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FR3150306A1 - METHOD FOR DETECTING A LEAK IN A DEPOLLUTED ENGINE SECONDARY AIR CIRCUIT - Google Patents

METHOD FOR DETECTING A LEAK IN A DEPOLLUTED ENGINE SECONDARY AIR CIRCUIT Download PDF

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FR3150306A1
FR3150306A1 FR2306330A FR2306330A FR3150306A1 FR 3150306 A1 FR3150306 A1 FR 3150306A1 FR 2306330 A FR2306330 A FR 2306330A FR 2306330 A FR2306330 A FR 2306330A FR 3150306 A1 FR3150306 A1 FR 3150306A1
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FR
France
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pump
air
downstream
pressure
estimated
Prior art date
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Pending
Application number
FR2306330A
Other languages
French (fr)
Inventor
Sylvain Chassagnard
Alicia Gabaud
Clement Pouly
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Priority to FR2306330A priority Critical patent/FR3150306A1/en
Publication of FR3150306A1 publication Critical patent/FR3150306A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

L’invention concerne un procédé pour détecter une fuite dans un circuit d’air dans un moteur à combustion interne, le circuit d'air comprenant une conduite d'arrivée (11), une pompe à air (2), une conduite intermédiaire (12) avec un capteur de pression et température (4) agencé sur la conduite intermédiaire, une électrovanne d'arrêt (3), une conduite de soufflage (13) délivrant de l'air sur une grille chauffante (5) pour chauffer un pot catalyseur (55), le procédé comprenant : une étape de pilotage de la pompe, une étape calcul d’un premier débit d’air basé sur les caractéristiques de la pompe, à partir d’une information de vitesse de rotation de la pompe et d'une information de pression prévalant dans la conduite intermédiaire, une étape de calcul d’un deuxième paramètre basé sur des conditions aérauliques prévalant en aval de la pompe à air, et une étape de comparaison par rapport à un seuil prédéterminé. Figure 2 The invention relates to a method for detecting a leak in an air circuit in an internal combustion engine, the air circuit comprising an inlet pipe (11), an air pump (2), an intermediate pipe (12) with a pressure and temperature sensor (4) arranged on the intermediate pipe, a shut-off solenoid valve (3), a blowing pipe (13) delivering air to a heating grid (5) to heat a catalyst pot (55), the method comprising: a step of controlling the pump, a step of calculating a first air flow rate based on the characteristics of the pump, from information on the rotation speed of the pump and information on the pressure prevailing in the intermediate pipe, a step of calculating a second parameter based on airflow conditions prevailing downstream of the air pump, and a step of comparing with a predetermined threshold. Figure 2

Description

PROCEDE DE DETECTION D’UNE FUITE DANS UN CIRCUIT D’AIR SECONDAIRE DE MOTEUR DEPOLLUEMETHOD FOR DETECTING A LEAK IN A DEPOLLUTED ENGINE SECONDARY AIR CIRCUIT

L’invention concerne un procédé pour détecter une possible fuite dans un circuit d'air, en particulier dans un circuit d'air dit secondaire, dans un moteur dépollué au moyen d'un pot catalytique.The invention relates to a method for detecting a possible leak in an air circuit, in particular in a so-called secondary air circuit, in an engine depolluted by means of a catalytic converter.

Dans les moteurs à combustion interne à faible taux d'émission de polluants, il est prévu un pot d'échappement à réduction des gaz polluants, dit ‘pot catalytique’. Pour remplir correctement sa fonction, un tel pot catalytique doit être au moins à une température minimum requise. Un tel moteur à pot catalytique est installé dans un véhicule automobile.In low-emission internal combustion engines, a pollutant-reducing exhaust system, known as a catalytic converter, is provided. In order to perform its function properly, such a catalytic converter must be at least at a required minimum temperature. Such an engine with a catalytic converter is installed in a motor vehicle.

Généralement, au moment où moteur du véhicule est démarré, la température régnant dans le pot catalytique est inférieure à la température de fonctionnement optimal. La température augmente au fur et à mesure du fonctionnement du moteur et atteint un niveau suffisant au bout de quelques dizaines de secondes, voire un peu plus en fonction des températures d'environnement basses de démarrage.Typically, when the vehicle engine is started, the temperature in the catalytic converter is below the optimum operating temperature. The temperature increases as the engine runs and reaches a sufficient level after a few dozen seconds, or even a little longer depending on the low ambient starting temperatures.

Les inventeurs ont donc proposé de travailler sur un système de chauffage du pot catalytique de manière à minimiser l'émission des polluants lors des premières secondes du fonctionnement du moteur.The inventors therefore proposed working on a catalytic converter heating system in order to minimise the emission of pollutants during the first seconds of engine operation.

Ce système de chauffage comprend une grille de résistances électriques soumises à un flux d'air qui parcourt ensuite les éléments internes du pot catalytique afin de chauffer ce dernier. Ici, le flux d’air en question fait partie du circuit d'air dit secondaire.This heating system includes a grid of electrical resistors subjected to an air flow which then passes through the internal elements of the catalytic converter in order to heat the latter. Here, the air flow in question is part of the so-called secondary air circuit.

Étant donné qu'il s'agit d'un système concourant au respect des niveaux d'émission de gaz polluants, ce système doit être diagnostiqué et un dysfonctionnement éventuel doit être remonté par le système dit OBD (de la terminologie anglo-saxonne « On Board Diagnostic »).Since this is a system that contributes to compliance with pollutant gas emission levels, this system must be diagnosed and any malfunction must be reported by the so-called OBD system (from the Anglo-Saxon terminology "On Board Diagnostic").

De plus, il s'agit ici d'un système de chauffage anticipé, qui est mis en œuvre avant le démarrage du moteur. Le diagnostic peut ainsi être réalisé avant que le moteur ne soit mis en marche.In addition, this is an advance heating system, which is implemented before the engine is started. The diagnosis can thus be carried out before the engine is started.

La présente invention s'intéresse en particulier à la détection d'une possible fuite dans les conduites d'air qui conduisent le flux d’air du circuit secondaire jusqu'à la grille de chauffage.The present invention is particularly concerned with the detection of a possible leak in the air ducts which carry the air flow from the secondary circuit to the heating grid.

À cet effet, la présente invention propose un procédé pour détecter une fuite dans un circuit d’air, dans un moteur à combustion interne, le circuit d'air comprenant une conduite d'arrivée, une pompe à air, une conduite intermédiaire en aval de la pompe à air, avec un capteur de pression et température agencé sur la conduite intermédiaire, une électrovanne d'arrêt, une conduite de soufflage en aval de l’électrovanne d'arrêt,
la conduite de soufflage étant configurée pour délivrer de l'air sur une grille chauffante pour chauffer un pot catalyseur,
caractérisé en ce que le procédé comprend :
a- une étape de pilotage de la pompe jusqu’à une valeur de consigne de vitesse prédéterminée,
b- une étape de premier calcul d’un premier débit d’air basé sur les caractéristiques de la pompe à air, à partir d’une information de vitesse de rotation de la pompe et d'une information de pression prévalant dans la conduite intermédiaire, donnant un premier débit d’air estimé,
c- une étape de deuxième calcul d’un deuxième paramètre basé sur des conditions aérauliques prévalant en aval de la pompe à air,
d- une étape de comparaison d’une troisième valeur, calculée à partir du premier débit d‘air estimé et/ou du deuxième paramètre, par rapport à un seuil prédéterminé,
e- une étape de signalisation d’un défaut si la troisième valeur dépasse le seuil prédéterminé.
For this purpose, the present invention provides a method for detecting a leak in an air circuit, in an internal combustion engine, the air circuit comprising an inlet pipe, an air pump, an intermediate pipe downstream of the air pump, with a pressure and temperature sensor arranged on the intermediate pipe, a shut-off solenoid valve, a blowing pipe downstream of the shut-off solenoid valve,
the blowing line being configured to deliver air onto a heating grid to heat a catalyst pot,
characterized in that the method comprises:
a- a step of controlling the pump up to a predetermined speed setpoint value,
b- a step of first calculation of a first air flow rate based on the characteristics of the air pump, from information on the rotation speed of the pump and information on the pressure prevailing in the intermediate pipe, giving a first estimated air flow rate,
c- a second calculation step of a second parameter based on air conditions prevailing downstream of the air pump,
d- a step of comparing a third value, calculated from the first estimated air flow and/or the second parameter, with a predetermined threshold,
e- a step of signaling a fault if the third value exceeds the predetermined threshold.

Grâce aux dispositions promues ci-dessus, il est possible de détecter une anomalie par rapport au débit d’air attendu, ladite anomalie pouvant être représentative d’une fuite d’air. Ladite fuite d’air peut être partielle, par exemple une fissure dans un tuyau ou peut être totale, par exemple un tuyau débranché, ou sectionné ou encore manquant.Thanks to the provisions promoted above, it is possible to detect an anomaly in relation to the expected air flow, said anomaly being able to be representative of an air leak. Said air leak can be partial, for example a crack in a pipe or can be total, for example a disconnected, or cut or even missing pipe.

Comme on le verra plus avant, le deuxième paramètre peut être une deuxième estimation du débit d’air ou une estimation de la section efficace apparente.As will be seen later, the second parameter can be a second estimate of the air flow or an estimate of the apparent cross section.

On note que pendant les étapes du diagnostic, le moteur est arrêté.Note that during the diagnostic steps, the engine is stopped.

On remarque que le circuit d’air comprend, dans cet ordre : la conduite d'arrivée, la pompe à air, la conduite intermédiaire, l’électrovanne d'arrêt et la conduite de soufflage.Note that the air circuit includes, in this order: the inlet pipe, the air pump, the intermediate pipe, the shut-off solenoid valve and the blowing pipe.

Selon une réalisation, le deuxième paramètre est une estimation d'un débit d'air basé sur une information de pression et de température prévalant en aval de la pompe à air, en fonction d’une section efficace, donnant un deuxième débit d’air estimé, la troisième valeur étant une différence entre les premier et deuxième débits estimés.According to one embodiment, the second parameter is an estimate of an air flow rate based on pressure and temperature information prevailing downstream of the air pump, as a function of an effective section, giving a second estimated air flow rate, the third value being a difference between the first and second estimated flow rates.

Une différence significative de débits estimés est représentative d’un défaut dans la tuyauterie d'air en aval de la pompe. Le premier débit estimé est calculé à partir des caractéristiques intrinsèques de la pompe et de la pression en aval de la pompe alors que le deuxième débit estimé est calculé à partir des conditions aérauliques en aval de la pompe jusqu'à la grille de chauffage. Si tout est normal, les deux débits sont substantiellement équivalents, alors que si les deux débits sont substantiellement différents, cela indique la présence d'une fuite d'air.A significant difference in estimated flow rates is indicative of a defect in the air piping downstream of the pump. The first estimated flow rate is calculated from the intrinsic characteristics of the pump and the pressure downstream of the pump, while the second estimated flow rate is calculated from the airflow conditions downstream of the pump to the heating grid. If everything is normal, the two flow rates are substantially equivalent, while if the two flow rates are substantially different, this indicates the presence of an air leak.

Selon une réalisation, d'une façon générale, le deuxième débit d’air Q2 est estimé par Q2 = F (P2,T2,Seff), où P2 et T2 sont respectivement la pression et la température prévalant dans la conduite intermédiaire et Seff est un paramètre représentatif de section efficace.According to one embodiment, generally speaking, the second air flow rate Q2 is estimated by Q2 = F (P2,T2,Seff), where P2 and T2 are respectively the pressure and the temperature prevailing in the intermediate pipe and Seff is a parameter representative of the effective section.

La section efficace Seff est un paramètre prédéterminé issu des mesures préparatoires de calibration et de validation de la fonction. La section efficace est représentative de la plus petite section faisant obstacle sur le parcours du de l'air entre la pompe et la sortie de grille. En pratique, cela peut être la section de passage que présente la vanne d’arrêt (dans son état ouvert), ou la section de passage que présente la grille de réchauffage. On remarque qu'on néglige ici les pertes de charges en section courante des conduites au vu des flux d'air relativement modestes.The effective section Seff is a predetermined parameter resulting from the preparatory calibration and validation measurements of the function. The effective section is representative of the smallest section obstructing the air path between the pump and the grid outlet. In practice, this can be the passage section presented by the stop valve (in its open state), or the passage section presented by the reheating grid. Note that the pressure losses in the current section of the pipes are neglected here given the relatively modest air flows.

Selon une réalisation, le deuxième débit d’air est estimé par l’expression :
où Q2 est le deuxième débit d’air est estimé, CFE est un coefficient d’écoulement lié notamment à la nature du gaz et à la configuration du circuit des conduites, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de réchauffage approximée par la pression atmosphérique, T2 est la température en aval de la pompe.
According to one embodiment, the second air flow is estimated by the expression:
where Q2 is the second estimated air flow rate, CFE is a flow coefficient linked in particular to the nature of the gas and the configuration of the pipe circuit, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by atmospheric pressure, T2 is the temperature downstream of the pump.

On utilise ainsi une équation dérivée des équations régissant les écoulements de gaz compressibles notamment l’application à une conduite simple des équations de Navier Stokes et Barré de Saint Venant.We thus use an equation derived from the equations governing the flow of compressible gases, in particular the application to a simple pipe of the Navier Stokes and Barré de Saint Venant equations.

Selon une réalisation, le deuxième paramètre est une estimation de d’une section efficace apparente, basé sur des conditions aérauliques prévalant dans la conduite intermédiaire, à partir d’une information de pression et de température prévalant dans la conduite intermédiaire, la section efficace apparente étant estimée par l’expression :
où Q1 est le premier débit d’air est estimé, CFE est un coefficient d’écoulement lié notamment à la nature du gaz, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de chauffage approximée par la pression atmosphérique, T2 est la température en aval de la pompe. On utilise la même équation mais en mode inversé.
According to one embodiment, the second parameter is an estimate of an apparent effective section, based on aeraulic conditions prevailing in the intermediate pipe, from pressure and temperature information prevailing in the intermediate pipe, the apparent effective section being estimated by the expression:
where Q1 is the first estimated air flow, CFE is a flow coefficient linked in particular to the nature of the gas, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by atmospheric pressure, T2 is the temperature downstream of the pump. We use the same equation but in reverse mode.

Selon une réalisation, les étapes du procédé sont réalisées alors que l’électrovanne d'arrêt est ouverte. On teste ainsi toute la tuyauterie de la pompe jusqu'à la grille de chauffage.In one embodiment, the process steps are performed while the shutoff solenoid valve is open. This tests the entire pump piping up to the heating grid.

Selon une réalisation, les caractéristiques de la pompe à air sont données sous forme d’un abaque dans un diagramme avec en abscisse le débit d'air et en ordonnée le taux de compression, avec des courbes d'iso-régime de rotation de pompe qui permettent d'établir une correspondance entre un taux de compression et un débit attendu pour un régime de rotation donné.According to one embodiment, the characteristics of the air pump are given in the form of an abacus in a diagram with the air flow rate on the abscissa and the compression ratio on the ordinate, with pump rotation iso-speed curves which make it possible to establish a correspondence between a compression ratio and an expected flow rate for a given rotation speed.

Selon une réalisation, les étapes du procédé peuvent être réalisées alors que l’électrovanne d'arrêt est fermée.According to one embodiment, the steps of the method can be carried out while the shutoff solenoid valve is closed.

On peut ainsi diagnostiquer seulement la partie de tuyauteries entre la pompe à air et l'électrovanne d'arrêt.This allows you to diagnose only the part of the pipes between the air pump and the shut-off solenoid valve.

Selon une réalisation, il peut être prévu d'ajuster la consigne de vitesse de rotation de la pompe en fonction du débit estimé via les conditions aérauliques. On réalise ainsi un asservissement de la vitesse de rotation de la pompe.According to one embodiment, it may be provided to adjust the pump rotation speed setpoint according to the flow rate estimated via the airflow conditions. This achieves a control of the pump rotation speed.

L'invention concerne en outre un moteur à combustion interne, comprenant un circuit d’air secondaire, et une unité de commande, dans laquelle est mis en œuvre le procédé tel que décrit précédemment, alors que le moteur est non tournant.The invention further relates to an internal combustion engine, comprising a secondary air circuit, and a control unit, in which the method as described above is implemented, while the engine is not rotating.

Dans le circuit d'air secondaire, la conduite d'arrivée et la conduite intermédiaire peuvent être en matériau synthétique ou polymère. La conduite de soufflage peut être réalisée en métal.In the secondary air circuit, the inlet pipe and the intermediate pipe can be made of synthetic or polymer material. The blowing pipe can be made of metal.

Le diamètre transversal des conduites peut être compris entre 12 millimètres et 16 millimètres, sans que ces dimensions soient limitativesThe cross-sectional diameter of the pipes can be between 12 millimeters and 16 millimeters, without these dimensions being limiting.

L'invention concerne en outre un véhicule comprenant un moteur tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il est prévu une détection d’un événement anticipé par rapport à un démarrage du moteur.The invention further relates to a vehicle comprising an engine as described above, characterized in that provision is made for detecting an event anticipated in relation to starting the engine.

L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
est une représentation schématique d’un exemple de moteur à combustion interne avec un circuit d'air secondaire dans lequel est mise en œuvre la présente invention,
est une représentation schématique plus localisée du circuit d'air secondaire,
représente un exemple d’abaque illustrant des caractéristiques de fonctionnement de la pompe.
est une représentation schématique montrant des informations de débit en fonction d’un ratio de fuite.
représente un exemple de logigramme montrant de tests.
The invention will be further detailed by the description of non-limiting embodiments, and on the basis of the appended figures illustrating variants of the invention, in which:
is a schematic representation of an exemplary internal combustion engine with a secondary air circuit in which the present invention is implemented,
is a more localized schematic representation of the secondary air circuit,
represents an example of an abacus illustrating operating characteristics of the pump.
is a schematic representation showing flow information as a function of a leakage ratio.
represents an example of a flowchart showing tests.

On décrit à présent, en références à la , un schéma général d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, lequel comprend un bloc moteur 7 incluant les cylindres (ici quatre). Le circuit d'air principal s’étend du filtre à air 51 agencé en amont jusqu'au pot d'échappement aval 56. Sur ce circuit d’air principal, on a représenté un compresseur 81 d'un turbocompresseur et plus en aval un papillon des gaz repéré 53. En aval du papillon des gaz 53, le collecteur d'admission 58 distribue l'air dans les cylindres. En aval des cylindres, un collecteur d'échappement 59 rassemble les gaz brûlés qui traversent d'abord la turbine 82 du turbocompresseur les gaz brûlés étant ensuite dirigés vers le pot catalytique 55 puis vers le pot d'échappement aval 56.We now describe, with reference to the , a general diagram of an internal combustion engine of a motor vehicle, which comprises an engine block 7 including the cylinders (here four). The main air circuit extends from the air filter 51 arranged upstream to the downstream exhaust pipe 56. On this main air circuit, a compressor 81 of a turbocharger and further downstream a throttle valve marked 53 are shown. Downstream of the throttle valve 53, the intake manifold 58 distributes the air into the cylinders. Downstream of the cylinders, an exhaust manifold 59 collects the burnt gases which first pass through the turbine 82 of the turbocharger, the burnt gases then being directed to the catalytic converter 55 then to the downstream exhaust pipe 56.

Le moteur à combustion interne présenté ici est un moteur à essence, i.e. à allumage commandé. Il faut noter que la présence du turbocompresseur n'est pas obligatoire au sens de la présente convention, le moteur peut en être dépourvu. Il faut noter également que la présente invention reste valable pour un moteur diesel ou à toute autre source de combustible.The internal combustion engine presented here is a gasoline engine, i.e. spark ignition. It should be noted that the presence of the turbocharger is not mandatory within the meaning of this convention, the engine may be devoid of it. It should also be noted that the present invention remains valid for a diesel engine or any other fuel source.

Le véhicule automobile peut être un véhicule hybride, c'est-à-dire qu'il peut avoir en complément au moteur à combustion interne un moteur électrique de traction et un dispositif de stockage d'énergie électrique à bord.The motor vehicle may be a hybrid vehicle, that is to say it may have, in addition to the internal combustion engine, an electric traction motor and an on-board electrical energy storage device.

S'agissant maintenant du circuit d'air secondaire 6, celui-ci s'étend du filtre à air 51 jusqu'à une grille de réchauffage 5 du pot catalytique 55.Now regarding the secondary air circuit 6, this extends from the air filter 51 to a heating grid 5 of the catalytic converter 55.

Comme illustré aussi à la , le circuit d'air secondaire 6 comprend une conduite d'arrivée 11 amenant de l’air depuis le filtre à air vers une pompe à air 2.As also illustrated in the , the secondary air circuit 6 comprises an inlet pipe 11 bringing air from the air filter to an air pump 2.

En aval de la pompe à air 2, une conduite intermédiaire 12 dirige l'air pressurisé par la pompe vers une électrovanne d'arrêt. La conduite intermédiaire 12 est équipée d’un capteur de pression et température, repéré 4. Le capteur de pression et température 4 est agencé sur la conduite intermédiaire, à une position intermédiaire comme illustré, mais il peut être aussi agencé juste en sortie de la pompe ou juste en entrée de la vanne d'arrêt. Le capteur de pression et température 4 peut être monté sur un piquage transversal à la conduite intermédiaire ou directement dans un orifice de la conduite intermédiaire 12.Downstream of the air pump 2, an intermediate line 12 directs the air pressurized by the pump to a solenoid shut-off valve. The intermediate line 12 is equipped with a pressure and temperature sensor, marked 4. The pressure and temperature sensor 4 is arranged on the intermediate line, at an intermediate position as illustrated, but it can also be arranged just at the outlet of the pump or just at the inlet of the shut-off valve. The pressure and temperature sensor 4 can be mounted on a transverse tapping to the intermediate line or directly in an orifice of the intermediate line 12.

En aval de la conduite intermédiaire 12, le circuit d'air secondaire 6 comprend une électrovanne d'arrêt 3 et une conduite de soufflage 13 en aval de l’électrovanne d'arrêt 3. La conduite de soufflage 13 débouche sur la grille de chauffage 5. If faut noter que la conduite de soufflage 13 peut être équipée d’un diffuseur pour orienter / homogénéiser le flux d’air sur la grille chauffante.Downstream of the intermediate pipe 12, the secondary air circuit 6 comprises a shut-off solenoid valve 3 and a blowing pipe 13 downstream of the shut-off solenoid valve 3. The blowing pipe 13 opens onto the heating grid 5. It should be noted that the blowing pipe 13 can be equipped with a diffuser to direct/homogenize the air flow on the heating grid.

La pression qui règne dans la conduite d'arrivée 11 est notée P1, la pression qui règne dans la conduite intermédiaire 12 est notée P2, et la pression qui règne dans la conduite de soufflage 13 est notée P3. La pression qui règne dans le pot catalytique 55 en aval de la grille de réchauffage 5 est notée P4. Lorsque le moteur de tourne pas, c’est le cas qui nous intéresse ici, P4 est égal à la pression atmosphérique Patmo.The pressure in the inlet pipe 11 is denoted P1, the pressure in the intermediate pipe 12 is denoted P2, and the pressure in the blowing pipe 13 is denoted P3. The pressure in the catalytic converter 55 downstream of the heating grid 5 is denoted P4. When the engine is not running, which is the case of interest here, P4 is equal to atmospheric pressure Patmo.

La pompe à air est par exemple une pompe à palettes, mais tout type technologique de pompe à air peut être utilisé dans le cadre de la présente invention. La pompe est entraînée par un moteur électrique 20. Le dit moteur électrique 20 est commandé par une unité de commande 8. Ladite unité de commande 8 pilote aussi l’électrovanne d'arrêt 3 via sa bobine inductive 30. L’unité de commande 8 peut être spécifique à la fonction chauffage du pot catalytique ou bien l'unité de commande 8 peut former une partie ou une fonction d’un calculateur général de gestion et de contrôle du moteur.The air pump is for example a vane pump, but any technological type of air pump can be used within the scope of the present invention. The pump is driven by an electric motor 20. Said electric motor 20 is controlled by a control unit 8. Said control unit 8 also controls the stop solenoid valve 3 via its inductive coil 30. The control unit 8 can be specific to the heating function of the catalytic converter or the control unit 8 can form a part or a function of a general engine management and control computer.

L’électrovanne d'arrêt 3 est ouverte pendant la séquence de chauffage pour laisser s’écouler l’air du circuit d’air secondaire, mais elle doit être fermée lorsque le moteur tourne pour éviter que des gaz d'échappement ne remontent vers le filtre à air. Lorsque l’électrovanne d'arrêt 3 est fermée, elle empêche tout passage d’air depuis la conduite intermédiaire jusqu'à la conduite de soufflage et vice-versa.Shut-off solenoid valve 3 is open during the warm-up sequence to allow air to flow from the secondary air circuit, but it must be closed when the engine is running to prevent exhaust gases from flowing back up to the air filter. When shut-off solenoid valve 3 is closed, it prevents any air from flowing from the intermediate line to the blow-off line and vice versa.

Le reste du temps, i.e. lorsque le moteur ne tourne pas et qu'il n'y a pas lieu de souffler de l'air dans le circuit d'air secondaire, l’électrovanne d'arrêt peut rester ouverte ou fermée.The rest of the time, i.e. when the engine is not running and there is no need to blow air into the secondary air circuit, the shutoff solenoid valve can remain open or closed.

L’électrovanne d'arrêt peut être monostable, i.e. nécessiter une alimentation électrique pendant qu’elle est à l'état ouvert. Dans ce cas, l’électrovanne d'arrêt peut être commandée en même temps que la pompe et que la grille est chauffante.The shut-off solenoid valve can be monostable, i.e. require a power supply while it is in the open state. In this case, the shut-off solenoid valve can be controlled at the same time as the pump and the grid is heated.

L’électrovanne d'arrêt peut être bistable c'est à dire qu’elle nécessite d'être alimentée électriquement seulement pour un changement d'état, ouvert vers fermé, ou fermé vers ouvert.The shut-off solenoid valve can be bistable, meaning that it only needs to be electrically powered for a change of state, from open to closed, or closed to open.

Généralement, la pompe à air doit être commandée en même temps que la grille chauffante est alimentée électriquement pour produire des calories par effet Joule.Typically, the air pump must be operated at the same time as the heating grid is electrically powered to produce calories by Joule effect.

La conduite d'arrivée 11 et la conduite intermédiaire 12 peuvent être réalisées en matériau synthétique ou en polymère plastique. La conduite de soufflage 13 peut être réalisée en métal, notamment en raison de l’environnement chaud car en contact du pot catalytique 55.The inlet pipe 11 and the intermediate pipe 12 may be made of synthetic material or plastic polymer. The blowing pipe 13 may be made of metal, in particular due to the hot environment since it is in contact with the catalytic converter 55.

Le diamètre transversal des conduites peut être compris entre 12 mm et 16 mm, sans que ces dimensions ne soient limitatives.The cross-sectional diameter of the pipes can be between 12 mm and 16 mm, without these dimensions being limiting.

Le débit d'air circulant dans les conduites en question 11,12,13 pour la fonction chauffage du pot catalytique 55 reste modéré et on peut négliger en pratique les pertes aérauliques en section courante.The air flow circulating in the pipes in question 11,12,13 for the heating function of the catalytic converter 55 remains moderate and in practice the air losses in the current section can be neglected.

Le procédé prévoit d’abord une étape de pilotage de la pompe jusqu’à une valeur de consigne de vitesse prédéterminée (étape notée a-). La valeur de consigne de vitesse prédéterminée peut être calculée en fonction de l'anticipation plus ou moins précoce du chauffage par rapport à une utilisation estimée future du pot catalytique. La valeur de consigne de vitesse prédéterminée peut aussi être calculée en fonction de la puissance électrique qui va être dissipée dans la grille de réchauffage.The method first provides a step of controlling the pump up to a predetermined speed setpoint value (step denoted a-). The predetermined speed setpoint value can be calculated as a function of the more or less early anticipation of heating in relation to an estimated future use of the catalytic converter. The predetermined speed setpoint value can also be calculated as a function of the electrical power that will be dissipated in the heating grid.

Ensuite, à l'étape notée b-, on tire profit des caractéristiques connues de la pompe à air, qui sont par exemple connues à partir d'abaque, telle que celui représenté à la .Then, at step b-, we take advantage of the known characteristics of the air pump, which are for example known from an abacus, such as that shown in .

Dans cet exemple, pour un régime de rotation donnée de la pompe, on a une correspondance entre le débit délivré par la pompe et le taux de compression (rapport de pression entre la sortie et l'entrée la pompe).In this example, for a given rotation speed of the pump, there is a correspondence between the flow delivered by the pump and the compression ratio (pressure ratio between the outlet and the inlet of the pump).

On remarque que pour un régime de rotation donné, si le taux de compression diminue alors le débit augmente selon cet abaque.We note that for a given rotation speed, if the compression ratio decreases then the flow rate increases according to this chart.

Dans le cas d'application du circuit d'air secondaire, la pression d'entrée de la pompe est P1 et la pression de sortie de la pompe est P2.In the case of secondary air circuit application, the pump inlet pressure is P1 and the pump outlet pressure is P2.

Comme le débit d'air considéré ici est relativement faible, le filtre à air n’occasionne pas une perte de charge importante, et on le néglige de sorte qu’on peut approximer P1 par la pression atmosphérique Patmo.Since the air flow considered here is relatively low, the air filter does not cause a significant pressure loss, and it is neglected so that P1 can be approximated by the atmospheric pressure Patmo.

On procède à un premier calcul d’un débit d’air basé sur les caractéristiques de la pompe à air, à partir d’une information de vitesse de rotation de la pompe VR et d'une information de pression P2 prévalant dans la conduite intermédiaire. Ce calcul donne un premier débit d’air estimé noté Q1. Les vitesses de rotation VR1,VR2,VR3, VR4,VR5 et VR6 sont six valeurs de consigne de vitesse notation croissantes. En référence à la , si le régime de rotation de consigne est VR5, et que le taux de compression est P2a/P1a, alors l’abaque permet de trouver le débit attendu noté Qa.An initial calculation of an air flow rate is carried out based on the characteristics of the air pump, from information on the rotation speed of the pump VR and information on the pressure P2 prevailing in the intermediate pipe. This calculation gives an initial estimated air flow rate denoted Q1. The rotation speeds VR1, VR2, VR3, VR4, VR5 and VR6 are six speed setpoint values in increasing notation. With reference to the , if the set rotation speed is VR5, and the compression ratio is P2a/P1a, then the chart allows us to find the expected flow rate noted Qa.

Ensuite, à l'étape notée c1-, on procède à un deuxième calcul de débit, basé sur une information de pression P2 et une information de température T2 prévalant en aval de la pompe à air. Ce deuxième calcul de débit utilise aussi une section efficace noté Seff comme un paramètre connu à partir de travaux préparatoires (calibration sur moteur de référence).Then, at step c1-, a second flow calculation is carried out, based on pressure information P2 and temperature information T2 prevailing downstream of the air pump. This second flow calculation also uses an effective section noted Seff as a parameter known from preparatory work (calibration on reference engine).

Dans le présent document, s’agissant des unités, les températures, dont T2, sont exprimées en degrés Kelvin et les pressions dont P2 sont exprimées en Pascal.In this document, with regard to units, temperatures, including T2, are expressed in degrees Kelvin and pressures, including P2, are expressed in Pascal.

Ce calcul donne un deuxième débit d’air estimé Q2.This calculation gives a second estimated air flow Q2.

Plus précisément, on part d'une équation de mécanique des fluides appliqué au cas simplifié d'écoulement d'un gaz compressible dans une tubulure exprimée comme suit :More precisely, we start from a fluid mechanics equation applied to the simplified case of flow of a compressible gas in a tube expressed as follows:

CFE est un coefficient de flux surfacique propre à l’écoulement d’un gaz (ici de l’air) dans une conduite donnée. Il peut s’agir d'une donnée de cartographie, définie par exemple par des mesures de cartographie sur un banc d’essai aéraulique.CFE is a surface flow coefficient specific to the flow of a gas (here air) in a given pipe. It can be a mapping datum, defined for example by mapping measurements on an aeraulic test bench.

Appliqué à notre cas particulier, cela donne :Applied to our particular case, this gives:

Q2 est le deuxième débit d’air estimé (en m3/s), CFE est un coefficient d’écoulement lié notamment à la nature du gaz et à la configuration du circuit des conduites, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de réchauffage approximée par la pression atmosphérique Patmo, T2 est la température en aval de la pompe.Q2 is the second estimated air flow (in m3 /s), CFE is a flow coefficient linked in particular to the nature of the gas and the configuration of the pipe circuit, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by the atmospheric pressure Patmo, T2 is the temperature downstream of the pump.

Plus généralement, le deuxième débit d'air peut être calculé par toute fonction théorique ou empirique qui s'écrit sous la forme : Q2 = F (P2,T2,Seff), où P2 et T2 sont les températures prévalant dans la conduite intermédiaire et Seff est un paramètre représentatif de la section efficace.More generally, the second air flow rate can be calculated by any theoretical or empirical function which is written in the form: Q2 = F (P2,T2,Seff), where P2 and T2 are the temperatures prevailing in the intermediate pipe and Seff is a parameter representative of the effective section.

Après avoir procédé aux deux calculs d'estimation de débit différents Q1, Q2, on calcule ensuite (étape d1-) une différence entre le premier débit estimé Q1 et le deuxième débit estimé Q2, comme une troisième valeur.After having carried out the two different flow estimation calculations Q1, Q2, we then calculate (step d1-) a difference between the first estimated flow Q1 and the second estimated flow Q2, as a third value.

La illustre l'effet d'une fuite sur les débits, l'axe des abscisses représentant le ratio entre le diamètre d'une fuite par rapport au diamètre de la conduite, et l'axe des ordonnées porte les débits.There illustrates the effect of a leak on flow rates, with the x-axis representing the ratio of leak diameter to pipe diameter, and the y-axis showing flow rates.

La courbe 91 représente le calcul du débit selon le premier calcul basé sur les caractéristiques intrinsèques de la pompe. On remarque que lorsque le ratio de fuite augmente, alors le taux de compression diminue, et alors le débit augmente.Curve 91 represents the calculation of the flow rate according to the first calculation based on the intrinsic characteristics of the pump. It is noted that when the leakage ratio increases, then the compression ratio decreases, and then the flow rate increases.

La courbe 92 représente le calcul du débit selon le deuxième calcul de débit (équation de débit). Ici c'est l'inverse, lorsque le ratio de fuite augmente, alors la pression diminue et il s’ensuit que le débit diminue.Curve 92 represents the calculation of the flow rate according to the second flow rate calculation (flow rate equation). Here it is the opposite, when the leakage ratio increases, then the pressure decreases and it follows that the flow rate decreases.

La courbe 94 représente la différence entre les deux résultats à savoir le premier débit estimé moins le deuxième débit estimé.Curve 94 represents the difference between the two results, namely the first estimated flow rate minus the second estimated flow rate.

La valeur seuil DPS représente la valeur maximum que la courbe 94 ne doit pas dépasser pour valider l’intégrité de la ligne d’air. Si la différence des deux débits est supérieure à la valeur seuil DPS, alors le procédé prévoit une étape de signalisation d'un défaut (étape e-). Dans ce cas, un drapeau est monté dans la mémoire de défaut, et la lampe MIL (Malfunction Indication Lamp) au combiné d'instruments signale l’incident pour inciter à présenter le véhicule à un garage de réparation.The DPS threshold value represents the maximum value that curve 94 must not exceed to validate the integrity of the air line. If the difference between the two flow rates is greater than the DPS threshold value, then the method provides for a fault signalling step (step e-). In this case, a flag is mounted in the fault memory, and the MIL (Malfunction Indication Lamp) lamp on the instrument cluster signals the incident to encourage the vehicle to be taken to a repair garage.

Grâce à l'estimation du débit Q2, on peut procéder à un rebouclage de la vitesse rotation de la pompe, on forme ainsi un asservissement sur le pilotage en vitesse de la pompe.Thanks to the estimation of the flow rate Q2, we can carry out a feedback of the rotation speed of the pump, thus forming a control on the speed control of the pump.

Ainsi, l'unité de commande 8 peut ajuster la consigne de vitesse de rotation de la pompe en fonction du débit estimé via les conditions aérauliques en pilotant le courant délivré au moteur 20. Ceci permet de compenser une éventuelle baisse de performance de la pompe liée à une usure ou à un incident sur une palette.Thus, the control unit 8 can adjust the pump rotation speed setpoint according to the flow rate estimated via the airflow conditions by controlling the current delivered to the motor 20. This makes it possible to compensate for any drop in pump performance linked to wear or an incident on a vane.

Selon un deuxième mode de réalisation, les étapes a- et b- sont identiques mais les deux étapes suivantes diffèrent. En se tournant vers la , le premier mode de réalisation procède aux étapes c1- et d1- alors que dans le deuxième mode de réalisation procède aux étapes c2- et d2-.According to a second embodiment, steps a- and b- are identical but the following two steps differ. Turning to the , the first embodiment proceeds to steps c1- and d1- while in the second embodiment proceeds to steps c2- and d2-.

A l’étape c2-, le deuxième paramètre est une estimation de d’une section efficace apparente, calculée à partir d’une information de pression et de température prévalant dans la conduite intermédiaire, la section efficace apparente étant estimée par l’expression :
In step c2-, the second parameter is an estimate of an apparent cross-section, calculated from pressure and temperature information prevailing in the intermediate pipe, the apparent cross-section being estimated by the expression:

Il s'agit de la même équation que précédemment mais utilisée inversement. Q1 est le premier débit d’air calculé à l’étape b-, CFE est le coefficient d’écoulement, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de chauffage approximée par la pression atmosphérique Patmo, T2 est la température en aval de la pompe.This is the same equation as before but used in reverse. Q1 is the first air flow calculated in step b-, CFE is the flow coefficient, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by the atmospheric pressure Patmo, T2 is the temperature downstream of the pump.

Dans le cas du deuxième mode de réalisation, la 3e valeur mentionnée à l'étape générique appelée d- est la section efficace apparente estimée Seffest.In the case of the second embodiment, the 3rd value mentioned in the generic step called d- is the estimated apparent cross section Seffest.

A l’étape d2-, Si la valeur Seffest est trop différente d'une valeur paramétrable contenue dans la mémoire, notamment supérieure, alors cela signifie que les conduites souffrent d'une anomalie.At step d2-, if the Seffest value is too different from a configurable value contained in the memory, in particular higher, then this means that the pipes suffer from an anomaly.

Selon une variante d'application du procédé, les étapes du procédé peuvent être réalisées alors que l’électrovanne d'arrêt est fermée. Pour la mise en oeuvre de l’étape c-, ce cas de figure correspond à un paramètre section efficace Seff très petit, voire nul. De même on peut choisir un autre seuil pour déclencher l'alerte que le seuil choisi pour le cas de la vanne ouverte.According to a variant of application of the method, the steps of the method can be carried out while the shut-off solenoid valve is closed. For the implementation of step c-, this case corresponds to a very small, or even zero, effective section parameter Seff. Similarly, a different threshold can be chosen to trigger the alert than the threshold chosen for the case of the open valve.

En outre l'unité de commande 8 peut être configurée pour interrompre la séquence de chauffage du pot catalytique en cas de début de séquence de démarrage du moteur, par exemple sur une information de signal dent volant monteur active. Une telle interruption entraîne la fermeture de l’électrovanne 3 et l'arrêt du moteur de la pompe à air 2.Furthermore, the control unit 8 can be configured to interrupt the catalytic converter heating sequence in the event of the start of the engine start sequence, for example on an active flywheel tooth signal information. Such an interruption causes the solenoid valve 3 to close and the air pump motor 2 to stop.

Il faut remarquer que la vitesse réelle de la rotation de la pompe n'est pas forcément connue.It should be noted that the actual speed of the pump rotation is not necessarily known.

On remarque que le circuit d'air secondaire tel que promu ici est dépourvu de capteur de débit proprement dit, i.e. il n’y a pas de débitmètre dans le circuit d'air secondaire.It is noted that the secondary air circuit as promoted here is devoid of a flow sensor per se, i.e. there is no flow meter in the secondary air circuit.

Claims (10)

Procédé pour détecter une fuite dans un circuit d’air (6), dans un moteur à combustion interne, le circuit d'air comprenant une conduite d'arrivée (11), une pompe à air (2), une conduite intermédiaire (12) en aval de la pompe à air, avec un capteur de pression et température (4) agencé sur la conduite intermédiaire, une électrovanne d'arrêt (3), une conduite de soufflage (13) en aval de l’électrovanne d'arrêt,
la conduite de soufflage étant configurée pour délivrer de l'air sur une grille chauffante (5) pour chauffer un pot catalyseur (55),
caractérisé en ce que le procédé comprend :
a- une étape de pilotage de la pompe jusqu’à une valeur de consigne de vitesse prédéterminée,
b- une étape de premier calcul d’un premier débit d’air basé sur les caractéristiques de la pompe à air, à partir d’une information de vitesse de rotation de la pompe et d'une information de pression prévalant dans la conduite intermédiaire, donnant un premier débit d‘air estimé,
c- une étape de deuxième calcul d’un deuxième paramètre basé sur des conditions aérauliques prévalant en aval de la pompe à air,
d- une étape de comparaison d’une troisième valeur, calculée à partir du premier débit d‘air estimé et/ou du deuxième paramètre, par rapport à un seuil prédéterminé,
e- une étape de signalisation d’un défaut si la troisième valeur dépasse le seuil prédéterminé.
Method for detecting a leak in an air circuit (6), in an internal combustion engine, the air circuit comprising an inlet pipe (11), an air pump (2), an intermediate pipe (12) downstream of the air pump, with a pressure and temperature sensor (4) arranged on the intermediate pipe, a shut-off solenoid valve (3), a blowing pipe (13) downstream of the shut-off solenoid valve,
the blowing line being configured to deliver air onto a heating grid (5) to heat a catalyst pot (55),
characterized in that the method comprises:
a- a step of controlling the pump up to a predetermined speed setpoint value,
b- a step of first calculation of a first air flow rate based on the characteristics of the air pump, from information on the rotation speed of the pump and information on the pressure prevailing in the intermediate pipe, giving a first estimated air flow rate,
c- a second calculation step of a second parameter based on air conditions prevailing downstream of the air pump,
d- a step of comparing a third value, calculated from the first estimated air flow and/or the second parameter, with a predetermined threshold,
e- a step of signaling a fault if the third value exceeds the predetermined threshold.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième paramètre est une estimation d'un débit d'air basé sur une information de pression et de température prévalant en aval de la pompe à air, en fonction d’une section efficace (Seff), donnant un deuxième débit d’air estimé, la troisième valeur étant une différence entre les premier et deuxième débits estimés.
Method according to claim 1, characterized in that the second parameter is an estimate of an air flow rate based on pressure and temperature information prevailing downstream of the air pump, as a function of an effective section (Seff), giving a second estimated air flow rate, the third value being a difference between the first and second estimated flow rates.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième débit d’air estimé par l’expression :
où Q2 est le deuxième débit d’air est estimé, CFE est un coefficient d’écoulement lié notamment à la nature du gaz et à la configuration du circuit des conduites, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de réchauffage approximée par la pression atmosphérique, T2 est la température en aval de la pompe.
Method according to claim 2, characterized in that the second air flow estimated by the expression:
where Q2 is the second estimated air flow rate, CFE is a flow coefficient linked in particular to the nature of the gas and the configuration of the pipe circuit, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by atmospheric pressure, T2 is the temperature downstream of the pump.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième paramètre est une estimation d’une la section efficace apparente, basé sur des conditions aérauliques prévalant dans la conduite intermédiaire, à partir d’une information de pression et de température prévalant dans la conduite intermédiaire, la section efficace apparente étant estimée par l’expression :

où Q1 est le premier débit d’air est estimé, CFE est un coefficient d’écoulement lié notamment à la nature du gaz, P2 est la pression en aval de la pompe, P4 est la pression en aval de la grille de réchauffage approximée par la pression atmosphérique, T2 est la température en aval de la pompe.
Method according to claim 1, characterized in that the second parameter is an estimate of an apparent effective section, based on aeraulic conditions prevailing in the intermediate pipe, from pressure and temperature information prevailing in the intermediate pipe, the apparent effective section being estimated by the expression:

where Q1 is the first estimated air flow, CFE is a flow coefficient linked in particular to the nature of the gas, P2 is the pressure downstream of the pump, P4 is the pressure downstream of the heating grid approximated by atmospheric pressure, T2 is the temperature downstream of the pump.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les étapes du procédé sont réalisées alors que l’électrovanne d'arrêt est ouverte.
Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the steps of the method are carried out while the shut-off solenoid valve is open.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les caractéristiques de la pompe à air sont données sous forme d’un abaque dans un diagramme avec en abscisse le débit d'air et en ordonnée le taux de compression.
Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the characteristics of the air pump are given in the form of an abacus in a diagram with the air flow rate on the abscissa and the compression ratio on the ordinate.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les étapes du procédé sont réalisées alors que l’électrovanne d'arrêt est fermée.
Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the steps of the method are carried out while the shut-off solenoid valve is closed.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il est prévu d'ajuster la consigne de vitesse de rotation de la pompe en fonction du débit estimé via les conditions aérauliques.
Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that provision is made to adjust the pump rotation speed setpoint as a function of the flow rate estimated via the airflow conditions.
Moteur à combustion interne, comprenant un circuit d’air secondaire et une unité de commande (8), dans laquelle est mis en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, alors que le moteur est non tournant.
Internal combustion engine, comprising a secondary air circuit and a control unit (8), in which the method according to any one of claims 1 to 8 is implemented, while the engine is not rotating.
Véhicule comprenant un moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu une détection d’un événement anticipé par rapport à un démarrage du moteur.Vehicle comprising an engine according to claim 9, characterized in that provision is made for detecting an event anticipated in relation to starting the engine.
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