FR3013078A1 - Procede de controle du fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'echappement, notamment pour moteur a combustion interne a allumage commande - Google Patents

Abstract

Selon ce procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne (14) de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, on détermine la position d'une vanne (15) de réglage de débit de gaz admis dans les cylindres du moteur, et l'on compare la valeur mesurée de la position de la vanne de réglage avec une valeur prédéterminée pour détecter un dysfonctionnement.

Description

Procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement, notamment pour moteur à combustion interne à allumage commandé La présente invention concerne le domaine de la recirculation des gaz d'échappement au sein de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles.

Dans les moteurs de type diesel, la recirculation des gaz d'échappement, également désignée par le terme « EGR » (pour « Exhaust gas recirculation », en anglais ») permet d'injecter une partie des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission du moteur de manière à limiter la quantité d'oxydes d'azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d'échappement. Dans les moteurs à allumage commandé, c'est-à-dire dans les moteurs à essence, l'intérêt de la recirculation des gaz d'échappement n'est pas le même que pour les moteurs à allumage par compression pour lesquels la recirculation est rendue indispensable par les normes de dépollution. En effet, en ce qui concerne les moteurs à essence, l'intérêt de la recirculation des gaz d'échappement est de pouvoir augmenter l'avance à l'allumage ainsi que le rapport volumétrique de compression du moteur et, par conséquent, d'améliorer le rendement du cycle et donc du moteur. L'augmentation de l'avance à l'allumage et du rapport volumétrique de compression est rendue possible grâce à la nature du mélange injecté dans le moteur qui le rend moins sensible aux cliquetis. Comme on le conçoit, si le système de recirculation des gaz d'échappement s'avère défaillant, le rendement du moteur est alors diminué, ayant pour conséquence une pollution accrue. Il apparaît donc nécessaire de contrôler le bon fonctionnement du système de recirculation des gaz d'échappement.

On connaît, dans l'état de la technique, diverses méthodes permettant de contrôler le fonctionnement du système de recirculation. On pourra à cet égard se référer au document JP 7139437 qui se préoccupe de contrôler le bon fonctionnement d'une vanne EGR de recirculation incorporée au circuit EGR. La méthode décrite dans ce document utilise l'avance à l'allumage et le taux de cliquetis pour diagnostiquer le fonctionnement de la vanne EGR. Ce document enseigne encore que l'avance à l'allumage suit une cartographie qui est corrigée instantanément en fonction du taux de cliquetis. Lorsque la recirculation est activée, le taux de cliquetis diminue et l'allumage est avancé par le calculateur de gestion du fonctionnement du moteur. Le bon fonctionnement de la vanne est déterminé à partir de l'avance à l'allumage, selon la commande de la vanne EGR. Le document US 2011 259308 décrit un système de surveillance du système de recirculation de gaz d'échappement basé sur la surveillance de la pression au niveau du collecteur d'admission du moteur lors d'une coupure de la recirculation. Lors de la coupure, le système de diagnostic fait alternativement s'ouvrir et se fermer la vanne EGR. Il est donc attendu que la pression dans le collecteur d'admission oscille si, malgré la coupure, le débit de gaz recirculés est maintenu. Si aucun changement de pression n'est constaté, la vanne est considérée comme défaillante. Ce système de diagnostic, bien que relativement efficace, présente un inconvénient majeur. Il est en effet considéré comme intrusif dans la mesure où il nécessite d'agir sur le système dont il assure la surveillance. Enfin, le document JP 5079406 décrit un dispositif de contrôle d'un système de recirculation de gaz d'échappement fondé sur la surveillance des effets engendrés par une action sur le papillon des gaz assurant le réglage du flux d'air frais admis en entrée du moteur. Ce contrôle met en oeuvre une modification de l'ouverture du papillon engendrant une chute de pression dans le collecteur qui est compensée par une ouverture de la vanne EGR. Si la chute de pression mesurée par un capteur est supérieure à une valeur de seuil, le système de recirculation est considéré comme défaillant. Un tel diagnostic est également considéré comme intrusif en raison du fait qu'une modification d'une consigne d'ouverture du papillon pendant une durée déterminée est susceptible d'engendrer des impacts sur l'agrément de conduite du véhicule automobile. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités et de proposer un contrôle du fonctionnement d'un système de recirculation de gaz d'échappement et, en particulier, d'une vanne de commande de recirculation qui soit simple à mettre en oeuvre, qui ne nécessite pas de prévoir de moyens de contrôle spécifiques, et qui ne soit pas intrusif. L'invention a donc pour objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, dans lequel on détermine la position d'une vanne de réglage de débit de gaz admis dans les cylindres du moteur, et l'on compare la valeur mesurée de la position de la vanne de réglage avec une valeur prédéterminée pour détecter un dysfonctionnement. Selon encore une autre caractéristique du procédé de contrôle selon l'invention, on élabore un critère de détection de dysfonctionnement par comparaison de la valeur mesurée de la vanne de réglage et d'une valeur prédéterminée de la position de ladite vanne. Dans un mode de mise en oeuvre, la valeur prédéterminée de la position de ladite vanne est extraite d'une cartographie dans laquelle sont stockées un ensemble de valeurs de position de la vanne de réglage en fonction du débit de gaz recirculés. On peut comparer la valeur du critère de détection avec une valeur de seuil.

Selon encore une autre caractéristique du procédé selon l'invention, on décide que la vanne de recirculation présente un dysfonctionnement si le critère dépasse la valeur de seuil à l'expiration d'une durée de diagnostic prédéterminée.

Avantageusement, on réalise plusieurs étapes de mesure de la position de la vanne suivies chacune d'une étape de comparaison dudit critère avec la valeur de seuil pour décider d'un dysfonctionnement de la vanne.

Dans une application de l'invention, le moteur à combustion interne est un moteur à allumage commandé. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne mettant en oeuvre un procédé de contrôle conforme à l' invention ; -la figure 2 est un organigramme illustrant les principales phases d'un procédé de contrôle conforme à l'invention ; et -la figure 3 montre des chronogrammes illustrant le principe de contrôle selon l'invention. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui illustre de façon schématique la structure générale d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, désigné par la référence numérique générale 1. Dans l'exemple de réalisation considéré, le moteur 1 est pourvu de quatre cylindres 2 disposés en ligne. Les cylindres 2 sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un répartiteur d'admission 3, lui-même alimenté par une conduite d'admission 4 pourvue d'un filtre à air 6 et d'un turbocompresseur 7 de suralimentation du moteur en air. Un collecteur d'échappement 8 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l'extérieur, en passant par le turbocompresseur 7 et par une ligne d'échappement 9 équipée d'un système de traitement des effluents gazeux, en l'espèce un catalyseur 10, un filtre à particules, ... ou tout autre dispositif de traitement approprié. Comme on le voit, un circuit de recirculation des gaz d'échappement EGR, désigné par la référence numérique générale 11, équipé d'un refroidisseur 12, récupère une partie des gaz d'échappement en sortie du catalyseur 10 pour les réinjecter dans la conduite d'admission 5. Une vanne EGR 14 permet de contrôler le débit de gaz recirculés. On voit par ailleurs sur la figure 1 que, en amont du collecteur d'admission 3, un papillon de gaz, c'est-à-dire une vanne 15 de réglage du débit des gaz admis dans le moteur gère la charge du moteur en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. En amont, la conduite d'admission est dotée d'un échangeur 16 de chaleur, et en particulier d'un refroidisseur d'air de suralimentation (RAS). On notera également que le moteur est doté de conduites de dérivation 17 et 18 dotées de vannes de décharge, respectivement 19 et 20, de manière à court-circuiter le turbocompresseur 7. L'ensemble est complété par des capteurs de mesure de paramètres de fonctionnement du moteur, tels qu'un capteur 21 de mesure de la pression Padm des gaz dans la conduite d'admission 4, et des capteurs 22 et 23 de mesure de la température Tsural de suralimentation et de pression Psural de suralimentation. L'ensemble de ces capteurs ainsi que les divers éléments pilotables du moteur sont raccordés à une unité centrale de commande (non représentée). Dans le but de contrôler le fonctionnement du système de recirculation des gaz d'échappement, on contrôle ici le bon fonctionnement de la vanne EGR 14 qui règle le débit de gaz recirculés. Il s'agit de détecter un blocage à l'état fermé de la vanne, une ouverture seulement partielle de la vanne alors qu'elle est supposée être entièrement ouverte ou un blocage à l'état ouvert de la vanne. Un tel diagnostic est ici réalisé à partir du contrôle de la position de la vanne, ce qui permet de diagnostiquer le fonctionnement de la vanne EGR à moindre coût et, notamment, de ne pas prévoir de capteur supplémentaire puisque le diagnostic utilise des capteurs déjà présents pour contrôler la recirculation des gaz d'échappement. On notera que lors du fonctionnement du circuit de recirculation EGR, les gaz d'échappement sont récupérés en aval du catalyseur 10 et sont réinjectés en amont du turbocompresseur. Les gaz brûlés neutres injectés sont ensuite mélangés aux gaz frais puis passent dans le compresseur. Pour respecter une consigne de couple, l'unité centrale élabore et impose une consigne d'air frais à respecter. On notera à cet égard que le débit d'air frais à charge constante reste le même, quel que soit le niveau de recirculation des gaz d'échappement. Afin de pouvoir compenser le débit de gaz supplémentaires engendré par la recirculation des gaz, l'ouverture du papillon de gaz 15 doit être plus importante pour respecter à la fois la consigne d'air frais et la consigne de gaz neutre. De même, en fermant plus ou moins le papillon, le débit de gaz est modifié. Lors de l'activation de la recirculation des gaz, et sur un point de fonctionnement fixe du moteur, la masse d'air admise dans le collecteur d'admission reste constante. Toutefois, le débit total à injecter est augmenté. En effet, le débit total rh't est lié au débit d'air rhairet au débit de gaz recirculés Theg, selon la relation suivante : Thtot - mair ± megr Par conséquent, lorsque les gaz recirculés sont ajoutés aux gaz frais, la pression dans le collecteur d'admission augmente, ce qui nécessite une ouverture accrue du papillon afin que la masse d'air frais entrant dans chaque cylindre reste constante. Le contrôle du fonctionnement de la vanne de recirculation EGR 14 est fondé sur l'observation de la position du papillon 15 en fonction de la consigne de débit de gaz recirculés EGR.

Les valeurs d'ouverture imposées au papillon de gaz 15 sont en réalité stockées dans une cartographie au sein de l'unité centrale en fonction de la consigne de débit de gaz recirculés. Ainsi, le bon fonctionnement de la vanne de recirculation 14 est fondé sur une comparaison entre la consigne d'ouverture du papillon 15 extraite de la cartographie en fonction du débit de gaz recirculés et la valeur réelle d'ouverture du papillon de gaz. On se référera maintenant à la figure 2 qui illustre les principales phases du procédé de contrôle du fonctionnement de la vanne 16 conforme à l'invention. Lors d'une première étape 25, on procède à une initialisation du diagnostic de fonctionnement de la vanne EGR 14. Lors de l'étape 26 suivante, on procède à une détection de conditions de diagnostic portant, par exemple, sur le régime et la charge du moteur et sur le débit d'air minimum admis dans le collecteur d'admission. Lors de l'étape 27 suivante, on procède à un contrôle de ces valeurs. Il s'agit en particulier de vérifier que le régime et la charge du moteur sont stabilisés et que le débit d'air minimum est atteint.

Si tel n'est pas le cas, le procédé retourne à l'étape 26 précédente. Si tel est le cas, on mesure la position du papillon de gaz 15 gérant la charge du moteur et l'on acquiert la valeur d'ouverture du papillon 15 extraite de la cartographie en fonction du taux de gaz recirculés (étape 28). Au cours de cette étape, on compare l'ouverture réelle POSappliquee du papillon de gaz 15 et l'ouverture POScartographiee extraite de la cartographie. Il s'agit, en d'autres termes, d'élaborer un critère de diagnostic à partir de cette comparaison. Ce critère « critère » est ainsi le suivant : critère = pOSappliquee- POScartographiee On notera que le diagnostic de la vanne EGR est effectué pendant une durée prédéterminée, par exemple égale à 5 secondes pour décider ou non d'un dysfonctionnement de la vanne.

En d'autres termes, après avoir effectué la comparaison mise en oeuvre lors de l'étape 28 et comparé la différence entre l'ouverture réelle du papillon et l'ouverture cartographiée avec une valeur de seuil, on vérifie, lors de l'étape suivante, que la durée du diagnostic n'est pas atteinte.

Si tel est le cas, on revient à l'étape 28 précédente. Si au contraire, la durée de diagnostic est atteinte, lors de l'étape 30 suivante, on prend une décision en comparant le critère de diagnostic avec une valeur de seuil correspondante.

On notera qu'une ou plusieurs autres itérations peuvent être prévues afin d'améliorer la fiabilité du diagnostic. En d'autres termes, lors de l'étape 32 suivante, on vérifie que le nombre maximum d'itérations a été atteint pour, si tel n'est pas le cas, revenir à l'étape 27 précédente ou, au contraire, mettre fin au diagnostic et décider du bon fonctionnement ou au contraire du dysfonctionnement de la vanne de recirculation 14. On obtient donc, à l'issue du procédé de contrôle, un diagnostic sur le fonctionnement de la vanne de recirculation 14. Un tel procédé ne nécessite qu'un seul composant apte à mesurer la position du papillon de gaz 15. Un tel composant est nécessairement présent dans un moteur à allumage commandé de sorte que le procédé selon l'invention ne nécessite pas de prévoir de capteur additionnel. On notera par ailleurs que le diagnostic peut s'effectuer sur tous les points de fonctionnement du moteur, sous réserve d'une stabilité en régime et en charge. En outre, le diagnostic est non intrusif, dans la mesure où l'observation seule de variables lors du déroulement du diagnostic est nécessaire. Il n'y a aucun impact sur le fonctionnement du système de recirculation de gaz. Enfin, la récurrence du diagnostic n'est limitée que par la nécessité d'obtenir un fonctionnement stable lors du déroulement du diagnostic et l'application ou non d'une consigne de recirculation de gaz.

On se référera enfin à la figure 3 qui montre les courbes illustrant la position réelle du papillon 15 de gaz (courbe Cl), la position du papillon 15 extraite de la cartographie (courbe C2), pour une consigne de débit d'air constant, la position réelle de la vanne EGR 14 (courbe C3) et la commande d'ouverture de la vanne 14 (courbe C4). Comme on le voit, la position réelle de la vanne de recirculation 14 est ici constante et est maintenue à un état « fermé ».

Il s'agit donc d'une vanne bloquée à l'état fermé, alors que l'unité centrale commande une ouverture de la vanne entre les instants tl et t2. On constate que le critère de détection de dysfonctionnement, constitué par la différence entre la valeur réelle de la position du papillon de gaz et la valeur du papillon de gaz extraite de la cartographie zIpos pap atteint une valeur haute entre ces instants tl et t2 de sorte que, par comparaison avec une valeur de seuil, le dysfonctionnement peut être détecté.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne (14) de recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce que l'on détermine la position d'une vanne (15) de réglage de débit de gaz admis dans les cylindres du moteur, et l'on compare la valeur mesurée de la position de la vanne de réglage avec une valeur prédéterminée pour détecter un dysfonctionnement.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on élabore un critère de détection de dysfonctionnement par comparaison de la valeur mesurée de la vanne de réglage et d'une valeur prédéterminée de la position de ladite vanne.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur prédéterminée de la position de ladite vanne est extraite d'une cartographie dans laquelle sont stockées un ensemble de valeurs de position de la vanne de réglage en fonction du débit de gaz recirculés.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel on compare la valeur du critère de détection avec une valeur de seuil.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on décide que la vanne de recirculation (14) présente un dysfonctionnement si le critère dépasse la valeur de seuil à l'expiration d'une durée de diagnostic prédéterminée.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on réalise plusieurs étapes de mesure de la position de la vanne suivies chacune d'une étape de comparaison dudit critère avec la valeur de seuil pour décider d'un dysfonctionnement de la vanne.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moteur à combustion interne est un moteur à allumage commandé.