FR2712695A1 - Procédé et dispositif de mesure de la température d'un pot catalytique placé dans la ligne des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. - Google Patents

Abstract

Selon le procédé, on mesure, à la mise sous tension du calculateur (4), la résistance de la sonde (7) de mesure de la température du pot catalytique (3) et les températures de l'air d'admission et du liquide de refroidissement du moteur, on conclut de l'égalité de ces dernières que l'ensemble moteur (1) et pot catalytique (3) est stabilisé à température ambiante, on calcule la résistance théorique de la sonde (7) à cette température et on tire de la comparaison des résistances mesurée et théorique un coefficient de correction Kc o r que l'on utilise pour corriger les mesures de température effectuées ultérieurement avec la sonde (7).

Description

La présente invention est relative à un procédé de mesure de la température d'un pot catalytique placé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion inteme et à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Parmi les dispositifs permettant de réduire les émissions de gaz polluants d'un moteur à combustion inteme, on connaît l'utilisation d'un pot catalytique, réchauffé électriquement par un courant électrique foumi par la batterie du véhicule.

Comme le montre le document édité par la Society of Automotive Engineers sous le numéro 910840, et plus particulièrement la figure 20 de ce document, un pot catalytique de ce type est en général muni d'une sonde de température permettant d'interrompre le passage de ce courant lorsque la température d'activation du catalyseur est atteinte. Cette sonde de température est en général réalisée, pour des raisons de coût, de fiabilité et de conditions d'environnement, au moyen d'un fil en matériau résistif à coefficient de température positif intégré dans la matrice du catalyseur. On comprend donc qu'en raison de l'élévation de température du catalyseur, la résistance du fil est modifiée et permet de mesurer la température du catalyseur. Cependant, en raison des tolérances de réalisation de ce capteur, particulièrement des tolérances affectant le diamètre et la longueur du fil, on obtient des tolérances importantes sur la résistance du capteur. A titre d'exemple, la demanderesse a pu constater sur certains échantillons que ces tolérances peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de 10%. On conçoit alors, que pour être certain d'atteindre les températures d'activation de l'ordre de 400"C, il soit nécessaire de continuer le chauffage du pot catalytique jusqu'à l'indication d'une température au moins égale à 450"C. Ceci présente l'inconvénient d'augmenter indûment la dépense d'énergie nécessaire au réchauffage du pot catalytique, et également les risques d'endommager celui-ci par surchauffe.

La présente invention a donc pour but de foumir un procédé de mesure de la température d'un pot catalytique qui ne présente pas cet inconvénient et réduise l'influence des tolérances de la sonde de mesure associée au pot catalytique.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaitront dans la suite de la présente description, au moyen d'un procédé de mesure de la température d'un pot catalytique placé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion inteme, ce moteur étant équipé de capteurs de température du liquide de refroidissement et de l'air d'admission reliés à un calculateur, procédé du type utilisant une sonde résistive de mesure intégrée au pot catalytique. Selon l'invention, on vérifie que l'ensemble moteur plus pot catalytique est stabilisé à une température déterminée, on mesure la résistance de la sonde de mesure du pot catalytique, on calcule la résistance théorique de la sonde de mesure à cette température déterminée, on déduit de la comparaison des résistances ainsi obtenues un coefficient de correction, et on corrige les mesures de températures ultérieurement effectuées avec la sonde par le coefficient de correction ainsi obtenu.

Suivant une caractéristique importante de la présente invention, la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique est vérifiée en comparant les mesures d'au moins deux des capteurs de température du moteur et'ou du pot catalytique.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on effectue la vérification de la stabilisation en température ainsi que les mesures et calculs permettant d'obtenir le coefficient de correction, lors de la mise sous tension du calculateur.

Selon l'invention, encore, on propose un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, dispositif comportant un calculateur relié à des capteurs de température du liquide de refroidissement et de l'air d'admission d'un moteur à combustion inteme et à une sonde de mesure de la température d'un pot catalytique placé dans la ligne d'échappement de ce moteur, le calculateur comprenant des moyens de mesure de grandeurs représentatives de la résistance de la sonde et de la température de l'air d'admission et du liquide de refroidissement, des moyens de calcul et de comparaison adaptés pour comparer la température de l'air d'admission à celle du liquide de refroidissement et conclure à la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique si ces températures sont sensiblement égales, calculer la résistance théorique de la sonde de mesure à l'une ou l'autre de ces températures, comparer cette résistance théorique à la résistance mesurée et en déduire un coefficient de correction, corriger les mesures de températures ultérieurement effectuées avec la sonde par ce coefficient de correction et des moyens de mémorisation des paramètres initiaux de la sonde et du coefficient de correction.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du dispositif suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 représente schématiquement le dispositif selon l'invention, et
- la figure 2 représente un organigramme du procédé selon l'invention.

On se réfère maintenant à la figure 1 où on a représenté schématiquement un moteur à combustion inteme 1 relié d'une part à un collecteur d'admission 2 et d'autre part à un collecteur d'échappement dans lequel est disposé un pot catalytique réchauffé 3. Le moteur 1 est équipé d'un capteur de température 6 du liquide de refroidissement. Le collecteur d'admission 2 est équipé d'un autre capteur de température 5 permettant ta mesure de la température de l'air d'admission du moteur. Ces capteurs sont habituellement employés par les systèmes usuels de contrôle pour calculer les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion inteme tels que l'avance à l'allumage ou l'injection d'essence et sont particulièrement précis (de l'ordre de 0,5 à 1 degré Celsius). Le pot catalytique 3 est équipé d'une sonde 7 de mesure de sa température, qui, comme précédemment décrit dans le préambule, est constituée d'un fil résistif à coefficient de température positif. Le pot catalytique comprend en outre des moyens de chauffage, non représentés, propres à élever sa température depuis la température ambiante jusqu'à la température d'activation du catalyseur permettant ainsi la diminution des émissions de gaz polluants. Les capteurs 5 et 6, et la sonde 7 sont connectés à un calculateur 4. Ce calculateur peut avantageusement être un calculateur utilisé pour le contrôle et la commande du moteur et servir à titre annexe pour le pilotage des moyens de chauffage du pot catalytique 3. Le calculateur 4 comprend des moyens 42, constitués en général par un convertisseur analogique / numérique éventuellement précédé d'un circuit multiplexeur pour la distribution des signaux à l'entrée du convertisseur et de circuits de polarisation des résistances des capteurs, propres à traduire en valeurs numériques les signaux analogiques fournis par les capteurs 5 et 6 et la sonde 7. Ces valeurs sont transmises à des moyens 41 de calcul et de comparaison, en général un microprocesseur dans les systèmes numériques actuels, reliés à des moyens de mémorisation 43 contenant des valeurs de référence pour l'interprétation des signaux des capteurs 5 et 6 ou de la sonde 7 par exemple sous forme de tables, ou encore de coefficients d'une formule de calcul. A titre d'illustration, pour un type de pot catalytique 3, la sonde 7 répond à la formule suivante:
R, = 40 x 1+ 247 x 10-3 x (T,t 20)] ou encore R, > , = K, x +K2 où R, est la résistance de la sonde 7 à la température T du pot catalytique.

Suivant la technique antérieure, le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant: à la mise sous tension du dispositif, celui-ci mesure la résistance de la sonde 7, en déduit la température du pot catalytique, et si celle-ci est inférieure à la température d'activation du catalyseur, le dispositif déclenche les moyens de chauffage du pot. Une fois la température d'activation atteinte, les moyens de chauffage sont arrêtés. Cependant, comme on l'a vu dans le préambule, la mesure de la résistance de la sonde 7 est entachée d'une forte tolérance, ce qui conduit à fixer une valeur de seuil pour la température d'activation supérieure à celle qui est strictement nécessaire, par exemple 450"C pour 400"C nécessaires. Si par ailleurs, l'erreur commise sur une sonde particulière est telle que la température mesurée est inférieure à la température réelle du pot catalytique, on peut atteindre un écart de près de 100"C entre la température réellement atteinte par le pot catalytique et celle qui aurait été suffisante, entrainant ainsi une surconsommation d'énergie.

La présente invention est issue de l'observation selon laquelle, lorsque le moteur est arreté depuis quelques heures, sa température et celle du pot catalytique se sont équilibrées à la température de l'air ambiant. II est alors possible de mesurer cette température au moyen de l'un des deux capteurs 5 ou 6, qui sont précis au degré prés. On peut alors mesurer la résistance de la sonde 7 à cette température et la comparer avec la résistance théorique qu'elle devrait avoir selon la formule initialement mémorisée dans le calculateur 4 et en déduire un coefficient de correction, permettant de minimiser l'influence des tolérances de cette résistance de sonde.

On va maintenant, en relation avec la figure 2, décrire de manière plus détaillée le procédé selon l'invention, et particulièrement la méthode employée pour déterminer si l'ensemble moteur plus pot catalytique est stabilisé à température ambiante. Dans une première étape S1, à la mise sous tension du calculateur 4, c'est à dire quand le conducteur du véhicule met le contact, le calculateur procède à une phase d'initialisation, puis passe à l'étape S2. Il opère alors la mesure de la température de l'air situé dans le collecteur d'admission (T,,). Cette mesure s'effectue classiquement par la mesure de la résistance du capteur 5, traduite en tension par un réseau de polarisation connu et convertie en valeur numérique par le convertisseur analogique digital inclus dans les moyens de mesure 42. Cette valeur est ensuite convertie en température par les moyens de calcul 41 sur la base d'une table de référence contenue dans la mémoire 43. Le calculateur 4 procède de meme à la mesure de la température du liquide de refroidissement du moteur (T..,) au moyen du capteur 6 et à la mesure de la résistance (cal) de la sonde 7, et passe à l'étape S3.

On vérifie alors que la température du liquide de refroidissement est inférieure à un seuil Tmax, par exemple de l'ordre de 40"C. Cette vérification, optionnelle, permet de s'assurer très rapidement que le moteur est suffisamment froid pour que les étapes suivantes soient valides. Si tel est le cas, on passe à l'étape S4, dans laquelle on compare les températures de l'air d'admission et du liquide de refroidissement. Si celles-ci sont sensiblement égales, c'est à dire si l'une d'elle est située dans un intervalle prédéterminé 2 (par exemple + 2"C) autour de l'autre, on en conclut que le moteur est stabilisé à température ambiante. On a pu en effet constater que l'inertie thermique de l'air dans le collecteur d'admission et du liquide de refroidissement dans le moteur sont suffisamment différentes pour que leur température ne soit égale qu'à cette condition, après un arrêt du moteur. On a également constaté que l'inertie thermique du pot catalytique était comprise entre celle de l'air et celle du liquide de refroidissement, ce qui permet alors de conclure que le pot catalytique est aussi stabilisé à la température ambiante. On procède alors à l'étape S5, dans laquelle on détermine la résistance théorique R,, que devrait présenter la sonde 7 à la température actuelle du pot catalytique, en utilisant l'une des températures T air ou T,,, par exemple Teau comme valeur de référence de la température actuelle. On R forme alors, à l'étape S6, le rapport cato de la résistance théorique de la sonde 7 à
Rcat sa résistance mesurée, et on en déduit un coefficient de correction Kcof Ce coefficient est ensuite enregistré dans la mémoire non volatile 43, à l'étape S7. On notera que si les vérifications effectuées aux étapes S3 ou S4 s'avéraient négatives, les étapes S5 à S7 seraient sautées, n'entrainant pas de modification du coefficient Kcor calculé lors d'un précédent cycle et qui serait donc utilisé par la suite.

Par la suite, dans le cours du fonctionnement du moteur, par exemple dans une boucle de régulation de la température du pot catalytique, on utilisera ce coefficient de correction Kcof ainsi mémorisé pour corriger la valeur R, de la résistance de la sonde de mesure 7. Comme on peut le voir sur la figure 2, on pourra, dans une étape S10, mesurer la valeur de la résistance de la sonde à une température quelconque, et exprimer la température du pot catalytique, comme à
I'étape Sîl, par la formule

Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. On pourrait également déterminer que le moteur et le pot catalytique sont stabiiisés à température ambiante en mesurant le temps écoulé depuis le précédent arrêt du moteur, ce qui nécessiterait de conserver une horloge active pendant la période où le contact est coupé. On pourrait aussi utiliser la mesure de la sonde 7, corrigée par le coefficient de correction calculé lors d'un cycle précédent, pour déterminer si la température du pot catalytique est sensiblement égale à l'une ou l'autre des températures de l'air ou du liquide de refroidissement, et ainsi conclure à la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure de la température d'un pot catalytique (3) placé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne (1), le dit moteur étant équipé de capteurs de température du liquide de refroidissement (6) et de l'air d'admission (5) reliés à un calculateur (4), procédé du type utilisant une sonde résistive (7) de mesure intégrée au pot catalytique, caractérisé en ce que:

(a) on vérifie que l'ensemble moteur plus pot catalytique est stabilisé à une

température déterminée,

(b) on mesure la résistance (RC;,t) de la sonde de mesure du pot catalytique

(c) on calcule la résistance théorique (RCato) de la sonde de mesure à cette

température déterminée

(d) on déduit de la comparaison des résistances ainsi obtenues un coefficient

de correction (cor)

(e) on corrige les mesures de températures ultérieurement effectuées avec la

sonde par le coefficient de correction ainsi obtenu.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes (a) à (d) sont opérées lors de la mise sous tension du calculateur (4).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique est vérifiée en comparant les mesures d'au moins deux des capteurs de température du moteur et'ou du pot catalytique.

4. Procédé selon la revendication 3, taractérisé en ce que l'on compare la température de l'air d'admission à la température du liquide de refroidissement et on conclut à la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique si ces températures sont sensiblement égales.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on compare en outre la température du liquide de refroidissement à un seuil maximum (T",,,) et on ne conclut à la stabilisation en température de l'ensemble moteur plus pot catalytique que si celle-ci est inférieure au seuil.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température déterminée utilisée pour le calcul de la résistance théorique de la sonde de mesure est la température du liquide de refroidissement du moteur.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température déterminée utilisée pour le calcul de la résistance théorique de la sonde de mesure est la température de l'air d'admission.

8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type comportant un calculateur (4) relié à des capteurs de température du liquide de refroidissement (6) et de l'air d'admission (5) d'un moteur à combustion inteme (1) et à une sonde de mesure (7) de la température d'un pot catalytique (3) placé dans la ligne d'échappement de ce moteur, dispositif caractérisé en ce que le calculateur (4) comprend: des moyens de mesure (42) de grandeurs représentatives de la résistance de la

sonde et de la température de l'air d'admission et du liquide de refroidissement, des moyens de calcul et de comparaison (41) adaptés pour:

. comparer la température de l'air d'admission à celle du liquide de

refroidissement et conclure à la stabilisation en température de l'ensemble

moteur plus pot catalytique si ces températures sont sensiblement égales,

calculer la résistance théorique (Rcato) de la sonde de mesure à l'une ou

l'autre de ces températures,

comparer cette résistance théorique à la résistance mesurée et en déduire un

coefficient de correction (Kco < ),

. corriger les mesures de températures ultérieurement effectuées avec la

sonde (7) par le coefficient de correction obtenu, et des moyens de mémorisation (43) des paramètres initiaux de la sonde (7) et du

coefficient de correction.