Brevet FR2742808A1 — publié le 19970627

Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un dispositif pour commander un moteur à combustion interne, selon lesquels des premiers moyens du moteur dosent le carburant brûlé dans le moteur et des seconds moyens effectuent un traitement en sortie des gaz d'échappement et selon lesquels on dose du carburant supplémentaire qui réagit avec les moyens de traitement des gaz d'échappement. On connaît déjà un tel procédé et un tel dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon le document EP-A 0 621 400. Ce document décrit un procédé et un dispositif pour commander un moteur à combustion interne consistant à do- ser le carburant brûlé par le moteur. Il est en outre prévu un catalyseur. Le carburant est dosé pour le moteur afin qu'une partie du carburant soit rejetée imbrûlée par les conduites de gaz d'échappement, dans le catalyseur pour y réagir avec les oxydes d'azote (NOX). Cette quantité de carburant dosée en plus doit être définie de manière très précise car si la quantité est trop faible, la réaction est insuffisante et, si la quantité est trop grande, on expulse des hydrocarbures imbrûlés (HC) avec les gaz d'échappement. But de la présente invention La présente invention a pour but de développer le procédé et le dispositif de commande d'un moteur à combustion interne correspondant au type défini ci-dessus, pour que la quantité de carburant soit dosée afin de minimiser les émis- sions des gaz d'échappement et en particulier des composants NOX et HC. Avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci- dessus, caractérisé en ce qu'un signal qui correspond à la quantité de carburant supplémentaire, prédéterminé à partir d'un signal, correspond à la quantité d'oxydes d'azote à ré- duire, et est prédéterminé par un coefficient. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les moyens de l'invention permettent de minimiser les émissions de NOX et de HC. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - le signal correspondant à la quantité d'oxydes d'azote à réduire, est prédéterminé en fonction des différents paramètres de fonctionnement; - le signal qui correspond à la quantité de carbu- rant supplémentaire, est diminué d'une valeur correspondant à l'émission brute d'hydrocarbures; - la quantité de carburant supplémentaire est limi- tée à la valeur maximale autorisée; - la quantité de carburant supplémentaire est addi- tionnée jusqu'à atteindre une valeur prédéterminée; - comme paramètres de fonctionnement, on tient compte de la vitesse de rotation du moteur à combustion in- terne, de la quantité de carburant injectée, et d'un signal de température; - on dose le carburant supplémentaire si la tempé- rature du second moyen se situe dans une plage de valeurs pré- déterminées; - la température du second moyen est simulée à par- tir au moins de la vitesse de rotation et de la quantité de carburant injectée. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif étant caractéri- sé en ce que des moyens qui prédéterminent un signal correspon- dant à la quantité de carburant supplémentaire, en partant d'un signal qui correspond à la quantité d'oxydes d'azote à réduire, et d'un coefficient. Dessins L'invention sera décrite ci-après à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans le dessin dont l'unique fi- gure est un schéma par blocs de l'invention. Description de l'exemple de réalisation La référence 100 désigne un élément de réglage fixant la quantité d'hydrogène ou d'hydrocarbures. Cet élément de réglage reçoit un signal MHC correspondant à la quantité d'hydrocarbures à doser. Ce signal MHC est fourni par un point de combinaison 105. Ce point de combinaison reçoit le signal de sortie MHCS d'un point de sommation 110 et le signal de sortie TF d'un filtre 120. Le point de sommation 110 reçoit un signal MHCK qui est le signal de sortie du point de combinaison 125. La pre- mière entrée du point de combinaison 125 reçoit le signal de sortie d'un sélecteur de minimum 130 dont la première entrée reçoit un signal MHCW correspondant au signal de sortie d'un point de combinaison 132. La première entrée du point de combi- naison 132 reçoit le signal MHCT avec un signal algébrique po- sitif; ce signal correspond au signal de sortie d'un point de combinaison 134. La première entrée du point de combinaison 134 reçoit un signal MNOX correspondant au signal de sortie d'un point de combinaison 136. La première entrée du point de combi- naison 136 reçoit le signal de sortie d'un point de jonction 138 dont la première entrée reçoit un signal NOXG. Ce signal NOXG est fourni par un champ de caracté- ristiques NOX 140. Le champ de caractéristiques 140 est solli- cité par un signal de vitesse de rotation N fourni par un capteur de vitesse de rotation 142 et une commande de carburant 144 qui définit la quantité de carburant QK à injecter. La se- conde entrée du point de combinaison 138 reçoit un signal NOXT provenant d'un champ de caractéristiques de réchauffage de mo- teur 145. Le champ de caractéristiques de réchauffage reçoit la température TW de l'eau de refroidissement qui a été déterminée à l'aide d'un capteur de température 147. La combinaison du point de combinaison 138 se fait de préférence par multiplica- tion. La seconde entrée du point de combinaison 136 re- çoit le signal de sortie NOXE d'une régulation de réinjection de gaz d'échappement 150. Cette régulation 150 traite le signal de sortie d'un point de combinaison 152. La première entrée du point de combinaison 152 reçoit le signal ES de signe positif qui provient du champ de caractéristiques de réinjection de gaz d'échappement 154. Dans ce champ de caractéristiques, le signal ES est enregistré indépendamment de la vitesse de rotation N et de la quantité de carburant QK. La seconde entrée du point de combinaison 152 reçoit le signal EI précédé d'un signe négatif provenant du circuit de formation de valeur moyenne 156. La combinaison au point de combinaison 136 se fait de préférence par addition. La seconde entrée du point de combinaison 134 re- çoit un signal de sortie X d'un champ de caractéristiques de coefficient 160. Le champ de caractéristiques de coefficient reçoit également la vitesse de rotation N et la quantité de carburant à injecter QK. La combinaison au point de combinaison 134 se fait de préférence par multiplication. La seconde entrée du point de combinaison 132 re- çoit un signal mécanique MHCR avec un signal algébrique néga- tif; ce signal correspond au signal de sortie d'un point de combinaison 162. La combinaison au point 132 se fait de préfé- rence par addition. Le point de combinaison 162 reçoit un signal de sortie HCG d'un champ de caractéristiques HC, 165, ainsi qu'un signal de sortie HCT d'un champ de caractéristiques de tempéra- ture 170. Le champ de caractéristiques HC fait que cette gran- deur HCG dépend de la vitesse de rotation N et de la quantité de carburant à injecter QK. La valeur HCT du champ de caracté- ristiques de température 170 dépend de la température de l'eau de refroidissement TW. La combinaison au point de combinaison 162 se fait de préférence par multiplication. La seconde entrée du sélecteur de minimum 130 re- çoit un signal MHCM d'un champ de caractéristiques de limita- tion 175 recevant comme grandeur d'entrée, la vitesse de rotation N et la quantité de carburant QK à injecter. La seconde entrée du point de combinaison 125 qui combine les deux signaux de préférence par addition, reçoit le signal de sortie DHC d'un moyen de correction dynamique 182 traitant à son tour le signal de sortie d'un filtre DT1 180 re- cevant la quantité de carburant QK à injecter. La seconde entrée du point de combinaison 105 re- çoit le signal de sortie TS d'un filtre 120 dépendant de la température. Le filtre 120 travaille un signal de température T fourni à un point de combinaison 190. La première entrée du point de combinaison 190 reçoit un signal d'un point de combi- naison 191. La première entrée du point de combinaison 191 re- çoit un signal de température TK fourni par un capteur de tem- pérature monté en aval du catalyseur. La seconde entrée du point de combinaison 191 reçoit un signal T4 déjà fourni par un point de combinaison 192. La première entrée du point de combi- naison 192 reçoit un signal de sortie d'un champ de caractéris- tiques 196 qui traite la vitesse de rotation et la quantité de carburant. La seconde entrée du point de combinaison 192 reçoit le signal de sortie d'un champ de caractéristiques de tempéra- ture 194 qui traite la température de l'eau de refroidissement TW. Le point de combinaison 192 combine les deux grandeurs de préférence par multiplication. Le point de combinaison 191 com- bine les deux signaux d'entrée de préférence par addition. La seconde entrée du point de combinaison 190 reçoit le signal de sortie d'un circuit prédéterminant un coefficient 198. La com- binaison au point de combinaison 190 se fait de préférence par multiplication. L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Partant au moins de la vitesse de rotation N et de la quantité de carburant QK à injecter, la grandeur NOXG est enregistrée dans le champ de caractéristiques NOX 140. Il s'agit ici de la quantité d'oxydes d'azote NOX également conte- nus dans les gaz d'échappement. Cette valeur NOXG ainsi obtenue est multipliée au point de combinaison 138 par un coefficient de comparaison NOXT qui provient du champ de caractéristiques de réchauffage. Ce champ de caractéristiques tient compte de l'influence de la température du moteur ou de la température de l'eau de refroidissement pour l'émission NOX. De façon correspondante, le coefficient de réinjec- tion des gaz d'échappement est enregistré dans le champ de ca- ractéristiques de réinjection de gaz d'échappement 154 en fonction des mêmes grandeurs d'entrée. Partant de la déviation de régulation de la réinjection des gaz d'échappement appliquée à la sortie du point de combinaison 152, la régulation de réin- jection de gaz d'échappement 150 fournit la grandeur NOXE par laquelle on corrige la grandeur NOXG. Cette correction se fait au point de combinaison 136 de préférence par addition. La grandeur NOXE tient compte de la correction de la post-injection de déviation par rapport à des conditions normalisées. Par exemple, pour une pression atmosphérique plus faible ou une température d'air plus élevée, par comparaison de la masse d'air du champ de caractéristiques de base 154, on rè- gle la réinjection des gaz d'échappement en fonction de la quantité d'air frais, mesurée, EI. Ainsi, pour la post- injection, il n'y a pas à tenir compte une nouvelle fois de l'influence de la pression atmosphérique et de la température10 de l'air aspiré. A la sortie du point de combinaison 136, on dispose du signal MNOX qui correspond à la quantité de NOX à réduire. Ce signal qui donne une mesure de la quantité d'oxydes d'azote à réduire, est prédéterminé selon différents paramètres de fonctionnement comme par exemple la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne, la quantité de carburant QK à in- jecter, ainsi que le signal de température TW. La relation entre la quantité NOX à réduire et la quantité d'hydrocarbures HC nécessaire résulte de l'équation suivante: HC = X * NOX. Le coefficient X dépend du revêtement du catalyseur; le cas échéant on peut également tenir compte d'autres grandeurs. Ce coefficient X est prévu dans le champ de caractéristiques 160, indépendamment de la vitesse de rotation et de la quantité de carburant QK. Au point 134, on multiplie la quantité calculée MNOX d'oxydes d'azote NOX émise, par le coefficient X. A la sortie du point de combinaison 134, on dis- pose d'un signal MHCT indiquant la quantité de carburant sup- plémentaire, nécessaire. A la sortie du point de combinaison 134, on dispose du signal MHCT qui correspond à la quantité d'hydrocarbures né- cessaire pour oxyder la quantité MNOX d'oxydes d'azote NOX. Cette grandeur MHCT est définie à partir de la quantité de NOX à réduire et du coefficient X prédéterminé selon les paramètres de fonctionnement. Dans le champ de caractéristiques 165 est inscrite l'émission brute d'hydrocarbures HCG générée par la combustion en fonction de la vitesse de rotation N et de la quantité de carburant QK. Cette émission brute HC, dégagée par la combus- tion, n'a pas à être dosée car elle est déjà contenue dans les gaz d'échappement. Cette valeur HCG de l'émission brute d'hydrocarbures est corrigée à l'aide d'un champ de caractéris- tiques HCT en fonction de la température au point 162. La quan- tité nécessaire d'hydrocarbures est réduite au point de combinaison 132 de cette valeur corrigée MHCR. Une valeur MHCM extrêmement fiable pour la quantité de carburant à doser en plus, est inscrite dans le champ de ca- ractéristiques limite 175. La sélection minimale 130 limite la10 quantité de carburant supplémentaire à doser MHCW, à la valeur maximale autorisée MHCM. Cela signifie que l'on utilise la plus petite des deux valeurs. Au point de combinaison 125, on corrige la valeur limitée d'un coefficient de correction DHC contenant une cor- rection dynamique. Au point de sommation 110, on ajoute la quantité de carburant supplémentaire à doser MHCK jusqu'à ce que l'on ait atteint la quantité minimale qui est injectée par le système de dosage utilisé. Lors du dépassement de la valeur de seuil, on dose la quantité minimale à l'injection suivante. La conversion de NOX dans le catalyseur de réduc- tion dépend principalement de la température T dans le cataly- seur. La température T du catalyseur ne se mesure pas directement. On simule la température T4 en amont du catalyseur à l'aide du champ de caractéristiques 196, en fonction de la quantité QK et de la vitesse de rotation N. En outre, il y a une compensation de température faite à l'aide du champ de cor- rection de température 194 au point de combinaison 192. La tem- pérature T4 ainsi obtenue en amont du catalyseur est ajoutée, au point de combinaison 191, à la température en aval du cata- lyseur TK, captée par un capteur. Puis au point de combinaison , on forme la valeur moyenne des deux valeurs. Le filtre 120 tient compte de ce que le catalyseur ne travaille de manière satisfaisante que dans une certaine plage de températures. C'est pourquoi, il est prévu qu'à des températures inférieures ou supérieures à la plage de tempéra- tures, la valeur du signal de sortie TF du filtre 120 se met à la valeur 0 et que, dans la plage de températures dans laquelle le catalyseur travaille de manière satisfaisante, le signal de sortie prend la valeur 1. Le signal de sortie du point de combinaison 105 est appliqué à l'élément de réglage 100. Cet élément de réglage me- sure la quantité de carburant supplémentaire. Pour une première réalisation il est prévu que l'élément de réglage 100 soit mon- té dans la conduite de gaz d'échappement, et que le carburant supplémentaire soit injecté directement dans le gaz d'échappement. Pour une autre réalisation il est prévu que10 l'élément de réglage 100 soit un élément qui dose le carburant nécessaire aux chambres de combustion pour une combustion nor- male. Dans ce cas, l'élément de réglage est commandé pour que le carburant non brûlé arrive dans la conduite de gaz d'échappement. Pour cela, après l'injection proprement dite, on15 dose pour brûler au niveau du point mort bas, c'est-à-dire au moment de l'échange des gaz. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé pour commander un moteur à combustion interne, se- ion lequel des premiers moyens du moteur dosent le carburant brûlé dans le moteur et des seconds moyens effectuent un trai-5 tement en sortie des gaz d'échappement, selon lequel on dose du carburant supplémentaire qui réagit avec les moyens de traite- ment des gaz d'échappement, caractérisé en ce que un signal (MHCT) qui correspond à la quantité de carburant sup-10 plémentaire, prédéterminé à partir d'un signal (MNOX), corres- pond à la quantité d'oxydes d'azote à réduire, et est prédéterminé par un coefficient (X). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal (MNOX) correspondant à la quantité d'oxydes d'azote à réduire, est prédéterminé en fonction des différents paramètres de fonctionnement. 3 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal (MHCT) qui correspond à la quantité de carburant sup- plémentaire, est diminué d'une valeur (MHCR) correspondant à l'émission brute d'hydrocarbures. 4 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de carburant supplémentaire est limitée à la valeur maximale autorisée (MHCM). ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de carburant supplémentaire est additionnée jusqu'à atteindre une valeur prédéterminée. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que comme paramètres de fonctionnement, on tient compte de la vi- tesse de rotation (N) du moteur à combustion interne, de la quantité de carburant injectée (QK), et d'un signal de tempéra- ture (TW). 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on dose le carburant supplémentaire si la température du second moyen se situe dans une plage de valeurs prédéterminées. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que la température du second moyen est simulée à partir au moins de la vitesse de rotation (N) et de la quantité de carburant in- jectée (QK). 9 ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne se- lon lequel des premiers moyens du moteur dosent le carburant brûlé dans le moteur à combustion interne et des seconds moyens effectuent un traitement en sortie des gaz d'échappement, dis- positif qui dose du carburant supplémentaire réagissant avec les moyens de traitement des gaz d'échappement, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par des moyens qui prédéterminent un signal (MHCT) correspondant à la quantité de carburant supplémentaire, en partant d'un signal (MNOX) qui correspond à la quantité d'oxydes d'azote à réduire, et d'un coefficient (X).