Brevet FR2931200A1 — publié le 20091120

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de commande d'une vanne de dosage électromagnétique recevant un signal de dosage qui fixe le dosage d'un agent réactif à introduire dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ou d'un précurseur de l'agent réactif. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention concerne enfin un programme d'ordinateur et un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine et permettant d'exécuter le procédé. Etat de la technique Selon le document DE 199 03 439 Al, on connaît un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne utilisant, dans la zone des gaz d'échappement, un catalyseur SCR (Catalyseur à Réduction Sélective), pour réduire les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne à l'aide d'un agent réactif et obtenir de l'azote. L'agent réactif utilise par exemple l'ammoniac réducteur obtenu à partir d'une solution aqueuse d'urée ou d'une solution aqueuse d'urée-acide formique comme précurseur de l'agent réactif. Le dosage de l'agent réactif ou de son précurseur doit être très précis. Un dosage trop faible ne permet pas de réduire suffisamment les oxydes d'azote dans le catalyseur SCR. Un dosage excessif se traduit par un glissement qui d'une part aboutit à une consommation inutilement élevée d'agent réactif et d'autre part, à une gêne à cause du dégagement d'une odeur désagréable en fonction des caractéristiques de l'agent réactif. Le document DE 10 2006 044 080 Al décrit un procédé de gestion d'une vanne ou soupape de dosage d'agent réactif. Selon ce procédé, on dose l'agent réactif à l'aide d'une soupape ou d'une vanne électromagnétique. La vanne de dosage est commandée par un signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion qui fixe le dosage du précurseur de l'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement du 2 moteur à combustion interne. La durée d'ouverture de la vanne de dosage est limitée à une durée d'ouverture minimale pour laquelle la vanne de dosage est ouverte complètement. La durée d'ouverture est fixée pour former un fin brouillard de pulvérisation. On évite d'une part la cristallisation de l'agent réactif ce qui permet un dosage exact et d'autre par le colmatage de la vanne de dosage. La durée d'ouverture minimale dépend de plusieurs grandeurs telles que la température et la tension de fonctionnement de l'électroaimant de la vanne de dosage ainsi que de la pression de l'agent réactif. Le document DE 10 2007 044 807.6, non publié antérieurement, décrit un procédé de gestion d'une vanne de dosage et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon lesquels on applique un signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion à la vanne de dosage électromagnétique. On développe ainsi un signal de cadence dont la période est inférieure à la période (durée de la période) du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. La durée de la période du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion est fixée, en fonction du signal de demande de dosage, à un multiple de la durée de la période du signal d'horloge. La difficulté de ce procédé est que dans certains cas, la quantité dosée ne correspond pas exactement aux exigences c'est-à-dire à la quantité dosée souhaitable. De plus, la quantité dosée dépend non seulement de la durée d'ouverture de la vanne mais également de plusieurs autres facteurs. Cette quantité est déterminée le plus fortement par la pression d'agent réducteur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de commande d'une vanne de dosage électromagnétique permettant un dosage plus précis de l'agent réducteur en tenant notamment compte de l'influence de sa pression. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que lorsque la vanne de dosage est ouverte selon une cadence prédéfinie, on saisit la pression de l'agent réactif à partir de son débit et on additionne le débit d'agent réactif pendant la 3 durée d'ouverture de la vanne pour déterminer la quantité effectivement dosée. L'idée de base de l'invention est de tenir compte de la dépendance entre la quantité de dosage attribuée et la pression de l'agent réducteur de façon que le débit dans la vanne de dosage ne se détermine plus en fonction du rapport de travail du signal à modulation de largeur d'impulsion, mais que ce débit soit déterminé selon la pression de l'agent réducteur lorsque la vanne est complètement ouverte. On obtient ainsi une courbe caractéristique représentant la relation entre le débit stationnaire et la pression. Le débit obtenu à partir de cette courbe caractéristique est le maximum que l'on puisse doser dans un intervalle de temps prédéfini. Ce maximum dépendant de la pression de l'agent réducteur est mis en rapport avec la quantité souhaitée c'est-à-dire de la quantité qu'on souhaite injecter. Pour saisir les variations de pression ou des effets analogues, lorsque la vanne de dosage est ouverte, on saisit la pression de l'agent de réaction et, à partir de celle-ci, on conclut au débit de l'agent de réaction puis on fait la somme de l'influence de l'agent réactif selon le temps d'ouverture prédéfini de la vanne pour fixer la quantité effectivement dosée. On obtient ainsi une quantité de dosage très précise. Selon une caractéristique avantageuse, le temps d'ouverture de la vanne se définit par la commande directe de la soupape en fonction d'un signal de temps. Selon un autre développement, le temps d'ouverture est déterminé par la largeur d'impulsion d'un signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. Dans chaque cas, on choisit la cadence c'est-à-dire le signal de cadence ou signal d'horloge pour que la durée de la période du signal d'horloge soit beaucoup plus courte que le temps d'ouverture de la vanne ou beaucoup plus courte que la durée de l'impulsion du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé concerne tout d'abord un appareil de commande conçu spécialement pour mettre en oeuvre le procédé. L'appareil de commande comporte notamment des moyens permettant la mise en oeuvre du procédé. Ainsi, il est prévu par exemple une mémoire contenant 4 Selon une autre caractéristique, l'appareil de commande comporte un générateur qui fournit le signal d'horloge et une installation de mémoire qui contient l'enregistrement de la relation fonctionnelle entre le débit stationnaire et la pression ainsi qu'une installation de calcul pour déterminer le débit stationnaire pour une certaine pression mesurée. Ainsi, il est prévu par exemple une mémoire contenant l'enregistrement de la courbe caractéristique représentant la relation entre la pression de l'agent de réaction et le débit lorsque la soupape de dosage est ouverte. De plus, l'appareil de commande comporte un générateur qui fournit le signal d'horloge et, si la vanne reçoit un signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion, il est également prévu un générateur d'horloge fournissant le signal de dosage. L'appareil de commande comporte en outre une mémoire 15 contenant des étapes du procédé sous la forme d'un programme d'ordinateur. Le programme de commande selon l'invention permet l'exécution de toutes les étapes du procédé selon l'invention lorsque le procédé est exécuté dans un appareil de commande. 20 Le produit programme de commande selon l'invention avec un code programme enregistré de manière lisible par une machine sur le support, exécute le procédé de l'invention si le programme est exécuté sur un appareil de commande. Dessins 25 Un exemple de réalisation de l'invention est représenté à l'aide du dessin annexé et sera décrit ci-après de manière plus détaillée - la figure unique montre schématiquement l'environnement technique dans lequel s'inscrit le procédé de l'invention. 30 Description d'un exemple de réalisation La figure montre un moteur à combustion interne 10 dont la zone d'admission 11 est équipée d'un capteur d'air 12 et dont la zone des gaz d'échappement 13 est équipée d'un dispositif de dosage 14 ainsi que d'un catalyseur 15. En amont du catalyseur 15, on a un débit 35 massique ms_NOx_vK d'oxydes d'azote NOx. Le capteur d'air 12 fournit à l'appareil de commande 20 un signal d'air ms_L ; le moteur à combustion interne 10 fournit la vitesse de rotation (n) à l'appareil de commande 20. Ainsi, l'appareil de commande 20 développe un signal de carburant m_K pour le dispositif 5 de dosage de carburant 21. Le dispositif de dosage 14 comporte une vanne de dosage 22 actionnée par un électroaimant 23. L'électroaimant 23 reçoit un signal de dosage s_D fourni par l'appareil de commande 20. L'appareil de commande 20 détermine ainsi le débit massique d'oxydes d'azote NOx 30 en utilisant le signal d'air ms_L ainsi qu'une mesure Md de la charge du moteur à combustion interne 10 pour en déduire un débit massique simulé ms_NOx_vK_Sim d'oxydes d'azote NOx, calculé. L'appareil de commande 20 comporte en outre un moyen de détermination du signal de demande de dosage 31 qui reçoit le débit massique simulé ms_NOx_vK_Sim d'oxydes d'azote NOx, la température te_Kat ainsi que d'autres grandeurs d'entrée non décrites pour former un signal de demande de dosage s_A et fournir ce signal. L'appareil de commande 20 comporte un générateur de cadence ou horloge 32 qui fournit un signal d'horloge T. La zone des gaz d'échappement 13 est équipée d'un capteur de pression 40 dont le signal de pression de l'agent de réaction p_R est fourni à l'appareil de commande 20. A partir du signal de pression de l'agent de réaction p_R l'appareil de commande 20 détermine le débit stationnaire D_s dans un moyen de détermination de débit 33. Ce débit stationnaire D_s est par exemple pris sur une courbe caractéristique qui aura été déterminée au préalable et représente la relation entre le signal de pression de l'agent de réaction p_R et le débit stationnaire D_s lorsque la vanne 22 est ouverte. Le débit stationnaire D_s peut également se déterminer d'une autre manière par exemple par le calcul. Le débit stationnaire D_s, qui représente le débit stationnaire lorsque la vanne est ouverte, est fourni à une unité de calcul 35 qui additionne les signaux de données qu'elle reçoit à la cadence définie par le générateur de cadence 32. La sommation se fait sur la durée d'ouverture de la vanne 22 ; cette durée se détermine en fonction du signal de demande de dosage s_A 6 dans l'installation de calcul 36. Le résultat de cette sommation est le signal de la quantité d'agent de réaction à injecter m_E. En d'autres termes, l'idée de base de l'invention consiste à additionner au cours d'une période, toutes les quantités discrètes produites par étape de calcul et en fonction de la pression pour déterminer de cette manière, la quantité de dosage, globale effectivement injectée. Si au cours de la cadence, le dosage ne se poursuit pas pendant toute la durée, la quantité correspondante ne sera prise en compte que par fractions. Le signal de la quantité d'agent de réaction à injecter m_E ainsi calculé est beaucoup plus précis pour des quantités importantes que la quantité dosée définie de manière connue, c'est-à-dire la quantité de commande préalable. Un autre avantage essentiel est que la sommation permet de déceler tout écart entre le signal de la quantité d'agent de réaction à injecter m_E et le signal de demande de dosage s_A dès avant que ne se déroule la période d'injection ; cela permet ainsi de déterminer si cette période doit être allongée ou raccourcie. La période représente toujours la durée d'injection de l'agent de réaction. L'ouverture de la vanne 22 peut se faire par la commande 20 directe de celle-ci. Dans ce cas, la durée d'ouverture de la vanne 22 est définie par cette commande directe. Mais on peut également prévoir une commande de la vanne 22 par un signal de largeur d'impulsion modulée qui définit la durée d'ouverture par la durée des impulsions composant ce signal. 25 La durée de la période du signal de cadence se choisit librement. Dans chaque cas cette durée est choisie pour être inférieure au temps d'ouverture de la vanne 22 ou inférieure à la durée d'impulsion du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. On peut en outre prévoir une durée de période qui soit 30 un multiple d'une période de base. Dans ce cas, à la fin de la période, on lance une nouvelle période et la quantité résiduelle déterminée dans l'additionneur ou l'intégrateur 35 sera retranchée de la nouvelle demande de dosage avant le calcul de la durée d'ouverture. Si cette quantité résiduelle est le résidu du dernier dosage, il n'y a pas lieu de 35 renouveler le dosage. L'additionneur ou intégrateur 35 peut d'une part 7 s'adapter à la reprise en fonction du temps d'une nouvelle demande de dosage ou en fonction du dosage effectif et d'autre part la nouvelle quantité souhaitée peut être modifiée pour tenir compte du résidu de la quantité d'agent réactif non encore dosée.5 REVENDICATIONS1 °) Procédé de commande d'une vanne de dosage électromagnétique recevant un signal qui fixe le dosage d'un agent réactif à introduire dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ou d'un précurseur de l'agent réactif, caractérisé en ce que lorsque la vanne de dosage (22) est ouverte selon une cadence prédéfinie, on saisit la pression de l'agent réactif à partir de son débit et on additionne le débit d'agent réactif pendant la durée d'ouverture de la vanne (22) pour déterminer la quantité effectivement dosée. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la durée d'ouverture de la vanne (22) par une commande 15 directe à l'aide d'un signal d'horloge. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la durée d'ouverture de la vanne (22) par un signal de 20 dosage à modulation de largeur d'impulsion. 4°) Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' on sélectionne la cadence pour que la durée de la période du signal 25 d'horloge soit inférieure à la durée d'ouverture de la vanne (22) ou inférieure à la durée d'une impulsion du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. 5°) Dispositif de commande d'une vanne de dosage électromagnétique 30 recevant un signal qui fixe le dosage d'un agent réactif à introduire dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ou d'un précurseur de l'agent réactif, caractérisé en ce qu' il comporte des moyens pour exécuter le procédé selon les 35 revendications 1 à 4. 9 6°) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil de commande (20) comporte un générateur (32) qui fournit le signal d'horloge (T) et une installation de mémoire (33) qui contient l'enregistrement de la relation fonctionnelle entre le débit stationnaire (D_s) et la pression (p_R) ainsi qu'une installation de calcul (35) pour déterminer le débit stationnaire (D_s) pour une certaine pression mesurée. 7°) Programme de commande comportant des instructions de code de programme pour exécuter les étapes du procédé selon les revendications 1 à 4 lorsque ce programme est exécuté sur un appareil de commande. 8°) Produit programme de commande comportant un code de programme enregistré sur un support utilisable dans un ordinateur comprenant des moyens de programmation lisibles par un appareil de commande pour effectuer les étapes du procédé selon les revendications 1 à 4.20