FR3114842A1 - Procede de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur et d’une sonde a oxygene - 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 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.
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 ».
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
-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.
L’effet technique est de permettre une détection simple et efficace d’un endommagement du catalyseur et de la sonde.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :
Selon une réalisation, le seuil attendu de période de basculement pour le régime de ralenti est de 4 secondes.
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.
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.
Selon une réalisation, le seuil attendu de période de basculement pour le second régime moteur est de 2 secondes.
Selon une réalisation, la température nominale de fonctionnement du moteur est supérieure à 80°C et de préférence supérieure à 90°C.
Selon une réalisation, le seuil haut est de 0,6 V.
Selon une réalisation, le seuil bas est de 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 :
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Pour cela :
-on amène le moteur 1 à sa température nominale de fonctionnement,
-on amène la sonde 4 à sa température de fonctionnement,
Ensuite pour ce premier point de mesure :
- on positionne le fonctionnement du moteur 1 au régime de ralenti,
- 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,
- on détermine à partir du relevé de signal de sortie de la sonde 4, la période de basculement du signal de sortie,
- 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,
A partir de ces relevés, on analyser la période de battement de la sonde amont et le niveau de tension.
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.
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.
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.
Pour conforter le diagnostic et avoir plus de précisions on peut répéter l’opération de mesure sur un second point de fonctionnement hors ralenti.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Claims (7)
- Procédé de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur (3) disposé dans une ligne d’échappement (2) de moteur (1) à combustion interne, 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
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. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil attendu de période de basculement pour le régime de ralenti est de 4 secondes.
- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’il se poursuit par les étapes dans lesquelles :
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. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le seuil attendu de période de basculement pour le second régime moteur est de 2 secondes.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température nominale de fonctionnement du moteur (1) est supérieure à 80°C et de préférence supérieure à 90°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil haut est de 0,6 V.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil bas est de 0,2 V.
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| FR2010173A Withdrawn FR3114842A1 (fr) | 2020-10-06 | 2020-10-06 | Procede de diagnostic d’endommagement d’un catalyseur et d’une sonde a oxygene |
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