FR2971008A1

FR2971008A1 - Procede de surveillance d'un systeme de dosage, notamment pour un catalyseur scr

Info

Publication number: FR2971008A1
Application number: FR1250942A
Authority: FR
Inventors: Buelent Barcin; Claus Linsenmaier; Cem Karaca
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2012-08-03
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: DE102011003499A1; FR2971008B1

Abstract

Procédé de surveillance d'un système de dosage, notamment pour un catalyseur SCR (12) comprenant un réservoir (14) contenant un liquide, une pompe de transfert (16) régulée en pression et au moins une soupape de dosage (13). On compare la valeur de commande de la pompe de transfert (16) à des valeurs de référence prédéfinies et en cas de dépassement vers le haut et/ou vers le bas des valeurs de référence, on estime que le système de dosage a un défaut.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance d'un système de dosage, notamment d'un catalyseur SCR. Etat de la technique s On connaît des procédés et des dispositifs de gestion d'un moteur à combustion interne, notamment de moteurs équipant des véhicules automobiles et dont le système des gaz d'échappement est équipé d'un catalyseur SCR (catalyseur assurant une réduction catalytique sélective) pour réduire les oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz io d'échappement du moteur en présence d'un agent réducteur pour donner de l'azote. Cela permet de réduire considérablement la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement. Pour la réaction, il faut de l'ammoniac (NH3) que l'on mélange aux gaz d'échappement. Pour cela, on utilise comme réactif ou agent réducteur soit de l'ammoniac NH3, ls soit des agents dégageant de l'ammoniac NH3. En général, on utilise une solution aqueuse d'urée que l'on injecte en amont du catalyseur SCR dans la conduite des gaz d'échappement à l'aide d'une installation de dosage. La solution dégage alors de l'ammoniac NH3 comme agent réducteur. 20 La solution aqueuse d'urée est habituellement stockée dans un réservoir d'agent réducteur. Ce réservoir est équipé d'une con-duite d'aspiration par laquelle on aspire la solution d'urée du réservoir. Pour transférer la solution d'urée, il faut une pompe hydraulique qui alimente une unité de dosage avec la solution à l'aide d'un système de 25 conduites de manière à permettre d'introduire la solution d'urée à l'aide d'une ou plusieurs soupapes de dosage ou injecteurs, par exemple des soupapes de dosage électromagnétiques dans la conduite des gaz d'échappement. La pompe transfère l'agent réducteur sous une certaine pression hydraulique ; cette pression de l'agent réducteur est un élé- 30 ment déterminant de son dosage. La pression est en général régulée sur une pression de consigne prédéfinie en utilisant un capteur de pression équipant le système. Pour réguler la pression du système, on utilise en général un régulateur de pression PID (régulateur proportionnel/intégral/différentiel) qui commande la pompe pour maintenir cons- 35 tante la pression du système. Il est en outre prévu un retour d'agent 2 réducteur vers le réservoir à travers un organe d'étranglement qui constitue un « puits » de régulation de pression. Le coefficient de retour est en général maintenu constant et indépendant de la quantité dosée. C'est pourquoi on commande la pompe, même pendant les pauses de s dosage, pour maintenir la pression constante dans le système. Or, dans le système de dosage, les conduites ou les sou-papes peuvent se boucher ou avoir des fuites. Cela perturbe le dosage correct de l'agent réducteur et ne garantit plus ainsi le post-traitement correct des gaz d'échappement. De manière générale, pendant la phase io de démarrage du système, on effectue des contrôles statiques de pression pour déceler le bouchage ou les fuites. Pendant la phase de démarrage du système, cela permet ainsi de détecter immédiatement les défauts. Mais si le système se bouche ou si une fuite y apparaît seule-ment en cours de fonctionnement, alors que le contrôle en phase de ls démarrage du système n'a indiqué aucun défaut, ce défaut ne sera en général décelé que si la quantité injectée par le dosage de l'agent réducteur diffère suffisamment de la valeur de consigne pour que le taux de conversion dans le catalyseur SCR descende en dessous d'une valeur limite tolérable. Le défaut est détecté seulement au cours de la surveil- 20 lance des émissions de gaz d'échappement. L'inconvénient est alors que d'une part, le défaut du système de dosage est décelé très tardivement et d'autre part, on ne peut distinguer si le défaut est une « ouverture dans la conduite » ou un « filtre bouché » ou encore une « soupape bouchée », car au cours de la surveillance des émissions des gaz d'échap- 25 pement, le défaut détecté de manière générale est celui de « mauvais taux de conversion des oxydes d'azote NOx » sans pouvoir donner de détail du défaut, par exemple indiquer s'il s'agit d'une fuite dans une conduite de pression, d'un composant défectueux du système de dosage ou autre. Cette surveillance ne répond pas à la réglementation qui exige 30 la détection précise du défaut. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé de surveillance d'un système de dosage, notamment celui d'un catalyseur SCR permettant de détecter dès le début un défaut du système 3 et de différencier le défaut en distinguant notamment entre un bouchage du système et une fuite du système. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé s de surveillance d'un système de dosage, notamment pour un catalyseur SCR comprenant un réservoir contenant un liquide, une pompe de transfert régulée en pression et au moins une soupape de dosage, caractérisé en ce qu'on compare la valeur de commande de la pompe de transfert à des valeurs de référence prédéfinies et en cas de dépasse-ment vers le haut et/ou vers le bas des valeurs de référence, on estime que le système de dosage a un défaut. Le procédé selon l'invention s'applique à un système de dosage, notamment un catalyseur SCR alimenté en liquide, par exemple une solution aqueuse d'urée d'un réservoir par l'intermédiaire d'une ls pompe de transfert régulée en pression et d'au moins une soupape de dosage ou injecteur de dosage. Le dosage du liquide se fait par l'ouverture de la soupape de dosage et la pression du système est régulée par la pompe de transfert, elle-même régulée en pression, pour avoir une injection précise et adaptée à la demande pour le liquide. Le procé- 20 dé selon l'invention utilise la relation entre la pression régnant dans le système et qui est le cas échéant influencée par un éventuel défaut tel qu'un bouchage ou une fuite et la commande régulée en pression de la pompe de transfert. Selon l'invention, pendant le fonctionnement du système, on compare la valeur de commande de la pompe de transfert 25 pour une certaine commande prédéfinie de la soupape de dosage par des valeurs de référence prédéfinies et en cas de dépassement vers le haut et/ou vers le bas des valeurs de référence par les valeurs actuelles de commande, on estime que le système de dosage est défectueux. La valeur de commande de la pompe de transfert est notamment la valeur 30 de sortie ou valeur fournie par le régulateur de pression, par exemple un régulateur de pression PID (régulateur proportionnel/intégral/différentiel). Si la pompe de transfert est commandée pendant le fonctionnement du système par des valeurs s'écartant des valeurs de référence prévues, on peut en conclure qu'il y a un défaut. 35 Dans ce cas, on suppose qu'il règne une pression trop élevée ou trop 4 basse, non prévue dans le système à laquelle la pompe de transfert réagit par la régulation de pression. Les conditions de pression non pré-vues impliquent par exemple que le système de conduite est bouché ou que la soupape de dosage est bouchée ou qu'il y a une fuite dans le sys- s tème. Selon un développement préférentiel du procédé de l'invention, la valeur de référence prédéfinie est une valeur de commande minimale pour la pompe de transfert. Cette valeur de commande minimale se rapporte par exemple à la commande de la pompe en de-hors des pauses de dosage. En cas de dépassement vers le bas de la va-leur de référence par la valeur de commande actuelle saisie, on conclut que le taux de retour du liquide réducteur vers le réservoir est trop faible d'une manière non acceptable et/ou que le système de dosage est bouché, par exemple une conduite est bouchée ou une soupape de do- is sage est bouchée et/ou grippée en position fermée. La conduite bouchée peut être occasionnée par exemple par le bouchage de la soupape de dosage ou autre bouchage de conduite, par exemple le bouchage d'un filtre équipant la conduite. Un taux de retour trop faible, est par exemple occasionné par le bouchage de la conduite de retour. La valeur 20 de commande minimale comme valeur de référence peut également se rapporter à la commande de la pompe pendant les pauses de dosage. Dans ce cas, il n'est toutefois pas possible de déceler une soupape de dosage bouchée car la soupape de dosage est toujours fermée pendant les pauses ou intervalles de dosage. 25 La valeur de référence prédéfinie peut également être une valeur de commande maximale de la pompe de transfert. Si la valeur de référence est dépassée par la valeur de commande actuelle, on conclut que la perte de pression est trop élevée et peut être occasionnée par une fuite du système. I1 peut s'agir par exemple d'une fuite d'une conduite 30 ou d'une soupape grippée en position ouverte. En utilisant les valeurs minimales et/ou maximales obtenues par application pour commander la pompe de transfert pour une certaine commande de la soupape de dosage, on peut surveiller de manière simple et robuste l'absence de défaut du système de dosage. Au- 35 cun autre composant que celui existant dans le système de dosage n'est nécessaire de sorte que le procédé selon l'invention permet une surveillance très économique du système de dosage. Selon un autre développement du procédé, la valeur de référence prédéfinie est la dernière valeur de commande valable, ap- 5 prise, pour la pompe de transfert. Cette dernière valeur de commande valable, apprise, est comparée à la valeur de commande apprise de la pompe de transfert. La valeur de commande peut par exemple être apprise pendant les pauses de dosage et elle constitue ainsi une mesure du taux de retour correcte. On estime que le taux de retour est trop bas io si la valeur de commande actuelle apprise est significativement en des-sous de la dernière valeur de commande valable, apprise. Par ailleurs, on conclut que la perte de pression est trop élevée, qu'il y a par exemple une fuite dans le système si la valeur de commande actuelle apprise est significativement supérieure à la dernière valeur de commande valable, 15 apprise. Un écart significatif entre la valeur de commande actuelle apprise par rapport à la dernière valeur de commande valable, apprise, est notamment le cas si l'écart actuel est supérieur à l'écart prévisible entre deux poses de dosage, occasionné par l'effet de vieillissement du système. 20 Selon un développement particulièrement préférentiel du procédé de l'invention, le procédé de surveillance est exécuté pendant une pause de dosage du système de dosage. Pendant une pause de do-sage, la quantité dosée est égale à 0. La pompe est commandée égale-ment pendant les pauses de dosage pour assurer le retour nécessaire de 25 l'agent réducteur dans le réservoir et maintenir ainsi constante la pression dans le système. Pendant cette phase, on peut également surveiller le fonctionnement du système de dosage à l'aide des valeurs de référence obtenues par application pour les valeurs de commande de la pompe de dosage. Cela est possible d'une manière particulièrement 30 avantageuse pendant les pauses de dosage car il n'y aura pas lieu de tenir compte à ce moment d'autres variables tels que par exemple la quantité dosée, c'est-à-dire la commande de la soupape de dosage. L'exécution du procédé selon l'invention est toutefois également possible pendant le dosage en tenant compte alors des valeurs de référence ap- 6 plicables pour la quantité de dosage respective et des valeurs de commande correspondantes de la pompe de transfert. Les valeurs de référence peuvent se déterminer par exemple au cours d'une phase d'apprentissage en déterminant alors des s valeurs de référence appropriées pour les différentes phases de fonctionnement. La condition est que la phase d'apprentissage soit faite sur un système non défectueux. Le procédé selon l'invention n'est pas limité à la surveillance d'un système de dosage d'un catalyseur SCR. Le procédé selon io l'invention peut s'utiliser de manière générale pour surveiller des systèmes d'injection régulés en pression, équipés d'un système de retenue de pression. L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé lorsque le pro- fs gramme est exécuté 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 lorsque le programme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande. 20 L'appareil de commande peut être par exemple l'appareil de commande central ou appareil de gestion du véhicule ou d'un moteur à combustion interne ou encore de l'unité de commande du système de dosage SCR du véhicule. La réalisation de l'invention sous la forme d'un programme d'ordinateur ou d'un produit programme 25 d'ordinateur a l'avantage particulier de ne pas nécessiter dans le véhicule d'autres composants pour la mise en oeuvre du procédé. Il suffit d'implémenter le programme d'ordinateur approprié pour que le procédé puisse être réalisé d'une manière particulièrement avantageuse même sur des véhicules existants. 30 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé de surveillance d'un système de dosage tel qu'un catalyseur SCR représenté dans les dessins annexés dans lesquels :

7 - la figure 1 est une vue schématique des composants d'un système de dosage d'un catalyseur SCR, et - la figure 2 montre de manière très schématique un ordinogramme pour la mise du procédé selon l'invention.

Description d'exemples de réalisation La figure 1 montre schématiquement les composants d'un système de dosage d'un catalyseur SCR. La conduite de gaz d'échappement 10 d'un moteur à combustion interne 11 est équipée d'un catalyseur SCR 12 qui réduit sélectivement les oxydes d'azote con-tenus dans les gaz d'échappement par une réduction catalytique sélective (réduction SCR). Pour cette réaction, on utilise de l'ammoniac NH3 comme agent réducteur. L'ammoniac étant une substance toxique, on obtient cette substance à partir d'une substance de support non dangereuse, à savoir l'urée. L'urée est injectée sous la forme d'une solution 15 aqueuse d'urée (liquide) par l'intermédiaire d'une soupape de dosage 13 dans la conduite des gaz d'échappement 10 en amont du catalyseur SCR 12. La solution aqueuse d'urée est stockée dans un réservoir 14. La solution aqueuse d'urée est prélevée du réservoir par une conduite d'aspiration 15. Le transfert de l'agent réducteur se fait à l'aide d'une 20 pompe 16. La solution, mise sous pression dans la conduite de pression 17, alimente la soupape de dosage 13. Le dosage se fait dans un système hydraulique dans lequel la pression de l'agent à doser est un point déterminant pour une injection précise et faite à la demande, de la solution d'agent réducteur dans la conduite des gaz d'échappement 10. La 25 pression de l'agent réducteur est alors régulée sur une pression de con-signe prédéfinie. Pour cela, il est prévu un capteur de pression 18 qui transmet les signaux de pression saisis à un appareil de commande 19 pour permettre de réguler la pression de consigne prédéfinie à l'aide de signaux fournis par l'appareil de commande 19 agissant sur la pompe 30 de transfert 16 pour obtenir une valeur de commande appropriée. La commande de la soupape de dosage 13 se fait également par l'intermédiaire des signaux fournis par l'appareil de commande 19. Il est en outre prévu une conduite de retour 20 avec un organe d'étranglement 21 à travers lequel une partie de l'agent réducteur est 35 pompée en retour dans le réservoir 14 avec un débit de retour constant.

8 La figure 2 montre très schématiquement un ordinogramme pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Dans l'étape 101, on détermine une valeur de référence à partir des valeurs de sortie de la pompe de transfert pour une commande déterminée ou prédéfinie de la soupape de dosage. Cette valeur de référence est par exemple la dernière valeur de commande, valable, apprise, pour la pompe de transfert au cours d'une pause de dosage. La valeur de référence peut se déterminer par exemple pendant une phase d'apprentissage et être actualisée à des intervalles déterminés. Dans io l'étape 102, on détermine la valeur de commande actuelle de la pompe de transfert pour une commande appropriée de la soupape de dosage par régulation de pression. Dans l'étape suivante 103, on vérifie si la valeur de commande actuelle est supérieure à la valeur de référence. Si cela est le cas, l'émission 104 indique un défaut, notamment une forte 15 perte de pression dans le système de dosage (leY défaut). Ce défaut peut être par exemple occasionné par une fuite du système. Si la valeur de commande actuelle ne dépasse pas la valeur de référence, on vérifie dans l'étape 105 si la valeur de commande actuelle de la pompe de transfert est inférieure à la valeur de référence. Si cela est le cas, il y a 20 émission d'un signal 106 indiquant un défaut, notamment un bourrage du système (2ème défaut). Il peut s'agir par exemple d'une soupape de dosage bouchée ou d'une conduite bouchée dans le système de dosage. Dans la mesure où la valeur de référence a été obtenue au cours d'une pause de dosage, on peut dans ce cas estimer que le taux de retour est 25 trop bas. Si l'interrogation dans l'étape 105 indique que la valeur de commande actuelle de la pompe de transfert n'est pas inférieure à la valeur de référence, le procédé se terminera sans émettre de signal de défaut ou encore il peut recommencer à nouveau à partir de l'étape 102. Pour la comparaison de la valeur de commande actuelle à 30 la valeur de référence, on prévoit de préférence une bande de tolérance au-dessus et en dessous de la valeur de référence pour ne pas conclure directement qu'il y a un défaut pour seulement de petits écarts par rapport à la valeur de référence qui se situe dans le cadre des variations usuelles. 35 NOMENCLATURE

10 Conduite de gaz d'échappement 11 Moteur à combustion interne 12 Catalyseur SCR 13 Soupape de dosage 14 Réservoir d'agent réducteur 15 Conduite d'aspiration 16 Pompe 17 Conduite de pression 18 Capteur de pression 19 Appareil de commande 20 Conduite de retour 21 Organe d'étranglement de retour 101-106 Etapes de l'ordinogramme appliquant le procédé de l'invention20

Claims

REVENDICATIONS1» Procédé de surveillance d'un système de dosage, notamment pour un catalyseur SCR (12) comprenant un réservoir (14) contenant un liquide, une pompe de transfert (16) régulée en pression et au moins une soupape de dosage (13), procédé caractérisé en ce qu' on compare la valeur de commande de la pompe de transfert (16) à des valeurs de référence prédéfinies et en cas de dépassement vers le haut et/ou vers le bas des valeurs de référence, on estime que le système de io dosage a un défaut. 2» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de commande de la pompe de transfert (16) est la valeur de 15 sortie fournie par un régulateur de pression, notamment un régulateur de pression (PID). 3» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la valeur de référence prédéfinie est une valeur de commande minimale de la pompe de transfert (16) et en cas de dépassement vers le bas de la valeur de référence, on estime que le coefficient de retour est trop bas d'une manière non acceptable et/ou que le système de dosage est bouché. 25 4» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de référence prédéfinie est une valeur de commande maximale de la pompe de transfert (16) et en cas de dépassement vers le haut de 30 la valeur de référence, on estime que le système de dosage présente une perte de pression trop élevée, inacceptable, notamment qu'il a une fuite. 5» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ii la valeur de référence prédéfinie est la dernière valeur de commande valable, apprise, de la pompe de transfert (16) et on compare cette dernière valeur de commande valable, apprise, à la valeur de commande actuelle, apprise, de la pompe de transfert (16). 6» Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on estime que le coefficient de retour est trop faible de manière non acceptable et/ou que le système de dosage est bouché si la valeur de io commande actuelle, apprise, est significativement inférieure à la dernière valeur de commande valable, apprise. 7» Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' 15 on estime que la perte de pression est trop élevée de manière inacceptable dans le système de dosage, notamment qu'il y a une fuite si la va-leur de commande actuelle, apprise, est significativement supérieure à la dernière valeur de commande valable, apprise. 20 8» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on exécute le procédé au cours d'une pause de dosage du système de dosage. 25 9» Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 lorsqu'il est exécuté par un appareil de calcul ou un appareil de commande. 10» Produit programme d'ordinateur comportant un code programme 30 enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 lorsque le pro-gramme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande. 35