Brevet FR2984407A1 — publié le 20130621

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de chauf- fage d'un module de transfert d'un système de catalyseur SCR ainsi qu'un programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé lorsqu'il est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. L'invention se rapporte également à un produit-programme d'ordinateur avec un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé lorsque le programme est appliqué par un ordinateur ou un appareil de commande. Etat de la technique Pour répondre à une réglementation toujours relative aux plus stricte gaz d'échappement, il est nécessaire de diminuer la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement émis par les moteurs thermiques en particulier les moteurs Diesel. Pour cela, il est connu d'ins- taller un catalyseur SCR assurant une réduction catalytique sélective dans la plage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (moteur thermique) qui réduit en azote les oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz d'échappement du moteur thermique en présence d'un agent réducteur. Cela permet de diminuer considérablement la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement. Pour exécuter la réaction, il faut de l'ammoniac (NH3) que l'on mélange aux gaz d'échappement. L'agent réducteur, est l'ammoniac NH3 tel quel ou l'ammoniac NH3 qui se dégage. En général, on utilise pour cela une solution aqueuse d'urée (solution aqueuse d'urée : encore appelée solution HWK) injectée dans la conduite des gaz d'échappement en amont du catalyseur SCR. Cette solution dégage de l'ammoniac agissant comme agent réducteur. Une solution aqueuse d'urée à 32,5 `)/0 est diffusée dans le commerce sous la marque AdBlue® (marque déposée). La solution aqueuse d'urée gèle à une température de - 11°C. Pour une température ambiante basse, il peut de ce fait être né- cessaire de dégeler le système hydraulique d'un système de catalyseur SCR avant la mise en oeuvre. A cet effet, la solution d'agent réducteur du réservoir du système de catalyseur SCR est chauffée à l'aide d'un dispositif de chauffage installé dans le réservoir. Ce dispositif de chauf- fage dans l'enceinte du réservoir, chauffe la solution d'agent réducteur ainsi qu'un capteur déterminant le niveau de remplissage, le système de filtre et le point d'aspiration. La puissance de chauffage n'est toutefois pas suffisante pour décongeler tout le système hydraulique du catalyseur SCR. La pompe hydraulique encore appelé "module de transfert", doit de ce fait être chauffé séparément. Exposé et avantages de l'invention L'invention a pour objet un procédé de chauffage d'un module de transfert d'un système de catalyseur SCR consistant à : - déterminer au moins une valeur de température dans le système de catalyseur SCR, - surveiller la température d'une première bobine électromagnétique d'une première pompe à piston de levée du module de transfert, et - réguler la température de la première bobine électromagnétique sur une valeur prédéfinie par une commande de modulation de largeur d'impulsion de la bobine électromagnétique pendant la phase de dé- congélation du système de catalyseur SCR. L'expression "surveiller" selon l'invention, signifie une saisie continue. L'expression "phase de décongélation" selon l'invention, signifie l'état de fonctionnement du système de catalyseur SCR dans lequel on chauffe des éléments du système et à ce moment, il n'y a pas encore de transfert de la solution d'agent réducteur. La commande par modulation de largeur d'impulsion chauffe la première bobine électromagnétique. La chaleur ainsi dégagée dans la première pompe à piston linéaire suffit pour dégeler par con- duction thermique, la première pompe à piston linéaire, les canaux hy- drauliques du module de transfert et pour les maintenir décongelés à une température ambiante basse. La chaleur dégagée par la première bobine électromagnétique se développe par l'induit de la première pompe à piston et par la membrane de la pompe jusque dans la solu- tion d'agent réducteur. On peut également injecter des conducteurs thermiques dans le module de transfert pour conduire la chaleur directement dans les canaux. Le procédé selon l'invention évite ainsi une installation de chauffage supplémentaire dans la zone du système de canal hydraulique. La surveillance de la température de la première bobine électromagnétique est assurée de préférence par un programme de l'appareil de commande. En particulier, pour la surveillance, on mesure la température de la solution d'agent réducteur, par exemple par l'inter- médiaire d'un capteur de température intégré dans le capteur de niveau de remplissage du réservoir d'agent réducteur qui saisit alors la température de la première bobine électromagnétique avant le début de la régulation de température, c'est-à-dire dans une situation dans laquelle il n'y a pas déjà d'échauffement de la bobine électromagnétique ainsi que la température ambiante, par exemple celle du véhicule équipé du sys- tème de catalyseur SCR. La température de la première bobine électromagnétique est surveillée et régulée pendant toute la phase de chauffage, ce qui garantit que la bobine électromagnétique soit à la température optimale de chauffage ; en d'autres termes, on assure ainsi que le système hydrau- lique ne reçoit pas trop de chaleur mais que la bobine ne chauffe pas trop car sinon le fil de la bobine pourrait fondre et le mécanisme de la pompe risquerait d'être endommagé. La température de la première bobine électromagnétique se surveille par la saisie du courant de pompe de la première pompe à piston linéaire. La température de la première bobine électromagnétique est par exemple régulée par une régulation linéaire ou une régulation dite en deux points. Dans le cas d'une régulation linéaire, par exemple, dès que l'on atteint la température prédéfinie de la bobine, la com- mande de modulation de largeur d'impulsion diminue la puissance dégagée dans la bobine et réduit directement l'apport de chaleur à la bobine. Dans le cas d'une régulation en deux points, on lance un fonctionnement alterné de la bobine électromagnétique selon lequel on ac- tive la commande par modulation de largeur d'impulsion jusqu'à atteindre une première température prédéfinie et ensuite on coupe jusqu'à ce que la température de la première bobine descende à une seconde température prédéfinie et ensuite on réactive. Cette régulation se poursuit jusqu'à ce que le système de catalyseur SCR soit décongelé, c'est-à-dire qu'il n'y a plus de solution d'agent réducteur, gelée, dans le réservoir d'agent réducteur et dans le module de transfert. Si le module de transfert du système de catalyseur SCR comporte une seconde pompe à piston linéaire pour réaspirer la solu- tion d'agent réducteur et si la saisie du courant ne concerne que la première pompe à piston linéaire, la température de la seconde bobine électromagnétique de cette seconde pompe à piston linéaire pourra être surveillée en déterminant la température de la seconde bobine électromagnétique à l'aide d'un modèle de calcul à partir de la température de la première bobine électromagnétique. Cela est possible car dans ce cas les deux pompes à piston linéaire sont installées à proximité l'une de l'autre. Si de cette manière, on surveille la température de la seconde bobine électromagnétique, on peut commander la température par modulation de largeur d'impulsion au cours de la phase de décongélation du système de catalyseur SCR. La seconde pompe à piston linéaire peut être mieux liée au système hydraulique que la première pompe à piston linéaire pour avoir un réchauffement particulièrement avantageux du système hydraulique. Dans le cas de très faibles débits des pompes à piston li- néaire, il peut arriver que l'apport de chaleur par la commande de la première bobine électromagnétique et le cas échéant de la seconde bobine électromagnétique en phase de dosage du système de catalyseur SCR ou la phase de pompage du module de transfert, ne soit pas suffisant pour dégeler le système hydraulique si la température ambiante est basse. Dans ce cas, selon l'invention, on régule la température de la première bobine électromagnétique et le cas échéant celle de la seconde bobine électromagnétique également pendant la phase de dosage par une commande à modulation de largeur d'impulsion régulée sur une valeur prédéfinie. Pour cela, pour augmenter la température de la bo- bine électromagnétique en mode de pompage, on allonge la durée d'ali- mentation de la bobine électromagnétique au-delà de la durée nécessaire à une course de pompe. L'énergie électrique de l'alimentation supplémentaire n'est de ce fait pas utilisée pour pomper, mais sert bien plus à fournir un apport de chaleur supplémentaire à la bobine élec- tromagnétique. Il est également possible d'atteindre une température de bobine électromagnétique plus élevée en mode de pompage en appliquant un courant de chauffage par une commande de modulation de largeur d'impulsion de la bobine électromagnétique. Ce courant de chauffage est choisi de préférence pour qu'il soit suffisant pour chauffer la bobine électromagnétique mais assez faible pour ne pas déclencher de phase de pompage supplémentaire. Le programme d'ordinateur selon l'invention applique toutes les étapes du procédé de l'invention lorsqu'il est exécuté par un calculateur. Cela permet d'implémenter le procédé selon l'invention dans le système de catalyseur SCR existant, sans avoir à effectuer des modifications de construction. Le produit-programme d'ordinateur avec un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine, applique le procédé de l'invention lorsque le programme est exécuté par un ordinateur ou un appareil de commande. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation du procédé de chauffage d'un module de transfert d'un système de catalyseur SCR représenté schématiquement dans le dessin annexé dans lequel : - la figure montre un système de catalyseur SCR dont le module de transfert est chauffé selon le procédé de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure unique montre le système de dosage d'un cata- lyseur SCR comportant un réservoir 1 pour une solution aqueuse d'urée HWL, équipé d'un capteur de niveau et d'un capteur de température, d'un filtre et d'un dispositif de chauffage intégrés, d'un module de transfert 2 d'un module de dosage 3 et d'un appareil de commande 4. La solution aqueuse d'urée HWL est transférée à partir du réservoir 1 du module de transfert 2. La solution aqueuse d'urée traverse une sou- pape d'aspiration 21 pour être aspirée par la pompe à membrane à pis- ton linéaire 22. La pompe comporte une membrane 221 pour le transfert volumétrique de la solution aqueuse d'urée, un piston 222 dont le mouvement oscillant linéaire est transmis à la membrane 221, un électroaimant de levée 223 avec un induit (non représenté) qui sou- lève le piston 222 lorsqu'il est alimenté et un ressort de compression 224 qui rappelle le piston de levée 222 contre son siège lorsque l'électroaimant de levée 223 n'est plus alimenté. Lors du mouvement de pompage du piston de levée 222, la soupape d'aspiration s'ouvre et permet l'arrivée de la solution aqueuse d'urée dans la pompe à mem- brane à piston linéaire 22. Lorsque le piston de levée revient contre son siège, la soupape d'aspiration 21 se ferme et la solution aqueuse d'urée est refoulée par la pompe à membrane à piston linéaire 22 à travers une soupape de pression 23 qui sert en même temps à protéger la pompe à membrane à piston de levée 22. La solution est ensuite transférée à tra- vers un amortisseur de pulsations 24 pour passer du module de trans- fert 2 dans le module de dosage 3 qui assure son dosage dans la conduite des gaz d'échappement. Un module de réaspiration 25 du module de transfert 2, permet de réaspirer la solution aqueuse d'urée. Le module de réaspiration 25 comporte une soupape d'aspiration 251, une pompe de réaspiration 252 et une soupape de pression 253. La solution aqueuse d'urée sortant du module de réaspiration 25 arrive dans le réservoir 1 en passant par l'amortisseur de pression de congélation 26. Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, un programme d'ordinateur détermine dans l'appareil de commande 4 la température THWL de la solution aqueuse d'urée du réservoir 1, la température T22 de la bobine électromagnétique de la pompe à membrane 22 et la température ambiante Tu. La température T252 de la bobine électromagnétique de la pompe de réaspiration 252 est calculée selon un modèle de calcul à partir de la température T22 de la bobine électromagnétique de la pompe à membrane 22. Les températures T22 et T252 des deux bobines électromagnétiques sont surveillées et réglées au cours d'une phase complète de transfert du système de catalyseur SCR. Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, la régulation linéaire des deux températures T22 et T252 se fait par l'intermédiaire d'une fonction de régulation par exemple sur 110°C. Selon un autre dé- veloppement de l'invention, on a une régulation en deux points des deux températures des bobines électromagnétiques T22 et T252 en mode alterné ; le mode de chauffage est activé pour une température de bobine électromagnétique inférieure à 100°C et le mode de chauffage est coupé si cette température est supérieure à 120°C. Cette fonction de régulation est appliquée jusqu'à ce que le réservoir 1 et le module de transfert 2 soient dégivrés, c'est-à-dire qu'ils sont à une température supérieure à -11°C. Ces conditions résultent par exemple de la réglementation EPA (Agence de Protection de l'Environnement US).5 NOMENCLATURE 1 réservoir de solution aqueuse d'urée 2 module de transfert 3 module de dosage 4 appareil de commande 21 soupape d'aspiration 22 pompe à membrane à piston de levée 23 soupape de pression 24 amortisseur de pulsations 25 module de réaspiration 26 amortisseur de pression de congélation 221 membrane 222 piston de levée à mouvement linéaire oscillant 223 électroaimant de levée 224 ressort de compression 251 soupape d'aspiration 252 pompe de réaspiration 253 soupape de pression20 REVENDICATIONS1°) Procédé de chauffage d'un module de transfert (2) d'un système de catalyseur SCR comprenant les opérations suivantes consistant à : - déterminer au moins une valeur de température dans le système de catalyseur SCR, - surveiller la température T22 d'une première bobine électromagnétique d'une première pompe à piston de levée (22) du module de transfert (2), et - réguler la température T22 de la première bobine électromagnétique sur une valeur prédéfinie par une commande de modulation de lar- geur d'impulsion de la bobine électromagnétique pendant la phase de décongélation du système de catalyseur SCR. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la température THWL d'une solution d'agent réducteur du système de catalyseur SCR, la température T22 de la première bobine électromagnétique avant le début de la régulation de température et la température ambiante Tu. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on surveille la température T22 de la première bobine électromagnétique en saisissant le courant de pompe de la première pompe à piston (22). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on régule la température T22 de la première bobine électromagnétique par une régulation linéaire ou une régulation en deux points. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on surveille la température T252 d'une seconde bobine électromagnétique d'une seconde pompe à piston linéaire (252) dans le module de transfert (2) et par une commande de modulation de largeur d'impul-sion on commande la seconde bobine électromagnétique au cours de la phase de décongélation du système de catalyseur SCR, on détermine la température T252 de la seconde bobine électromagné- tique à l'aide d'un modèle de calcul à partir de la température T22 de la première bobine électromagnétique. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on régule la température T22 de la première bobine électromagnétique et le cas échéant la température T252 d'une seconde bobine électromagné- tique par une commande à modulation de largeur d'impulsion de la bobine électromagnétique respective au cours de la phase de dosage du système de catalyseur SCR sur une valeur prédéfinie. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour augmenter la température de la bobine électromagnétique dans une phase de pompage du module de transfert (2), on prolonge la durée d'alimentation de la bobine électromagnétique au-delà de la durée né- cessaire à une course de pompe. 8°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour augmenter la température de la bobine électromagnétique dans la phase de dosage, on applique un courant de chauffage à une bobine électromagnétique par sa commande en modulation de largeur d'impulsion. 9°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 lorsqu'il est appliqué par un calcu- lateur ou un appareil de commande (4). 10°) Produit-programme d'ordinateur comportant un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8 lorsque le pro-gramme est appliqué par un ordinateur ou un appareil de commande (4).5