FR3019211B1 - Procede pour determiner la concentration d'un composant de gaz d'echappement - Google Patents

Abstract

Procédé pour déterminer la concentration d'un composant dans les gaz d'échappement comprenant les étapes suivantes consistant à : - fournir une tension toujours essentiellement constante (U1) pour entraîner le transport et électrochimique du composant à partir des gaz d'échappement vers un volume de référence (15) du capteur de gaz d'échappement (10), - saisir une tension de Nernst (UN) développée par la différence entre la concentration du composant dans les gaz d'échappement et la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d'échappement (10), - calculer la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d'échappement (10) en tenant compte de la tension de Nernst (UN), saisie à l'aide d'un calculateur (40) en appliquant un modèle dynamique, - déterminer la concentration du composant dans les gaz d'échappement à partir de la tension de Nernst (UN), saisie en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d'échappement (10).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la concentration d’un composant de gaz d’échappement ainsi qu’un programme d’ordinateur pour l’application du procédé, un support de mémoire électronique pour le programme et un appareil de commande électronique appliquant un tel programme.

Etat de la technique

Selon l’état de la technique on connaît déjà un procédé pour déterminer la concentration d’un composant des gaz d’échappement.

Par exemple, on utilise les sondes lambda pour détecter la concentration en oxygène des gaz d’échappement d’un moteur thermique. Les sondes lambda ont une électrode de gaz d’échappement ou électrode de Nernst et une électrode de référence entre lesquelles se développe une tension de Nernst correspondant à la différence des pressions partielles d’oxygène.

On distingue des sondes lambda avec une référence d’oxygène de l’air et les sondes lambda avec une référence d’oxygène pompé. Dans le cas des sondes à référence d’oxygène de l’air, l’oxygène servant de référence arrive par exemple par un canal de raccordement des sondes à un canal de référence ouvert relié à l’électrode de référence. La pression partielle de l’oxygène appliquée à l’électrode de référence peut ainsi être prise comme constante ne dépendant que de la pression ambiante.

Dans le cas des sondes utilisant une référence d’oxygène pompée, en général la pression partielle d’oxygène appliquée à l’électrode de référence n’est pas constante. En effet, les ions d’oxygène sont pompés par effet électrochimique à partir des gaz d’échappement dans un volume de référence plus ou moins coupé de l’extérieur. De façon caractéristique, cela se fait en ce que pour le transport électrochimique, on utilise une tension essentiellement constante. Ainsi, la pression partielle de l’oxygène appliquée à l’électrode de référence, augmente par exemple et passe de 0,21 bar à 2-20 bars.

Il est déjà connu que dans le cas d’une pression partielle d’oxygène de référence pompé, augmentée appliquée à l’électrode de ré férence, la tension de Nernst entre l’électrode de Nernst et l’électrode de référence augmente et il faut en tenir compte pour déterminer la concentration en oxygène des gaz d’échappement. De plus, il est déjà connu que l’amplitude de la tension de Nernst actuelle pour le courant de pompage de référence et ainsi également pour la pression partielle d’oxygène sur l’électrode de référence, est un élément déterminant car la tension de Nernst se combine à la tension de pompage raccordée, c’est-à-dire qu’en général elle s’oppose à celle-ci.

Pour tenir compte de tels effets, on a effectué dans le passé des corrections dépendant de la tension de Nernst instantanée pour déterminer les concentrations en gaz. Pour cela on partait jusqu’alors de la concentration de gaz, respective, dans le volume de gaz de référence qui correspond pour la tension de Nernst instantanée à une concentration de gaz stable à long terme, c’est-à-dire qu’elle représente une valeur stationnaire. L’inconvénient de cette procédure est qu’après modification de la concentration de gaz dans les gaz d’échappement, en général la concentration de gaz dans le volume de gaz de référence ne correspond plus à la valeur stationnaire pour cette concentration de gaz dans les gaz d’échappement. Bien plus, la concentration dans le volume de gaz de référence, directement après la variation de la concentration dans les gaz d’échappement, correspond encore à la valeur de la concentration dans le volume de gaz de référence, directement avant la variation de la concentration dans les gaz d’échappement. Ce n’est que progressivement, dans le cadre de la phase d’amortissement que la concentration dans le volume de gaz de référence se rapproche de la valeur stationnaire de la concentration de gaz dans les gaz d’échappement. De telles phases d’amortissement peuvent durer, en pratique, et pour les capteurs de gaz d’échappement du commerce, elles durent de façon caractéristique, entre dix et quinze secondes. Pendant cet intervalle, la concentration en gaz d’échappement ne se détermine pas avec des capteurs connus selon l’état de la technique et des procédés de gestion connus, avec les corrections correctes ; ainsi les concentrations des gaz effectivement déterminées peuvent différer des concentrations effectives des gaz ce qui peut notamment créer des difficultés pour répondre à des exigences de précision de signal élevées.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention repose sur la considération que les corrections connues selon l’état de la technique peuvent donner des résultats exacts dans le cas de concentrations de gaz constantes sur une durée prolongée, dans les gaz d’échappement, pour les concentrations de gaz à déterminer, dans le cas dynamique, c’est-à-dire par exemple après des variations telles que des variations brusques les concentrations de gaz dans les gaz d’échappement donnent néanmoins au moins par phase des résultats imprécis. Cela résulte du fait que la concentration de gaz dans le volume de référence ne correspond pas à la concentration stationnaire au cours de la phase d’amortissement, c’est-à-dire qu’elle ne correspond pas à la concentration qui s’établit si la concentration de gaz dans les gaz d’échappement prend une valeur constante sur une durée longue. Bien plus, la concentration de gaz dans le volume de référence, après une variation brusque de la concentration de gaz dans les gaz d’échappement est d’abord encore égale à la concentration de gaz dans le volume de référence avant la variation brusque de la concentration de gaz dans les gaz d’échappement. Ce n’est que par le courant de pompage par la tension de Nernst modifiée pour le composant concerné des gaz d’échappement que celui-ci passe des gaz d’échappement dans le volume de référence que dans une phase d’amortissement on aura la nouvelle concentration de gaz dans le volume de référence.

Ainsi, l’invention a pour objet un procédé pour déterminer la concentration d’un composant des gaz d’échappement comprenant les étapes consistant à appliquer une tension toujours essentiellement constante pour le transport électrochimique du composant à partir des gaz d’échappement vers un volume de référence du capteur de gaz d’échappement, puis saisir la tension de Nernst développée par la différence de concentration du composant dans les gaz d’échappement et du composant dans le volume de référence du capteur de gaz d’échappement, puis calculer la concentration du composant dans le volume de référence du capteur de gaz d’échappement en tenant compte de la tension de Nernst saisie à l’aide d’un calculateur en appliquant un modèle dynamique, et enfin déterminer la concentration du composant dans les gaz d’échappement à partir de la tension de Nernst saisie en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence du capteur de gaz d’échappement.

En d’autres termes, l’invention consiste à appliquer une tension toujours essentiellement constante pour commander le transport électrochimique du composant à partir des gaz d’échappement vers le volume de référence du capteur de gaz d’échappement. La tension toujours essentiellement constante est notamment celle fournie à partir d’une tension d’alimentation prédéterminée fixe, à un diviseur de tension ayant des résistances de diviseur de tension, fixes. Une tension toujours essentiellement constante est une tension qui, pendant l’application du procédé varie peu notamment dans des périodes de plusieurs minutes, et en particulier d’au plus de 2% ou d’au plus de 30 mV. Cette tension, toujours essentiellement constante, peut être notamment une tension constante.

Le transport électrochimique du composant à partir des gaz d’échappement vers la chambre de référence du capteur de gaz d’échappement ne se fait pas à l’aide d’une source de courant constant qui, certes, convient techniquement bien pour le présent problème, mais serait une solution relativement coûteuse qu’il faut éviter pour cette raison.

La tension essentiellement constante peut être fournie par une résistance intermédiaire appliquée aux électrodes d’une cellule électrochimique.

Pour pouvoir déterminer de manière correcte la concentration du composant dans les gaz d’échappement, toujours par exemple après des variations brusques de la concentration des gaz, il est prévu selon l’invention d’obtenir la concentration du composant dans le volume de référence en tenant compte de la tension de Nernst à l’aide du calculateur appliquant un modèle dynamique.

Un modèle dynamique selon l’invention est un modèle qui détermine une valeur de sortie en se fondant sur une valeur d’entrée et sur les valeurs d’entrée et/ou de sortie antérieures. Dans le cas simple, le modèle dynamique détermine par exemple les valeurs de sortie par filtrage, notamment par un filtrage passe-bas du premier ordre pour les valeurs d’entrée. Ainsi, le modèle dynamique peut notamment être un modèle qui tient compte du transport du composant dans le volume de référence résultant, notamment de la tension essentiellement constante fournie et en tenant compte du transport du composant à partir du volume de référence et qui résulte notamment de l’échange de gaz entre le volume de référence et l’environnement du capteur de gaz d’échappement. La constante de temps du filtrage passe-bas du premier ordre, décrit ci-dessus peut ainsi de préférence être choisi pour la concordance avec la durée d’enregistrement en mémoire du volume de référence pour une surpression du composant. C’est ainsi qu’il est notamment prévu de calculer la concentration du composant dans le volume de référence après filtrage, notamment un filtrage passe-bas du premier ordre, de la tension de Nernst saisie et/ou de l’intensité du courant traversant la cellule électrochimique et de faire une transformation en appliquant une ligne caractéristique. On peut également envisager des règles de calcul développées en tenant compte de paramètres supplémentaires tels que par exemple la température, le vieillissement de la sonde ou d’éléments analogues pour transformer par calcul, les valeurs filtrées.

En outre, selon l’invention, on détermine la concentration du composant dans les gaz d’échappement en convertissant la tension de Nernst saisie actuellement en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence en une concentration du composant dans les gaz d’échappement. Cela peut se faire par exemple en utilisant des courbes caractéristiques enregistrées et dont les valeurs pratiques sont connues en soi.

Par exemple, une certaine concentration de composant dans les gaz d’échappement pour une concentration très élevée du composant dans le volume de référence correspondant à une tension de Nernst relativement élevée alors que la même concentration du composant dans les gaz d’échappement pour une concentration faible du composant dans le volume de référence correspond à une tension de Nernst relativement basse.

Dans le cadre de l’invention, le composant est notamment un composant gazeux et en particulier de l’oxygène.

Dans le cadre de l’invention, la tension de Nernst est une tension qui se développe du fait de la différence de concentration, notamment la différence des concentrations d’oxygène sur les électrodes d’une cellule électrochimique.

Dans le cas d’une sonde avec une référence pompée, l’invention fournit ainsi la possibilité évoquée ci-dessus de mesurer de manière précise la concentration d’un composant dans un gaz d’échappement sans avoir à injecter le courant de pompage concerné par l’intermédiaire d’une source de courant qui, en général, est d’un coût élevé, notamment par comparaison avec une source de tension constante.

La tension essentiellement constante fournie selon l’invention peut être obtenue à l’aide, par exemple, d’un diviseur de tension à partir d’une tension d’alimentation appliquée par une résistance intermédiaire à la cellule électrochimique. La tension essentiellement constante fournie selon l’invention est par exemple égale à environ 1,6 V.

En plus de la prise en compte passive développée ci-dessus, de la concentration du composant dans un volume de référence pour déterminer la concentration du composant dans les gaz d’échappement un développement de l’invention, permet également de s’opposer de manière active aux écarts dynamiques de la concentration du composant dans le volume de référence par rapport à la valeur stationnaire.

Pour cela, on peut combiner des impulsions de tension à la tension essentiellement constante et ces impulsions raccourcissent les phases dans lesquelles la concentration du composant dans le volume de référence diffère de sa valeur stationnaire.

La combinaison de deux tensions peut être considérée ici, notamment comme correspondant à un montage en parallèle. Ainsi, on peut notamment combiner la tension essentiellement constante et les impulsions de tension le cas échéant par une résistance intermédiaire, en parallèle à une cellule électrochimique, qui relie de manière électro chimique le volume de référence avec les gaz d’échappement dans le capteur de gaz d’échappement.

Raccourcir les phases dans lesquelles la concentration du composant dans le volume de référence diffère de sa valeur stationnaire signifie selon l’invention que d’une part le composant est transporté dans le volume de référence lorsque la concentration du composant dans le volume de référence est inférieure à sa valeur stationnaire et d’autre part le composant est évacué du volume de référence, lorsque la concentration du composant dans le volume de référence est supérieure à sa valeur stationnaire.

Les valeurs stationnaires de la concentration du composant dans le volume de référence sont les valeurs respectives qui s’établissent notamment de manière asymptotique pour une concentration donnée du composant dans les gaz d’échappement et/ou pour une tension de Nernst donnée, même après un temps suffisamment long.

Selon un développement du procédé, on combine des impulsions de tension à la tension essentiellement constante, ces impulsions ayant pour effet de maintenir toujours constante la concentration du composant dans le volume de référence indépendamment de la concentration du composant dans les gaz d’échappement. L’expression « toujours » signifie notamment qu’on aura une valeur constante en moyenne sur des intervalles de temps par exemple d’une seconde.

Dans ce cas, en général la concentration du composant dans le volume de référence ne prend pas la valeur fondée sur la tension essentiellement constante fournie et de la tension de Nernst s’opposant de manière générale à celle-ci, comme valeur stationnaire. Bien plus, la concentration du composant dans le volume de référence est maintenue constante par la poursuite de l’effet des impulsions de tension continuent d’être actives.

La valeur de la concentration du composant dans le volume de référence maintenue constante ici peut se prédéfinir. En particulier, les impulsions de tension permettent de transporter le composant dans le volume de référence si la concentration effective du composant dans le volume de référence est inférieure à la concentration prédéfinie du composant dans le volume de référence ; si la concentra tion effective du composant dans le volume de référence est supérieure à la concentration prédéfinie du composant dans le volume de référence on évacue le composant du volume de référence.

Selon un développement du procédé, les impulsions de tension ont une durée de 3 ms - 10 ms et/ou entre les impulsions de tension, on ménage des pauses d’une durée de 20 ms - 600 ms. Des modes de réalisation du procédé de l’invention permettent également d’avoir des impulsions de tension d’une durée d’impulsion de 2 ms -15 ms et/ou des pauses d’une durée de 15 ms à 800 ms entre les impulsions de tension.

Selon l’invention, on a des impulsions de tension avec les deux polarités, c’est-à-dire à la fois des impulsions de tension qui évacuent le composant des gaz d’échappement de manière électrochimique dans le volume de référence et aussi des impulsions de tension qui transportent le composant du gaz d’échappement de façon électrochimique, dans la direction opposée, c’est-à-dire à partir du volume de référence vers les gaz d’échappement. L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur pour exécuter toutes les étapes du procédé ainsi qu’un support de mémoire électronique contenant l’enregistrement du programme d’ordinateur et aussi un appareil de commande avec un tel support de mémoire. Par exemple, il peut s’agir de l’appareil de commande d’un véhicule automobile.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de procédé de détermination de la concentration d’un composant de gaz d’échappement représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d’un élément d’un capteur de gaz d’échappement et de son circuit électrique, la figure 2 est un exemple de chronogrammes de la concentration effective d’un composant dans un gaz d’échappement, de la tension de Nernst saisie ainsi que de la concentration calculée du composant dans un volume de référence et la concentration du composant dans les gaz d’échappement tenue selon le procédé de l’invention, la figure 3 montre à titre d’exemple, les chronogrammes de la concentration effective d’un composant d’un gaz d’échappement, de la tension de Nernst saisie, de la concentration calculée du composant dans un volume de référence ainsi que de la concentration déterminée par le procédé de l’invention d’un composant des gaz d’échappement et ainsi que des impulsions de tension.

Description de modes de réalisation

La figure 1 est un schéma d’un élément de capteur connu selon l’état de la technique faisant partie d’un capteur de gaz d’échappement 10, et le schéma du circuit électrique correspondant, également connu selon l’état de la technique. L’élément de capteur comporte une cellule électrochimique 11 composée d’une électrode de Nernst 12 exposée aux gaz d’échappement, d’une électrode de référence 14 installée dans un volume de référence 15 et d’un électrolyte solide 18 en liaison avec l’électrode de Nernst 12 et l’électrode de référence 14. L’électrode de Nernst 12 peut, comme présenté, être protégée par une couche de couverture 13. L’électrode de référence 14 remplit complètement la section du volume de référence 15 comme cela est présenté. L’élément de capteur comporte en outre un dispositif de chauffage 16 dans une isolation 17.

Les deux extrémités du dispositif de chauffage 16, l’électrode de Nernst 12 et l’électrode de référence 14 sont reliées électriquement à une interface 30 associée au capteur de gaz d’échappement 10, par exemple un connecteur de sonde. Pour cela, l’interface 30 comporte par exemple une douille compatible réalisée sur un appareil de commande tel qu’un boîtier de commande de moteur d’un véhicule automobile.

Le côté de l’interface 30 non tourné vers l’élément de capteur 10 comporte un circuit électrique 20.

Le circuit électrique 20 comporte une alimentation en tension de pompage 21, une alimentation en tension impulsionnelle 22, une alimentation en tension de chauffage 23, une unité de mesure de tension réalisée sous la forme d’un convertisseur AD-24 ainsi qu’un calculateur 40. L’alimentation en tension de pompage 21 comporte un diviseur de tension 210 avec deux résistances de division de tension 211, 212. Le diviseur de tension 210 est branché entre une tension d’alimentation Uo et le potentiel de masse. Ainsi, on a une tension Ui pratiquement constante entre les résistances 211, 212 du diviseur de tension. Cette tension pratiquement constante est par exemple égale à 1,6 V. La tension Ui est appliquée par la résistance intermédiaire 213 et l’interface 30 à l’électrode de référence 14 de l’élément de capteur 10. On réalise de cette manière une référence pompée. L’intensité du courant de pompage est fixée par le choix approprié de la résistance intermédiaire 213 ; elle se situe de manière caractéristique dans un ordre de grandeur de 20 microampères. L’alimentation en tension impulsionnelle 22 génère des impulsions électriques bipolaires dont l’amplitude est de manière caractéristique de 3,3 V et/ou une intensité égale à 500 microampères. Les impulsions électriques sont appliquées en parallèle sur la tension Ui de l’alimentation en tension de pompage 21 ; elles sont appliquées ainsi également par l’interface 30 à l’électrode de référence 14. L’alimentation en tension de pompage 22 est conçue pour générer des impulsions qui ont une durée de 3 ms - 10 ms avec des pauses entre les impulsions ; la durée des pauses est toujours au moins égale à 20 ms, voire toujours au moins égale à 100 ms. L’alimentation en tension de chauffage 23 alimente le dispositif de chauffage 16 de l’élément de capteur 10 par l’interface 30 en lui appliquant une tension de batterie, par exemple égale à 13 V.

La tension de Nernst Un qui se développe entre l’électrode de Nernst 12 et l’électrode de référence 14 est appliquée par l’intermédiaire de l’interface 30 et d’un filtre électronique 240 composé d’une résistance de filtre 241 et d’un condensateur de filtre 242 à un convertisseur A/N, 24 (convertisseur analogique / numérique).

Ensuite, la tension de Nernst Un sous la forme d’un signal numérique, est traitée entre autre par le calculateur 40 qui comporte un modèle dynamique décrivant la concentration du composant dans le volume de référence 15. Dans la mesure où cela ne se fait pas dans le calculateur 40 on a prévu d’autres calculateurs ou unité de cal cul pour déterminer la concentration du composant dans les gaz d’échappement à partir de la tension de Nernst Un, saisie, en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence 15.

La figure 2 représente à titre d’exemple, des chronogrammes correspondant à l’application du procédé de l’invention à l’aide du dispositif décrit en référence à la figure 1.

Dans la partie supérieure de la figure 2, le chronogramme (a) représente la concentration effective du composant preei dans les gaz d’échappement en fonction du temps t. Cette concentration est tout d’abord à un niveau élevé puis dans l’intervalle de temps compris entre les instants tl et t2, elle prend un niveau bas pour remonter ensuite de nouveau à un niveau élevé comme le niveau initial.

En-dessous, il y a un chronogramme (b) (figure 2) qui représente la tension de Nernst Un fournie par exemple par le convertisseur A/N, 24 en fonction du temps. La tension de Nernst Un a tout d’abord une valeur faible correspondant à une faible différence entre les concentrations du composant dans les gaz d’échappement et dans le volume de référence 15. A l’instant tl, la tension de Nernst Un passe brusquement à une valeur élevée pour ensuite diminuer jusqu’à l’instant t3. On a ainsi un dépassement caractéristique. A l’instant t2 la tension de Nernst Un passe brusquement à une valeur basse pour ensuite remonter de nouveau quelque jusqu’à l’instant t4. On a ici un dépassement négatif caractéristique. De façon générale, la valeur de la tension de Nernst Un est en permanence positive même pendant les dépassements négatifs.

Le dépassement caractéristique dans le sens positif ou négatif de la tension de Nernst Un se comprend par l’analyse de la concentration du composant dans le volume de référence 15, pref représenté par le chronogramme (c) de la figure 2.

Au début de la séquence considérée, la tension de Nernst Un est faible comme cela a déjà été constaté dans le chronogramme (b) de la figure 2. La tension essentiellement constante Ui est ainsi appliquée dans une très large mesure de façon inchangée à la cellule électrochimique 11 de l’élément de capteur 10 entre l’électrode de Nernst 12 et l’électrode de référence 14 ; cela se traduit par un transport comparativement élevé du composant vers le volume de référence 15. Il en résulte la forte concentration du composant dans le volume de référence 15 pref, comme cela apparaît dans le chronogramme (c) de la figure 2 avant l’instant 11. A l’instant 11 la concentration preei du composant dans les gaz d’échappement chute à un niveau bas. La concentration pref du composant dans le volume de référence 15 reste tout d’abord à un niveau élevé inchangé. C’est pourquoi, la tension de Nernst Un passe brusquement à cet instant à un niveau particulièrement élevé.

Ensuite, la tension de Nernst Un, élevée, s’oppose à la tension Ui appliquée à la cellule électrochimique 11 ce qui diminue le transport du composant vers le volume de référence 15 par comparaison à la situation précédente. Comme il y a un échange gazeux plus ou moins fort entre le volume de référence 15 et l’environnement du capteur de gaz d’échappement 10, la concentration prefdu composant dans le volume de référence 15 chute ensuite, selon une certaine constante de temps. Par exemple, à l’instant t3, on atteint une valeur pratiquement stationnaire de la concentration pref du composant dans le volume de référence 15 et cette concentration reste ensuite pratiquement inchangée. La tension de Nernst Un diminue ainsi pendant cet intervalle de temps en fonction de la décroissance de la concentration pref du composant dans le volume de référence 15 dans cet intervalle compris entre les instants tl et t3. A l’instant t2, la concentration preei du composant dans les gaz d’échappement passe brusquement à un niveau élevé. Mais la concentration du composant dans le volume de référence 15 est tout d’abord inchangée à un niveau bas. C’est pourquoi, à cet instant, la tension de Nernst Un passe brusquement à un niveau particulièrement bas.

Ensuite, la tension de Nernst Un, basse, s’oppose faiblement à la tension Ui appliquée à la cellule électrochimique 11 et le transport du composant vers le volume de référence 15 augmente par comparaison à la situation précédente. La concentration pref du composant dans le volume de référence 15 augmente ensuite avec une cer taine constante de temps. Par exemple, à l’instant t4 on atteint une valeur largement stationnaire de la concentration du composant dans le volume de référence 15 et ensuite cette concentration reste pratiquement inchangée. De façon correspondante, la tension de Nernst Un augmente pendant l’intervalle de temps, c’est-à-dire dans l’intervalle compris entre les instants t2 et t4 lorsque la concentration pref du composant augmente dans le volume de référence 15.

Comme cela a été décrit en référence aux chronogrammes (a)-(c) de la figure 2, on a une relation univoque entre la concentration du composant dans les gaz d’échappement et la tension de Nernst Un qui n’est réalisée que de façon limitée. Pour néanmoins pouvoir déterminer correctement la concentration du composant dans les gaz d’échappement, il est prévu, dans le calculateur 40 (figure 1) de rendre disponible la valeur actuelle, la concentration pref du composant dans le volume de référence 15 à l’aide d’un modèle dynamique. Ainsi, le modèle dynamique est réalisé par un filtrage passe-bas du premier ordre du courant traversant la cellule électrochimique 11 ; la constante de temps du filtre passe-bas est choisie en fonction de la dynamique de l’échange des gaz entre le volume de référence 15 et son environnement.

Connaissant la tension de Nernst Un actuelle et la concentration actuelle pref du composant dans le volume de référence 15 on peut alors, à l’aide de tableaux enregistrés ou de règles de calcul, déterminer de façon univoque la concentration du composant dans les gaz d’échappement.

Les concentrations pmes ainsi déterminées du composant dans les gaz d’échappement sont représentées par le chronogramme (d) de la figure 2. Ces concentrations coïncident avec les concentrations effectives preei du composant dans les gaz d’échappement telles qu’elles sont représentées dans le chronogramme (a) de la figure 2 et cela sans erreur dans le cas idéal.

La figure 3 montre un développement du procédé de l’invention. Ce développement dépasse dans une certaine mesure le procédé représenté en référence à la figure 2 en ce que directement après les instants tl et t2, lorsque la concentration pref du composant dans le volume de référence 15 ne correspond pas à sa valeur station naire par rapport à la valeur actuelle de la concentration du composant dans les gaz d’échappement, pour une intervention active sur le transport du composant des gaz d’échappement vers le volume de référence 15. Pour cela l’alimentation de tension impulsionnelle 22 (figure 1) fournit des impulsions électriques qui assurent le transport du composant vers le volume de référence 15 ou pour sortir du volume de référence 15. Les intensités correspondant aux impulsions électriques et qui traversent la cellule électrochimique 11 sont représentées dans le chronogramme (e) de la figure 3. Après la chute de la concentration du composant dans les gaz d’échappement, ces impulsions font sortir le composant du volume de référence 15 (après l’instant tl) et après une augmentation de la concentration du composant dans les gaz d’échappement, elles font arriver le composant dans le volume de référence 15 (après l’instant t2).

Il apparaît ainsi que la concentration pref du composant dans le volume de référence 15, après les variations brusques de la concentration preai du composant dans les gaz d’échappement, adopte ainsi beaucoup plus rapidement sa valeur stationnaire, notamment de manière significative avant les instants t3 ou t4.

Selon une autre variante du procédé, on applique les impulsions électriques pour que la concentration du composant dans le volume de référence soit réglée sur une valeur constante, c’est-à-dire indépendante de la concentration du composant dans les gaz d’échappement.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Capteur de gaz d’échappement 11 Cellule électrochimique 12 Electrode de Nernst 13 Couche de couverture 14 Electrode de référence 15 Volume de référence 16 Dispositif de chauffage 17 Isolation 20 Circuit électrique 21 Alimentation en tension de pompage 22 Alimentation en tension impulsionnelle 23 Alimentation en tension de chauffage

24 Convertisseur A/N 30 Interface 40 Calculateur 210 Diviseur de tension 211, 212 Résistance du diviseur de tension 213 Résistance intermédiaire 240 Filtre électronique 241 Résistance de filtre 242 Condensateur de filtre

Pmes Concentration déterminée du composant dans les gaz d’échappement

Pref Concentration dans le volume de référence

Preei Concentration dans les gaz d’échappement

Uo Tension d’alimentation

Ui Tension constante / Tension de l’alimentation

Un Tension de Nernst

Claims (9)

1. REVENDICATIONS 1°) Procédé pour déterminer la concentration d’un composant dans les gaz d’échappement comprenant les étapes suivantes consistant à : - fournir une tension toujours essentiellement constante (Ui) pour entraîner le transport et électrochimique du composant à partir des gaz d’échappement vers un volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10), - saisir une tension de Nernst (Un) développée par la différence entre la concentration du composant dans les gaz d’échappement et la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10), - calculer la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10) en tenant compte de la tension de Nernst (Un), saisie à l’aide d’un calculateur (40) en appliquant un modèle dynamique, - déterminer la concentration du composant dans les gaz d’échappement à partir de la tension de Nernst (Un), saisie en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10).
2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ à la tension (Ui) essentiellement constante, on combine des impulsions de tension (U2) pour raccourcir les phases dans lesquelles la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10) diffère de sa valeur stationnaire.
3. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ à la tension (Ui) essentiellement constante, on combine des impulsions de tension (U2) pour maintenir toujours constante la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10) indépendamment de la concentration du composant dans les gaz d’échappement.
4. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’on prend la tension (Ui) essentiellement constante sur un diviseur de tension (211, 212) et on l’applique par une résistance intermédiaire (213) à une cellule électrochimique (11) du capteur de gaz d’échappement (10).
5. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions de tension (U2) sont appliquées par une autre résistance intermédiaire (221) à la cellule électrochimique (11) du capteur de gaz d’échappement (10).
6. 6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les impulsions de tension (U2) ont une durée d’impulsions de 3 ms à 10 ms et/ou les impulsions de tension (U2) sont séparées par des pauses d’une durée comprise entre 20 ms et 600 ms.
7. 7°) Programme d’ordinateur conçu pour appliquer les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, pour déterminer la concentration d’un composant dans les gaz d’échappement comprenant les étapes suivantes consistant à : - fournir une tension toujours essentiellement constante (Ui) pour entraîner le transport électrochimique du composant à partir des gaz d’échappement vers un volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10), - saisir la tension de Nernst (Un) développée par la différence entre la concentration du composant dans les gaz d’échappement et la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10), - calculer la concentration du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10) en tenant compte de la tension de Nernst (Un), saisie à l’aide d’un calculateur (40) en appliquant un modèle dynamique, et - déterminer la concentration du composant dans les gaz d’échappement à partir de la tension de Nernst (Un), saisie en fonction de la concentration calculée du composant dans le volume de référence (15) du capteur de gaz d’échappement (10).
8. 8°) Support de mémoire électronique dans lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon la revendication 7.
9. 9°) Appareil de commande électronique (20) comprenant un support de mémoire électronique selon la revendication précédente 8.