) étant disposée en amont du catalyseur (3), dans lequel on amène le moteur (1) à sa température nominale de fonctionnement, on amène la sonde (4) à sa température de fonctionnement, caractérisé en ce que on positionne le moteur (1) au ralenti, on relève le signal de sortie de la sonde (4), on détermine sa période de basculement, sa tension haute et sa tension basse, on diagnostique un endommagement du catalyseur (3) et de la sonde (4) si la période de basculement est supérieure à un seuil attendu pour un régime de ralenti, et si la tension haute est inférieure à un seuil haut ou la tension basse est supérieure à un seuil bas. Figure 1The invention relates to a method for diagnosing damage to a catalyst (3) arranged in an exhaust line (2), and to an oxygen sensor (4) with an output signal switching between two levels, the sensor (4) being arranged upstream of the catalyst (3), in which the engine (1) is brought to its nominal operating temperature, the probe (4) is brought to its operating temperature, characterized in that the engine is positioned (1) at idle, the output signal of the probe (4) is noted, its switching period, its high voltage and its low voltage are determined, damage to the catalyst (3) and the probe (4) is diagnosed. if the switching period is greater than an expected threshold for an idle speed, and if the high voltage is less than a high threshold or the low voltage is greater than a low threshold. Figure 1
Description
La présente invention concerne de domaine de la dépollution des moteurs à combustion interne. Plus particulièrement, l’invention a pour objet un procédé de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur disposé dans une ligne d’échappement de moteur à combustion interne et d’une sonde à oxygène.The present invention relates to the field of depollution of internal combustion engines. More particularly, the subject of the invention is a method for diagnosing damage to a catalyst placed in an internal combustion engine exhaust line and to an oxygen sensor.
Les normes antipollution deviennent de plus en plus sévères partout dans le monde, cependant, dans de nombreux pays encore, le niveau dépollution requis ne nécessite pas de diagnostic embarqué encore désigné OBD pour l’expression anglaise de « On Board Diagnostic ».Emissions standards are becoming more and more stringent all over the world, however, in many countries still, the level of emissions required does not require on-board diagnostics, still called OBD for the English expression "On Board Diagnostics".
Sur les systèmes sans diagnostic embarqué, le diagnostic de l’état d’un catalyseur s’effectue sur l’analyse visuel par le mécanicien intervenant. De plus, la qualité du carburant dans ces pays est encore mauvaise avec notamment du Fer et du Manganèse aussi appelé MMT pour Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl.On systems without on-board diagnostics, the diagnosis of the condition of a catalytic converter is carried out on visual analysis by the mechanic involved. In addition, the quality of fuel in these countries is still poor with iron and manganese in particular, also called MMT for Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl.
Ce MMT a la particularité de boucher les canaux du catalyseur, ce phénomène est irréversible et s’accentue si les températures excèdent les 700-750°C ce qui arrive fréquemment sur les moteurs.This MMT has the particularity of blocking the channels of the catalyst, this phenomenon is irreversible and is accentuated if the temperatures exceed 700-750°C, which frequently happens on engines.
La conséquence d’un bouchage important est une diminution très importante des performances en raison de la contre-pression échappement induite mais dans les cas les plus sévères une casse du moteur.The consequence of a major blockage is a very significant decrease in performance due to the induced exhaust back pressure but in the most severe cases engine failure.
Cette casse peut arriver lors d’un bouchage important et supérieur à 50%, elle survient car la face avant du pain catalyseur se désagrège partiellement. La brique catalytique étant constituée d’un matériaux très dur nommé cordiérite, des poussières issues de la désagrégation de la brique catalytique peuvent apparaître.This breakage can happen during a significant clogging and greater than 50%, it occurs because the front face of the catalyst bread partially disintegrates. The catalytic brick being made of a very hard material called cordierite, dust from the disintegration of the catalytic brick may appear.
Or, dans des phases de croisement et balayage important, ces poussières peuvent être ré-aspirées et se retrouver dans l’huile pour former un mélange très abrasif pour les cylindres, entrainant une consommation d’huile excessive et la destruction du moteur.However, during heavy crossing and sweeping phases, this dust can be re-aspirated and end up in the oil to form a very abrasive mixture for the cylinders, leading to excessive oil consumption and the destruction of the engine.
L’effet du MMT ne se voit pas que sur les catalyseurs, il est visible aussi sur les sondes placées dans la ligne d’échappement. En effet, on trouve fréquemment des dépôts brunâtres caractéristiques sur le capot de la sonde au contact des gaz. L’autre effet est un net ralentissement de la fréquence de régulation mais aussi dans les cas les plus marqués des seuils de tension limités.The effect of MMT is not only seen on the catalysts, it is also visible on the probes placed in the exhaust line. In fact, characteristic brownish deposits are frequently found on the cover of the probe in contact with the gases. The other effect is a net slowing down of the regulation frequency but also in the most marked cases of limited voltage thresholds.
On connait du document FR2682993 un procédé de surveillance de l’efficacité d’un pot catalytique de traitement des gaz d’’échappement d’un moteur à combustion interne. Cependant, ce procédé basé sur l’évaluation de la capacité de stockage en oxygène du pot catalytique est complexe et pas adapté pour détecter une détérioration du catalyseur par bouchage.We know from document FR2682993 a method for monitoring the efficiency of a catalytic converter for treating the exhaust gases of an internal combustion engine. However, this method based on the evaluation of the oxygen storage capacity of the catalytic converter is complex and not suitable for detecting deterioration of the catalyst by clogging.
L’objectif de l’invention est d’éviter les casses moteurs consécutives à une détérioration des catalyseurs. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur disposé dans une ligne d’échappement de moteur à combustion interne, et d’une sonde à oxygène à signal de sortie basculant entre deux niveaux, la sonde étant disposée en amont du catalyseur, dans lequel :
-on amène le moteur à sa température nominale de fonctionnement,
-on amène la sonde à sa température de fonctionnement,
caractérisé en ce que
a) on positionne le fonctionnement du moteur à un régime de ralenti,
b) on relève le signal de sortie de la sonde,
c) on détermine la période de basculement du signal de sortie de la sonde,
d) on détermine la tension haute et la tension basse du signal de sortie de la sonde,
e) on diagnostique un endommagement du catalyseur et de la sonde si :
-la période de basculement est supérieure à un seuil attendu pour un régime de ralenti,
et si
-la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension ou la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension.The objective of the invention is to avoid engine failures resulting from deterioration of the catalysts. To achieve this objective, there is provided according to the invention a method for diagnosing damage to a catalyst placed in an exhaust line of an internal combustion engine, and an oxygen sensor with an output signal switching between two levels, the probe being placed upstream of the catalyst, in which:
- the engine is brought to its nominal operating temperature,
- the probe is brought to its operating temperature,
characterized in that
a) the operation of the engine is positioned at an idle speed,
b) the output signal of the probe is noted,
c) determining the period of switching of the output signal of the probe,
d) the high voltage and the low voltage of the output signal of the probe are determined,
e) Catalyst and sensor damage is diagnosed if:
- the switching period is greater than an expected threshold for an idle speed,
and if
the high voltage is lower than a high voltage threshold or the low voltage is higher than a low voltage threshold.
L’effet technique est de permettre une détection simple et efficace d’un endommagement du catalyseur et de la sonde.The technical effect is to allow a simple and effective detection of damage to the catalyst and the probe.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :Various additional features may be provided, alone or in combination:
Selon une réalisation, le seuil attendu de période de basculement pour le régime de ralenti est de 4 secondes.According to one embodiment, the expected switchover period threshold for the idle speed is 4 seconds.
Selon une réalisation, le procédé se poursuit par les étapes dans lesquelles :
f) on positionne le fonctionnement du moteur à un second régime moteur supérieur au régime de ralenti,
g) on relève le signal de sortie de la sonde,
h) on détermine la période de basculement du signal de sortie de la sonde,
i) on détermine la tension haute et la tension basse du signal de sortie de la sonde,
j) on diagnostique un endommagement du catalyseur et de la sonde si :
-la période de basculement est supérieure à un second seuil attendu pour ce second régime moteur,
et si
-la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension ou la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension.According to one embodiment, the method continues with the steps in which:
f) the operation of the engine is positioned at a second engine speed higher than the idle speed,
g) the output signal of the probe is noted,
h) the period of switching of the output signal of the probe is determined,
i) the high voltage and the low voltage of the probe output signal are determined,
j) Catalyst and sensor damage is diagnosed if:
- the switchover period is greater than a second expected threshold for this second engine speed,
and if
the high voltage is lower than a high voltage threshold or the low voltage is higher than a low voltage threshold.
Selon une réalisation, le seuil attendu de période de basculement pour le second régime moteur est de 2 secondes.According to one embodiment, the expected switchover period threshold for the second engine speed is 2 seconds.
Selon une réalisation, la température nominale de fonctionnement du moteur est supérieure à 80°C et de préférence supérieure à 90°C.According to one embodiment, the nominal operating temperature of the engine is greater than 80°C and preferably greater than 90°C.
Selon une réalisation, le seuil haut est de 0,6 V.According to one embodiment, the high threshold is 0.6 V.
Selon une réalisation, le seuil bas est de 0,2 V.According to one embodiment, the low threshold is 0.2 V.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :Other features and advantages will appear on reading the description below of a particular, non-limiting embodiment of the invention, made with reference to the figures in which:
La figure 1 présente un moteur 1 à combustion interne, par exemple un moteur à allumage commandé, fonctionnant à l’essence. Un tel moteur peut équiper un véhicule automobile pour son déplacement. Ce moteur 1 est relié à une ligne 2 d’échappement des gaz brûlés.Figure 1 shows an internal combustion engine 1, for example a spark-ignition engine, running on gasoline. Such an engine can equip a motor vehicle for its movement. This engine 1 is connected to a burnt gas exhaust line 2.
Les gaz échappés de ce moteur 1 sont ensuite dépollués dans un catalyseur 3. Une sonde à oxygène 4 est disposée dans la ligne d’échappement 2, en amont immédiat du catalyseur 3. La sonde à oxygène 4 est une sonde dite binaire.The gases escaping from this engine 1 are then cleaned in a catalyst 3. An oxygen sensor 4 is arranged in the exhaust line 2, immediately upstream of the catalyst 3. The oxygen sensor 4 is a so-called binary sensor.
Le signal type d’une telle sonde ressemble à une sinusoïde plus ou moins régulière (figure 2). La tension fournie par la sonde 4 n'est pas constante, elle oscille entre deux seuils de tension, un seul haut si le mélange est riche et un seuil bas si le mélange est pauvre. La tension de sortie de la sonde 4 amont est normalement oscillante entre 0,1 et 0,7 V environ +/-50 mV. Si La tension de sortie de la sonde 4 est de 0 V ou 1 V il faut vérifier la sonde et son branchement.The typical signal from such a probe looks like a more or less regular sinusoid (Figure 2). The voltage supplied by probe 4 is not constant, it oscillates between two voltage thresholds, a single high if the mixture is rich and a low threshold if the mixture is lean. The output voltage of the upstream probe 4 is normally oscillating between 0.1 and 0.7 V approximately +/-50 mV. If the output voltage of probe 4 is 0 V or 1 V, the probe and its connection must be checked.
La tension de sortie d’une sonde binaire oscille à une fréquence attendue proche de 0,5 Hz au ralenti et une fréquence attendue de 2 Hz hors ralenti.The output voltage of a binary probe oscillates at an expected frequency close to 0.5 Hz at idle and an expected frequency of 2 Hz off idle.
La fréquence de basculement doit normalement être entre 0.4 et 0.6 Hz au ralenti ce qui correspond à une période de 1,5 à 2,5 secondes (donc phase riche la moitié, idem phase pauvre). La fréquence de basculement doit normalement être entre 1 et 3Hz hors ralenti ce qui correspond à une période de 0,3 à 0,5 seconde.The switching frequency should normally be between 0.4 and 0.6 Hz at idle which corresponds to a period of 1.5 to 2.5 seconds (thus half rich phase, same as lean phase). The switching frequency should normally be between 1 and 3Hz off idle, which corresponds to a period of 0.3 to 0.5 seconds.
Afin de savoir le catalyseur et la sonde sont endommagées et donc à changer, il faut analyser la fréquence de battement de la sonde amont et le niveau de tension.In order to know the catalyst and the probe are damaged and therefore need to be changed, it is necessary to analyze the beat frequency of the upstream probe and the voltage level.
A cet effet, on fait un premier point de mesure au ralenti, moteur chaud. On entend par moteur chaud un moteur à sa température nominale de fonctionnement soit au moins à 80°C et de préférence supérieure ou égale à 90°C. On s’assure également que la sonde 4 est prête à fonctionner, c’est-à-dire qu’elle est aussi à sa température de fonctionnement. En effet, classiquement une telle sonde doit être à une température entre 750 et 800°, pour son élément sensible, qui est chauffé par les gaz mais également par une résistance interne et une régulation. Une information de type booléen existe dans le contrôle commande indiquant que cette sonde est opérationnelle.For this purpose, a first measurement point is made at idle, with the engine warm. A warm engine means an engine at its nominal operating temperature, ie at least 80°C and preferably greater than or equal to 90°C. It is also ensured that probe 4 is ready to operate, that is to say that it is also at its operating temperature. Indeed, conventionally such a probe must be at a temperature between 750 and 800°, for its sensitive element, which is heated by the gases but also by an internal resistance and a regulation. Boolean type information exists in the control command indicating that this sensor is operational.
Pour cela :For that :
-on amène le moteur 1 à sa température nominale de fonctionnement,- motor 1 is brought to its nominal operating temperature,
-on amène la sonde 4 à sa température de fonctionnement,- the probe 4 is brought to its operating temperature,
Ensuite pour ce premier point de mesure :Then for this first measurement point:
- on positionne le fonctionnement du moteur 1 au régime de ralenti,- the operation of engine 1 is set to idle speed,
- on relève le signal de sortie de la sonde 4, à l’aide d’un outil de mesure et de visualisation du signal de sortie de la sonde 4, par exemple d’un oscilloscope,- the output signal of probe 4 is recorded using a tool for measuring and displaying the output signal of probe 4, for example an oscilloscope,
- on détermine à partir du relevé de signal de sortie de la sonde 4, la période de basculement du signal de sortie,- the output signal switching period of the output signal is determined from the output signal reading of probe 4,
- on détermine à partir du relevé de signal de sortie de la sonde 4 la tension haute et la tension basse de ce signal de sortie de la sonde,- the high voltage and the low voltage of this output signal of the probe are determined from the reading of the output signal of the probe 4,
A partir de ces relevés, on analyser la période de battement de la sonde amont et le niveau de tension.From these readings, the beat period of the upstream probe and the voltage level are analyzed.
On regarde si la période de basculement est supérieure à un seuil attendu pour un régime de ralenti, ce seuil étant par exemple de 4 secondes pour se donner une marge de sécurité par rapport à la plage 1,5 à 2,5 secondes précédemment évoquée.It is checked whether the switching period is greater than an expected threshold for an idle speed, this threshold being for example 4 seconds to provide a safety margin with respect to the range 1.5 to 2.5 seconds previously mentioned.
On regarde également si la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension, par exemple de 0,6 V ou si la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension, par exemple 0,2 V.It is also checked if the high voltage is lower than a high voltage threshold, for example 0.6 V or if the low voltage is higher than a low voltage threshold, for example 0.2 V.
Ainsi, si la période de basculement au ralenti est supérieure à 4s, et si la tension haute est inférieure à 0,6 V ou si tension basse est supérieure à 0,2 V, on diagnostique un endommagement du catalyseur 3 et de la sonde 4 et le changement du catalyseur ainsi que de la sonde 4 s’impose.Thus, if the idle changeover period is greater than 4s, and if the high voltage is less than 0.6 V or if the low voltage is greater than 0.2 V, damage to catalyst 3 and sensor 4 is diagnosed. and the change of the catalyst as well as of the probe 4 is essential.
Pour conforter le diagnostic et avoir plus de précisions on peut répéter l’opération de mesure sur un second point de fonctionnement hors ralenti.To confirm the diagnosis and obtain more details, the measurement operation can be repeated on a second operating point off idle.
Ainsi pour de second point de mesure, on positionne le fonctionnement du moteur à un second régime moteur supérieur au régime de ralenti. Ensuite, comme pour le premier point de mesure, on relève le signal de sortie de la sonde 4, on détermine la période de basculement du signal de sortie de la sonde 4, on détermine la tension haute et la tension basse du signal de sortie de la sonde 4.Thus, for the second measurement point, the operation of the engine is positioned at a second engine speed higher than the idle speed. Then, as for the first measurement point, the output signal of the probe 4 is recorded, the period of switching of the output signal of the probe 4 is determined, the high voltage and the low voltage of the output signal of the probe 4.
A partir de ces relevés, on regarde si la période de basculement est supérieure à un second seuil attendu pour ce second régime moteur, ce seuil étant par exemple de 2 secondes pour se donner une marge de sécurité par rapport à la plage 0,3 à 0,5 secondes précédemment évoquée.From these readings, it is checked whether the changeover period is greater than a second expected threshold for this second engine speed, this threshold being for example 2 seconds to provide a safety margin with respect to the range 0.3 to 0.5 seconds previously mentioned.
On regarde également si la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension, par exemple de 0,6 V ou si la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension, par exemple 0,2 V.It is also checked if the high voltage is lower than a high voltage threshold, for example 0.6 V or if the low voltage is higher than a low voltage threshold, for example 0.2 V.
Ainsi, si la période de basculement au ralenti est supérieure à 2 secondes, et si la tension haute est inférieure à 0,6 V ou si tension basse est supérieure à 0,2 V, on diagnostique un endommagement du catalyseur 3 et de la sonde 4 et le changement du catalyseur ainsi que de la sonde 4 s’impose.Thus, if the period of switching to idle is greater than 2 seconds, and if the high voltage is less than 0.6 V or if the low voltage is greater than 0.2 V, damage to catalyst 3 and to the sensor is diagnosed. 4 and the change of the catalyst as well as of the probe 4 is essential.
Pour plus de précisions, on peut prévoir de provoquer des alternances de richesses autour de la richesse 1, par exemple entre 0,95 et 1,05 avec un changement de valeur de richesse après une période déterminée, par exemple une minute. Cette alternance de richesse peut se faire au ralenti et hors ralenti mais sa précision sera meilleure hors ralenti.For greater precision, provision may be made to cause alternations of richness around richness 1, for example between 0.95 and 1.05 with a change in richness value after a determined period, for example one minute. This alternation of richness can be done at idle and off idle but its precision will be better off idle.
L’invention est une aide au diagnostic des catalyseurs et à leur changement préventif en Après-Vente. Elle permet d’anticiper les changements de catalyseur et de la sonde amont avant que ne survienne la casse moteur. Elle évite également les déposes à tort des catalyseurs et des sondes suite à une analyse incomplète et donc les surcoûts induits pour le client.The invention is an aid to the diagnosis of catalysts and their preventive change in After-Sales. It makes it possible to anticipate catalyst and upstream sensor changes before engine failure occurs. It also avoids the wrongful removal of catalysts and probes following an incomplete analysis and therefore the additional costs incurred for the customer.
Claims (7)
-on amène le moteur (1) à sa température nominale de fonctionnement,
-on amène la sonde (4) à sa température de fonctionnement,
caractérisé en ce que
a) on positionne le fonctionnement du moteur (1) à un régime de ralenti,
b) on relève le signal de sortie de la sonde (4),
c) on détermine la période de basculement du signal de sortie de la sonde (4),
d) on détermine la tension haute et la tension basse du signal de sortie de la sonde (4),
e) on diagnostique un endommagement du catalyseur (3) et de la sonde (4) si :
-la période de basculement est supérieure à un seuil attendu pour un régime de ralenti,
et si
-la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension ou la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension.Method for diagnosing damage to a catalyst (3) arranged in an exhaust line (2) of an internal combustion engine (1), and to an oxygen sensor (4) with an output signal switching between two levels , the probe (4) being arranged upstream of the catalyst (3), in which:
- the motor (1) is brought to its nominal operating temperature,
- the probe (4) is brought to its operating temperature,
characterized in that
a) the operation of the engine (1) is positioned at an idle speed,
b) the output signal of the probe (4) is detected,
c) the period of switching of the output signal of the probe (4) is determined,
d) the high voltage and the low voltage of the output signal of the probe (4) are determined,
e) damage to the catalyst (3) and the sensor (4) is diagnosed if:
- the switching period is greater than an expected threshold for an idle speed,
and if
the high voltage is lower than a high voltage threshold or the low voltage is higher than a low voltage threshold.
f) on positionne le fonctionnement du moteur (1) à un second régime moteur supérieur au régime de ralenti,
g) on relève le signal de sortie de la sonde (4),
h) on détermine la période de basculement du signal de sortie de la sonde (4),
i) on détermine la tension haute et la tension basse du signal de sortie de la sonde (4),
j) on diagnostique un endommagement du catalyseur (3) et de la sonde (4) si :
-la période de basculement est supérieure à un second seuil attendu pour ce second régime moteur,
et si
-la tension haute est inférieure à un seuil haut de tension ou la tension basse est supérieure à un seuil bas de tension.Process according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that it continues with the steps in which:
f) the operation of the engine (1) is positioned at a second engine speed higher than the idle speed,
g) the output signal of the probe (4) is detected,
h) the period of switching of the output signal of the probe (4) is determined,
i) the high voltage and the low voltage of the output signal of the probe (4) are determined,
j) damage to the catalyst (3) and the sensor (4) is diagnosed if:
- the switchover period is greater than a second expected threshold for this second engine speed,
and if
the high voltage is lower than a high voltage threshold or the low voltage is higher than a low voltage threshold.
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- 2020-10-06 FR FR2010173A patent/FR3114842A1/en not_active Withdrawn
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