FR3090036A1 - METHOD FOR CORRECTING AN ESTIMATE OF NITROGEN OXIDES IN AN EXHAUST LINE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique, l’estimation étant faite par un modèle d’estimation (14) préalablement calibré, le modèle d’estimation (14) étant ajusté selon un écart (E) relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle (14) et une mesure (NOxmes) d’une sonde d’oxydes d’azote (15) présente dans la ligne d’échappement. Une correction (Cor) de l’écart (E) est effectuée périodiquement par un réseau de neurones en fonction d’au moins deux paramètres d’entrée relatifs respectivement à un régime moteur et un couple du moteur en vigueur. Figure 1The invention relates to a method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine, the estimate being made by an estimation model (14) previously calibrated, the model estimate (14) being adjusted according to a difference (E) periodically noted between the estimate by the model (14) and a measurement (NOxmes) of a nitrogen oxide probe (15) present in line d 'exhaust. A correction (Cor) of the deviation (E) is carried out periodically by a neural network as a function of at least two input parameters relating respectively to an engine speed and to an active engine torque. Figure 1
Description
DescriptionDescription
Titre de l’invention : PROCEDE DE CORRECTION D’UNE ESTIMATION DES OXYDES D’AZOTE DANS UNE LIGNETitle of the invention: METHOD FOR CORRECTING AN ESTIMATE OF NITROGEN OXIDES IN A LINE
D’ECHAPPEMENTEXHAUST
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
[0001] La présente invention concerne un procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique, l’estimation étant faite par un modèle d’estimation préalablement calibré lors d’une conception du type de moteur thermique sur un moteur nominal de calibration.The present invention relates to a method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine, the estimate being made by an estimation model previously calibrated during a design of the type of thermal engine on a nominal calibration engine.
[0002] Cela vaut aussi bien pour un moteur à allumage commandé à carburant essence ou contenant de l’essence que pour un moteur à allumage par compression, notamment un moteur fonctionnant au gazole.This applies as well to a spark ignition engine with petrol or petrol fuel as for a compression ignition engine, in particular an engine running on diesel.
Art antérieurPrior art
[0003] Pour la dépollution des oxydes d’azote ou NOx, notamment pour un moteur à allumage par compression, il est fréquemment utilisé un système de réduction catalytique sélective autrement connu sous l’abréviation française de RCS correspondant à l’abréviation anglaise de SCR pour « sélective catalytic reduction ». Par la suite dans la présente demande, le système de réduction catalytique sélective pourra aussi être cité par son abréviation RCS de même que les oxydes d’azote pourront être cités sous leur abréviation NOx.For the depollution of nitrogen oxides or NOx, in particular for a compression ignition engine, a selective catalytic reduction system is often used otherwise known by the French abbreviation of RCS corresponding to the English abbreviation of SCR for "selective catalytic reduction". Subsequently in the present application, the selective catalytic reduction system may also be cited by its abbreviation RCS, as well as nitrogen oxides may be cited under their abbreviation NOx.
[0004] Dans un système RCS, il est utilisé un agent réducteur liquide destiné à être introduit en quantités prédéfinies et par injections consécutives dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. L’ajout de cet agent réducteur de dépollution effectue le traitement des NOx présents dans la ligne d’échappement du moteur thermique du véhicule automobile.In an RCS system, a liquid reducing agent is used which is intended to be introduced in predefined quantities and by consecutive injections into an exhaust line of a motor vehicle. The addition of this depollution reducing agent performs the treatment of NOx present in the exhaust line of the heat engine of the motor vehicle.
[0005] Par ailleurs, il peut exister un second système de dépollution des oxydes d’azote par utilisation d’un piège à NOx, par exemple un système de piège à oxydes d’azote à adsorption à richesse pauvre connu sous l’abréviation de LNT ou un système de piège passif à oxydes d’azote connu sous l’abréviation de PNA.[0005] In addition, there may exist a second system for depolluting nitrogen oxides by using a NOx trap, for example a poor-rich adsorption nitrogen oxide trap system known by the abbreviation of LNT or a passive nitrogen oxide trap system known by the abbreviation of PNA.
[0006] Ces pièges permettent la rétention des NOx dans des conditions de fonctionnement du moteur non favorables de dépollution, ces pièges à NOx pouvant libérer les oxydes d’azote piégés dans d’autres conditions plus favorables à leur destruction. Ces différents types de piège par adsorption de NOx seront regroupés ci-après sous la dénomination de piège à NOx.These traps allow the retention of NOx in non-favorable engine operating conditions for pollution control, these NOx traps being able to release the trapped nitrogen oxides in other conditions more favorable for their destruction. These different types of NOx adsorption trap will be grouped below under the name of NOx trap.
[0007] Enfin pour un moteur à allumage commandé, il peut être utilisé un catalyseur trois voies qui assure simultanément une dépollution en oxydes d’azote par réduction des oxydes d’azote en diazote, une oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et une oxydation des hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau.Finally, for a spark-ignition engine, a three-way catalyst can be used which simultaneously ensures depollution of nitrogen oxides by reduction of nitrogen oxides to dinitrogen, oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide and oxidation of unburnt hydrocarbons to carbon dioxide and water.
[0008] Pour un système SCR en tant qu’exemple non limitatif pour la présente invention, les réactions d'oxydo-réduction se produisent dans un catalyseur spécifique et sont contrôlées grâce à une sonde, dite sonde NOx, placée en aval de ce catalyseur. En effet, cette sonde NOx permet de corriger les quantités à injecter en cherchant le meilleur compromis entre l'efficacité du système et la désorption d'ammoniac.For an SCR system as a nonlimiting example for the present invention, the redox reactions take place in a specific catalyst and are controlled by a probe, called a NOx probe, placed downstream of this catalyst . Indeed, this NOx probe makes it possible to correct the quantities to be injected by seeking the best compromise between the efficiency of the system and the desorption of ammonia.
[0009] En parallèle, les quantités de réducteur à injecter sont calculées en permanence en fonction de la quantité d'oxydes d'azote déterminée en sortie du moteur, c'est-à-dire en amont du système de réduction catalytique. Pour des raisons de coût, cette quantité d'oxydes d'azote est calculée via un modèle d'émission.In parallel, the quantities of reducing agent to be injected are calculated continuously as a function of the quantity of nitrogen oxides determined at the outlet of the engine, that is to say upstream of the catalytic reduction system. For cost reasons, this quantity of nitrogen oxides is calculated via an emission model.
[0010] Les quantités ne pouvant pas être corrigées en permanence par la sonde NOx, le modèle d'estimation doit être suffisamment précis pour ne pas faire diverger le système.The quantities can not be permanently corrected by the NOx probe, the estimation model must be precise enough not to cause the system to diverge.
[0011] En effet, dans le cas où la quantité d'oxydes d'azote en sortie moteur est sous-estimée par le modèle, le calculateur commande une sous-injection de réducteur, ce qui entraîne une efficacité insuffisante du système de post-traitement pour respecter les normes de dépollution.In fact, in the case where the quantity of nitrogen oxides at the engine output is underestimated by the model, the computer controls a sub-injection of reducer, which results in an insufficient efficiency of the post- treatment to comply with pollution control standards.
[0012] Dans le cas où la quantité d'oxydes d'azote en sortie moteur est surestimée par le modèle, le calculateur moteur commande une sur-injection du réducteur, ce qui entraîne un relâchement d'ammoniac en sortie d'échappement.In the case where the quantity of nitrogen oxides at the engine outlet is overestimated by the model, the engine ECU controls an over-injection of the reducer, which causes a release of ammonia at the exhaust outlet.
[0013] Le modèle d’estimation est calibré sur un moteur nominal et ne tient pas compte des particularités du moteur thermique spécifique au véhicule automobile et notamment de son vieillissement ou de son dérèglement. Or, avec la dispersion des moteurs produits et leur vieillissement, l’erreur d’estimation peut être importante.The estimation model is calibrated on a nominal engine and does not take into account the particularities of the heat engine specific to the motor vehicle and in particular its aging or its imbalance. However, with the dispersion of the engines produced and their aging, the estimation error can be significant.
[0014] Le modèle d’estimation est ajusté selon un écart relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle et une mesure d’une sonde d’oxydes d’azote présente dans la ligne d’échappement.The estimation model is adjusted according to a periodically noted difference between the estimation by the model and a measurement of a nitrogen oxide probe present in the exhaust line.
[0015] Le document US-A-2003/216855 décrit un procédé de contrôle des émissions de NOx en sortie d'un moteur thermique. Pour ce faire, il est utilisé un modèle reflétant une relation prédéterminée entre les paramètres de contrôle et les émissions de NOx, les paramètres de contrôle comprenant l'humidité ambiante, la pression en entrée du moteur, la température au collecteur d’échappement, le débit de carburant et le régime associé au moteur.Document US-A-2003/216855 describes a process for controlling NOx emissions at the outlet of a heat engine. To do this, a model is used reflecting a predetermined relationship between the control parameters and NOx emissions, the control parameters including ambient humidity, engine inlet pressure, temperature at the exhaust manifold, fuel flow and engine speed.
[0016] Le procédé prévoit aussi un ajustement du modèle en fonction d’une relation entre valeurs de NOx prédites et valeurs de NOx réelles mesurées par une sonde à NOx. Le modèle ajusté peut être stocké dans une mémoire associée au moteur, de sorte que les émissions de NOx évacuées du moteur peuvent être réduites sur la base de valeurs d'émissions de NOx virtuelles déterminées à partir du modèle ajusté.The method also provides for an adjustment of the model as a function of a relationship between predicted NOx values and actual NOx values measured by a NOx probe. The adjusted model can be stored in a memory associated with the engine, so that NOx emissions discharged from the engine can be reduced based on virtual NOx emission values determined from the adjusted model.
[0017] Si l’estimation de ce modèle apporte un écart par rapport à la mesure de la sonde NOx, il y a alors un apprentissage du modèle, sous forme d’un réseau de neurones, afin de recoller au mieux avec la mesure.If the estimation of this model brings a deviation from the measurement of the NOx probe, there is then learning of the model, in the form of a neural network, in order to better stick with the measurement.
[0018] Ce document exige la présence d’un modèle comprenant un réseau de neurones qui n’est pas le modèle de base équipant un véhicule automobile pour l’estimation des émissions d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement et implique un surcoût de même qu’un remplacement de tous les modèles existants en opération.This document requires the presence of a model comprising a neural network which is not the basic model fitted to a motor vehicle for the estimation of nitrogen oxide emissions in the exhaust line and implies an additional cost as well as a replacement of all existing models in operation.
[0019] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est de corriger un modèle de base d’estimation des émissions d’oxydes d’azote évacués d’un moteur thermique dans la ligne d’échappement, ce modèle étant élaboré pour un moteur nominal du même type que le moteur thermique et ne prenant pas en compte les dérives en fonctionnement du moteur thermique, afin que les émissions d’oxydes d’azote soient estimées au plus juste.Therefore, the problem underlying the invention is to correct a basic model for estimating the nitrogen oxide emissions discharged from a heat engine in the exhaust line, this model being developed for a nominal engine of the same type as the heat engine and not taking into account the drifts in operation of the heat engine, so that the nitrogen oxide emissions are estimated as accurately as possible.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
[0020] A cet effet la présente invention concerne un procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique, l’estimation étant faite par un modèle d’estimation préalablement calibré, le modèle d’estimation étant ajusté selon un écart relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle et une mesure d’une sonde d’oxydes d’azote présente dans la ligne d’échappement, dans lequel une correction de l’écart est effectuée périodiquement par un réseau de neurones en fonction d’au moins deux paramètres d’entrée relatifs respectivement à un régime moteur et un couple du moteur en vigueur.To this end, the present invention relates to a method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine, the estimate being made by a previously calibrated estimation model. , the estimation model being adjusted according to a periodically noted difference between the estimation by the model and a measurement of a nitrogen oxide probe present in the exhaust line, in which a correction of the difference is performed periodically by a neural network as a function of at least two input parameters relating respectively to an engine speed and a torque of the engine in force.
[0021] L’effet technique est de corriger l’estimation fournie par un modèle d’émission des oxydes d’azote de base sans changer la conception de ce modèle qui est cartographié et est calibré sur un modèle standard reprenant en entrée des paramètres de contrôle du moteur usuels.The technical effect is to correct the estimate provided by an emission model of basic nitrogen oxides without changing the design of this model which is mapped and is calibrated on a standard model taking as input the parameters of usual engine control.
[0022] Le modèle de base propose une estimation d’émission des oxydes d’azote sous la forme d’une valeur de base. Conformément à l’invention, cette valeur de base est ensuite corrigée par un réseau de neurones correctif, à deux entrées relatives respectivement au régime et au couple du moteur thermique en vigueur. La valeur de base est tout d’abord comparée avec une valeur mesurée d’émission d’oxydes d’azote fournie par une sonde à NOx pour donner un écart. C’est cet écart qui est corrigé par un correctif fourni par le réseau de neurones.The basic model provides an estimate of nitrogen oxide emissions in the form of a basic value. In accordance with the invention, this basic value is then corrected by a corrective neural network, with two inputs relating respectively to the speed and to the torque of the heat engine in force. The basic value is first compared with a measured value of nitrogen oxide emissions supplied by a NOx probe to give a difference. It is this difference that is corrected by a fix provided by the neural network.
[0023] Il s’ensuit que le modèle de base peut être conservé, ce qui représente une grande économie comparée à la solution proposée par l’état de la technique le plus proche qui proposait un nouveau type de modèle de départ intégrant un réseau de neurones prenant en compte les multiples paramètres précédemment cités en regard du document US-A-2003/216855.It follows that the basic model can be kept, which represents a great saving compared to the solution proposed by the closest prior art which proposed a new type of starting model integrating a network of neurons taking into account the multiple parameters previously cited with regard to document US-A-2003/216855.
[0024] La présente invention utilise donc un réseau de neurones simplifié avec deux valeurs d’entrée que sont le couple et le régime moteur et indépendant du modèle de base alors qu’un modèle de base prend en compte de plus nombreux paramètres, ce qui nécessiterait un réseau de neurones beaucoup plus complexe et donc d’un coût plus élevé si le réseau de neurones était intégré dans le modèle.The present invention therefore uses a simplified neural network with two input values that are the torque and the engine speed and independent of the basic model whereas a basic model takes into account more parameters, which would require a much more complex neural network and therefore a higher cost if the neural network were integrated into the model.
[0025] Ceci permet d’avoir une estimation robuste sur l’ensemble des points de fonctionnement du moteur, quel que soit le moteur considéré, en apprenant l’écart constaté entre la mesure de la sonde NOx, avantageusement en aval de la turbine d’un turbocompresseur pour un moteur thermique turbocompressé, ce qui n’est pas limitatif dans le cadre de l’invention, et l’estimation nominale de NOx réalisée par le modèle.This allows to have a robust estimate on all of the engine operating points, whatever the engine considered, by learning the difference observed between the measurement of the NOx probe, advantageously downstream of the turbine d 'A turbocharger for a turbocharged thermal engine, which is not limiting in the context of the invention, and the nominal NOx estimate produced by the model.
[0026] La présente invention permet d’améliorer la performance des modèles de NOx cartographiés actuels embarqués qui n’ont pas besoin d’être réactualisés, la correction se faisant en dehors et indépendamment de ces modèles.The present invention makes it possible to improve the performance of the current on-board NOx models on board which do not need to be updated, the correction being made outside and independently of these models.
[0027] La présente invention permet de se baser sur un modèle corrigé pour réaliser un diagnostic de la sonde NOx. Quand les émissions de NOx estimées par le modèle corrigé par le procédé selon l’invention correspond aux émissions de NOx mesurées par la sonde NOx, c’est qu’à la fois l’estimation est juste et la sonde NOx est fiable.The present invention makes it possible to rely on a corrected model to carry out a diagnosis of the NOx probe. When the NOx emissions estimated by the model corrected by the method according to the invention corresponds to the NOx emissions measured by the NOx probe, it is that both the estimate is correct and the NOx probe is reliable.
[0028] Avantageusement, le paramètre d’entrée relatif au couple est une consigne de couple du moteur en vigueur.Advantageously, the input parameter relating to the torque is an engine torque setpoint in force.
[0029] Avantageusement, un apprentissage est effectué par le réseau de neurones en temps réel.Advantageously, learning is carried out by the neural network in real time.
[0030] Avantageusement, l’apprentissage est suspendu pendant les phases transitoires de fonctionnement du moteur thermique impliquant une variation d’au moins un gradient de couple ou un gradient de régime moteur prise par rapport au couple ou au régime moteur supérieure à un seuil calibrable de variation de gradient respectif.Advantageously, learning is suspended during the transient phases of operation of the heat engine implying a variation of at least a torque gradient or an engine speed gradient taken with respect to the torque or the engine speed greater than a calibratable threshold. of respective gradient variation.
[0031] En effet, le principe à la base de la présente invention est que le réseau de neurones fasse de l’apprentissage en roulage du véhicule. Il est donc judicieux de déterminer des fenêtres de conditions de roulage sur lesquelles l’apprentissage est autorisé, et d’autres sur lesquelles il est procédé à une inhibition temporaire du procédé de correction.Indeed, the principle underlying the present invention is that the neural network makes learning while driving the vehicle. It is therefore wise to determine windows of driving conditions on which learning is authorized, and others on which a temporary inhibition of the correction process is carried out.
[0032] Les phases transitoires ne sont pas retenues pour faire l’apprentissage à cause des effets ponctuels sur les oxydes d’azote avec des pics de NOx non représentatifs des émissions de NOx régulières.The transient phases are not retained for learning because of the point effects on nitrogen oxides with NOx peaks not representative of regular NOx emissions.
[0033] Avantageusement, l’apprentissage est seulement suspendu pendant les phases transitoires de fonctionnement du moteur thermique impliquant une variation simultanée du gradient de couple et du gradient de régime moteur prise par rapport au couple ou au régime moteur supérieure à un seuil calibrable de variation de gradient respectif.Advantageously, learning is only suspended during the transient phases of operation of the heat engine implying a simultaneous variation of the torque gradient and of the engine speed gradient taken with respect to the torque or the engine speed greater than a calibrable threshold of variation. of respective gradient.
Ceci permet de limiter et de caractériser les phases suspensives.This makes it possible to limit and characterize the suspensive phases.
[0034] Avantageusement, les neurones sont positionnés dans un tableau en deux dimensions avec une dimension relative aux valeurs de régime moteur et une dimension relatives aux valeurs de couple en étant intégrés dans des rectangles ou carrés de paires d’une valeur de régime moteur et d’une valeur de couple, chaque rectangle ou carré étant défini par les paires intégrées dans le rectangle ou carré traçant une portion respective de courbes d’émission d’oxydes d’azote par rapport au couple à iso-régime et par rapport au régime à iso-couple, la portion étant une fonction linéaire présentant une pente relativement constante en variant pour toutes les paires intégrées de moins d’un pourcentage de variation de pente prédéterminée, un neurone étant positionné au milieu de chaque carré ou rectangle prédéterminé.Advantageously, the neurons are positioned in a two-dimensional table with a dimension relating to the engine speed values and a dimension relating to the torque values by being integrated into rectangles or squares of pairs of an engine speed value and a torque value, each rectangle or square being defined by the pairs integrated in the rectangle or square plotting a respective portion of nitrogen oxide emission curves with respect to the iso-regime torque and with respect to the regime at iso-torque, the portion being a linear function having a relatively constant slope, varying for all the integrated pairs by less than a percentage of predetermined slope variation, a neuron being positioned in the middle of each predetermined square or rectangle.
[0035] Ceci permet le positionnement des neurones en fonction des paires régime et couple des échantillons correspondant à des points de fonctionnement du moteur.This allows the positioning of the neurons as a function of the speed and torque pairs of the samples corresponding to the engine operating points.
[0036] Avantageusement, pour un point de fonctionnement du moteur identifié par une paire de valeurs de régime moteur et de couple, il est pris autant de neurones que de carrés ou rectangles encadrant ce point de fonctionnement, une fonction d’activation gaussienne étant élaborée puis normalisée en fonction d’un régime moteur et d’un couple normalisés pour le neurone du carré ou rectangle ou chaque neurone des carrés ou rectangles pour donner un correctif, le correctif du neurone ou une moyenne, pondérée ou non, des correctifs des neurones étant appliqué à l’écart relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle et la mesure d’une sonde d’oxydes d’azote.Advantageously, for an engine operating point identified by a pair of engine speed and torque values, as many neurons are taken as there are squares or rectangles framing this operating point, a Gaussian activation function being developed. then normalized according to a normalized engine speed and torque for the neuron of the square or rectangle or each neuron of the squares or rectangles to give a correction, the neuron correction or a weighted or unweighted average of the neuron corrections being applied to the periodically noted difference between the estimation by the model and the measurement of a nitrogen oxide probe.
[0037] Avantageusement, le régime ou le couple normalisés sont modifiés par des poids spécifiques.Advantageously, the normalized speed or torque are modified by specific weights.
[0038] Avantageusement, un biais avec un poids spécifique est pris en compte pour le calcul du correctif du neurone ou de chaque neurone.Advantageously, a bias with a specific weight is taken into account for the calculation of the correction of the neuron or of each neuron.
[0039] Ceci permet une calibration supplémentaire du réseau de neurones du fait des poids associés aux entrées que sont le régime moteur et le couple et le biais spécifique de chaque neurone.This allows an additional calibration of the neural network due to the weights associated with the inputs that are the engine speed and the torque and the specific bias of each neuron.
[0040] La présente invention concerne un procédé de dépollution en oxydes d’azote des gaz évacués d’un moteur thermique dans une ligne d’échappement, au moins un élément de dépollution étant supervisé dans son chargement ou dans une quantité d’agent réducteur introduit dans la ligne de dépollution en fonction d’une estimation d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique par un modèle d’estimation préalablement calibré, remarquable en ce que l’estimation est corrigée conformément à un tel procédé de correction.The present invention relates to a method of depolluting nitrogen oxides from the gases discharged from a heat engine in an exhaust line, at least one depollution element being supervised in its loading or in a quantity of reducing agent introduced into the depollution line as a function of an estimate of nitrogen oxides in the exhaust line at the outlet of a heat engine by a previously calibrated estimation model, remarkable in that the estimate is corrected in accordance to such a correction process.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0041] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, aims and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:
[0042] [fig.l][Fig.l]
- la figure 1 est une représentation schématique d’un logigramme d’un procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique selon un mode de réalisation de la présente invention,FIG. 1 is a schematic representation of a flow diagram of a method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine according to an embodiment of the present invention,
[0043] [fig.2][Fig.2]
- la figure 2 est une représentation schématique d’un logigramme de calcul d’un correctif dans un réseau de neurones, ce correctif étant destiné à être ajouté à un écart entre une valeur estimée par le modèle et une valeur mesurée par une sonde NOx, [0044] [fig.3]FIG. 2 is a diagrammatic representation of a logic diagram for calculating a correction in a neural network, this correction being intended to be added to a difference between a value estimated by the model and a value measured by a NOx probe, [Fig.3]
- la figure 3 est un tableau en deux dimensions selon un régime moteur et un couple montrant le positionnement de neurones du réseau de neurones utilisé dans le procédé selon l’invention, chaque neurone étant positionné dans un carré ou un rectangle, [0045] [fig.4]FIG. 3 is a two-dimensional table according to an engine speed and a torque showing the positioning of neurons of the neural network used in the method according to the invention, each neuron being positioned in a square or a rectangle, [0045] [ fig.4]
- la figure 4 montre diverses courbes d’émission de NOx selon un couple du moteur thermique à iso-régime moteur, les parties sensiblement linéaires des courbes avec une pente constante pouvant définir en partie les rectangles et les carrés montrés à la figure 3.- Figure 4 shows various NOx emission curves according to a torque of the engine with iso-engine speed, the substantially linear parts of the curves with a constant slope can partially define the rectangles and squares shown in Figure 3.
[0046] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.It should be borne in mind that the figures are given by way of examples and are not limitative of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular, the dimensions of the various elements illustrated are not representative of reality.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
[0047] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.In what follows, reference is made to all the figures taken in combination. When reference is made to one or more specific figures, these figures are to be taken in combination with the other figures for the recognition of the designated numerical references.
[0048] En se référant à toutes les figures et principalement à la figure 1, la présente invention concerne un procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique, avantageusement pour un véhicule et de préférence pour un véhicule automobile.Referring to all the figures and mainly to Figure 1, the present invention relates to a method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine, advantageously for a vehicle and preferably for a motor vehicle.
[0049] L’estimation est faite par un modèle d’estimation 14 préalablement calibré effectué sur un moteur nominal du type du moteur thermique sur lequel le procédé selon l’invention est mis en œuvre mais sans prendre en compte les spécificités du moteur dû à son vieillissement ou à ses déviations par rapport au moteur nominal.The estimate is made by a previously calibrated estimation model 14 performed on a nominal engine of the type of the heat engine on which the method according to the invention is implemented but without taking into account the specifics of the engine due to its aging or its deviations from the nominal motor.
[0050] Le modèle d’estimation 14 est sous forme d’une cartographie et présente plusieurs valeurs d’entrée comme des paramètres de contrôle moteur usuels, par exemple le débit d’air, le régime moteur, le couple, la température, etc.The estimation model 14 is in the form of a map and has several input values as usual engine control parameters, for example air flow, engine speed, torque, temperature, etc. .
[0051] Le modèle d’estimation 14 est ajusté selon un écart E relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle 14 et une mesure NOxmes d’une sonde d’oxydes d’azote 15 présente dans la ligne d’échappement.The estimation model 14 is adjusted according to a difference E periodically noted between the estimation by the model 14 and a NOxmes measurement of a nitrogen oxide probe 15 present in the exhaust line.
[0052] Selon la présente invention, dans le procédé de correction, une correction Cor de l’écart E est effectuée périodiquement par un réseau de neurones en fonction d’au moins deux paramètres d’entrée relatifs respectivement à un régime moteur et un couple du moteur en vigueur. Cette correction est faite dans le dispositif de correction 16 comprenant le réseau de neurones.According to the present invention, in the correction method, a correction Cor of the difference E is carried out periodically by a neural network as a function of at least two input parameters relating respectively to an engine speed and a torque of the current engine. This correction is made in the correction device 16 comprising the neural network.
[0053] Les émissions d’oxydes d’azote estimées par le modèle 14 sont corrigées. On peut aussi établir une comparaison entre les émissions d’oxydes d’azote mesurées NOxmes par le sonde NOx et les émissions d’oxydes d’azote NOxcor qui ont été corrigées.The nitrogen oxide emissions estimated by model 14 are corrected. A comparison can also be made between the emissions of nitrogen oxides measured NOxmes by the NOx probe and the emissions of nitrogen oxides NOxcor which have been corrected.
[0054] Une valeur finale d’émissions d’oxydes d’azote NOxfin peut être obtenue en sortie à la figure 1. Il est alors possible de déduire qu’à la fois le modèle 14 est précis et que la sonde NOx 15 donne des mesures fiables quand les émissions d’oxydes d’azote corrigées NOxcor et les émissions d’oxydes d’azote mesurées NOxmes sont les mêmes.A final value of NOxfin nitrogen oxide emissions can be obtained at the output in FIG. 1. It is then possible to deduce that both the model 14 is precise and that the NOx probe 15 gives reliable measurements when the NOxcor corrected nitrogen oxide emissions and the measured NOxmes nitrogen oxide emissions are the same.
[0055] Le paramètre d’entrée relatif au couple peut être une consigne de couple du moteur en vigueur, connue de et pilotée par l’unité de contrôle moteur pour un fonctionnement optimal du moteur thermique.The input parameter relating to the torque can be an engine torque setpoint in force, known to and controlled by the engine control unit for optimal operation of the heat engine.
[0056] Dans le dispositif de correction 16, un apprentissage est effectué par le réseau de neurones en temps réel et, le cas échéant pendant le roulage pour un véhicule automobile, étant donné que les informations sur le régime moteur et le couple permettent au réseau de neurones adaptatif de calculer l’écart E observé et de calibrer le réseau de neurones par rapport à ce constat.In the correction device 16, learning is carried out by the neural network in real time and, if necessary during driving for a motor vehicle, since the information on the engine speed and the torque allow the network of adaptive neurons to calculate the deviation E observed and to calibrate the neural network in relation to this observation.
[0057] Les variables régime moteur et couple indiquées vont permettent de définir des conditions d’apprentissage.The engine speed and torque variables indicated will make it possible to define learning conditions.
[0058] Pour définir l’autorisation d’apprentissage, c’est-à-dire éliminer les phases de roulage pour lesquelles les émissions de NOx ne sont pas représentatives du fonctionnement du moteur thermique, on peut utiliser le gradient de régime qui sera inférieur à un seuil calibrable ou le gradient de couple consigne qui sera inférieur à un seuil calibrable.To define the learning authorization, that is to say eliminate the driving phases for which the NOx emissions are not representative of the operation of the heat engine, it is possible to use the speed gradient which will be lower. to a calibratable threshold or the set torque gradient which will be lower than a calibratable threshold.
[0059] L’apprentissage peut être suspendu pendant les phases transitoires de fonctionnement du moteur thermique impliquant une variation d’au moins un gradient de couple ou un gradient de régime moteur prise par rapport au couple ou au régime moteur supérieure à un seuil calibrable respectif. Le pourcentage du rapport gradient de couple sur couple ou gradient de régime moteur sur régime moteur formant le seuil calibrable peut être de 5% mais ceci n’est pas obligatoire.The learning can be suspended during the transient phases of operation of the heat engine implying a variation of at least a torque gradient or an engine speed gradient taken with respect to the torque or the engine speed greater than a respective calibratable threshold. . The percentage of the torque gradient to torque ratio or engine speed to engine speed gradient forming the calibratable threshold can be 5% but this is not mandatory.
[0060] Dans un mode moins exclusif, l’apprentissage peut être seulement suspendu pendant les phases transitoires de fonctionnement du moteur thermique impliquant à la fois une variation du gradient de couple et une variation du gradient de régime moteur prise par rapport au couple ou au régime moteur supérieure à un seuil calibrable de variation de gradient respectif.In a less exclusive mode, learning can only be suspended during the transient phases of operation of the heat engine involving both a variation of the torque gradient and a variation of the engine speed gradient taken with respect to the torque or the engine speed greater than a calibrated threshold for varying the respective gradient.
[0061] Le pourcentage du rapport gradient de couple sur couple et du gradient de régime moteur sur régime moteur formant le seuil calibrable peut aussi être de 5% mais ceci n’est pas obligatoire. Une suspension, dans ce cas de figure, implique que les deux pourcentages soient supérieurs à 5%.The percentage of the torque to torque gradient ratio and of the engine speed to engine speed gradient forming the calibratable threshold can also be 5% but this is not compulsory. A suspension, in this case, implies that the two percentages are greater than 5%.
[0062] La figure 3 montre le positionnement des neurones dans un espace à deux dimensions sous la forme d’un tableau.Figure 3 shows the positioning of neurons in a two-dimensional space in the form of a table.
[0063] Dans ce tableau, l’abscisse du tableau montre une échelle de régime moteur R allant de 1.000 à 3.500 tours par minute. L’ordonnée du tableau montre une échelle de couple C en N.m ou Newton par mètre allant de 0 à 400.In this table, the abscissa of the table shows an engine speed scale R ranging from 1,000 to 3,500 revolutions per minute. The ordinate of the table shows a torque scale C in N.m or Newton per meter ranging from 0 to 400.
[0064] A l’intérieur de chaque case du tableau sont référencés des valeurs d’émission en oxydes d’azote pour chacune des paires d’une valeur de régime moteur R et d’une valeur de couple C.Inside each box of the table are referenced nitrogen oxide emission values for each of the pairs of an engine speed value R and a torque value C.
[0065] Les 13 cases blanches numérotées de 1 à 13 sont les neurones placés respectivement dans un carré ou un rectangle découpé sur le tableau. Le nombre des neurones n’est pas limitatif.The 13 white boxes numbered from 1 to 13 are the neurons placed respectively in a square or a rectangle cut out on the table. The number of neurons is not limiting.
[0066] Ainsi, les neurones 1 à 13 peuvent être positionnés dans un tableau en deux dimensions avec une dimension relative aux valeurs de régime moteur R et une dimension relatives aux valeurs de couple C. Les neurones 1 à 13 peuvent être individuellement intégrés dans des rectangles ou carrés de paires d’une valeur de régime moteur R et d’une valeur de couple C.Thus, neurons 1 to 13 can be positioned in a two-dimensional table with a dimension relating to the engine speed values R and a dimension relating to the torque values C. Neurons 1 to 13 can be individually integrated into rectangles or squares of pairs with an engine speed value R and a torque value C.
[0067] Chaque rectangle ou carré peut être défini par les paires intégrées dans le rectangle ou carré, donc par les paires de valeurs de régime moteur R et de couple C que le carré ou le rectangle contient. Ces valeurs de régime moteur R et de couple C correspondent à une portion respective de courbes d’émission d’oxydes d’azote par rapport au couple C à iso-régime et par rapport au régime à iso-couple C.Each rectangle or square can be defined by the pairs integrated in the rectangle or square, therefore by the pairs of engine speed R and torque C values that the square or rectangle contains. These values of engine speed R and of torque C correspond to a respective portion of nitrogen oxide emission curves with respect to the torque C at iso-speed and with respect to the speed with iso-torque C.
[0068] Ces portions forment pour les valeurs de régime moteur R et de couple C intégrées dans chaque rectangle une fonction linéaire présentant une pente relativement constante en variant pour toutes les paires intégrées de moins d’un pourcentage de variation de pente prédéterminée, ce pourcentage de variation étant par exemple inférieur à 5%. Un neurone peut être positionné au milieu de chaque carré ou rectangle prédéterminé.These portions form for the engine speed R and torque C values integrated in each rectangle a linear function having a relatively constant slope, varying for all the integrated pairs by less than a percentage of predetermined slope variation, this percentage variation being for example less than 5%. A neuron can be positioned in the middle of each predetermined square or rectangle.
[0069] Il s’ensuit que les neurones 1 à 13 peuvent être positionnés dans un plan 2D pour des paires de valeur de régime moteur R et de couple C qui acceptent une pente relativement constante des émissions en NOx respectivement à iso-couple et iso-régime. Il est en effet judicieux de découper le champ moteur par rapport à cette particularité technique pour une meilleure correction de la fonction.It follows that neurons 1 to 13 can be positioned in a 2D plane for value pairs of engine speed R and of torque C which accept a relatively constant slope of the NOx emissions at iso-torque and iso respectively. -diet. It is indeed judicious to cut out the motor field compared to this technical particularity for a better correction of the function.
[0070] S’il a été reconnu par expérience que sur certains types de moteur thermique, le nombre optimal de neurones permettant une bonne adéquation performance/temps de calcul est de 13 neurones, ce nombre n’est pas limitatif et peut être autre.If it has been recognized by experience that on certain types of heat engine, the optimal number of neurons allowing a good performance / calculation time adequacy is 13 neurons, this number is not limiting and may be other.
[0071] De manière générale, plus le nombre de neurones est élevé et plus la précision de la correction est élevée pour tout le champ de fonctionnement du moteur mais plus le calcul est complexe avec des chevauchements fréquents des carrés ou rectangles unitairement dédiés à un neurone individuel.In general, the higher the number of neurons and the higher the accuracy of the correction for the entire operating field of the engine, but the more complex the calculation with frequent overlaps of the squares or rectangles unitarily dedicated to a neuron individual.
[0072] Il serait possible d’utiliser un autre type de réseau de neurones pour cette fonction de correction.It would be possible to use another type of neural network for this correction function.
[0073] Pour améliorer la robustesse de la fonction, une ou plusieurs entrées en plus du régime moteur R et du couple C pourraient être ajoutées mais le calcul en temps réel deviendrait assez lourd pour être réalisé sur un calculateur moteur.To improve the robustness of the function, one or more inputs in addition to the engine speed R and the torque C could be added, but the real-time calculation would become heavy enough to be performed on an engine computer.
[0074] La figure 4 montre des courbes d’émission d’oxydes d’azote NOx exprimée en ppm en fonction de valeurs de couple C exprimé en N.m ou Newton mètre à iso-régime moteur, chaque courbe étant relatif à un régime moteur spécifique compris entre 1500 et 3750 et au nombre de dix régimes moteur différents.FIG. 4 shows emission curves for nitrogen oxides NOx expressed in ppm as a function of torque values C expressed in Nm or Newton meters at iso-engine speed, each curve being related to a specific engine speed between 1500 and 3750 and ten different engine speeds.
[0075] Il peut être vu sur chacune de ces courbes des portions linéaires de même pente. Le haut de la plupart des courbes présente une cassure dû à la fin d’une recirculation des gaz d’échappement à l’admission du moteur thermique.It can be seen on each of these curves linear portions of the same slope. The top of most curves has a break due to the end of exhaust gas recirculation at the intake of the engine.
[0076] De telles portions linéaires de même pente peuvent servir à élaborer deux côtés parallèles bornant des valeurs de couple C d’un carré ou d’un rectangle respectif montré à la figure 3, ces côté parallèles étant verticaux à la figure 3.Such linear portions of the same slope can be used to develop two parallel sides bounding the torque C values of a square or of a respective rectangle shown in FIG. 3, these parallel sides being vertical in FIG. 3.
[0077] Le même processus peut être appliqué pour la définition de deux côtés perpendiculaires aux deux côtés parallèles déjà tracées, ceci pour des valeurs de régime, ces côtés étant horizontaux à la figure 3. Le regroupement des deux délimitations respectives des valeurs de couple C et des valeurs de régime R forment les carrés et rectangles montrés à la figure 3 et recevant un neurone respectif référencé de 1 à 13.The same process can be applied for the definition of two sides perpendicular to the two parallel sides already drawn, this for speed values, these sides being horizontal in FIG. 3. The grouping of the two respective delimitations of the values of torque C and regime values R form the squares and rectangles shown in FIG. 3 and receiving a respective neuron referenced from 1 to 13.
[0078] Ainsi, pour un point de fonctionnement Pfonc du moteur identifié par une paire de valeurs de régime moteur R et de couple C, il peut être pris autant de neurones que de carrés ou rectangles encadrant ce point de fonctionnement Pfonc.Thus, for an engine operating point Pfonc identified by a pair of engine speed R and torque C values, it can be taken as many neurons as squares or rectangles framing this operating point Pfonc.
[0079] Ce point de fonctionnement Pfonc peut en effet se trouver dans un carré ou rectangle ou simultanément dans plusieurs carrés ou rectangles présentant des portions superposées.This Pfonc operating point can indeed be in a square or rectangle or simultaneously in several squares or rectangles having superimposed portions.
[0080] Le nombre de carrés ou de rectangles est plus élevé quand la précision sur la linéarité des portions et leur pente constante est augmentée.The number of squares or rectangles is higher when the precision on the linearity of the portions and their constant slope is increased.
[0081] En se référant à la figure 2, dans le dispositif de correction référencé 16 à la figure 1, qui montre un traitement de calcul à deux neurones mais pouvant aussi se faire pour plus de deux neurones comme esquissé par des lignes en pointillés partant du régime moteur R et du couple C mesurés.Referring to FIG. 2, in the correction device referenced 16 in FIG. 1, which shows a processing of calculation with two neurons but which can also be done for more than two neurons as sketched by dashed dashed lines engine speed R and torque C measured.
[0082] Il est pris les références 1 et 2 pour les deux neurones qui ne sont pas obligatoirement les neurones 1 et 2 de la figure 3 et qui peuvent être n’importe quel neurone.References 1 and 2 are taken for the two neurons which are not necessarily neurons 1 and 2 in FIG. 3 and which can be any neuron.
[0083] Dans des échantillons successifs de paires de régime moteur R et de couple C, le régime moteur R est, pour chaque neurone, traité dans une unité de calcul CalRl ou CalR2 et le couple C est, pour chaque neurone, traité dans une unité de calcul CalCl ou CalC2.In successive samples of pairs of engine speed R and of torque C, the engine speed R is, for each neuron, processed in a CalRl or CalR2 calculation unit and the torque C is, for each neuron, processed in a CalCl or CalC2 calculation unit.
[0084] Ceci permet de donner pour chaque neurone une fonction d’activation gaussienne Fl act, F2act regroupant plusieurs échantillons. Le calcul peut être échantillonné à un pas de temps de 20 millisecondes par exemple, sans que cela soit limitatif. La référence Y. indique l’ensemble de l’échantillonnage en sortie d’un calcul et 1/E indique la normalisation.This gives for each neuron a Gaussian activation function Fl act, F2act grouping together several samples. The calculation can be sampled at a time step of 20 milliseconds for example, without this being limiting. The reference Y. indicates the whole of the sampling at the end of a calculation and 1 / E indicates the normalization.
[0085] Le calcul se fait selon un calcul dédié à un réseau de neurones qui est connu de l’homme de métier et que l’homme de métier peut choisir entre plusieurs calculs de réseau de neurones à sa disposition.The calculation is done according to a calculation dedicated to a neural network which is known to the skilled person and that the skilled person can choose between several neural network calculations available to him.
[0086] Ces fonctions d’activation Fl act, F2act, avec un nombre égal au nombre de neurones sont individuellement normalisées norml, norm2. Ensuite, un recalcul est effectué en fonction d’un régime moteur R et d’un couple C normalisés pour le neurone du carré ou rectangle ou chaque neurone des carrés ou rectangles dans lequel se trouve le point de fonctionnement référencé Pfonc à la figure 3.These activation functions Fl act, F2act, with a number equal to the number of neurons are individually normalized norml, norm2. Then, a recalculation is carried out as a function of an engine speed R and of a torque C normalized for the neuron of the square or rectangle or each neuron of the squares or rectangles in which the operating point referenced Pfonc is located in FIG. 3.
[0087] Le recalcul normalisé, effectué dans des unités de calcul normalisés Calnorml ou Calnorm2 est effectué similairement à ce qui avait été mis en œuvre pour le calcul des fonctions d’activation Flact et F2act, c’est-à-dire avec des blocs de calcul respectifs pour le régime moteur R normalisé et pour le couple C normalisé, ceci pour chaque neurone.The normalized recalculation, carried out in Calnorml or Calnorm2 standardized calculation units is carried out similarly to what had been implemented for the calculation of the Flact and F2act activation functions, that is to say with blocks respective calculation for the normalized engine speed R and for the normalized torque C, this for each neuron.
[0088] Le calcul donne un correctif corl, cor2 pour chaque neurone, le correctif d’un neurone corl quand unique ou une moyenne, pondérée ou non, des correctifs corl, cor2 des neurones étant appliqué à l’écart E relevé périodiquement entre l’estimation par le modèle et la mesure NOxmes d’une sonde d’oxydes d’azote 15, comme précédemment montré à la figure LThe calculation gives a corl correction, cor2 for each neuron, the correction of a corl neuron when unique or an average, weighted or not, of corl corrections, cor2 of the neurons being applied to the difference E recorded periodically between l estimation by the model and the NOxmes measurement of a nitrogen oxide probe 15, as previously shown in Figure L
[0089] A la figure 2, un correctif moyen cor après moyenne, pondérée ou non des correctifs corl, cor2 est montré.In FIG. 2, an average correction cor after average, weighted or not of the corl corrections, cor2 is shown.
[0090] Le régime R ou le couple C normalisés peuvent être modifiés par des poids spécifiques wlr, wlc; w2r, w2c, ceci pour chaque neurone.The normalized R or torque C regime can be modified by specific weights wlr, wlc; w2r, w2c, this for each neuron.
[0091] De même, un biais Bl, B2, spécifique à chaque neurone et reconnu par expérience, avantageusement associé à un poids spécifique wlb, w2b, peut être pris en compte pour le calcul du correctif corl, cor2 du neurone ou de chaque neurone.Likewise, a bias Bl, B2, specific to each neuron and recognized by experience, advantageously associated with a specific weight wlb, w2b, can be taken into account for the calculation of the corrective corl, cor2 of the neuron or of each neuron .
[0092] Le procédé de correction d’une estimation des oxydes d’azote dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique tel que précédemment décrit peut trouver une application particulièrement avantageuse dans un procédé de dépollution en oxydes d’azote des gaz évacués d’un moteur thermique dans une ligne d’échappement.The method for correcting an estimate of nitrogen oxides in an exhaust line at the outlet of a heat engine as previously described can find a particularly advantageous application in a method for depolluting nitrogen oxides from gases evacuated from a heat engine in an exhaust line.
[0093] Dans ce procédé de dépollution, au moins un élément de dépollution est supervisé dans son chargement, en étant par exemple un catalyseur trois voies ou un piège à oxydes d’azote, ou dans une quantité d’agent réducteur introduit dans la ligne de dépollution, par exemple pour un système de réduction catalytique sélective avec calcul de la quantité d’agent réducteur injectée dans la ligne d’échappement.In this depollution process, at least one depollution element is supervised in its loading, for example by being a three-way catalyst or a nitrogen oxide trap, or in a quantity of reducing agent introduced into the line. of pollution control, for example for a selective catalytic reduction system with calculation of the quantity of reducing agent injected into the exhaust line.
[0094] Cette supervision se fait en fonction d’une estimation d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique par un modèle d’estimation préalablement calibré avec une estimation corrigée conformément à un procédé tel que décrit précédemment.This supervision is done as a function of an estimate of nitrogen oxides in the exhaust line at the outlet of a heat engine by an estimation model previously calibrated with an estimate corrected in accordance with a method such as described previously.
[0095] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.The invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of examples.
Claims (1)
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FR1873018A FR3090036A1 (en) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | METHOD FOR CORRECTING AN ESTIMATE OF NITROGEN OXIDES IN AN EXHAUST LINE |
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