Brevet FR2932844A1 — publié le 20091225

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un dispositif de dosage d'agent réactif qui dose un agent réactif dans un canal de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, selon lequel la quantité dosée est prédéfinie par une soupape de dosage à commande électromagnétique, commandée par un signal de commande à modulation de largeur d'impulsion. L'invention concerne également un dispositif pour la gestion d'un dispositif de dosage d'un agent réactif. Enfin, l'invention concerne un programme d'appareil de commande ainsi qu'un produit programme d'appareil de commande. Etat de la technique Le document DE 199 03 431 Al décrit un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne dont la plage des gaz d'échappement est équipée d'un catalyseur SCR (Catalyseur de Réduction Catalytique Sélective) qui réduit en azote les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne en utilisant un agent réactif. Le dosage de l'agent réactif ou une étape préliminaire de l'agent réactif se font de préférence en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne tels que par exemple le régime du moteur et la quantité de carburant injectée. En outre, le dosage se fait de préférence en fonction de grandeurs caractéristiques ou paramètres des gaz d'échappement tels que par exemple la température des gaz d'échappement ou la température de fonctionnement du catalyseur SCR. Comme agent réactif, on utilise par exemple l'ammoniac comme agent réducteur obtenu à partir d'une solution aqueuse d'urée. Le dosage de l'agent réactif ou des matières premières donnant l'agent réactif doit être fait soigneusement. Un dosage trop faible entraîne une réduction incomplète des oxydes d'azote dans le catalyseur SCR. Un dosage trop important conduit à un glissement de l'agent réactif qui peut aboutir d'une part à une consommation inutilement élevée d'agent réactif et d'autre part à un dégagement d'odeurs gênantes en fonction des propriétés de l'agent réactif. 2 Le document DE 10 2006 044 080 Al (non publié antérieurement) décrit un procédé de gestion d'une vanne de dosage réalisée par une soupape à commande électromagnétique. La vanne de dosage est sollicitée par un signal de dosage modulé en largeur d'impulsion. Ce signal fixe le dosage de l'agent réactif à introduire dans le canal des gaz d'échappement du 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 encore complètement ouverte ; cette durée est fixée pour que le dosage génère toujours un brouillard de pulvérisation. Ainsi, on évite la cristallisation de l'agent réactif. Le procédé connu d'une part assure un dosage exact et d'autre part, il évite le bourrage de la vanne de dosage. La durée d'ouverture maximale dépend de plusieurs paramètres de fonctionnement tels que par exemple la température et la tension de fonctionnement de la vanne électromagnétique de dosage ainsi que de la pression d'agent réactif. Le document DE 103 06 134 Al décrit une installation de post-traitement des gaz d'échappement utilisant également la pulvérisation d'un agent de dosage dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Il est prévu une installation de mise en turbulence dans le boîtier en amont de l'élément de post-traitement pour mettre en turbulence les gaz d'échappement et améliorer le mélange en aval de l'élément de post-traitement. En plus, il est prévu un tube acoustique dans le boîtier qui a pour fonction de participer à l'amortissement des gaz d'échappement. Le tube acoustique entoure au moins en partie une installation de mise en turbulence. Le document DE 10 2006 006 881 Al décrit un procédé de gestion d'un actionneur à l'aide d'un signal de positionnement à modulation de largeur d'impulsion. La position de la pièce à positionner dépend du rapport de travail du signal de positionnement à largeur d'impulsion modulée. De manière préférentielle, on a une variation périodique de la durée de la période du signal de position à modulation de largeur d'impulsion. Cette procédure permet de minimiser la réalisation des résonances mécaniques de la pièce à positionner et de minimiser ainsi les émissions d'odeurs gênantes. Comme pièce à 3 positionner, on a prévu par exemple un clapet de réinjection des gaz d'échappement. Le document DE 43 10 859 C2 décrit un procédé de positionnement d'un volet d'étranglement d'un moteur électrique commandé par un signal de position à modulation de largeur d'impulsion pour lequel on a prévu une relation linéaire entre le rapport de travail du signal de position effectivement modulé en largeur et la valeur de consigne de la position. A côté de la prédéfinition d'un signal de position à modulation par largeur d'impulsion, et à durée de période constante, on peut également prévoir une durée d'impulsion qui contrairement au signal à modulation de largeur d'impulsion est une durée d'impulsion prédéfinie de manière fixe et une durée de période variable. Le document DE 10 2007 044 807 Al (non publié antérieurement) décrit un procédé de gestion d'une vanne de dosage électromagnétique recevant un signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion ; ce signal fixe le dosage de l'agent réactif à introduire dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ou encore l'étape préliminaire de l'agent réactif. Un signal d'horloge est fourni dont la durée de la période est inférieure à la durée de la période du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion. En fonction d'un signal de demande de dosage la durée de la période du signal de dosage à modulation de largeur d'impulsion est fixée à un multiple des durées des périodes du signal de cadence. Ce procédé permet une adaptation rapide du dosage aux nécessités du dosage. L'effet de la commande alternée de la vanne de dosage dans le cadre d'un fonctionnement cadencé avec un signal à modulation de largeur d'impulsion sur l'émission de bruit n'est pas pris en compte. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de gestion d'un dispositif de dosage d'agent réactif permettant de doser un agent réactif ou une étape préliminaire d'un agent réactif dans un canal de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, permettant d'optimiser les émissions de bruits. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion de la vanne de dosage est fixé en fonction de la vitesse du véhicule. Le mode de dosage normal peut conduire à des bruits à cause des opérations de commutation de la vanne de dosage et qui ne sont pas gênants à l'extérieur lorsque le véhicule circule à vitesse élevée, car ces bruits sont dominés par les autres bruits du véhicule. Les bruits sont engendrés notamment du fait que l'opération de commutation de la vanne de dosage, qui fait osciller la structure mécanique élastique entourant la vanne de dosage tels que par exemple l'adaptateur de vanne, sont des bruits rayonnés par la surface de la structure vers l'air ambiant et émis sous forme de sonorité de l'air. Le procédé selon l'invention intervient en ce que le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion de la vanne de dosage est fixé en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion est fixé principalement par l'émission d'oxydes d'azote NOx à éliminer du moteur à combustion interne ; il est influencé en général, en plus, par la vitesse de déplacement du véhicule. L'influence est telle que dans la zone extérieure, les bruits audibles de l'opération de commutation de la vanne de dosage sont minimisés. L'action nécessaire sur le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion se détermine de préférence de manière expérimentale. Suivant un premier développement de l'invention, la durée de la période du signal de commande à modulation de largeur d'impulsion augmente à mesure que la vitesse de déplacement du véhicule automobile diminue. Ce moyen permet d'abaisser la fréquence du bruit lorsque la vitesse du véhicule diminue pour arriver ainsi dans une plage de fréquence perçue comme moins gênante. Un développement de ce mode de réalisation prévoit d'augmenter la durée de la période du signal de commande à modulation de largeur d'impulsion, de façon continue, à mesure que la vitesse de déplacement du véhicule diminue. La durée de la période est ainsi allongée pendant que la vitesse du véhicule diminue. Un autre développement de ce mode de réalisation prévoit de limiter la durée de la période du signal de commande à modulation 5 de largeur d'impulsion à une durée de période maximale, par exemple de l'ordre de 1 seconde. Ce moyen permet de maintenir le mode de dosage requis pour l'agent réactif. On conserve alors également le dosage de l'agent réactif lorsque le véhicule est à l'arrêt. Un autre développement prévoit d'allonger la durée de l'impulsion du signal de commande de modulation de largeur d'impulsion lorsque la vitesse de déplacement du véhicule diminue si bien que selon un développement, on allonge de façon continue la durée de l'impulsion. Un développement de ces réalisations prévoit de limiter la durée de l'impulsion du signal de commande à modulation de largeur d'impulsion à une durée d'impulsion minimale. Ce moyen assure également le maintien du mode de dosage requis pour l'agent réactif. Selon un développement, il est prévu une valeur de seuil pour la vitesse de déplacement et le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion est seulement fixé en cas de dépassement vers le bas de la valeur de seuil de vitesse de déplacement en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Ainsi, on intervient sur le dosage normal en dessous de la valeur de seuil de vitesse de dépassement. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé concerne un appareil de commande conçu spécialement. L'appareil de commande comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé, notamment pour fixer un signal de dosage et un signal de commande. L'appareil de commande comporte de préférence au moins une mémoire électrique dans laquelle sont enregistrées les étapes du procédé sous la forme d'un programme pour l'appareil de commande. L'appareil de commande par programme selon l'invention prévoit d'exécuter toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est exécuté dans l'appareil de commande. 6 Fait également partie de l'invention, le produit programme d'appareil de commande selon l'invention avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour l'exécution du procédé de l'invention lorsque le programme s'est déroulé dans un appareil de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre l'environnement technique dans lequel se déroule le procédé de l'invention, et - les figures 2a et 2b montrent des signaux de commande en fonction du temps. Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 montre un véhicule automobile 10 dont l'entraînement est assuré par un moteur à combustion interne 12. La partie d'admission 14 du moteur à combustion interne 12 comporte un moyen de saisie de l'air 16. La zone des gaz d'échappement 18 du moteur à combustion interne 12 comporte un dispositif de dosage d'agent réactif 20 ainsi qu'un catalyseur 22. Le dispositif de dosage d'agent réactif 20 qui comporte une vanne de dosage 24 assure le dosage d'un agent réactif dans le canal des gaz d'échappement 26 du moteur à combustion interne 12 ; cet agent réactif est nécessaire dans le catalyseur 22 pour éliminer les composants gênants des gaz d'échappement. Dans cet exemple de réalisation, on suppose que le catalyseur 22 est un catalyseur SCR qui convertit les émissions d'oxydes d'azote NOx du moteur à combustion interne 12. Le moyen de saisie de l'air 16 fournit un signal d'air MS-L à l'appareil de commande 30. L'appareil de commande 30 fournit un signal de commande S-DV à la vanne de dosage 24. L'appareil de commande 30 comporte un moyen de détermination des émissions brutes d'oxydes d'azote NOx 32, qui reçoit le signal d'air ms_L ainsi qu'une mesure Md de la charge demandée au moteur à combustion interne 12 et l'appareil de commande fournit une 7 valeur calculée d'émission brute d'oxydes d'azote NOx, calculée ms NOx Sim au moteur à combustion interne 12. L'appareil de commande 20 comporte en outre un moyen de fixation de signal de dosage 34 qui reçoit la valeur calculée d'émission brute d'oxydes d'azote NOx, calculée, ms_NOx_Sim du moteur à combustion interne 12, la température te_Kat du catalyseur 22 ainsi que des grandeurs d'entrée non détaillées et qui fournissent un signal de dosage s_Rea. Le signal de dosage s_Rea dépend notamment de l'émission brute d'oxydes d'azote NOx du moteur à combustion interne 12 ; au moins on tient compte de la température te_Kat du catalyseur 22. Le catalyseur 22 conçu comme catalyseur SCR présente un degré d'action et de conversion qui est faible pour les températures faibles et les températures élevées te_Kat et passe par un maximum dans cet intervalle. En outre, un catalyseur SCR, 22 a une capacité de stockage d'agent réactif augmentant en continu avec la diminution de la température. Comme agent réactif, on utilise par exemple de l'ammoniac qui peut être dosé par le dispositif de dosage d'agent réactif 20 directement dans le canal de gaz d'échappement 26 en amont du catalyseur SCR 22. De façon préférentielle, on dose un état préliminaire de l'agent de dosage requis, par exemple une solution aqueuse d'urée. En principe le signal de dosage s_Rea pourrait être fourni directement à l'électrovanne 24 du dispositif de dosage d'agent réactif 20. Mais, selon l'invention, il est prévu au moins d'influencer le signal de commande s DV de l'électrovanne 24 en fonction de la vitesse de déplacement (v) du véhicule automobile 10. La prise en compte de la vitesse (v) de déplacement du véhicule se fait dans le moyen de fixation du signal de commande 36 ; ce moyen reçoit non seulement le signal de dosage s_Rea mais également la vitesse (v) du véhicule automobile 10, une valeur de seuil v_SW de la vitesse de déplacement, une durée maximale de période PRT_v_Max du signal de commande s_DV ainsi qu'une durée minimale d'impulsion PD_v_Min du signal de commande s_DV qui fournissent le signal de commande s_DV à modulation de largeur d'impulsion. Le signal de commande s_DV est fourni à l'électrovanne 24 dans le cadre d'un fonctionnement cadencé. 8 Le signal de commande s_DV à modulation de largeur d'impulsion est représenté figure 2a dans le cas où la vitesse du véhicule (v) est supérieure à la valeur de seuil v_SW de la vitesse de déplacement, fixée par exemple à une vitesse de 30 km/h. On suppose à cet effet qu'au-dessus de la valeur de seuil v_SW de la vitesse de déplacement, les bruits émis par l'électrovanne 24 ne sont plus perçus comme gênants. Au cours d'une première durée de période PRT_N 1 du signal de commande s_DV, on prédéfinit une première durée d'impulsion PD_N 1. Pour convertir le signal de dosage s_Rea en un signal de commande s_DV, on peut modifier à la fois la première durée de période PRT_N 1 et aussi la première durée d'impulsion PD_N 1. A la fin de la première durée de période PRT_N 1, il faut une demande de dosage plus importante se traduisant dans le signal de dosage s_Rea. Cette demande de dosage plus importante doit être fournie au cours d'une deuxième durée de période PRT_N2 au cours de laquelle la deuxième durée d'impulsion PD_N2 doit arriver. Dans l'exemple de réalisation présenté, on suppose que la demande d'augmentation de dosage sera réalisée à la fois par un raccourcissement de la seconde durée de période PRT_N2 vis-à-vis de la première durée de dosage PRT_N 1 et aussi par un allongement de la deuxième durée d'impulsion PD_N2 vis-à-vis de la première durée d'impulsion PD_N 1. En principe, il suffit soit de raccourcir la deuxième durée de période PRT_N2 soit d'allonger la deuxième durée d'impulsion PD_N2. Le signal de commande s_DV a modulation de largeur d'impulsion est présenté figure 2b dans le cas où la vitesse (v) de déplacement du véhicule est inférieure ou au plus égale à la valeur de seuil v_SW de la vitesse de déplacement. Dans l'exemple de réalisation présenté, on suppose que le signal de commande s_DV à modulation de largeur d'impulsion sera fixé en fonction de la vitesse. Vis-à-vis du signal de commande de consigne s_DV cons présenté figure 2a, après avoir influencé le signal de commande s_DV par la vitesse de déplacement (v) du véhicule, on allonge tout d'abord la durée de la période pour que la fréquence fondamentale du signal de 9 commande s_DV soit décalée dans une plage de fréquence aussi basse que possible, perçue de manière moins gênante. Pendant une première durée de période PRT_N1_Max dépendant de la vitesse, et qui, dans l'exemple de réalisation, est par exemple égale à la première durée d'impulsion PD_N 1, en mode de dosage normal, il faut par exemple rencontrer également une durée minimale d'impulsion PD_v_Min dépendant de la vitesse. Dans l'exemple de réalisation présenté, on suppose que selon la figure 2b, la première durée de période dépendant de la vitesse sera la durée maximale de période PRT_v_Max dépendant de la vitesse maximale possible et qui est par exemple fixée à 1 seconde. La limitation a une durée maximale de période PRT_v_Max, maximale possible, dépendant de la vitesse, assure le maintien du mode de dosage normal pour que le catalyseur SCR 22 puisse assurer sa fonction de nettoyage. En outre, dans l'exemple de réalisation présenté, on suppose que selon la figure 2b, au cours de la durée maximale de période PRT_v_Max, on aura la durée minimale d'impulsion PD_v_Min qui dépend de la vitesse minimale. Cette mesure supplémentaire permet aux composantes de fréquences supérieures du spectre d'émission de bruits, de ne pas se développer ou du moins de ne le faire que de façon limitée. A la suite de la durée maximale de période PRT_v_Max, dépendant de la première durée maximale de la période, apparaît une deuxième durée de période plus courte PRT_v dépendant de la vitesse, au cours de laquelle il ne doit y avoir qu'une durée d'impulsion PD_v ; la seconde durée d'impulsion PD_v est plus longue que la première durée minimale d'impulsion PD_v_Min. A la fois à cause de la deuxième durée de période plus courte PRT_v dépendant de la vitesse et aussi à cause de la durée d'impulsion PD_v allongée de façon supplémentaire, on dose une plus grande quantité d'agent réactif au cours de la deuxième durée de période plus courte PRT_v dépendant de la vitesse. L'action en fonction de la vitesse sur la durée de période PRT_v et/ou la durée d'impulsion PD_v du signal de commande s_DV modulé en largeur d'impulsion, et qui conduit de façon générale à au 10 moins un allongement de la deuxième durée de période plus courte PRT_v dépendant de la vitesse pour des vitesses qui diminuent, n'a pas d'influence négative sur le dosage nécessaire d'agent réactif, car aux faibles vitesses de déplacement du véhicule 10, du fait de la charge réduite appliquée au moteur à combustion interne 12, on aura une faible émission d'oxydes d'azote NOx que l'on élimine avec une quantité d'agent réactif plus faible qu'aux vitesses de déplacement élevées (v). Selon un développement, l'action sur la vitesse (v) de déplacement du véhicule se fait de façon continue sur le signal de commande s_DV et le cas échéant il est prévu une valeur de seuil v_SW dépendant de la vitesse. L'intervention continue signifie que si la vitesse de déplacement (v) du véhicule diminue, la durée de la période PRT_v dépendant de la vitesse et la durée d'impulsion PD_v dépendant de la vitesse ou seulement la durée de la période PRT_v dépendant de la vitesse ou encore la durée d'impulsion PD_v dépendant de la vitesse sont allongées en continu. En variante, on peut prévoir que l'action se fait par paliers et à cet effet il est prévu chaque fois au moins un palier. Dans ce cas également, la durée d'impulsion PD_v et la durée d'impulsion dépendant de la vitesse PD_v ou seulement l'une de ces grandeurs sera modifiée par palier. REVENDICATIONS1 °) Procédé de gestion d'un dispositif de dosage d'agent réactif (20) qui dose un agent réactif dans un canal de gaz d'échappement (26) d'un moteur à combustion interne (12) d'un véhicule automobile (10), selon lequel la quantité dosée est prédéfinie par une soupape de dosage (24) à commande électromagnétique, commandée par un signal de commande (s_DV) à modulation de largeur d'impulsion, caractérisé en ce que le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion (s_DV) de la to vanne de dosage (24) est fixé en fonction de la vitesse (v) du véhicule (10). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 la durée de la période (PRT_v) du signal de commande (s_DV) qui dépend de la vitesse s'allonge à mesure que la vitesse (v) du véhicule diminue. 3°) Procédé selon la revendication 2, 20 caractérisé en ce que la durée de la période (PRT_v) du signal de commande (s_DV) qui dépend de la vitesse s'allonge en continu à mesure que la vitesse (v) diminue. 25 4°) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la durée de la période (PRT_v) dépendant de la vitesse du signal de commande (s_DV) est limitée à une durée de période maximale dépendant de la vitesse (PRT_v_Max). 30 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée de la période (PRT_v_Max) dépendant du maximum de la vitesse, se situe à 1 seconde. 356°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de l'impulsion (PD_v) du signal de commande (s_DV) qui dépend de la vitesse est allongée en fonction de la diminution de la 5 vitesse de déplacement. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la durée d'impulsion (PD_v) du signal de commande (s_DV) qui dépend 10 de la vitesse s'allonge de façon continue à mesure que la vitesse (v) du véhicule diminue. 8°) Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que 15 la durée de l'impulsion (PD_v) du signal de commande (s_DV) dépendant de la vitesse, est limitée à une durée d'impulsion (PD_v_Min) minimale, dépendant de la vitesse. 9°) Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé par une valeur de seuil de vitesse (v_SW) et le signal de commande à modulation de largeur d'impulsion (s_DV) est fixé seulement en cas de dépassement vers le bas de la valeur de seuil (v_SW) de la vitesse, en fonction de la vitesse (v) du véhicule (10). 25 10°) Dispositif pour fournir un dispositif de dosage d'agent réactif, caractérisé par au moins un appareil de commande (30) conçu pour exécuter le procédé selon les revendications 1 à 9. 30 11°) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'appareil de commande (30) comporte un moyen de détermination d'un signal de dosage (34) ainsi qu'un moyen de fixation du signal d'de 35 commande (36).512°) Produit programme d'appareil de commande comportant un code programme enregistré sur un support susceptible d'être lu par une machine pour exécuter le procédé selon les revendications 1 à 9 lorsque le programme est exécuté dans un appareil de commande (30). 10