FR2962161A1 - Procede de gestion d'un systeme de dosage de l'agent reducteur d'un catalyseur rcs - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réducteur dans un catalyseur RCS (12). Le système comprend un réservoir d'agent réducteur (14), une pompe d'alimentation (16) une conduite de pression (17) et une soupape de dosage à commande électrique. Le dosage est commandé en fonction du bilan du débit massique. On effectue le diagnostic du système de dosage en exploitant la courbe du courant de la pompe.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réducteur pour un catalyseur RCS, comprenant un réservoir d'agent réducteur, une pompe d'alimentation, une conduite de pression et au moins une soupape de dosage à commande électrique. Etat de la technique On connaît des procédés et des dispositifs de gestion d'un moteur à combustion interne notamment de moteurs de véhicules et dont le système des gaz d'échappement est équipé d'un catalyseur RCS (catalyseur à réduction catalytique sélective) qui réduit en azote, les oxydes d'azote NOx des gaz d'échappement du moteur en présence d'un agent réducteur. Cela permet de réduire considérablement la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement. Pour la réaction il faut de l'ammoniac (NH3) que l'on ajoute aux gaz d'échappement. Comme agent réducteur on utilise des réactifs qui dégagent l'ammoniac NH3. En général on se sert pour cela d'une solution aqueuse d'urée, que l'on injecte en amont du catalyseur RCS selon le sens de passage des gaz, dans la conduite des gaz d'échappement à l'aide d'une soupape de dosage. A partir de cette solution il se forme de l'ammoniac NH3 qui agit comme agent réducteur. Pour stocker la solution d'urée il faut un réservoir d'agent réducteur. Le réservoir d'agent réducteur est usuellement équipé d'une conduite d'aspiration pour y aspirer la solution d'urée. Le transfert de la solution aqueuse d'urée est fait par une pompe d'alimentation qui fournit la solution à la soupape de dosage par l'intermédiaire d'une conduite pour que la solution d'urée puisse être injectée par l'intermédiaire de la soupape de dosage, par exemple une soupape d'injection électromagnétique (ou injecteur électromagnétique) sous pression dans la conduite des gaz d'échappement. L'injection de la solution d'urée se fait à la demande en fonction des oxydes d'azote dégagés par la combustion. La quantité requise est fournie par exemple par un appareil de commande en fonction du régime moteur (vitesse de rotation du moteur) ou en fonction d'autres paramètres. La soupape de dosage est ainsi commandée de manière appropriée. Le système de dosage d'agent réducteur constitue un système hydraulique dans lequel la pression de l'agent réducteur est un élément déterminant du dosage. Habituellement, on saisit la pression systématique (pression du système) à l'aide d'un capteur de pression et la pompe de transfert régule sur une pression systématique prédéfinie. La commande de la soupape de dosage pour doser le volume requis dans la conduite des gaz d'échappement se fait en fonction de la pression systématique régulée. La tolérance de dosage du volume à doser est dans ce cas définie principalement par l'erreur quantitative de la soupape de dosage et par l'erreur de mesure ou la tolérance de mesure du capteur de pression. Pour contrôler l'aptitude au fonctionnement du système de dosage, notamment pour vérifier la soupape de dosage on effectue un diagnostic du système à l'aide du capteur de pression. On vérifie ainsi la plausibilité de la pression systématique. Dès que le capteur de pression saisit des écarts par rapport à la mesure prédéfinie pour la pression systématique on considère qu'il y a un défaut. But de l'invention Dans le cadre des exigences générales de réduction de coût il est souhaitable de supprimer le capteur de pression dans le système de dosage d'agent réducteur y compris le chauffage nécessaire au capteur de pression pour le fonctionnement en période hivernale ainsi que le boîtier du capteur de pression. Ainsi l'invention a pour but de développer un système de dosage économique d'agent réducteur pour un catalyseur RCS ainsi qu'un procédé de gestion d'un tel système de dosage ne comportant pas de capteur de pression. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réducteur caractérisé en ce qu' - on détermine le début du dosage sur le fondement d'un bilan de débit massique, et on fait le diagnostic du système de dosage d'agent réducteur en exploitant la courbe du courant alimentant la pompe. En d'autres termes l'invention a pour objet un procédé de 35 gestion d'un système de dosage d'agent réducteur dont la commande de dosage se fait en s'appuyant sur le bilan du débit massique et on diagnostique le système de dosage d'agent réducteur notamment la ou les soupapes de dosage en exploitant la courbe du courant alimentant la pompe. Grâce à la conversion selon l'invention de la commande de dosage par la commande en fonction du bilan massique, il n'est plus nécessaire d'équiper la conduite des gaz d'échappement d'un capteur de pression pour la représentation quantitative du volume de solution d'urée à introduire par dosage de sorte que l'invention permet de supprimer complètement le capteur de pression du système de dosage d'agent réducteur. Comme le capteur de pression utilisé habituellement ainsi que son boîtier et le moyen de chauffage nécessaire au fonctionnement hivernal du capteur représentent un coût important, la suppression du capteur de pression permet une économie considérable sur le coût global du système de dosage d'agent réducteur. En outre le capteur de pression utilisé habituellement dans le système de dosage d'agent réducteur est un composant relativement sensible et fragile. La suppression du capteur de pression dans le système de dosage d'agent réducteur élimine ainsi une source de défaut dans le système ce qui améliore la robustesse du système de dosage d'agent réducteur vis-à-vis des systèmes actuels. Le procédé selon l'invention utilise une pompe d'alimentation volumétrique comparable à une pompe à piston linéaire. Il peut s'agir d'une pompe à membrane à course commandée par un aimant, par exemple utilisée dans les systèmes de dosage d'agent réducteur. En commandant la pompe d'alimentation on prédéfinit le volume que la pompe fournit. On connaît ainsi le volume introduit dans le système. Le bilan du débit massique se compose du débit de la pompe d'alimentation et de la dose de l'installation de dosage. Le cas échéant le débit massique tient en plus compte d'une fuite. La ou les soupapes de dosage sont commandées en parallèle de sorte que la quantité fournie par la pompe d'alimentation est introduite par dosage dans la conduite des gaz d'échappement. Du fait du bilan du débit massique ou de la conservation de la masse on aura un équilibre en ce que la soupape de dosage introduit le même volume dans la conduite des gaz d'échappement que le volume fourni par la pompe d'alimentation. Si la soupape de dosage présente un écart de quantité ou une tolérance vis-à-vis de la quantité de consigne, la pression systématique augmentera ou diminuera de manière correspondante jusqu'au moment où la quantité fournie correspondra à la quantité introduite par dosage dans la conduite des gaz d'échappement. Comme la quantité fournie est connue par les propriétés volumétriques de la pompe d'alimentation, on peut déterminer ou commander exactement la quantité à doser dans la conduite des gaz d'échappement. La quantité introduite par dosage est ainsi prédéfinie par la pompe. La tolérance quantitative dépend en principe de la tolérance d'alimentation débit de la pompe. Le dosage se fait dans une plage de pression dépendant de la tolérance d'alimentation au niveau de la pression systématique. La commande de dosage sur le fondement du bilan du débit massique s'accompagne de la surveillance du système par l'exploitation de la courbe de courant alimentant la pompe. A l'aide de la courbe de courant de pompe (courant alimentant la pompe) on peut définir la pression systématique à l'intérieur de certaines tolérances. Cela est suffisant pour vérifier s'il y a un défaut dans le système, par exemple si la soupape de dosage est bouchée. Dès que la courbe de courant de pompe dépasse vers le haut ou vers le bas des seuils prédéfinis qui correspondent à des valeurs de pression acceptables pour le dépassement vers le haut ou vers le bas, on considère que le système de dosage d'agent réducteur a un défaut. Dans ce cas cela signifie que le dosage n'est pas correct. Globalement on peut supprimer complètement le capteur de pression car la pression systématique n'est plus un élément déterminant de la représentation quantitative. La pression systématique est déterminée indirectement seulement pour le diagnostic du système en ce que l'on exploite la courbe du courant de pompe et on en déduit la pression systématique. Le procédé selon l'invention peut ainsi s'utiliser d'une manière particulièrement avantageuse si le débit de la pompe est essentiellement exacte et si la structure du système ne comporte pas de retour ou n'a pratiquement pas de fuite. Pour l'exploitation du courant de pompe on peut exploiter 35 par exemple l'intervalle de temps compris entre le début de l'alimentation et la venue en butée de l'aimant commandant la course de la pompe car cette période dépend de la pression dans le système. On peut également utiliser d'autres critères. L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur qui exécute toutes les étapes du procédé selon l'invention lorsque celui-ci est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. Enfin l'invention a pour objet un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, lorsque le programme est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. Le programme d'ordinateur ou le produit-programme d'ordinateur permet d'appliquer le procédé dans le cas d'un système de dosage d'agent réducteur d'un catalyseur RCS dans lequel le système d'agent réducteur ne comporte pas de capteur de pression.

Cela réduit considérablement le coût du système de dosage d'agent réducteur car il n'est plus nécessaire d'installer un capteur de pression y compris son boitier ni son chauffage qui serait nécessaire au fonctionnement du capteur de pression. Dessins Un procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réducteur selon l'invention sera décrit ci-après à titre d'exemple dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une présentation schématique des composants d'un système de dosage d'agent réducteur pour un catalyseur RCS, - la figure 2 montre le chronogramme du courant de pompe A, de la course de pompe B et de la pression C mesurable dans le système à l'aide d'un capteur de pression pour expliciter le procédé de l'invention, - la figure 3 montre le chronogramme du courant de pompe I, 30 - la figure 4 montre le chronogramme du courant de pompe avec le signal d'un capteur de course d'aiguille, et - la figure 5 montre la relation entre la pression systématique et la durée comprise entre le début de l'alimentation et la venue en butée de l'induit.

DeRCSiption d'exemples de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement les composants d'un système de dosage d'agent réducteur d'un catalyseur RCS. La conduite des gaz d'échappement 10 d'un moteur à combustion interne 11 est équipée d'un catalyseur RCS 12 qui effectue une réduction catalytique sélective (réduction RCS) des oxydes d'azote contenus dans des gaz d'échappement. Cette réaction nécessite de l'ammoniac NH3 comme agent réducteur. Comme l'ammoniac est un produit toxique, il est obtenu à partir d'une substance de support non toxique qui est l'urée. L'urée est présente sous forme d'une solution aqueuse d'urée fournie par une soupape de dosage 13 dans la conduite des gaz d'échappement 10 en aval du catalyseur RCS 12. La solution aqueuse d'urée est stockée dans un réservoir d'agent réducteur 14. Pour prélever la solution aqueuse d'urée, le réservoir 14 comporte une conduite d'aspiration 15. La solution est transférée par une pompe d'alimentation 16 à partir du réservoir d'agent réducteur 14 par une conduite de pression 17 vers la soupape de dosage 13. La commande de la pompe d'alimentation ou pompe de transfert 16 et de la soupape de dosage 13 se fait par un appareil de commande 18.

Le système de dosage d'agent réducteur du catalyseur RCS selon l'invention n'est pas équipé d'un capteur de pression. Cela est rendu possible par le procédé de gestion du système de dosage d'agent réducteur dont la commande de dosage se fait sur le fondement d'un bilan massique et d'un diagnostic du système en exploitant la courbe du courant de pompe. Ce procédé rend inutile le capteur de pression pour assurer le dosage correct de la solution d'agent réducteur de sorte que le capteur de pression peut être supprimé. La condition pour l'exécution du procédé est l'utilisation d'une pompe d'alimentation 16 volumétrique, par exemple une pompe à membrane dont la course est commandée par un aimant. Le procédé selon l'invention repose sur le fait que le bilan du débit massique du côté pression du système de dosage se compose du débit de la pompe, du débit de dosage de la soupape de dosage et le cas échéant d'une fuite. La variation de pression dépend des différents débits massiques selon la formule suivante : Dans cette formule ?h représente le débit massique de la pompe, de la soupape de dosage DV et d'une éventuelle fuite. Si la somme des débits massiques est différente de zéro, une pression systématique s'établit lentement ou diminue lentement et cela jusqu'à ce que le bilan du débit massique soit nul ; cela signifie dans le cas d'un système ayant une fuite négligeable et une commande appropriée de la soupape de dosage, que la pression systématique varie jusqu'à ce que la quantité dosée dans la conduite de gaz d'échappement 10 correspond à la quantité fournie par la pompe 16. La quantité introduite par dosage (quantité dosée) est prédéfinie par la pompe et la tolérance quantitative est en principe définie par la tolérance d'alimentation de la pompe. On peut ainsi renoncer à la régulation de la pression systématique et à la mesure de la pression qui serait nécessaire pour cette régulation. Le dosage se fait également sans régulation de la pression systématique dans une plage de pression dépendant de la tolérance d'alimentation autour de la pression systématique souhaitée. Par exemple on peut prédéfinir une pression de 6 bars comme pression systématique de consigne. L'équilibre des pressions qui s'établit comme pression de dosage se situe dans cette plage. La commande du dosage est notamment convertie de façon à déterminer la quantité de dosage souhaitée (dose de consigne) qui dépend de la teneur en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement et notamment des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne pour être fournie à la conduite de pression 17 par la commande appropriée de la pompe d'alimentation 16. La soupape de dosage 13 est commandée en parallèle pour introduire de manière dosée cette quantité dans les gaz d'échappement. On part d'une pression systématique usuelle correspondant à un système sans défaut. Si la pompe 16 débite trop d'agent réducteur ou trop peu d'agent réducteur la pression augmentera ou diminuera jusqu'à ce que la dose effective corresponde à la quantité fournie par la pompe d'alimentation.

Pour détecter un éventuel défaut dans le système, par exemple une soupape de dosage 13 bouchée, on saisit et on exploite la courbe du courant de pompage (intensité du courant électrique alimentant la pompe) nécessaire au fonctionnement de la pompe 16. A partir de la courbe du courant de pompe on peut déterminer si la pression systématique se situe dans certaines tolérances ce qui permet le diagnostic du système sans nécessiter de capteur de pression. Les chronogrammes des grandeurs mesurées et des grandeurs de fonctionnement sont représentés à la figure 2 pour expliciter la relation entre la courbe du courant de pompe, la course résultante de la pompe et la pression mesurable dans le système. La courbe de courant de la pompe volumétrique (figure 2A) qui est par exemple une pompe avec un entraînement par un aimant commandant la course, varie en fonction de la pression systématique (figure 2C) contre laquelle la pompe doit débiter. La figure 2B montre le signal d'un capteur de course d'aiguille visualisant le mouvement de l'induit de la pompe. La courbe représentant le courant peut s'utiliser par la saisie et l'exploitation dans un appareil de commande, pour déterminer la pression systématique avec une précision suffisante pour la surveillance. On peut par exemple exploiter la durée comprise entre l'alimentation de l'électroaimant commandant la course jusqu'à la venue en butée de l'induit c'est-à-dire la valeur BIP (début de la période d'injection). De telles grandeurs sont influencées par la pression régnant du côté pression de la pompe. Pour des écarts importants entre la pression appliquée et la pression systématique usuelle on peut conclure qu'il y a différents défauts ou différentes erreurs telles que par exemple le grippage de la pompe 16, une membrane de pompe défectueuse, une fuite dans la conduite de pression 17, une soupape de dosage 13 bouchée ou des difficultés dans la plage d'aspiration de la pompe 16. Globalement le procédé selon l'invention permet un dosage précis et correspondant à la demande d'agent réducteur en commandant la pompe d'alimentation 16 et parallèle, la soupape de dosage 13. Le dosage correct en fonction de la demande ainsi rendu possible est fondé sur le fait que dans l'hypothèse d'une fuite négligeable, en cas de différence entre le débit massique de la pompe 16

9 et celui de la soupape de dosage 13, la pression systématique varie jusqu'à ce que le bilan du débit massique soit égal à 0. Lorsqu'on atteint ce point, la quantité dosée sera définie exactement par la commande de la pompe d'alimentation 16. Le diagnostic ou le contrôle de plausibilité, nécessaire en même temps pour le système de dosage se fait par l'exploitation de la courbe du courant de pompe permettant de conclure à la pression systématique. Si le courant de pompe et/ou la pression systématique que l'on en déduit indirectement diffèrent de valeurs prédéfinies qui correspondent à un système fonctionnant correctement, on considère qu'il y a un défaut dans le système. On peut ainsi supprimer le capteur de pression pour le fonctionnement global du système de dosage d'agent réducteur ce qui réduit considérablement le coût du système. La figure 3 montre le chronogramme de l'intensité I du courant de la pompe à électroaimant d'entrainement indiquant la venue en butée de l'induit de l'électroaimant. A l'instant portant la référence 30 commence l'alimentation de la pompe à électroaimant. L'instant portant la référence 31 indique la venue en butée haute de l'induit de l'électroaimant. La période comprise entre le début de l'alimentation 30 et la venue en butée haute 31 est schématisée par une double flèche. Pour expliciter le mouvement de l'induit, la figure 4 montre en plus de la courbe de courant d'alimentation de la pompe à électroaimant, le signal d'un capteur de course d'aiguille (référence 40, signal du capteur de course d'aiguille). Après le début de l'alimentation 30 commence le mouvement de l'induit suivant la courbe portant la référence 41. Le mouvement de l'induit se reconnaît par le signal décroissant du capteur de course d'aiguille. La fin du mouvement de l'induit est repérée par le fait que le signal du capteur de course d'aiguille reste à un niveau constant portant ici la référence 42. La fin du mouvement de l'induit 42 caractérise la venue en butée haute de l'électroaimant de course. La période comprise entre le début de l'alimentation 30 jusqu'à atteindre la butée haute de l'électroaimant de course 31 ou jusqu'à la fin du mouvement de l'induit 42 est un critère significatif pour conclure à la pression régnant dans le système (pression systématique). La figure 5 montre la relation entre la durée de cette période (en unité ms) et la i0 pression qui règne. La durée entre le début de l'alimentation en courant et la venue en butée haute de l'électroaimant de course varie avec l'augmentation de la pression. En mesurant le temps compris entre le début de l'alimentation et la butée haute de l'électroaimant de course ou la venue en butée de l'induit on peut ainsi conclure à la pression systématique. Cette relation est utilisée selon l'invention pour éliminer le capteur de pression. On peut utiliser différents paramètres dans le sens de l'invention, qui influencent cette période comprise entre le début de l'alimentation et la venue en butée de l'induit, par exemple la tension de la batterie ou la température de la bobine. Des fonctions de correction appropriées permettent de corriger des « paramètres parasites ». Par exemple si l'appareil de commande connaît la tension de la batterie il pourra corriger cette tension de batterie. On peut également par exemple calculer la température de la bobine par la lecture du courant ce qui permet de tenir compte de ce paramètre. L'exploitation de la période de temps comprise entre le début de l'alimentation jusqu'à la venue en butée de l'induit est un exemple de paramètre de la pompe à électroaimant d'entrainement dépendant de la pression utilisé par l'invention. Mais on peut également avoir d'autres critères dépendant de la pression pour les pompes à électroaimant d'entrainement et autres types de pompes pour obtenir selon l'invention la pression régnant dans le système.25 Il NOMENCLATURE 10 conduite des gaz d'échappement 11 moteur à combustion interne 12 catalyseur RCS 13 soupape de dosage 14 réservoir d'agent réducteur 15 conduite d'aspiration 16 pompe d'alimentation 17 conduite de pression 18 appareil de commande 30 début de l'alimentation de la pompe à électroaimant 31 instant de la venue en butée de l'induit de la pompe 40 courbe du signal du capteur de course d'aiguille 41 début du mouvement de l'induit 42 fin du mouvement de l'induit

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1°) Procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réducteur pour un catalyseur RCS (12), comprenant un réservoir d'agent réducteur (14) une pompe d'alimentation (16), une conduite de pression (17) et au moins une soupape de dosage (13) à commande électrique, procédé caractérisé en ce qu' - on détermine le début du dosage sur le fondement d'un bilan de débit massique, et - on fait le diagnostic du système de dosage d'agent réducteur en 10 exploitant la courbe du courant de pompe. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de dosage d'agent réducteur ne comporte pas de capteur de 15 pression. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le bilan du débit massique se compose du débit d'alimentation fourni 20 par la pompe d'alimentation (16), du débit de dosage de la soupape de dosage (13) et le cas échéant du débit massique de fuite, et la dose requise étant fournie par la commande de la pompe (16) à la conduite de pression (17) et la soupape de dosage (13) est commandée en parallèle pour introduire cette dose dans la conduite 25 des gaz d'échappement (10). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la pression du système à partir de la courbe du courant 30 de pompe. 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en cas d'écart entre la courbe de courant de pompe par rapport à des valeurs prédéfinies, on considère que le système de dosage d'agent réducteur présente un défaut. 6°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande (18). 7°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme 10 enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter un procédé selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande (18). 15