Brevet FR2952970A1 — publié le 20110527

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un dispositif de dosage ne comportant pas de soupape de sécurité. Selon le procédé un agent réactif réducteur est dosé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur thermique fonctionnant en mode normal avec un excédent d'air pour le fonctionnement du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, et on effectue un diagnostic du dispositif de dosage qui fournit un signal de défaut au moins s'il faut compter avec un dosage supérieur à la valeur de consigne de dosage. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et un programme de commande ainsi qu'un pro-duit programme de commande pour l'exécution de ce procédé. Etat de la technique Le document DE 10 2005 049 770 Al décrit un dispositif de dosage qui dose du carburant comme agent réactif dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur thermique. Le carburant est fourni dans le moteur ou est dosé directement. Un moyen détermine la quanti-té d'agent réactif à doser en saisissant une variation du coefficient lambda des gaz d'échappement, variation probablement occasionnée exclusivement par le dosage. En comparant la dose réelle à la dose de consigne, en cas d'écart, on fixe de manière adaptative un coefficient de correction du signal de dosage pour éliminer les éventuels écarts. Le document DE 10 2007 025 621 Al décrit un autre procédé de diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif qui dose du carburant comme agent réactif dans le conduit des gaz d'échappement du moteur thermique. Le dispositif de dosage comporte une sou-pape de dosage s'ouvrant en continu ainsi qu'un injecteur d'agent réactif précontraint par un ressort. La pression de l'agent réactif entre les soupapes ou injecteurs est saisie en particulier après la fermeture de la soupape de dosage et elle sert à évaluer une augmentation de pression prévisible pour assurer un fonctionnement correct. Le procédé de diagnostic permet non seulement de déceler une éventuelle fuite mais aussi notamment le grippage de la soupape d'injection d'agent réactif dans une position au moins partiellement ouverte. 2 Le document EP 1 384 868 A2 décrit un procédé de régénération d'un filtre à particules. Selon ce procédé, on évite une température excessive pendant la phase de régénération et qui serait due à une trop forte teneur en oxygène dans les gaz d'échappement. Ce document prévoit de limiter la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement par une post-injection de carburant dans le moteur ; la dose de la post-injection est fixée selon une régulation lambda. Le document DE 10 2008 002 508 Al non publié antérieurement décrit un procédé de gestion d'un dispositif de dosage d'agent réactif comportant une soupape de dosage commandée par un signal de dosage et un injecteur. On saisit la valeur réelle de la pression d'agent réactif dans le chemin d'agent réactif entre la soupape de do-sage et l'injecteur et on prédéfinit la valeur de consigne du coefficient de dosage. La pression saisie peut être exploitée pour le diagnostic. Le document DE 10 2006 044 080 Al décrit un procédé de gestion d'une soupape de dosage sous la forme d'une électrovanne actionnée par un électroaimant. Le procédé consiste à fixer une durée d'ouverture minimale de la soupape de dosage, durée qui garantit la fourniture d'un brouillard de pulvérisation correct à la place de goutte- lettes. La durée d'ouverture minimale est définie par une variation de l'inductance et la variation discontinue du courant ainsi entraîné ; cette variation résulte du mouvement d'attraction de l'aiguille d'injecteur solidaire de l'induit de l'électroaimant après l'activation de l'électroaimant, par la variation des rapports géométriques. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé de gestion d'un dispositif de dosage ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé permettant d'éviter les conséquences d'un dosage excessif d'agent réactif. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'on fait fonctionner le moteur thermique sans excédent d'air si le signal de défaut indique un risque de dosage excessif. 3 Ainsi le procédé de gestion du dispositif de dosage selon l'invention consiste à doser l'agent réactif réducteur dans la zone des gaz d'échappement du moteur thermique pour faire fonctionner (ou alimenter) le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. Selon le pro- cédé, en mode de fonctionnement normal du moteur thermique, le coefficient d'air, lambda, est supérieur à 1 c'est-à-dire que le moteur fonctionne avec un excédent d'air comme cela est par exemple le cas des moteurs diesel. En outre, le dispositif de dosage selon l'invention ne comporte pas de soupape de sécurité pour garantir la coupure du do-sage en cas de défaut comme cela est prévu dans les dispositifs de do-sage connus, pour des raisons de sécurité. En outre il est prévu un diagnostic fournissant un signal de défaut si l'on constate un dosage excessif. Pour remédier aux conséquences d'un surdosage d'agent réactif et pour garantir la sécurité au moins du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, en particulier vis-à-vis d'une température excessive, l'invention prévoit que si le signal de défaut indique un trop fort dosage, le procédé fait fonctionner le moteur thermique sans excédent d'air. Le moteur thermique fonctionne ainsi en cas de défaut, avec un mélange pour lequel la teneur résiduelle en oxygène dans les gaz d'échappement après la combustion est réduite à un niveau qui ne permet plus d'oxydation ou ne permet l'oxydation acceptable, de manière diminuée pour l'agent réactif réducteur. Ainsi en cas de défaut, on évite tout dépassement de la température, en particulier dans le dispo- sitif de nettoyage des gaz d'échappement. La situation de défaut, peut par exemple être une sou-pape grippée dans une position au moins partiellement ouverte et/ou une pression excessive d'agent réactif et/ou un signal de dosage fixé à un niveau erroné entraînant un dosage excessif de l'agent réactif réduc- teur. D'autres développements du procédé de l'invention seront donnés ci-après. Ainsi, selon un premier développement, le diagnostic dé- tecte le grippage de la soupape de dosage dans une position au moins 4 partiellement ouverte. En variante ou en plus, on diagnostique un débit trop important de la pompe d'agent réactif. Une variante du développe-ment prévoit de détecter un débit excessif d'agent réactif en mesurant la température dans la zone des gaz d'échappement. Suivant une autre caractéristique, complémentaire ou alternative, un débit excessif d'agent réactif se détecte par la mesure de l'oxygène et/ou la mesure des oxydes d'azote NO. dans la zone des gaz d'échappement. Selon un développement, le fonctionnement du moteur thermique, en cas de défaut, se fait avec un coefficient d'air inférieur ou au plus égal à 1. Pour un fonctionnement stoechiométrique ou un fonctionnement avec même un manque d'air, il ne subsistera qu'une faible quantité résiduelle d'oxygène dans les gaz d'échappement. Selon un autre développement, pour réduire la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement, on étrangle l'air alimentant le mo- teur par exemple en fermant au moins partiellement le volet d'étranglement et/ou en réduisant la pression d'alimentation fournie par un compresseur ou un turbocompresseur de gaz d'échappement. En outre, on peut augmenter la fourniture de carburant. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est un appareil de commande conçu spécialement et qui comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé, notamment un moyen de fixation du signal de commande du dispositif de dosage de l'agent réactif, ainsi qu'un moyen de diagnostic et un régulateur du coefficient lambda. L'appareil de commande comporte de préférence au moins une mémoire électronique dans laquelle sont enregistrées sous la forme d'un programme, les étapes du procédé pour l'appareil de commande. Le programme selon l'invention pour l'appareil de corn- mande prévoit d'exécuter toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est déroulé dans un appareil de commande. L'invention concerne également un produit programme de commande avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le procédé lorsque le programme est déroulé dans un appareil de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée montrant l'environnement technique dans le- quel s'inscrit le procédé selon l'invention de gestion d'un dispositif de dosage. Description détaillée d'exemples de réalisation La figure montre un moteur thermique (ou moteur à combustion interne) 10 équipé d'un doseur de carburant 12 et dont la zone d'aspiration 14 comporte un capteur d'air 16 ainsi que d'un volet d'étranglement 18 ; la zone des gaz d'échappement 20 est équipée d'une sonde lambda 22, d'un dispositif d'introduction d'agent réactif 24 et d'un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 26, 28, Un moyen 30 de fixation de l'air d'alimentation est asso- cié au moteur thermique 10 pour fournir l'air au moteur 10 en intervenant le cas échéant sur la veine des gaz d'échappement. Le dispositif d'introduction d'agent réactif 24 fait partie d'un dispositif de dosage 32 de l'agent réactif comportant en outre un dispositif de dosage 34 de l'agent réactif, un capteur de pression d'agent réactif 36 et une pompe d'agent réactif 38. Le dispositif de dosage 32 de l'agent réactif entouré par un trait interrompu comprend un appareil de commande 40 qui assure les fonctions associées au dispositif de dosage 32 de l'agent réactif. Le capteur d'air 16 fournit un signal d'air mL à l'appareil de commande 40 ; le moteur thermique 10 fournit le signal de vitesse de rotation n ; la sonde lambda 22 fournit un signal de mesure lambda lam_Mes et le capteur de pression d'agent réactif 36 fournit un signal de pression p_Rea de l'agent réactif. L'appareil de commande 40 actionne le volet d'étranglement 18 par un signal de commande dr de volet d'étranglement ; l'appareil de commande fournit le signal de carburant mK au doseur de carburant 12, un signal de fixation pLL de l'air d'alimentation au moyen 30 de fixation de l'air d'alimentation, un signal de commande DV de la soupape de dosage de l'agent réactif au dispositif 5 6 de dosage 34 de l'agent réactif ainsi qu'un signal de commande PU de la pompe d'agent réactif à la pompe d'agent réactif 38. L'appareil de commande 40 comporte un régulateur lambda 50 recevant la vitesse de rotation n, le signal mL, le couple Md, le signal de mesure lambda lam Mes, ainsi qu'une valeur de consigne lam Soli du coefficient lambda et un signal de défaut F pour fournir le signal de carburant mK, le signal de commande de volet d'étranglement dr, ainsi que le signal de fixation pLL de l'air d'alimentation. L'appareil de commande 40 comporte en outre un moyen de fixation 52 du signal de commande du dispositif de dosage de l'agent réactif et un moyen de diagnostic 54 qui reçoivent respectivement une demande de dosage Reg, le signal de pression p_Rea de l'agent réactif, une valeur de consigne Rea_Soli de dosage de l'agent réactif ainsi que le signal lam. Le moyen de fixation 52 du signal de commande du disposi- tif de dosage de l'agent réactif fournit le signal de commande DV de la soupape de dosage de l'agent réactif et le signal de commande PU de la pompe d'agent réactif ; le moyen de diagnostic 54 fournit le signal de défaut F. Le signal de défaut F est fourni au moins à un sélecteur 56 de la valeur de consigne du coefficient lambda qui reçoit une valeur de consigne lam_Nenn du coefficient lambda pour le fonctionnement normal ainsi qu'une valeur de consigne lam_Fehler d'erreur du coefficient lambda pour fournir la valeur de consigne lam Soli du coefficient lambda. Le procédé selon l'invention fonctionne de la manière sui- vante : En mode de fonctionnement normal, le moteur thermique 10 est alimenté avec un excédent d'air c'est-à-dire avec un coefficient lambda supérieur à l'unité, voire même très supérieur à l'unité, par exemple égal à 1,2-2,0. Le moteur thermique 10 est par exemple un moteur diesel. Il peut également s'agir d'un moteur thermique à essence notamment à injection directe d'essence fonctionnant en mode maigre c'est-à-dire avec un excédent d'air. Le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 26, 28 installé dans la zone des gaz d'échappement 20 comporte par exemple 7 un catalyseur 26 et/ou un filtre à particules 28. Pour assurer la fonction de nettoyage des gaz d'échappement et/ou pour régénérer, le dis-positif de nettoyage des gaz d'échappement 26, 28 nécessite un agent réactif. Cet agent réactif est dosé par un dispositif de dosage 32 de l'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement 20 par l'intermédiaire d'un dispositif d'introduction d'agent réactif 24. L'agent réactif est un agent réactif réducteur qui est de préférence du carburant alimentant également le moteur thermique 10. L'agent réactif réducteur peut être utilisé par exemple pour chauffer le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 26, 28 ; pour cela l'agent réactif réducteur qui est disponible en quantité suffisante du fait du mode de fonctionnement maigre du moteur thermique, réagit de manière exothermique dans la zone des gaz d'échappement 20 ou de préférence sur une surface à activité catalytique avec les gaz d'échappement. L'agent réactif réducteur peut également servir à régénérer par exemple un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NON. En cas de défaut dans le dispositif de dosage 32 de l'agent réactif, le dosage d'agent réactif peut être supérieur à la consigne correspondant à la valeur de consigne Rea_Soll de dosage de l'agent réactif. On aura un tel défaut par exemple si la pompe d'agent réactif 38 a un débit trop important. Ce défaut peut également être produit par une pompe d'agent réactif 38, défectueuse, ou par un défaut dans la fixation du signal de commande PU de la pompe d'agent réactif par le moyen de fixation 52 du signal de commande du dispositif de dosage de l'agent réactif. Comme défaut, on a par exemple le grippage de la sou-pape dans une position au moins partiellement ouverte. Le dispositif d'introduction d'agent réactif 24 réalisé par exemple sous la forme d'une soupape à précontrainte par ressort ou le dispositif de dosage 34 de l'agent réactif peuvent en effet se gripper dans une position partielle-ment ouverte. En outre, le signal de commande DV de la soupape de dosage de l'agent réactif peut être erroné. Le procédé selon l'invention s'applique avantageusement à des dispositifs de dosage d'agent réactif sans soupape de dosage et/ ou sans pompe d'agent réactif. De tels dispositifs de dosage peuvent par 8 exemple recevoir le carburant comme agent réactif, directement par le circuit d'alimentation en carburant basse pression du moteur thermique 10 et le carburant est alors dosé uniquement par une soupape de dosage commutable. On peut détecter un état de défaut par exemple en exploitant le signal de pression p_Rea de l'agent réactif pour des états de fonctionnement, de préférence différents des composants du dispositif de dosage 32 de l'agent réactif. Le moyen de diagnostic 54 peut déterminer des défauts par des contrôles de plausibilité des signaux d'entrée tels que la demande de dosage Reg d'agent réactif, le signal de pression p_Rea de l'agent réactif, la valeur de consigne Rea_Soll de dosage de l'agent réactif et le signal de mesure lambda lam_Mes ainsi que d'autres signaux non décrits qui ont en commun la caractéristique de doser plus d'agent réactif que la valeur de consigne correspondant à la valeur de consigne Rea_Soll de dosage de l'agent réactif. On peut en outre faire un diagnostic par exemple en exploitant une température de la zone des gaz d'échappement 20, température qui est de préférence une mesure de la température d'un composant à protéger, par exemple du filtre à particules. Le dépasse- ment d'un seuil de température peut résulter d'un surdosage de l'agent réactif. En outre ou en variante, on peut saisir une différence de pression au niveau du filtre à particules et exploiter cette différence ; une réduction de pression trop rapide mesurée pendant la régénération correspond à un dosage excessif d'agent réactif. De plus, la teneur en oxy- gène peut se mesurer en amont et/ou en aval du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 26, 28 et être contrôlée en plausibilité en utilisant les valeurs connues du dosage du carburant et de l'air aspiré. Si la teneur en oxygène diminue, cela peut signifier que l'on a un dosage excessif d'agent réactif. Dans le cas d'un catalyseur 26 réducteur d'oxydes d'azote NO. ou accumulateur d'oxydes d'azote NON, la concentration en oxydes d'azote NO. en aval du catalyseur 26 peut se mesurer et on peut en contrôler la plausibilité ; une concentration en oxydes d'azote NO. plus faible que prévue peut correspondre à un surdosage d'agent réac-tif. 9 Les dispositifs de dosage connus comportent habituelle-ment en plus une soupape de sécurité commutable fermée en l'absence de courant ; dans de nombreuses situations de défaut, cette soupape permet de couper le dispositif de dosage. Cette soupape de sécurité n'est pas prévue dans le dispositif de dosage 32 de l'agent réactif selon l'invention. En cas de défaut pour un dosage excessif, il faut ainsi compter avec un plus fort risque d'oxydation non souhaitable d'agent réactif par l'oxygène présent dans les gaz d'échappement. Pour éviter une telle réaction d'oxydation en cas de dé-faut, l'invention prévoit de faire fonctionner le moteur thermique 10 sans excédent d'oxygène en cas d'apparition d'un signal de défaut F mais de continuer à fonctionner sans excédent d'air. L'oxygène résiduel contenu dans les gaz d'échappement sera réduit au niveau qui correspond au maximum à une oxydation encore acceptable. Pour cela, on 15 peut réduire la valeur de consigne lam_Soli du coefficient lambda à un niveau de coefficient lambda égal à 1 ou légèrement supérieur à 1, par exemple à 1,01. De manière préférentielle, la valeur de consigne lam Soli du coefficient lambda est toutefois fixée au maximum à un coefficient lambda égal 1 ce qui correspond au fonctionnement du mo- 20 teur thermique 10 avec un rapport stoechiométrique air/ carburant ou à une valeur de consigne du coefficient lambda inférieure à un manque d'oxygène. Cela garantit une teneur en oxygène plus faible, suffisante dans tous les cas dans les gaz d'échappement. On prédéfinit le mode de fonctionnement du moteur 25 thermique 10 sans excédent d'air par exemple en étranglant l'alimentation en air du moteur 10. Pour cela, le régulateur du coefficient lambda 50 fixe le signal de commande dr du volet d'étranglement pour que le volet d'étranglement 18 soit commandé dans le sens de la fermeture. On effectue un étranglement supplémentaire et/ou un autre 30 étranglement de l'air si de l'air de suralimentation alimente le moteur 10 thermique par un compresseur et/ou un turbocompresseur de gaz d'échappement. Le moyen 30 de fixation de l'air d'alimentation est dans ce cas la commande du compresseur ou la commande du turbocompresseur. L'action d'étranglement est assurée par le régulateur de coef- 35 ficient lambda 50, dans ce cas par l'intermédiaire du moyen 30 de 10 fixation de l'air d'alimentation à l'aide du signal de fixation pLL de l'air d'alimentation. Une possibilité d'action supplémentaire et/ou différente consiste à augmenter la quantité de carburant alimentant le moteur thermique 10 par une action sur le régulateur du coefficient lambda 50 à l'aide du signal de carburant mK. La ou les actions pour la suite du fonctionnement du moteur thermique 10 sans excédent d'air en cas de défaut se font de préférence par une action sur le régulateur 50 qui règle le coefficient lambda ; l'action consiste par exemple à modifier la valeur de consigne lam Soll du coefficient lambda. De façon préférentielle, en cas de défaut, le régulateur du coefficient lambda 50 reçoit à la place de la valeur de consigne lam_Nenn du coefficient lambda pour le fonctionnement normal, la va-leur de consigne lam_Fehler d'erreur du coefficient lambda de sorte que le mélange air/carburant alimentant le moteur thermique 10 sera régulé sur la valeur de consigne lam_Fehler d'erreur du coefficient lambda. Le sélecteur 56 de la valeur de consigne du coefficient lambda choisit en présence d'un signal de défaut F comme valeur de consigne lam_Soll du coefficient lambda, non pas la valeur de consigne lam_Nenn du coeffi- cient lambda pour le mode de fonctionnement normal du moteur thermique 10 avec un excédent d'air mais la valeur de consigne lam_Fehler d'erreur du coefficient lambda pour réduire la teneur en oxygène des gaz d'échappement alimentant le moteur thermique 10 sans excédent d'air. Le régulateur de coefficient lambda 50 n'est pas tributaire du si- gnal de défaut F dans le cas d'une action par la valeur de consigne lam Soll du coefficient lambda.30 11 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Moteur thermique 12 Doseur de carburant 14 Zone d'admission 16 Capteur d'air 18 Volet d'étranglement 20 Zone des gaz d'échappement 22 Sonde lambda l0 24 Dispositif d'introduction de l'agent réactif 26, 28 Dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 30 Moyen de fixation de l'air d'alimentation 32 Dispositif de dosage de l'agent réactif 34 Soupape de dosage de l'agent réactif 15 36 Capteur de pression de l'agent réactif 38 Pompe d'agent réactif 40 Appareil de commande 50 Régulateur du coefficient lambda 52 Moyen de fixation du signal de commande du dispositif de do- 20 sage de l'agent réactif 54 Moyen de diagnostic 56 Sélecteur de la valeur de consigne du coefficient lambda 25 REVENDICATIONS1 °) Procédé de gestion d'un dispositif de dosage (32) ne comportant pas de soupape de sécurité, procédé selon lequel on introduit un agent réac-tif réducteur pour faire fonctionner un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement (26, 28) dans la zone des gaz d'échappement (20) d'un moteur thermique (10) fonctionnant en mode normal avec un excédent d'air, selon lequel un moyen de diagnostic (54) du dispositif de dosage (32) fournit au moins un signal de défaut (F) si le dosage peut être supérieur à une valeur de dosage de consigne (Rea_Soll), procédé caractérisé en ce qu' on fait fonctionner le moteur thermique (10) sans excédent d'air si le signal de défaut (F) indique un risque de dosage excessif. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut, on fait fonctionner le moteur thermique (10) avec un coefficient d'air inférieur ou au plus égal à 1. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de diagnostic (54) détecte le grippage d'une soupape de dosage (34) au moins en position partiellement ouverte dans le dispositif de do-sage (32). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de diagnostic (54) détecte un débit excessif d'agent réactif par une pompe d'agent réactif (38). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte un débit excessif d'agent réactif par une mesure de température dans la zone des gaz d'échappement (20). f 13 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte un débit excessif d'agent réactif par une mesure d'oxygène dans la zone des gaz d'échappement (20). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte un débit excessif d'agent réactif en exploitant une mesure des d'oxydes d'azote NOx dans la zone des gaz d'échappement (20). 10 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut, on fait fonctionner le moteur thermique (10) sans excédent d'air en étranglant l'alimentation en air du moteur (10) par un 15 signal de commande (dr) du volet d'étranglement. 9°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut, on fait fonctionner le moteur thermique (10) sans ex-20 cédent d'air en diminuant l'air d'alimentation fourni au moteur (10) par un signal de fixation (pLL) de l'air d'alimentation. 10°) Dispositif de gestion d'un dispositif de dosage caractérisé en ce qu'il comporte un appareil de commande (40) spécialement conçu pour exé-25 cuter le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, selon lequel si le signal de défaut (F) indique le risque d'un dosage excessif, on fait fonctionner le moteur thermique (10) sans excédent d'air, l'appareil de commande (40) comportant notamment un moyen de fixa-30 tion (52) du signal de commande du dispositif de dosage d'agent réactif, un moyen de diagnostic (54) et un régulateur du coefficient lambda (50). 11 °) Produit programme pour un appareil de commande exécutant toutes les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 9 lors-35 que le programme est déroulé dans un appareil de commande (40).5 14 un produit programme pour un appareil de commande comportant un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour mettre en oeuvre le procédé lorsque le programme est exécuté par l'appareil de commande (40).5