FR2935439A1 - Procede et dispositif de detection de presence d'un organe de depollution installe dans une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Procédé de détection de présence d'un organe de dépollution (28) installé dans la ligne d'échappement (22) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce que: a) on mesure une température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution, b) on mesure une température (Taval) en aval de l'organe de dépollution, c) on mesure une durée (D) durant laquelle la température (Taval) en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution, d) on compare la durée (D) précédente à une valeur de seuil (Spres) de durée de présence prédéterminée pour déterminer la présence ou l'absence de l'organe de dépollution.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION DE PRESENCE D'UN ORGANE DE DEPOLLUTION INSTALLE DANS UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE.
La présente invention concerne le domaine du traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, et plus particulièrement, un procédé et un dispositif de détection de présence d'un organe de dépollution installé dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile.
L'invention s'applique à tous types de systèmes de traitement, du type filtre à particules, piège à oxyde d'azote, convertisseur catalytique ou à fonction oxydante, ....
Certaines réglementations en vigueur imposent que des systèmes de diagnostic embarqués, qui procèdent à un contrôle du bon fonctionnement des dispositifs de traitement des effluents gazeux, se chargent en outre de détecter la présence d'un tel système.
L'absence d'un de ces organes de dépollution conduit à l'augmentation des gaz polluants émis par le véhicule et ce, aussi bien, dans le cas de moteur essence que dans le cas de moteur diesel.
Par exemple, l'absence d'un composant de type catalyseur d'oxydation diesel peut notamment rendre plus difficile la régénération d'un filtre à particule voire peut aboutir au colmatage complet de ce dernier et conduire à une panne.
Divers types de technique sont à ce jour utilisés pour détecter la présence ou l'absence d'un organe de dépollution installé dans une ligne d'échappement.
35 La publication FR2 886 347 divulgue un procédé de détection de présence d'un système de traitement d'effluents gazeux dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile à partir de la détermination de la dérivée de la 20 25 30 température en amont du système de traitement et de la dérivée de la température en aval du système de traitement. Ce procédé comporte en outre une étape de comparaison de la dérivée de la température en aval du système de traitement avec une valeur de seuil de détection d'absence du système de traitement, à partir d'un niveau prédéterminé de la dérivée de la température en amont du système de traitement.
Ce procédé requiert le calcul de la dérivée des températures en amont et en aval du système de traitement d'effluents gazeux. Ces opérations sont gourmandes en temps et en ressources de calcul pour une unité de commande électronique. En outre cette solution est complexe et n'est pas robuste.
Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique et de permettre la détection rapide et robuste de la présence d'un organe de dépollution installé dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, de manière fiable, simple et peu coûteuse.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de diagnostic ne nécessitant pas une longue phase d'apprentissage et pouvant donc être utilisé rapidement après le début du fonctionnement du moteur.
L'invention a donc pour objet selon un premier aspect, un procédé de détection de présence d'un organe de dépollution installé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce que: - a) on mesure une température en amont de l'organe de dépollution, - b) on mesure une température en aval de l'organe de dépollution, - c) on mesure une durée durant laquelle la température en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température en amont de l'organe de dépollution, - d) on compare la durée précédente à une valeur de seuil de durée de présence prédéterminée pour déterminer la présence ou l'absence de l'organe de dépollution.
Avantageusement, l'étape d) est effectuée si, la durée durant laquelle, la température en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température en amont de l'organe de dépollution, est supérieure à une valeur prédéterminée de seuil de prise de décision.
Selon un mode de mise en oeuvre, à chaque dépassement de la valeur de seuil de durée de présence, on incrémente un compteur d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution et on initialise un compteur d'occurrences d'absence de l'organe de dépollution.
Avantageusement, on déclare l'organe comme étant présent lorsque la valeur du compteur d'occurrences successives de présence est égale à un seuil prédéterminé.
Selon une caractéristique de l'invention, si, la durée durant laquelle la température en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température en amont de l'organe de dépollution, est inférieure à la valeur de seuil de durée de présence, on incrémente un compteur d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution et on initialise un compteur d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on déclare l'organe comme étant absent lorsque la valeur du compteur d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution est égale à un seuil prédéterminé.
L'invention a également pour objet un dispositif de détection de présence d'un organe de dépollution installé dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, le dispositif comportant : - un capteur de température disposé en amont l'organe de dépollution, - un capteur de température disposé en aval de l'organe de dépollution, - un unité de commande électronique connectée à chaque capteur de température, caractérisé en ce que l'unité électronique de commande comporte des moyens pour mesurer la durée durant laquelle la température en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température en amont de l'organe de dépollution et, des premiers moyens pour comparer la durée précédente à une valeur de seuil de durée de présence prédéterminée afin de déterminer la présence ou l'absence de l'organe de dépollution.
Dans un mode de réalisation particulier, l'unité de commande électronique comporte des seconds moyens de comparaison de la durée durant laquelle la température en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température en amont de l'organe de dépollution, à une valeur prédéterminée de seuil de prise de décision.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte : - un compteur d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution piloté par la sortie des premiers moyens de comparaison, qui s'incrémente à chaque dépassement de la valeur de seuil de durée de présence et qui s'initialise lorsque la valeur de seuil de durée de présence n'est pas dépassée, - et un compteur d'occurrences d'absence de l'organe de dépollution piloté par la sortie des premiers moyens de comparaison qui s'initialise à chaque dépassement de la valeur de seuil de durée de présence et qui s'incrémente lorsque la valeur de seuil de durée de présence n'est pas dépassée.
Selon une caractéristique, le dispositif, comporte : - des moyens pour déclarer l'organe comme étant présent lorsque la valeur du compteur d'occurrences successives est égale à un seuil prédéterminé et - des moyens pour déclarer l'organe comme étant absent lorsque la valeur du compteur d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution est égale à un seuil prédéterminé.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'une ligne d'échappement pourvue d'un dispositif de détection de présence d'un organe de dépollution conforme à l'invention ; - la figure 2 est un logigramme illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention; -la figure 3 montre des courbes illustrant les températures enregistrées en amont et en aval du lieu d'installation d'un organe de dépollution, ce dernier étant présent; -la figure 4 montre des courbes illustrant les températures enregistrées en amont et en aval du lieu d'installation d'un organe de dépollution, ce dernier étant absent. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique la structure générale d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, désigné par la référence numérique générale 10.
Dans l'exemple de réalisation considéré, le moteur 10 est pourvu de quatre cylindres 12 en ligne.
Les cylindres 12 sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un répartiteur d'admission 14, lui-même alimenté par une conduite 16 pourvue d'un filtre à air (non représenté) et d'un turbocompresseur 18 de suralimentation du moteur en air.
Un collecteur d'échappement 20 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l'extérieur, en passant par le compresseur 18 et par une ligne d'échappement 22.
20 Un circuit de recirculation des gaz d'échappement 21 récupère une partie des gaz d'échappement en provenance du collecteur d'échappement 20 et les renvoient dans le répartiteur d'admission 14, de manière à limiter la quantité d'oxydes d'azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumées dans les gaz 25 d'échappement.
Comme on le voit sur la figure 1, le circuit de recirculation 21 comporte essentiellement une soupape de réglage du flux de gaz d'échappement recirculé, désignée par la référence numérique 24. En ce qui concerne la ligne d'échappement 22, celle-ci comporte essentiellement un organe de dépollution 28 constitué, par exemple, par un filtre à particules, un piège à oxydes d'azote, ou 15 30 par tout type de convertisseur catalytique ou à fonction oxydante de type classique.
Enfin, le moteur 10 est associé à une unité de commande électronique 30 assurant le contrôle du fonctionnement du moteur 10, notamment le réglage de ses paramètres de fonctionnement, ainsi que le contrôle du fonctionnement de l'organe de dépollution 28, et le diagnostic de son état de fonctionnement.
En outre, l'unité de commande électronique 30 est dûment programmée pour assurer une détection de présence de l'organe de dépollution 28 afin, par exemple, d'émettre un signal d'alarme en cas de démontage du système de traitement.
Pour procéder au contrôle du fonctionnement du moteur 10, celui-ci est pourvu d'un capteur 32 de pression de suralimentation et d'un capteur 33 de température d'admission d'air dans le répartiteur d'admission 14, ainsi qu'un capteur 34 de débit équipant la conduite 16 d'alimentation. Ces capteurs, ainsi que les principaux organes fonctionnels du moteur et son circuit d'alimentation en air, sont raccordés à l'U.C.E 30.
En ce qui concerne la détection de présence d'un organe de dépollution 28, la ligne d'échappement 22 est pourvue, de part et d'autre du système de dépollution 28, d'un premier capteur de température 38 destiné à mesurer la température en amont du système de traitement 28, et d'un deuxième capteur de température 40 destiné à mesurer la température en aval du système de traitement 28.
Le procédé de détection de présence conforme à l'invention est basé sur la mesure des températures en amont et en aval du lieu dans la ligne d'échappement où doit normalement se trouver l'organe de dépollution 28 et, sur la mesure des durées durant lesquelles la température en aval de ce lieu est supérieure à la température en amont de ce lieu. On conclut sur la présence ou sur l'absence de l'organe de dépollution en comparant ces durées à différents seuils. On se reporte à présent à la figure 2 sur laquelle sont représentées les différentes étapes du procédé selon l'invention.
Lors d'une première étape El, l'unité de commande électronique 30 10 vérifie que le moteur 10 est dans une zone de fonctionnent normal. On entend par fonctionnement normal une plage de fonctionnement dans laquelle le moteur est tournant et stable, hors phase de régénération ou de purge du piège à oxydes d'azote (Noxtrap) par exemple. Puis à l'étape E2 l'unité électronique de commande teste 15 si la température Taval en aval de l'organe de dépollution délivrée par le capteur 40 est supérieure à la température Tamont délivrée par le capteur 22 placé en amont de l'organe de dépollution. Si tel n'est pas le cas, l'étape El est de nouveau effectuée. Si le test de l'étape E2 est vrai, à l'étape E3 l'unité de commande électronique 20 30 mesure la durée D durant laquelle la température Taval est supérieure à la température Tamont. Puis, à l'étape E4 l'unité électronique de commande 30 compare cette durée D à une première valeur de seuil de décision Sdecis. A titre d'exemple le seuil de décision Sdecis peut prendre une valeur comprise entre 25 trois et cinq secondes. La valeur de seuil Sdecis est en fait une durée en deçà de laquelle il n'est pas possible de conclure à la présence ou à l'absence de l'organe de dépollution 28. Cette valeur de seuil Sdecis permet d'éviter les fausses détections. Si le seuil de décision Sdécis n'est pas franchi, autrement dit si la 30 température Taval n'est pas restée supérieure à la température Tamont suffisamment longtemps, l'étape El est de nouveau effectuée.5 Si le test de l'étape E4 est vrai, l'unité électronique de commande teste à l'étape E5 si la durée D est supérieure à une valeur de seuil de présence Sprès. A titre d'exemple le seuil de présence Sprès peut prendre une valeur de l'ordre de dix-sept ou dix-huit secondes. Ceci signifie que la température Taval est restée supérieure à la température Tamont durant un temps suffisamment long pour que l'unité électronique de commande 30 considère que l'organe de dépollution est présent. Si le test de l'étape E5 est vrai, à l'étape E6 l'unité de commande électronique 30 incrémente un compteur Cprès qui compte le nombre d'occurrences consécutives pour lesquelles l'organe de dépollution est considéré comme présent par l'unité de commande électronique 30. A l'étape E7 l'unité de commande électronique 30 initialise à zéro le compteur Cabs qui compte le nombre d'occurrences consécutives pour lesquelles l'unité de commande électronique 30 a considéré l'organe de dépollution comme étant absent. A l'étape E8, l'unité de commande électronique 30 compare la valeur du compteur de détection de présences consécutives Cprès à une valeur de seuil CseuilPres. Si ces valeurs sont égales, à l'étape E9 l'unité de commande électronique 30 déclare l'organe de dépollution comme étant présent. Si la valeur du compteur Cprès est inférieure à la valeur CseuilPrés l'étape El est de nouveau effectuée.
Si le test de l'étape E5 est faux, à l'étape E10 l'unité de commande électronique 30 incrémente un compteur Cabs qui compte le nombre d'occurrences consécutives pour lesquelles l'organe de dépollution est considéré comme absent par l'unité de commande électronique 30. A l'étape El 1 l'unité de commande électronique 30 initialise à zéro le compteur Cpres qui compte le nombre d'occurrences consécutives durant lesquelles l'unité de commande électronique 30 a considéré l'organe de dépollution comme étant présent. A l'étape E12, l'unité de commande électronique 30 compare la valeur du compteur de détection d'absences consécutives Cprès à une valeur de seuil CseuilAbs. Si ces valeurs sont égales, à l'étape E13 l'unité de commande électronique 30 déclare l'organe de dépollution comme étant absent. Si la valeur du compteur Cabs est inférieure à la valeur CseuilAbs l'étape El est de nouveau effectuée.
Les étapes E7 et El 1 d'initialisation des compteurs Cpres et Cabs permettent d'éviter les fausses détections. En effet grâce à ces étapes du procédé selon l'invention ce n'est qu'après CseuilPres détections consécutives de présence de l'organe de pollution 28 ou CseuilAbs détections consécutives d'absence de l'organe de dépollution 28 que l'unité électronique 30 déclarera celui-ci comme étant effectivement présent ou effectivement absent.
Le procédé selon l'invention peut comporter une étape supplémentaire postérieure à l'étape E13 au cours de laquelle une indication visuelle ou sonore est envoyée au conducteur pour le prévenir de l'absence de l'organe de dépollution 28. De plus cette information d'absence peut également être enregistrée dans la mémoire de l'unité électronique de commande de manière à être lue ultérieurement.
On a représenté à la figure 3 les courbes Cl, C2 et C3 donnant respectivement l'évolution au cours du temps de la température Tamont en amont du lieu d'implantation d'un catalyseur d'oxydation 28 installé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne mesurée par le capteur 38, la température Taval en aval de ce même lieu d'implantation mesurée par le capteur 40, et la différence entre ces deux températures calculée par l'unité de commande électronique 30, l'organe de dépollution 28 étant présent. Les zones où la détection de présence de l'organe de dépollution est effective sont entourées sur la figure 3. Il s'agit des zones où la température Taval en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température Tamont en amont de ce même organe.
En utilisant le procédé selon l'invention durant mille deux cents secondes, l'organe de dépollution 28, qui est ici un catalyseur d'oxydation, est détecté présent six fois successives et une fois la conclusion sur la présence ou l'absence de l'organe de dépollution 28 est impossible, le seuil de prise de décision Sdecis n'ayant pas été atteint. Dans le cas de la non détection, la température Taval en aval de l'organe de dépollution 28 est restée supérieure à la température Tamont en amont de l'organe de dépollution durant une durée D si courte qu'elle n'est pas visible sur la figure 3. En outre, selon l'invention, cette durée de non prise de décision n'est pas prise en compte pour l'incrément du compteur Cpres qui compte le nombre de fois consécutives durant lesquelles l'unité de commande électronique 30 a considéré l'organe de dépollution comme étant présent. Ainsi cette non prise de décision n'influe pas sur le résultat du test.
Ainsi, lorsqu'un organe de dépollution est présent dans la ligne d'échappement, le procédé selon l'invention ne fait aucune fausse détection.
On a représenté à la figure 4 les courbes Cl', C2' et C3' donnant respectivement, l'évolution au cours du temps de la température en amont du lieu d'implantation d'un catalyseur d'oxydation 28 installé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne mesuré par le capteur 38, la température en aval de ce même lieu d'implantation mesuré par le capteur 40, et la différence entre ces deux températures calculée par l'unité de commande électronique 30, l'organe de dépollution 28 étant absent.
En utilisant le procédé selon l'invention durant 1500 secondes, l'organe de dépollution 28, qui est ici un catalyseur d'oxydation, est détecté absent dix neuf fois, présent deux fois et six fois la conclusion sur la présence ou l'absence de l'organe de dépollution 28 est impossible, le seuil de prise de décision Sdecis n'ayant pas été atteint.
Comme mentionné précédemment, les non prises de décision n'ont pas d'influence sur le résultat final du test.
Une bonne calibration du seuil CseuilAbs au-delà duquel on considère l'organe de dépollution 28 comme absent permet également de s'affranchir des deux mauvaises détections de présence de l'organe de dépollution survenues lors de ce test. On pourra à titre d'exemple calibré le seuil CseuilAbs à une valeur comprise entre trois et cinq. Ainsi même lorsqu'une détection de présence incorrecte ou d'absence incorrecte intervient lors d'une succession de détection d'absences correctes ou de présences correctes, cette détection incorrecte n'a pas d'influence sur le résultat final du test.
Les chronogrammes des figures 3 et 4 montrent donc bien que le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter d'une manière simple et fiable la présence ou l'absence de l'organe de dépollution 28.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de détection de présence d'un organe de dépollution (28) installé dans la ligne d'échappement (22) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce que: a) on mesure une température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution, b) on mesure une température (Taval) en aval de l'organe de dépollution, c) on mesure une durée (D) durant laquelle la température (Taval) en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution, d) on compare la durée (D) précédente à une valeur de seuil (Spres) de durée de présence prédéterminée pour déterminer la présence ou l'absence de l'organe de dépollution (28).
- 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d) est effectuée si, la durée (D) durant laquelle la température (Taval) en aval de l'organe de dépollution est supérieure à la température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution, est supérieure à une valeur prédéterminée (Sdécis) de seuil de prise de décision.
- 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, à chaque dépassement de la valeur (Spres) de seuil de durée de présence, on incrémente un compteur (Cpres) d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution (28) et on initialise un compteur (Cabs) d'occurrences d'absences de l'organe de dépollution (28).
- 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on déclare l'organe comme étant présent lorsque la valeur du compteur (Cpres) d'occurrences successives de présence est égale à un seuil prédéterminé (CseuilPres ).
- 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que si la durée (D) est inférieure à la valeur de seuil (Spres) de durée de présence, on incrémente un compteur (Cabs) d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution (28) et on initialise un compteur (Cpres) d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution (28).
- 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on déclare l'organe comme étant absent lorsque la valeur du compteur (Cabs) d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution (28) est égale à un seuil prédéterminé (CseuiAb).
- 7. Dispositif de détection de présence d'un organe de dépollution installé dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, comportant : - un capteur de température (38) disposé en amont 25 l'organe de dépollution (28), - un capteur de température (40) disposé en aval de l'organe de dépollution, - une unité de commande électronique (30) connectée à chaque capteur de température, 30 caractérisé en ce que l'unité électronique de commande (30) comporte des moyens pour mesurer la durée (D) durant laquelle la température (Taval) en aval de l'organe de dépollution (28) est supérieure à la température (Tamont) en amont de l'organe de dépollution et, des premiers moyenspour comparer la durée D précédente à une valeur de seuil de durée de présence (Spres) prédéterminée afin de déterminer la présence ou l'absence de l'organe de dépollution.
- 8. Dispositif selon la revendication précédente caractérise en ce que l'unité de commande électronique (30) comporte des moyens de comparaison de la durée (D) précédente à une valeur prédéterminée (Sdécis) de seuil de prise de décision.
- 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte : - un compteur (Cpres) d'occurrences successives de présence de l'organe de dépollution (28) piloté par la sortie des premiers moyens de comparaison qui s'incrémente à chaque dépassement de la valeur (Spres) de seuil de durée de présence et qui s'initialise lorsque la valeur (Spres) de seuil de durée de présence n'est pas dépassée et, - un compteur (Cabs) d'occurrences d'absence de l'organe de dépollution (28) piloté par la sortie des premiers moyens de comparaison qui s'initialise à chaque dépassement de la valeur (Spres) de seuil de durée de présence et qui s'incrémente lorsque la valeur (Spres) de seuil de durée de présence n'est pas dépassée.
- 10. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens pour déclarer l'organe comme étant présent lorsque la valeur du compteur (Cpres) d'occurrences successives est égale à un seuil prédéterminé (CseuilPres) et 20 25 30- des moyens pour déclarer l'organe comme étant absent lorsque la valeur du compteur (Cabs) d'occurrences successives d'absence de l'organe de dépollution (28) est égale à un seuil prédéterminé (CseuiAb).
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