FR3073004A1

FR3073004A1 - Procede d'optimisation de l'emission d'oxydes d'azote et de dioxyde de carbone d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR3073004A1
Application number: FR1859904A
Authority: FR
Inventors: Andreas Fritsch; Daniel Michael Ruff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: DE102017219408A1; US10787944B2; US20190128163A1; KR20190049487A; KR102558723B1; FR3073004B1; CN109723528B; CN109723528A

Abstract

Procédé d'optimisation simultanée de l'émission d'oxydes d'azote et de dioxyde de carbone d'un moteur à combustion interne équipé d'un système de post-traitement des gaz d'échappement d'un véhicule automobile. Le procédé consiste, au début, à sélectionner (100) un horizon prévisionnel (PH), puis à fixer un seuil d'oxydes d'azote (mnox_act) (101). On minimise (102) une fonction de coût (K) qui comprend l'émission d'oxydes d'azote et l'émission de dioxyde de carbone en respectant le seuil de dioxydes d'azote (mnox_act). Ensuite, on règle le moteur à combustion interne sur une valeur de consigne (S) obtenue en minimisant (102) la fonction de coût (K). On répète les étapes du procédé.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé d’optimisation simultanée de l’émission d’oxydes d’azote et de dioxyde de carbone d’un moteur à combustion interne.

L’invention s’applique également à un programme d’ordinateur pour exécuter les étapes du procédé lorsque le programme est appliqué par un calculateur ainsi qu’à un support de mémoire lisible par une machine, contenant l’enregistrement du programme. L’invention a également pour objet un appareil de commande électronique pour appliquer le procédé.

Etat de la technique

Actuellement, il est demandé de réduire en même temps plusieurs types différents d’émissions polluantes d’un moteur à combustion interne, avant tout les particules, les oxydes d’azote NOx et le dioxyde de carbone (CO2). L’émission de dioxyde de carbone du moteur à combustion interne dépend fortement de la quantité de carburant consommé de sorte qu’il convient de réduire cette quantité également pour économiser de l’énergie et réduire le coût. Les moyens utilisés pour augmenter le rendement de la combustion et par conséquence réduire l’émission de dioxyde de carbone, se traduisent de façon générale par une augmentation des oxydes d’azote du moteur et réciproquement. Les véhicules utilisent des systèmes de post-traitement des gaz d’échappement pour réduire l’émission de matières polluantes des moteurs à combustion interne. Dans le cas des moteurs diesel, on réduit les oxydes d’azote, généralement, par le procédé SCR (c’est-à-dire le procédé de réduction catalytique sélective) ou à l’aide de catalyseurs accumulateurs NOx (encore appelés catalyseurs NSC). L’efficacité de la réduction des oxydes d’azote, c’est-à-dire de la masse des oxydes d’azote réductibles par rapport à la masse de dioxyde de carbone supplémentaire nécessaire à cet effet, dépend très fortement de conditions limites, spécifiques, telles que l’état actuel de la circulation et le mode de conduite du conducteur.

On connaît des procédés qui génèrent les valeurs de consigne des organes de réglage des moteurs à combustion interne à l’aide de champs de caractéristiques à deux dimensions comme fonction d’une charge et/ou du régime du moteur à combustion interne. Cela permet de commander implicitement les émissions du moteur à combustion interne. D’autres paramètres, tels que, par exemple, les conditions de l’environnement, la température du moteur à combustion interne, la température du ou des catalyseurs et/ou d’autres états du système sont, le cas échéant, pris en compte. En outre, des fonctions de correction peuvent être prévues pour le moteur fonctionnant en mode transitoire. En résumé, les champs de caractéristiques sont adaptés de façon objective selon le moteur à combustion interne.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour but d’optimiser simultanément les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de carbone d’un moteur à combustion interne équipé d’un système de post-traitement des gaz d’échappement d’un véhicule consistant à sélectionner un horizon prévisionnel, fixer un seuil d’oxydes d’azote, minimiser une fonction de coût qui comprend l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone, en respectant le seuil d’oxydes de carbone, et régler des organes de réglage du moteur à combustion interne sur une valeur de consigne obtenue en minimisant la fonction de coût.

En d’autres termes, le procédé s’applique à un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile relié à un système de post-traitement des gaz d’échappement. Ce système de post-traitement réduit les émissions polluantes du moteur à combustion interne et utilise notamment un catalyseur SCR et/ou un catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote (NSC). Selon le procédé, on optimise de façon simultanée l’émission d’oxydes d’azote et celle du dioxyde de carbone du moteur à combustion interne. Cette optimisation simultanée permet de réduire autant que possible l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone, l’une en fonction de l’autre, en utilisant un concept de régulation appuyé sur un modèle prévisionnel.

Le procédé consiste à exécuter les étapes suivantes :

Au début on sélectionne un horizon prévisionnel. L’horizon prévisionnel est une fenêtre de temps qui commence à l’instant actuel et va jusqu’à un instant futur fini. A l’intérieur de cet horizon prévisionnel on peut recueillir des informations concernant des valeurs futures et/ou les grandeurs d’influence telles que, par exemple, l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone et/ou d’autres émissions polluantes, la température du moteur à combustion interne, la température des gaz d’échappement et/ou la ou les températures du ou des catalyseurs, un ou plusieurs débits massiques de gaz d’échappement, la vitesse du véhicule et autres paramètres. Ces données peuvent être obtenues de façon prévisionnelle à partir de différents procédés et outils tel que, par exemple, un ou plusieurs des moyens suivants :

une prévision fondée sur les données de navigation, une prévision fondée sur des données de capteurs pour saisir l’environnement du véhicule, comme, par exemple, des caméras, des capteurs à ultrasons, des radars, lidar et autres, une prévision fondée sur la communication entre le véhicule et son environnement et/ou d’autres véhicules, une prévision fondée sur des valeurs de mesures actuelles et/ou passées, et/ou des valeurs de modèles tels que, par exemple, des procédés statistiques d’exploitation de données (exploitation en ligne).

Selon un développement, l’horizon prévisionnel est fondé sur une durée prédéfinie. Cela signifie que pour l’horizon prévisionnel fondé sur le temps, on peut prédéfinir une durée fixe pour la fenêtre de temps. Ainsi, la durée reste la même pour l’horizon prévisionnel pendant le déplacement.

Selon un autre développement, l’horizon prévisionnel est fondé sur une longueur prédéfinie d’un trajet en admettant que le véhicule parcourt ce trajet. Pour déterminer le trajet, les procédés et outils évoqués ci-dessus peuvent servir à la prévision des données surtout les données de navigation et/ou les données mémorisées concernant des trajets préférentiels. Pour l’horizon prévisionnelle fondée sur des trajets, on peut convertir la longueur du trajet en utilisant la vitesse moyenne du véhicule et/ou à l’aide d’une vitesse prévisible sur le trajet pour obtenir ainsi une durée. La vitesse prévisible peut également se déterminer à l’aide des données citées ci-dessus. On peut aussi intégrer une limitation de vitesse et/ou la densité de circulation sur le trajet. Ainsi, la durée de l’horizon prévisionnel varie en fonction de telles données. De manière préférentielle, on détermine plusieurs horizons prévisionnels, notamment à la fois basés sur le temps et sur le trajet. On détermine plusieurs horizons prévisionnels en choisissant de préférence celui qui se termine le plus loin dans le futur.

En plus, on fixe un seuil d’oxydes d’azote. Le seuil d’oxydes d’azote dépend de la réglementation et se situe, par exemple, en Europe à 80 mg/km. Ce seuil d’oxydes d’azote est la condition aux limites pour l’optimisation et ne doit pas être dépassé. On peut également avoir un seuil d’oxydes d’azote sous forme dynamique pour assurer, par exemple, en circulation urbaine, des émissions particulièrement faibles d’oxydes d’azote alors qu’en pleine campagne ou sur des autoroutes on pourra accepter des seuils d’oxydes d’azote plus élevés, de façon à disposer de plus de jeu pour minimiser le dioxyde de carbone.

Dans le cas d’une régulation prévisionnelle par modèle on minimise la fonction de coût. La fonction de coût englobe l’émission d’oxydes d’azote et de dioxyde de carbone du moteur à combustion interne comme facteurs de coût. La pondération entre l’émission d’oxydes d’azote bruts du moteur et l’émission de dioxyde de carbone s’exprime par un coefficient de pondération et cette pondération pourra être modifiée par le facteur de pondération.

Selon un développement, on introduit le coefficient de pondération dans la fonction de coût.

Selon un autre développement, on introduit un coefficient de correction pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote (NSC) dans la fonction de coût. Le coefficient de correction adapte la régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote qu’il faut exécuter ultérieurement en fonction des quantités d’oxydes d’azote qui auront été accumulées ce qui se traduit alors à une augmentation de l’émission de dioxyde de carbone.

De façon préférentielle, les régénérations antérieures du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote interviennent notamment sous la forme d’une valeur moyenne dans la fonction de coût.

Selon un autre développement, un indicateur demandant les mesures de chauffage pour les catalyseurs intervient dans la fonc tion de coût. On modifie ainsi la température des catalyseurs dans la phase de chauffage. Cela permet d’une part, de commander les mesures pour augmenter la température des gaz d’échappement ou l’enthalpie des gaz d’échappement du moteur à combustion interne et/ou la masse de carburant transformé de façon exothermique par le système des gaz d’échappement et d’autre part, commander un élément chauffant électrique. La température du catalyseur influence son efficacité, ce qui permet de régler l’émission d’oxydes d’azote.

On utilise un modèle du chemin à réguler pour évaluer L’efficacité de la variation du coefficient de pondération entre l’émission des oxydes d’azote et l’émission du dioxyde de carbone et/ou pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote et/ou appliquer des mesures de chauffage des catalyseurs pour l’émission prévisible en tenant compte d’états de conduite futurs prévisibles à la fin de l’horizon prévisionnel. Comme entrée du modèle pour calculer l’émission prévisible, on peut, par exemple, utiliser le débit massique de gaz d’échappement, l’efficacité du ou des catalyseurs et/ou la température du moteur à combustion interne, la température des gaz d’échappement et/ou la température du système de post-traitement des gaz d’échappement, c’est-à-dire notamment la ou les températures du ou des catalyseurs. Cela permet d’utiliser différents types de modèles, comme, par exemple, des modèles fondés sur des données, c’est-à-dire, par exemple, des champs de caractéristiques, des réseaux neuronaux et autres, des modèles physiques et/ou des modèles phénoménologiques.

Selon un autre développement, on minimise la fonction de coût selon le coefficient de pondération et/ou le coefficient de correction pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur d’oxydes d’azote et/ou l’indicateur pour demander des mesures de chauffage (moyens de chauffage) des catalyseurs. En particulier, l’émission de dioxyde de carbone est la grandeur qu’il faut minimiser alors que l’émission d’oxydes d’azote doit simplement respecter la restriction concernant le seuil d’oxydes d’azote. Une émission globale d’oxydes d’azote, c’est-à-dire la masse globale d’oxydes d’azote expulsée ne doit pas dépasser le seuil d’oxydes d’azote. De façon détaillée, l’émission totale d’oxydes d’azote se compose de l’émission d’oxydes d’azote expulsée jusqu’à un certain instant, que l’on calcule, par exemple, par l’intégration continue des valeurs de mesure d’un capteur NOx à la sortie de la conduite de gaz d’échappement du moteur à combustion interne ou par l’intégration de valeurs de modèles et à partir de l’émission d’oxydes d’azote supplémentaires prévisibles évalués à partir du modèle de la régulation prévisionnelle par modèle.

Selon un développement, on tient compte du seuil d’oxydes d’azote sous la forme d’un coefficient pénalisant appliqué dans la fonction de coût. Si le seuil d’oxydes d’azote n’est pas dépassé, le coefficient pénalisant prend une première valeur, notamment la valeur nulle. Si le seuil d’oxydes d’azote est dépassé, le coefficient pénalisant prend une seconde valeur, supérieure à la première valeur. De façon préférentielle, la seconde valeur est choisie suffisamment grande pour que dans la fonction de coût, elle dépasse significativement l’autre grandeur et qu'ainsi la fonction de coût prend une valeur tellement grande que la stratégie de régulation correspondante qui produit cette atteinte au seuil est éliminée pour la minimisation.

La minimisation de la fonction de coût peut se faire à l’aide d’algorithmes connus, notamment en utilisant le principe d’optimisation de Bellman. Pour cela, on utilise, de préférence, l’un ou plusieurs des algorithmes suivants :

police d’itération et/ou, valeurs d’itération et/ou, programmation dynamique et/ou, algorithme d’approche séquentielle de l’optimisation.

En variante, on peut minimiser la fonction de coût par un procédé de tir c’est-à-dire un procédé numérique pour résoudre les problèmes aux limites d’équation différentielles (one-shot).

Comme résultat dans le cas de la régulation prévisionnelle de modèles, le trajet à parcourir tient compte de la situation de conduite et du style individuel du conducteur. Cela permet d’orienter de manière ciblée le moteur à combustion interne et le système de posttraitement des gaz d’échappement et le cas échéant, de commander et de plus de régler suffisamment à temps en fonction de ces conditions pour réduire les émissions polluantes.

En minimisant la fonction de coût on arrive à une stratégie de régulation optimale à l’instant actuel. Elle comprend le coefficient de pondération optimum et/ou le coefficient de correction optimum pour l’adaptation de la stratégie de régénération du catalyseur d’oxydes d’azote et/ou l’indicateur optimum pour demander des mesures de chauffage des catalyseurs selon lequel l’émission de dioxyde de carbone est au point le plus bas et le seuil d’oxydes d’azote sera respecté. Enfin, on règle les organes de réglage de moteur à combustion interne sur les valeurs limites obtenues en minimisant la fonction de coût selon une stratégie de régulation optimale. A l’aide de la régulation prédictive par modèle, on tient compte de l’activité future prévisible du catalyseur de l’émission prévisible de matières polluantes pour la formation de la valeur de consigne des organes de réglage.

En option, les étapes du procédé telles que décrites cidessus ou seulement certaines étapes du procédé pourront être répétées en fonction du nouvel état du système dans une étape suivante, pour optimiser l’émission des oxydes d’azote et celles du dioxyde de carbone. De plus, on peut corriger les valeurs de consigne des organes de réglage pour arriver à un comportement souhaité du système en tenant compte des conditions aux limites.

Le programme d’ordinateur est conçu pour exécuter les étapes du procédé, notamment lorsque le programme est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. Cela permet d’implémenter le procédé dans un appareil de commande électronique usuel sans avoir à faire des modifications constructives. Le programme est, pour cela, enregistré sur un support de mémoire lisible par une machine.

En exécutant le programme d’ordinateur sur un appareil de commande électronique usuel, cet appareil assure l’optimisation de l’émission d’oxydes d’azote et celle de l’émission de dioxyde de carbone. Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’exemples de procédé d’optimisation et de moyens pour la mise en œuvre du procédé représenté dans les dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est le schéma d’un système combiné de post-traitement des gaz d’échappement commandé par un exemple de réalisation du procédé de l’invention, la figure 2 est un diagramme montrant la relation entre l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone, la figure 3 montre un ordinogramme d’un exemple de réalisation du procédé de l’invention, les figures 4a-4c montrent deux horizons de prévisions selon une flèche de temps.

Description de modes de réalisation de l’invention

La figure 1 montre schématiquement une conduite de gaz d’échappement 1 reliée à un moteur à combustion interne 2 d’un véhicule automobile non représenté. Le moteur à combustion interne génère des gaz d’échappement évacués par la conduite des gaz d’échappement 1. En outre, la figure 1 montre un système de post-traitement combiné, des gaz d’échappement 10, associé à la conduite des gaz d’échappement 1 et permettant de traiter les gaz d’échappement passant dans la conduite des gaz d’échappement 1. Pour cela, le système de post-traitement combiné des gaz d’échappement 10 comporte un catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 qui accumule les oxydes d’azote NOx), d’un catalyseur SCR 12 qui réduit les oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement et un catalyseur d’oxydation Diesel 13. Il est à remarquer que, dans d’autres exemples de réalisation, le système de posttraitement des gaz d’échappement 10 peut comporter moins de catalyseurs et la succession des catalyseurs 11, 12, 13 peut être modifiée. Le fonctionnement précis de ces composants n’a pas à être décrit ici de manière détaillée pour ne pas compliquer la description de l’invention. Les gaz d’échappement sortent du moteur à combustion interne 2 en passant dans la conduite des gaz d’échappement 1 pour traverser le système de post-traitement combiné des gaz d’échappement 10 qui réduit la teneur en oxydes d’azote à l’aide du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 et du catalyseur SCR 12 ; les gaz quittent le sys tème de post-traitement des gaz d’échappement 10 par la conduite des gaz d’échappement 1.

Deux capteurs d’oxydes d’azote 30 et 31 équipent la conduite des gaz d’échappement 1. Le premier capteur d’oxydes d’azote 30 est situé entre le moteur à combustion interne 2 et le système de posttraitement des gaz d’échappement 10 ; il permet de mesurer l’émission brute d’oxydes d’azote par le moteur à combustion interne 2. Le second capteur d’oxydes d’azote 31 est installé en aval du système de posttraitement des gaz d’échappement 10 ; il y mesure la valeur en oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement traités. Les deux capteurs d’oxydes d’azote 30 et 31 sont reliés à un appareil de commande 3 auquel ils fournissent les informations concernant la teneur en oxydes d’azote NOx des gaz d’échappement. L’appareil de commande 3 commande le système de post-traitement combiné des gaz d’échappement 10 et le moteur à combustion interne 2.

La figure 2 montre un diagramme représentant l’émission brute d’oxydes d’azote (NOx) en fonction de l’émission de dioxyde de carbone (CO2). Une amélioration de l’une des émissions se traduit toujours par une modification de l’autre émission. Le diagramme montre la courbe de Pareto 50 de l’émission des oxydes d’azote et de l’émission du dioxyde de carbone correspondant à l’état optimum des deux émissions. Selon l’invention, il est prévu un coefficient de pondération Ψ qui modifie la pondération entre l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone. En modifiant la pondération selon le coefficient de pondération Ψ, il faut veiller à ne pas quitter la courbe de Pareto 50 pour garantir l’état optimum. Le coefficient de pondération Ψ peut prendre n’importe quelle valeur comprise entre zéro et un. La figure 2 montre, à titre d’exemple, quelques états optimum, distincts sur la courbe de Pareto 50 pour des coefficients de pondération Ψ = 0, Ψ = 0,25, Ψ = 0,5, Ψ = 0,75 et Ψ = 1.

La figure 3 montre un ordinogramme d’un exemple de réalisation du procédé de l’invention. Dans une première étape, on sélectionne 100 un horizon prévisionnel PH. L’horizon prévisionnel PH représente une fenêtre de temps à l’intérieur de laquelle on peut obtenir des informations relatives aux valeurs futures et/ou aux grandeurs d’influence telle que, par exemple, l’émission d’oxydes d’azote et l’émission de dioxyde de carbone et/ou d’autres émissions polluantes, la température du moteur à combustion interne 2, la température des gaz d’échappement et/ou la température des catalyseurs 11, 12, 13, le débit massique de gaz d’échappement m, la vitesse du véhicule et autres. Pour une description détaillée du choix 100 de l’horizon prévisionnel PH on se reportera à la figure 4. Dans une première étape on fixe 101 le seuil d’oxydes d’azote selon les seuils réglementaires pour l’émission des oxydes d’azote pendant l’horizon prévisionnel PH. Dans cet exemple de réalisation, le seuil d’oxydes d’azote m_NOx__maxse situe à 80 mg/km.

Pour l’horizon prévisionnel actuel PH, on minimise 102 une fonction de coût K en fonction d’un coefficient de pondération d’émission Ψ, d’un coefficient de correction fuse pour l’adaptation d’une stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 et d’un indicateur It pour demander des mesures de réchauffement des catalyseurs 11, 12, 13. Pour évaluer l’effet des différentes mesures, on utilise certains, plusieurs ou le cas échéant tous les modèles 200208 décrits ci-après pour le chemin à réguler :

un modèle 200 pour l’émission de dioxyde de carbone sous la forme d’un champ de caractéristiques dépendant de la charge et de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 2 ainsi que du coefficient de pondération Ψ, un modèle 201 pour l’émission des oxydes d’azote sous la forme d’un champ de caractéristiques en fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 2 ainsi que du coefficient de pondération Ψ, un modèle 202 basé sur l’oxygène pour l’émission d’oxydes d’azote que l’on obtient par une solution phénoménologique (en alternative du modèle 201), un modèle 203 pour le débit massique de gaz d’échappement m qui se présente sous la forme d’un champ de caractéristiques dépendant de la charge et de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 2 ainsi que des coefficients de pondération Ψ, un modèle de turbocompresseur 204 qui s’obtient à partir d’un bilan énergétique, un modèle 205 pour la température des gaz d’échappement qui détermine, par solution phénoménologique, la température à la sortie du moteur à combustion interne 2 en fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur 2, la température du mélange R/carburant à l’entrée du moteur à combustion interne 2, la température du moteur 2, le débit massique de gaz d’échappement m ainsi que les coefficients de pondération Ψ, un modèle 206 pour calculer la température des catalyseurs 11, 12, 13 en fonction d’un bilan énergétique ainsi que de réactions exothermiques, par exemple, la conversion des hydrocarbures imbrûlées, en fonction de la température des gaz d’échappement, du débit massique des gaz d’échappement m, de la vitesse du véhicule et de la masse d’hydrocarbures contenue dans les gaz d’échappement, le modèle 205 de cet exemple de réalisation étant un modèle formulé de manière explicite, c’est-à-dire une solution d’une équation différentielle de base, un modèle 207 du taux de conversion des oxydes d’azote pour le catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11, un modèle 208 du taux de conversion des oxydes d’azote pour le catalyseur SCR 12.

Les modèles 200-208 utilisent des informations de trajet 210. Ces informations s’obtiennent, par exemple, à partir de données de navigation, d’informations de circulation et de données cartographiques. Les modèles 200-208 selon le présent exemple de réalisation traversent un filtre passe-bas 210 avant d’être utilisés pour minimiser 102 la fonction de coût K, de façon à utiliser les grandeurs décrites comme valeurs prévisionnelles statistiques.

La fonction de coût K est donnée par la formule 1 suivante :

PH

K(u(t),t)= J (m_co2(u(t),t) + δ * m_NOx(u(t),t) * ùnsc(«(0<0 + Q(u(t),ty>dt t=o (Formule 1)

Dans cette formule u(t) est un vecteur de commande du moteur à combustion interne 2 qui reçoit comme entrées, le coefficient de pondération Ψ, le coefficient de correction fuse pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 et l’indicateur It pour demander des mesures de chauffage pour les catalyseurs 11, 12, 13 en fonction du temps t. m_C02 représente le débit massique du dioxyde carbone dans les gaz d’échappement et m_NOxreprésente le débit massique d’oxydes d’azote dans les gaz d’échappement du moteur à combustion interne 2. r|Nsc représente l’efficacité de l’accumulation du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11. δ est un coefficient d’évaluation de la régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 qui sont accumulés dans ce catalyseur pour être utilisés ultérieurement et se traduire par une augmentation d’émission de dioxyde de carbone. Le coefficient δ se calcule à partir de la moyenne glissante des régénérations précédentes du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 en ce que l’émission de dioxyde de carbone qui doit être appliqué pendant la régénération est mis en relation avec la masse convertie de dioxyde de carbone. Θ représente un coefficient pénalisant d’oxydes d’azote rnNOx_max comme condition aux limites dans la formule 1. Cette condition aux limites de la restriction des oxydes d’azote peut s’exprimer par la formule 2 suivante :

PH

J (îh_co2(«(0>t) * (1 -V_Nsc(u(t),t) * (l-rç_SCR(u(t),t))dt t=0 — ÎTNOx_max mNOx_act Formule 2

Dans cette formule qscR est analogue à une efficacité (rendement) du catalyseur SCR 12. mNOx_act représente la masse instantanée d’oxydes d’azote et se calcule par l’intégration continue des valeurs de mesure fournies par le second capteur d’oxydes d’azote 31 ou par l’intégration de valeurs de modèles. Une éventuelle atteinte à la condition aux limites données par la formule 2 sera un coefficient pénalisant Θ de la formule 1. Si la condition aux limites donnée par la formule 2 est remplie, le coefficient pénalisant Θ de la formule 1 est, par exemple fixé à la valeur nulle. Si la formule 2 n’est pas satisfaite, le coefficient pénalisant Θ de la formule 1 prend une valeur infinie d’un niveau tel qu’elle exclut en toute sécurité une stratégie de régulation correspondante pour la minimisation 102 de la fonction de coût K. Par exemple, le coefficient pénalisant Θ peut prendre une valeur qui dépasse dix fois les autres valeurs de la formule 1.

La minimisation 102 de la fonction de coût se fait à l’aide d’un procédé de tir ou d’un ou plusieurs algorithmes suivants fondés sur le principe d’optimisation Bellman :

police d’itération, valeur d’itération, programmation dynamique, et/ou algorithme d’approche séquentielle de problème d’optimisation.

La minimisation 102 de la fonction de coût K et la détermination correspondante du vecteur de commande optimum û(t) se fait selon la formule 3. Le vecteur optimum de commande û(t) contient comme entrées, le coefficient optimum de pondération Ψ et le coefficient de correction însc pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 et l’indicateur It pour demander des mesures de chauffage pour les catalyseurs 11, 12, 13 qui sont réalisés sous la forme de modes de fonctionnement spéciaux pour le moteur.

û(t) = argmin t) ueu (Formule 3)

Dans un autre procédé, à partir du coefficient de pondération optimum Ψ et du coefficient de correction însc pour adapter la stratégie de régénération du catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote 11 et l’indicateur It, pour demander des mesures de chauffage des catalyseurs 11, 12, 13, on déduit 103 des valeurs de consigne S pour les organes de réglage du moteur à combustion interne 2. Il s’en suit une correction supplémentaire 104 des valeurs de consigne S pour avoir le comportement souhaité du système en conservant les conditions aux limites. Enfin, on règle 105 les organes de réglage du moteur à combus tion interne 2 à l’aide de la valeur de consigne S. Le procédé est répété en liaison avec la base du nouvel état du système en commençant par le choix 100 de l’horizon prévisionnel PH, que l’on répète pour optimiser l’émission des oxydes d’azote et l’émission du dioxyde de carbone.

A l’aide des figures 4a-4c, avec les diagrammes en fonction du temps, on décrira le choix 100 entre un premier horizon prévisionnel PH 1 et un second horizon prévisionnel PH2 pour chaque nouvelle répétition du procédé selon l’invention. Pour le premier horizon prévisionnel PHI on prévoit une première durée fixe, c’est-à-dire en se basant sur le temps. L’instant tpHia, tpHib, tpHic, se termine au premier horizon prévisionnel PHI et dans tous les diagrammes partiels il est le même, distant des instants ti, t2, t3 auxquels on sélectionne les horizons prévisionnels PHI, PH2. Ensuite, la durée pour l’horizon prévisionnel reste toujours la même pendant le trajet. Pour le second horizon prévisionnel PH2, on prédéfinit la longueur du trajet à parcourir, c’està-dire que l’on se fonde sur le trajet. Pour déterminer la longueur du trajet, on peut utiliser des informations de trajet 210, des données de navigation et/ou des données enregistrées concernant des trajets préférentiels. En variante, on peut appliquer une longueur de trajet. L’horizon prévisionnel en fonction du trajet PH2 se détermine avec la vitesse moyenne du véhicule et/ou à l’aide d’une vitesse prévisible sur le trajet et qui s’obtient également avec les données rappelées ci-dessus, pour transformer en une durée. De façon correspondante, l’instant tpH2a, tpH2b, tpH2c, auquel se termine le second horizon prévisionnel PH2 est le même et la durée est différente pour chaque diagramme partiel car les trajets qui restent à parcourir diminuent. Dans l’exemple de réalisation du procédé de l’invention, il est prévu de choisir l’horizon prévisionnel PHI, PH2 qui se termine plus tard. Dans les cas représentés par les diagrammes partiels 4a et 4b, on choisit le second horizon prévisionnel PH2 dépendant du trajet car l’instant tpH2a, tpH2b auquel se termine le second horizon prévisionnel PH2 est plus loin dans le futur que les instants tpHia, tpHib, auquel se termine le premier horizon prévisionnel PHI. Dans le diagramme partiel 4c on représente le cas inverse dans lequel le premier horizon prévisionnel PH2 en fonction du temps est choisi car l’instant tpHic auquel se termine le premier horizon prévisionnel PH2 se situe plus loin dans le futur que l’instant tpH2c auquel se termine le second horizon prévisionnel PH2.

100

101

102

200

201

203

204

205

206

207

208

Δ

Ψ fNSC

Ιτ m

m_CO2 ^mNOx

1Τίηοχ_

77lNOx.

Onsc

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX

Conduite des gaz d’échappement

Moteur à combustion interne

Système de post-traitement combiné des gaz d’échappement

Catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote

Catalyseur SCR

Catalyseur d’oxydation diesel

Premier capteur d’oxydes d’azote

Second capteur d’oxydes d’azote

Courbe Pareto

Sélection de l’horizon prévisionnel PH

Fixer l’horizon prévisionnel PH

Minimiser l’horizon prévisionnel PH

Modèle d’émission de dioxyde de carbone

Modèle d’émission d’oxydes d’azote

Modèle du débit massique des gaz d’échappement

Modèle de turbocompresseur

Modèle de la température des gaz d’échappement

Modèle de calcul de la température des catalyseurs en fonction du bilan énergétique

Module du taux de conversion d’oxydes d’azote par le catalyseur accumulateur d’oxydes d’azote

Modèle de taux de conversion d’oxydes d’azote pour le catalyseur SCR

Facteur d’évaluation

Coefficient de pondération

Coefficient de correction

Indicateur

Débit massique des gaz d’échappement

Débit massique du dioxyde de carbone

Débit massique des oxydes d’azote act Masse instantanée d’oxydes d’azote

Seuil d’oxydes d’azote

Efficacité d’accumulation

K	Fonction de coût
Θ	Ternie pénalisant
u(t)	Vecteur de commande

Claims

REVENDICATIONS

1. Unité (10) d'injection de réducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend :

un injecteur (12) de fluide ayant une entrée (30) de fluide, disposée à une première extrémité de 1'injecteur (12) de fluide pour recevoir un

réducteur, et une sortie (32) de fluide disposée à une seconde extrémité de l'injecteur (12) de fluide

pour refouler le réducteur, 1'injecteur (12) de fluide définissant un trajet de fluide pour le réducteur allant de l'entrée (30) de fluide à la

sortie (32) de fluide, l'injecteur (12) de fluide comprenant :

un élément (42) de tube ayant une extrémité, disposée à l'entrée (30) de fluide de l'injecteur (12) de fluide ou près de celle-ci, l'élément (42) de tube étant configuré pour faire passer du réducteur, suivant le trajet de fluide;

un filtre (204), disposé dans l'élément (42) de tube, à proximité de l'entrée de l'entrée (30) de fluide de l'injecteur (12) de fluide;

un tube (52) de calibrage de filtre, disposé dans l'élément (42) de tube, en aval du filtre (204), par rapport à un sens d'écoulement du réducteur dans le trajet de fluide, de l'entrée (30) de fluide à la sortie (32) de fluide de l'injecteur (12) de fluide, le tube (52) de calibrage de filtre ayant une première partie d'extrémité voisine du filtre (204) et une deuxième extrémité, et comprenant, en outre, un alésage, défini dans une direction axiale, dans le tube (52) de calibrage de filtre, l'alésage définissant au moins une partie du trajet de fluide dans 1'injecteur (12) de fluide;

une unité d'actionneur, disposée dans 1'injecteur (12) de fluide en aval du tube (52) de calibrage de filtre, l'unité d'actionneur coopérant avec la deuxième extrémité du tube (52) de calibrage de filtre ;

un ensemble de soupape, couplé fonctionnellement à l'unité d'actionneur, une position du tube (52) de calibrage de filtre dans l'élément (42) de tube réglant, au moins en partie, une force antagoniste d'ouverture de l'ensemble de soupape et un élément (208) de réduction de volume ayant un alésage dans lequel passe le tube (52) de calibrage de filtre, l'élément (208) de réduction de volume occupant un espace entre une surface extérieure du tube (52) de calibrage de filtre et une surface intérieure de l'élément (42) de tube, dans laquelle le filtre (204), le tube (52) de calibrage de filtre et l'élément (202) de réduction de volume forment un composant unitaire de sousassemblage de 1'injecteur (12) de fluide.
2. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément (208) de réduction de volume est en un matériau compressible.
3. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 2, dans laquelle le matériau compressible comprend l'un d'une composition de caoutchouc et d'une mousse à cellules fermées.

Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément réduction de volume comprend une paroi latérale, la paroi latérale de l'élément (208) de réduction de volume ondulant dans une direction suivant un axe longitudinal de fluide.
5. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que 1'injecteur (12) de fluide comprend un élément (206) de coiffe, comprenant une paroi latérale définissant un espace intérieur dans lequel le filtre est disposé, la paroi latérale étant en contact avec la première extrémité du tube de calibrage de filtre.
6. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la première partie d'extrémité du tube (52) de calibrage de filtre est disposée dans l'espace intérieur de l'élément (206) de coiffe.
7. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la première partie d'extrémité du tube (52) de calibrage de filtre est fixée à la paroi latérale de l'élément (206) de coiffe, de manière à ce que le tube (52) de calibrage de filtre, l'élément (206) de coiffe, l'élément (208) de réduction de volume et le filtre (204) forment un composant unitaire de sousassemblage de 1'injecteur (12) de fluide.
8. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité d'actionneur comprend une pièce (46) polaire, disposée dans une position fixe dans l'injecteur de fluide et comprenant un alésage défini axialement dans la pièce (46) polaire, une armature (16) mise en position de manière mobile dans l'injecteur de fluide et comprenant une poche, une bobine (14) disposée à proximité de la pièce (46) polaire et de l'armature (16) et un ressort (50) disposé, au moins en partie, dans la poche de l'armature (16), le tube (52) de calibrage de filtre étant disposé dans l'alésage de la pièce (46) polaire, de manière à ce que la deuxième extrémité du tube (52) de calibrage de filtre soit en contact avec le ressort (50), et le ressort (50) éloigne l'armature (16) de la pièce (46) polaire, en l'absence d'un courant passant dans la bobine (14), de manière à mettre l'ensemble des soupape dans une position fermée pour empêcher que du réducteur passe dans la sortie (32) de fluide.
9. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le tube (52) de calibrage de filtre comprend une deuxième partie, qui s'étend axialement à partir de la première partie d'extrémité du tube de calibrage de filtre, et une troisième partie, disposée entre la deuxième partie et la deuxième extrémité du tube de calibrage de filtre, l'élément de réduction de volume étant disposé autour de la deuxième partie, la troisième partie étant disposée dans l'alésage de la pièce polaire et une extrémité, en aval de l'élément de réduction de volume, étant voisine d'une extrémité en amont de la pièce polaire, par rapport au sens d'écoulement du réducteur dans le trajet de fluide.
10. Unité d'injection de réducteur suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'un diamètre extérieur de la deuxième partie du tube de calibrage de filtre est plus grand qu'un diamètre extérieur de sa troisième partie.
11. Injecteur (12) de fluide, comprenant :

une entrée (30) de fluide, disposée à une première extrémité et configurée pour recevoir un fluide, et une sortie (32) de fluide, disposée à une seconde extrémité de 1'injecteur de fluide pour refouler le fluide, 1'injecteur (12) de fluide définissant un trajet de fluide allant de l'entrée (30) de fluide à la sortie (32) de fluide;

un élément (42) de tube ayant une extrémité, disposée à l'entrée (30) de fluide de l'injecteur (12) de fluide ou près de celle-ci, l'élément (42) de tube étant configuré pour faire passer du réducteur, suivant le trajet de fluide;

un filtre (204) , disposé dans l'élément (42) de tube, à proximité de l'entrée de l'entrée (30) de fluide de l'injecteur (12) de fluide;

un tube (52) de calibrage de filtre, disposé dans l'élément (42) de tube, en aval du filtre (204), par rapport à un sens d'écoulement du réducteur dans le trajet de fluide, de l'entrée (30) de fluide à la sortie (32) de fluide de l'injecteur (12) de fluide, le tube (52) de calibrage de filtre ayant une première partie d'extrémité voisine du filtre (204) et une deuxième extrémité, et comprenant, en outre, un alésage, défini dans une direction axiale, dans le tube (52) de calibrage de filtre, l'alésage définissant au moins une partie du trajet de fluide dans l'injecteur (12) de fluide;

une unité d’actionneur, disposée dans l'injecteur (12) de fluide en aval du tube (52) de calibrage de filtre, l'unité d’actionneur coopérant avec la deuxième extrémité du tube (52) de calibrage de filtre;

un ensemble de soupape, couplé fonctionnellement à l'unité d’actionneur, une position du tube (52) de calibrage de filtre dans l'élément (42) de tube réglant, au moins en partie, une force antagoniste d'ouverture de l'ensemble des soupape et un élément (206) de coiffe ayant une paroi latérale définissant un espace intérieur dans lequel le filtre (204) est disposé, la paroi latérale étant en contact et étant fixée à la première extrémité du tube (52) de calibrage de filtre, de manière à ce que l'élément (206) de coiffe, le filtre (204) et le tube (54) de calibrage de filtre forment un composant unique de sous-assemblage de l'injecteur (12) de fluide.
12. Injecteur de fluide suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend l'élément de réduction ayant un alésage dans lequel s'étend le tube de calibrage de filtre, l'élément de réduction de volume occupant un espace entre une surface extérieure du tube de calibrage de filtre et une surface intérieure de l'élément de tube, l'élément de réduction de volume, l'élément de coiffe, le filtre et le tube de calibrage de filtre formant le composant unique de sous-assemblage de l'injecteur de fluide.
13. Injecteur de fluide suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément de réduction de volume est compressible.
14. Injecteur de fluide suivant la revendication 13, dans lequel l'élément de réduction de volume est construit en l'une d'une composition de caoutchouc 5 et d'une mousse à cellules fermées.
15.

Injecteur de fluide suivant la revendication 12, dans lequel l'élément de réduction de volume comprend une paroi latérale, la paroi latérale de l'élément de réduction de volume ondulant suivant un axe longitudinal de 1'injecteur de fluide.
16. Injecteur de fluide suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité d'actionneur comprend 15 une pièce (46) polaire, disposée dans une position fixe dans 1'injecteur de fluide et comprenant un

alésage défini axialement dans la pièce (46) polaire, une armature (16) mise en position de manière mobile dans 1'inj ecteur de fluide et 20 comprenant une poche, une bobine (14) disposée à proximité de la pièce (46) polaire et de l'armature

(16) et un ressort (50) disposé, au moins en partie, dans la poche de l'armature (16), le tube (52) de calibrage de filtre étant disposé dans l'alésage de 25 la pièce (46) polaire, de manière à ce gue la deuxième extrémité du tube (52) de calibrage de filtre soit en contact avec le ressort (50), et le ressort (50) éloigne l'armature (16) de la pièce (46) polaire, en l'absence d'un courant passant dans 30 la bobine (14), de manière à mettre l'ensemble des soupape dans une position fermée pour empêcher que du réducteur passe dans la sortie (32) de fluide.
17. Injecteur de fluide suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le tube (52) de calibrage de filtre comprend une deuxième partie, qui s'étend axialement à partir de la première partie d'extrémité du tube de calibrage de filtre, et une troisième partie, disposée entre la deuxième partie et la deuxième extrémité du tube de calibrage de filtre, l'élément de réduction de volume étant disposé autour de la deuxième partie, la troisième partie étant disposée dans l'alésage de la pièce polaire et une extrémité, en aval de l'élément de réduction de volume, étant voisine d'une extrémité en amont de la pièce polaire, par rapport au sens d'écoulement du réducteur dans le trajet de fluide.
18. Injecteur de fluide suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'un diamètre extérieur de la deuxième partie du tube de calibrage de filtre est plus grand qu'un diamètre extérieur de sa troisième partie.
19. Injecteur de fluide suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le tube de calibrage de filtre comprend, en outre, une nervure annulaire, qui s'étend à partir de la troisième partie du tube de calibrage de filtre, est disposée dans l'alésage de la pièce polaire et est ajustée à force avec celleci .
20. Injecteur de fluide suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la première partie d'extrémité du tube de calibrage de filtre est disposée dans l'espace intérieur de l'élément de coiffe.