FR2958972A1

FR2958972A1 - Procede et dispositif de diagnostic d'un bruleur de gaz de combustion

Info

Publication number: FR2958972A1
Application number: FR1153386A
Authority: FR
Inventors: Markus Raasch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2011-10-21
Also published as: DE102010027987A1

Abstract

Procédé de diagnostic d'un brûleur (30) installé dans la conduite des gaz d'échappement (40) du moteur à combustion interne pour nettoyer les gaz d'échappement du moteur. L'alimentation en carburant du brûleur (30) à partir du réservoir de carburant (12) est assurée par une pompe à carburant (13) par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt (14). Pour diagnostiquer le brûleur (30) on commande de manière définie des actionneurs dans le système d'alimentation en carburant (10) et dans le système d'alimentation en air du brûleur (30) et on analyse les valeurs fournies par les capteurs installés dans le système d'alimentation en carburant (10) et dans le système d'alimentation en air et à partir de la réaction des valeurs fournies par les capteurs à la commande des actionneurs on conclut au fonctionnement correct du brûleur (30).

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de diagnostic d'un brûleur installé dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne pour nettoyer les gaz d'échappement du moteur et alimenté en carburant dans un système de carburant à partir du réservoir de carburant par une pompe à carburant par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. io Etat de la technique De tels brûleurs à gaz de combustion sont par exemple utilisés pour chauffer plus rapidement une installation de nettoyage des gaz d'échappement, par effet catalytique, en aval du brûleur dans l'installation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, 15 après le démarrage à froid du moteur à combustion interne pour arriver à la température de fonctionnement de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Pour cela on alimente le brûleur directement avec du carburant et la conduite de carburant du brûleur dérive de la conduite amont assurant l'alimentation en carburant du moteur à 20 combustion interne. Le document DE 42 15 134 A 1 décrit un tel brûleur. Le document DE 195 04 184 Al décrit un procédé de gestion d'un brûleur de gaz d'échappement pour la régénération d'un filtre à particules d'un moteur diesel. Selon ce document il est connu de 25 mettre en action le brûleur des gaz d'échappement une fois que l'on constate un certain état de charge pour lancer la régénération du filtre à particules (encore appelé filtre noir de fumée). Il est prévu d'assurer une mise en oeuvre anticipée du brûleur des gaz d'échappement si la température des gaz d'échappement en aval du filtre à particules 30 dépasse un certain seuil. De tels brûleurs à gaz d'échappement sont actuellement utilisés pour qu'en liaison avec d'autres systèmes de gaz d'échappement, ils permettent de nettoyer les gaz d'échappement de moteurs diesel fixes. Le brûleur proprement dit ne constitue qu'une

2 partie du système. De ce fait il n'existe pas actuellement de fonction de diagnostic pour de tels brûleurs à gaz d'échappement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé permettant de diagnostiquer un brûleur à gaz d'échappement. L'invention a également pour but de développer un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention a pour objet un procédé 10 du type défini ci-dessus caractérisé en ce que pour diagnostiquer le brûleur on commande de manière définie des actionneurs dans le système d'alimentation en carburant et dans le système d'alimentation en air du brûleur et on effectue une analyse des valeurs fournies par les capteurs installés dans le système 15 d'alimentation en carburant et dans le système d'alimentation en air et à partir de la réaction des valeurs fournies par les capteurs à la commande des actionneurs on conclut au fonctionnement correct du brûleur. L'invention a également pour objet un dispositif de 20 diagnostic d'un brûleur installé dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour le nettoyage des gaz d'échappement du moteur et comportant comme faisant partie d'un système d'alimentation en carburant du brûleur, un réservoir de carburant, une pompe à carburant et une vanne d'arrêt par lesquels le 25 carburant alimente le brûleur, ce dispositif de diagnostic étant caractérisé en ce que la pompe à carburant, la vanne d'arrêt et une soupape de dosage ainsi qu'une pompe à air du système d'alimentation en air du brûleur sont commandées par une unité de diagnostic et les signaux d'un capteur de 30 pression installé en aval de la vanne d'arrêt selon le sens de passage du carburant et ceux d'un débitmètre massique d'air installés du côté d'entrée dans le système d'alimentation en air sont exploités par l'unité de diagnostic. Ce procédé selon l'invention et ce dispositif pour la mise 35 en oeuvre du procédé permettent dans le cadre d'un diagnostic

3 embarqué, de contrôler le bon fonctionnement du brûleur et ainsi celui de l'ensemble du système de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement. Un défaut du système ou sa manipulation se détectent et permettent de prendre des mesures appropriées pour éviter des dommages pour l'environnement et pour le système. Pour le diagnostic du système d'alimentation en carburant du brûleur une variante préférentielle du procédé prévoit d'effectuer un contrôle d'étanchéité de la vanne d'arrêt, un contrôle de l'ensemble du système, un contrôle d'étanchéité de l'ensemble du système et/ou un contrôle de la soupape de dosage du brûleur. Cela permet d'effectuer un diagnostic global du système d'alimentation en carburant en surveillant tous les composants du système. Une variante du procédé prévoit pour le contrôle d'étanchéité de la vanne d'arrêt, de lancer la pompe à carburant et d'exploiter le signal fourni par un capteur de pression installé en aval de la vanne d'arrêt selon le sens de passage du carburant. Si la pression reste à sa valeur de repos par exemple au niveau de la pression ambiante on en conclut que la vanne d'arrêt est étanche. Si toutefois la pression devait augmenter cela serait une indication d'un défaut d'étanchéité de la vanne d'arrêt ou de son ouverture. On pourra distinguer entre ces deux cas en exploitant la montée en pression ; une montée en pression lente permet de conclure plutôt à un défaut d'étanchéité. Le contrôle de l'ensemble du système lorsque la pompe à carburant est activée, consiste à ouvrir la vanne d'arrêt et à exploiter la courbe de pression à l'aide du signal fourni par le capteur de pression. La pression augmente ainsi à une valeur cible donnée par la conception du système, par exemple une soupape de débordement mécanique ; on peut en conclure que l'ensemble du système ne présente pas de fuite importante. Si en revanche la pression reste à la valeur initiale (par exemple la pression ambiante) ou n'augmente que légèrement, on pourra diagnostiquer les défauts suivants : a) la pompe à carburant est défectueuse : si on ne constate aucune augmentation de pression, 4 b) le capteur de pression est défectueux : si on ne constate aucune augmentation de pression, c) la vanne d'arrêt ne s'est pas ouverte ou ne s'est ouverte que légèrement : s'il n'y a pas d'augmentation de pression ou seulement 5 une augmentation très faible, d) le réservoir à carburant est vide ou pratiquement vide : si aucune montée en pression ni variation brève de la pression n'apparaît, e) l'ensemble du système n'est pas étanche : si on enregistre une augmentation significativement plus faible de la pression. 10 En exploitant la montée absolue de la pression et/ou une variation de la montée en pression en fonction du temps ce qui se fait par le calcul de la dérivée de la pression en fonction du temps, on pourra distinguer les cas évoqués ci-dessus, par exemple en la comparant à des seuils appropriés. 15 Une variante du procédé prévoit que pour contrôler l'étanchéité de l'ensemble du système on ferme la vanne d'arrêt lorsque la pompe à carburant est activée et on neutralise la pompe à carburant lorsque la vanne d'arrêt est fermée pour mesurer l'évolution de la pression avec le capteur de pression et exploiter les signaux obtenus. Si 20 la pression reste constante sur une valeur cible, l'ensemble du système est étanche. Mais si la pression diminue lentement, cela signifie que l'ensemble du système présente un défaut d'étanchéité. On pourra contrôler la soupape de dosage si lorsque la pompe à carburant est neutralisée, celle-ci est ouverte pendant un 25 temps défini et que l'évolution de la pression est exploitée par le capteur de pression. Si la pression reste constante cela signifie que la soupape de dosage ne s'est pas ouverte. Si la pression chute brutalement, cela signifie que la soupape de dosage s'ouvre correctement. Selon une variante préférentielle du procédé, on 30 diagnostique le système d'alimentation en air du brûleur en contrôlant l'alimentation en air du brûleur et pour cela on démarre la pompe à air alimentant le brûleur et on exploite le signal fourni par un débitmètre massique d'air. Si le débit massique reste à sa valeur initiale c'est-à-dire à zéro kg/h pour la masse d'air, il y a, soit un défaut au niveau de la 35 pompe à air, soit un défaut au niveau du débitmètre massique d'air. Si le débit massique augmente jusqu'à une valeur cible, cela permet de conclure que le système d'alimentation en air fonctionne correctement. Selon une variante préférentielle du dispositif, l'unité de diagnostic comporte une commande exécutant le procédé de diagnostic 5 par les étapes suivantes : - contrôle d'étanchéité de la vanne d'arrêt, - contrôle de l'ensemble du système, - contrôle d'étanchéité de l'ensemble du système, - contrôle de la soupape de dosage du brûleur, et/ou - contrôle de l'alimentation en air et en cas de défauts, affichage des défauts de fonctionnement correspondants. On pourra ainsi réaliser un diagnostic automatique du brûleur en affichant les défauts de fonctionnement correspondants par un afficheur pour l'utilisateur du moteur à combustion interne par exemple sous la forme de témoin lumineux et/ou on transmet des signaux à la commande principale du moteur qui les enregistre dans une mémoire de défauts. Le fonctionnement du diagnostic décrit ci-dessus peut être implémenté comme programme dans l'unité de diagnostic qui peut intégrer un composant indépendant ou être prévue dans la commande principale du moteur. Une application préférentielle du procédé décrit ci-dessus prévoit un diagnostic embarqué du brûleur dans le cadre de la surveillance de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement d'un moteur diesel. En particulier dans le cas de moteurs fixés c'est-à-dire de moteurs de machines de construction, de véhicules militaires etc., on utilise de tels brûleurs de façon que cette possibilité de diagnostic des brûleurs permet d'éviter suffisamment à temps en cas de défaut, un dommage pour l'environnement et pour le système. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée pour un procédé de diagnostic d'un brûleur et un dispositif de diagnostic d'un brûleur représenté dans des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'alimentation en carburant d'un brûleur,

6 - la figure 2 est une vue schématique d'un système d'alimentation en air du brûleur, - la figure 3 est une vue en coupe schématique de la structure du brûleur, - la figure 4 montre un ordinogramme du diagnostic du système d'alimentation en carburant, - la figure 5 montre un autre ordinogramme d'un diagnostic du système d'alimentation en air. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement la structure d'un système d'alimentation en carburant 10 d'un brûleur 30 monté dans la conduite des gaz d'échappement 40 d'un moteur à combustion interne et faisant partie d'une installation de gaz d'échappement 1. Le brûleur 30 est alimenté en carburant 11 à partir d'un réservoir de carburant 12 par l'intermédiaire d'une pompe à carburant 13. Le système d'alimentation en carburant 10 comporte selon le sens de passage du carburant 11, en aval de la pompe à carburant 13, une vanne d'arrêt 14 ainsi qu'un capteur de pression 15. Le brûleur 30 comporte une soupape de dosage 31 intégrée dans le brûleur. Le brûleur 30 est par exemple un brûleur à gaz de combustion de la société Eberspâcher. Selon l'invention, la pompe à carburant 13, la vanne d'arrêt 14, le capteur de pression 15 et la soupape de dosage 31 du brûleur 30 sont reliés à une unité de diagnostic (cette unité n'est pas représentée à la figure 1). La pompe à carburant 13, la vanne d'arrêt 14 et la soupape de dosage 31 peuvent être commandées au moins de temps en temps comme des actionneurs à des fins de diagnostic par l'unité de diagnostic ; la courbe du signal fourni par le capteur de pression 15 sera exploitée par l'unité de diagnostic. Il est prévu qu'à la fois la valeur absolue et aussi la dérivée en fonction du temps du signal de capteur seront comparées à des seuils déterminés ou à des consignes et en cas d'écart on tirera des conclusions quant à une situation de défaut. La figure 2 montre également schématiquement un système d'alimentation en air 20 du brûleur 30 montré avec sa soupape de dosage 31 faisant partie de l'installation de gaz d'échappement 1 en

7 étant monté dans la conduite des gaz d'échappement 40 du moteur à combustion interne. L'air est transféré par une pompe 23 au brûleur 30 et en entrée un débitmètre massique d'air 22 détermine le débit d'air. Le débitmètre massique d'air 22 est par exemple un débitmètre à film chaud (débitmètre HFM). Les signaux du débitmètre massique d'air 22 peuvent également être exploités par l'unité de diagnostic (cette unité n'est pas représentée à la figure 2). La pompe à air 23 peut être activée au moins de temps en temps par l'unité de diagnostic. La figure 3 montre schématiquement la structure du brûleur 30 qui a une structure pratiquement cylindrique ; le carburant 11 et une partie de l'air 21 passent comme air intérieur 21.1 à travers une nappe métallique 32 pour être brûlés à la surface de cette nappe ; une autre partie de l'air 21 arrive comme air extérieur 21.2 autour du tissu métallique 32 pour assurer ainsi une combustion complète du carburant 11. Le brûleur 30 est allumé par une bougie d'allumage 33 chauffée électriquement de temps en temps pour allumer le mélange carburant/ air. Un thermo élément 34 surveille l'allumage du brûleur 30. La bougie à incandescence 33 et le thermoélément 34 peuvent également être reliés à l'unité de diagnostic et être commandés de façon correspondante ou par l'exploitation des signaux. La figure 4 montre un exemple d'ordinogramme 100 pour le procédé de diagnostic du système de carburant 10 du brûleur 30. Un bloc fonctionnel (I) 101 démarre la pompe à carburant 13 et un bloc fonctionnel (II) 102 détermine la pression de carburant et calcule les écarts par rapport à un modèle. Par la requête (I) 103 on détermine s'il y a eu une élévation de pression. Si cela est le cas, le résultat (I) 104 est diagnostiqué comme correspondant à une vanne d'arrêt 14 non étanche ou ouverte. Si une augmentation de pression est détectée, le bloc fonctionnel (III) 105 ouvre la vanne d'arrêt 14. Par la requête (II) 106 on détermine de nouveau s'il y a eu une élévation de pression. Si cela n'est pas le cas le résultat (II) 107 est que la vanne d'arrêt 14 ne s'ouvre pas, que la pompe à carburant 13 est défectueuse, que le réservoir 12 est vide ou que le système n'est pas étanche ; ces situations seront ainsi diagnostiquées ; pour distinguer les possibilités, comme décrit ci-dessus, on utilise la valeur absolue ou la dérivée en

8 fonction du temps du signal de pression. S'il n'y a pas eu d'élévation de pression ce qui se détermine à l'aide de l'interrogation (III) 108, on peut diagnostiquer comme résultat (III) 109 que le système n'est pas étanche. Si l'augmentation de pression est plus grande, dans le bloc fonctionnel (IV) 110 on ferme la vanne d'arrêt 14 et dans un bloc fonctionnel (V) 111 on neutralise la pompe à carburant 13. Par la requête (IV) 112 on détermine si la pression est constante. Si cela n'est pas le cas on diagnostique que le système n'est pas étanche (résultat (IV) 113). Si la pression reste constante, dans un bloc fonctionnel (VI) 114 on ouvre la soupape de dosage 31 du brûleur 30. Dans une autre requête (V) 115 on détermine si la pression reste constante. Si cela est le cas, on diagnostique comme résultat (V) 116 que la soupape de diagnostic 31 est fermée ou ne s'ouvre pas. Si la pression diminue comme cela est prévisible, on diagnostique comme résultat (VI) 117 que le système d'alimentation en carburant 10 fonctionne normalement. La figure 5 montre un autre diagramme d'exécution 200 par exemple pour la fonctionnalité du procédé de diagnostic pour le système d'air 20 du brûleur 30. Dans le bloc fonctionnel (I) 201 on démarre tout d'abord la pompe d'alimentation en air 23 et dans un bloc fonctionnel (II) 202 on fournit le signal du débitmètre massique d'air 22. Si contre toute attente, le débit massique n'augmente pas ce qui se détermine à l'aide de la requête 203, on diagnostique comme résultat (I) 204, un défaut de la pompe à air 23 ou du débitmètre massique d'air 22. Si le débit massique augmente, on diagnostique comme résultat (II) 205 que le système d'alimentation en air 20 fonctionne correctement. Les ordinogrammes 100, 200 des figures 4, 5 sont implémentés de préférence sous la forme de programme dans l'unité de diagnostic tout en pouvant également être mémorisés sous la forme de consignes modélisables qui comparent les valeurs de capteur obtenues après une activation correspondante des actionneurs dans le système en alimentation en carburant 10 ou dans le système d'alimentation en air 20 pour être comparés à ces valeurs. Le procédé et le dispositif pour la mise en oeuvre du 35 procédé selon l'invention permettent, dans le cadre d'un diagnostic

9 embarqué, de surveiller le bon fonctionnement du brûleur 30 pour afficher tout défaut de fonctionnement en cas de défaillance.5 NOMENCLATURE NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 installation de gaz d'échappement système d'alimentation en carburant 11 carburant 12 réservoir 13 pompe à carburant 10 14 vanne d'arrêt capteur de pression système d'alimentation en air 21 partie de l'air 21.1 air intérieur 15 21.2 air extérieur 22 débitmètre massique d'air 23 pompe à air 30 brûleur 31 soupape de dosage 20 32 tissu métallique 33 bougie d'allumage 34 thermoélément 40 conduite des gaz d'échappement25

Claims

REVENDICATIONS1°) Procédé de diagnostic d'un brûleur (30) installé dans la conduite des gaz d'échappement (40) du moteur à combustion interne pour nettoyer les gaz d'échappement du moteur et alimenté en carburant (11) dans un système de carburant (10) à partir du réservoir de carburant (12) par une pompe à carburant (13) par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt (14), procédé caractérisé en ce que pour diagnostiquer le brûleur (30) on commande de manière définie des actionneurs dans le système d'alimentation en carburant (10) et dans le système d'alimentation en air (20) du brûleur (30) et on effectue une analyse des valeurs fournies par les capteurs installés dans le système d'alimentation en carburant (10) et dans le système d'alimentation en air (20) et à partir de la réaction des valeurs fournies par les capteurs à la commande des actionneurs, on conclut au fonctionnement correct du brûleur (30). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour diagnostiquer le système d'alimentation en carburant (10) du brûleur (30) on effectue un contrôle d'étanchéité de la soupape d'arrêt (14), une vérification de l'ensemble du système, un contrôle d'étanchéité de la totalité du système et/ ou une vérification d'une soupape de dosage (31) du brûleur (30). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le contrôle d'étanchéité de la vanne d'arrêt (14) on démarre la pompe à carburant (13) et on exploite le signal fourni par un capteur de pression (15) installé dans le sens d'écoulement du carburant (11) en aval de la vanne d'arrêt (14). 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce quepour vérifier l'ensemble du système lorsque la pompe à carburant (13) est activée, on ouvre la vanne d'arrêt (14) et on exploite la courbe de la pression à l'aide du signal fourni par le capteur de pression (15). 5°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour contrôler l'étanchéité de l'ensemble du système, on ferme la vanne d'arrêt (14) lorsque la pompe à carburant (13) est activée et lorsque la vanne d'arrêt (14) est coupée on neutralise la pompe à carburant (13) et on exploite la courbe de pression mesurée avec le capteur de pression (15). 6°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour contrôler la soupape de dosage (31) on l'ouvre pendant un temps défini lorsque la pompe à carburant (13) est neutralisée et on exploite l'évolution de la pression fournie par le capteur de pression (15). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour diagnostiquer le système d'alimentation en air (20) du brûleur (30) on vérifie l'alimentation en air du brûleur (30) en démarrant la pompe à air (23) du brûleur (30) et on exploite le signal fourni par un débitmètre massique d'air (22). 8°) Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au diagnostic embarqué du brûleur (30) dans le cadre de la surveillance d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement d'un moteur diesel. 9°) Dispositif de diagnostic d'un brûleur (30) installé dans la conduite des gaz d'échappement (40) d'un moteur à combustion interne pour le nettoyage des gaz d'échappement du moteur et comportant comme faisant partie d'un système d'alimentation en carburant (10) du brûleur (30), un réservoir de carburant (12), une pompe à carburant (13) et unevanne d'arrêt (14) par lesquels le carburant (11) alimente le brûleur (30), dispositif de diagnostic caractérisé en ce que la pompe à carburant (13), la vanne d'arrêt (14) et une soupape de dosage (31) ainsi qu'une pompe à air (23) du système d'alimentation en air (20) du brûleur (30) sont commandées par une unité de diagnostic et les signaux d'un capteur de pression (15) installé en aval de la vanne d'arrêt (14) selon le sens de passage du carburant (11) et ceux d'un débitmètre massique d'air (22) installés du côté d'entrée dans le système d'alimentation en air (20) sont exploités par l'unité de diagnostic. 10°) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité de diagnostic comporte une commande pour l'exécution du procédé de diagnostic effectuant les étapes suivantes : contrôle d'étanchéité de la vanne d'arrêt (14) contrôle de l'ensemble du système contrôle d'étanchéité de l'ensemble du système contrôle de la soupape de dosage (31) du brûleur (30) et/ou contrôle de l'alimentation en air, et en cas de défaut, les fonctions défectueuses correspondantes sont affichées.25