Brevet FR2984422A1 — publié le 20130621

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de déter- mination de la fin du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire du module de transfert d'un système de catalyseur SCR. L'invention se rapporte également à un programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est exécuté par un calculateur. L'invention se rapporte également à un produit pro- gramme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un sup- port 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 Le procédé de réduction catalytique sélective SCR con- siste à mélanger un agent réducteur tel que l'agent réducteur AdBlue® aux gaz d'échappement d'un moteur thermique (moteur à combustion interne) ; cet agent réducteur se compose d'un tiers d'urée, de deux tiers d'eau. Une buse pulvérise le liquide directement en amont du cata- lyseur SCR dans la veine des gaz d'échappement ou à partir de l'urée, il se forme l'ammoniac nécessaire à la réaction. Dans une seconde étape, les oxydes d'azote des gaz d'échappement se combinent à l'ammoniac dans le catalyseur SCR pour donner de l'eau et de l'azote qui n'est pas polluant. La figure 1 montre le système de dosage d'un catalyseur SCR selon l'état de la technique. Le système de dosage comporte un réservoir d'agent réducteur 1 avec un capteur de remplissage, un filtre et un dispositif de chauffage ainsi qu'un module de transfert 2, par exemple le système DN0x5.1 de la Société Bosch, un module de dosage 3 et un appareil de commande 4. La solution d'agent réducteur est transférée du réservoir 1 dans le module de transfert 2 à travers une soupape d'aspiration 21 pour être aspirée dans la chambre de pompe 220 d'une pompe à membrane à piston linéaire 22. La pompe comporte une membrane 221 pour un transfert volumétrique de la solution d'agent réducteur, un piston de levée 222 dont le mouvement oscillant est transmis à la membrane 221, un électroaimant de levée 223 avec un induit non représenté qui produit le soulèvement du piston de levée 222 lorsqu'il est alimenté en courant ainsi qu'un ressort de compression 224 qui rappelle le piston de levée 222 contre son siège lorsque l'alimentation de l'électroaimant de levée 223 s'arrête. Lors du mouve- ment de pompage du piston de levée 222, la soupape d'aspiration 21 s'ouvre de sorte que l'agent réducteur peut passer dans la pompe à membrane à piston de levée 222. Lorsque le piston revient contre son siège, la soupape d'aspiration 21 se ferme et la solution d'agent réduc- teur est refoulée de la pompe à membrane à piston de levée 22 dans une soupape de pression 23 qui sert en même temps de protection antiretour de la pompe à membrane à piston de levée 22. Puis la solution est transférée à travers un amortisseur de pulsation 24 hors du module de transfert 2 dans le module de dosage 3 ; à partir de ce module, la solution est dosée dans la conduite des gaz d'échappement. Un module de réaspiration 25 du module de transfert 2 permet de réaspirer la solution d'agent réducteur. le module de réaspiration 25 comporte une soupape d'aspiration 251, une pompe de réaspiration 252 et une soupape de pression 253. La solution d'agent réducteur du module de réaspira- tion est réaspirée dans le réservoir 1 à travers l'amortisseur de pression de glace 26. La réglementation relative au diagnostic embarqué (dia- gnostic OBD) nécessite la surveillance de la pression dans le système de catalyseur SCR. Si pour cela il faut supprimer l'utilisation d'un capteur de pression, on surveille le courant dans la bobine électromagnétique de l'électroaimant de levée 223 et on mesure l'instant du mouvement de l'induit, notamment la butée de l'induit lorsqu'il est activé et on prépare l'information pour la suite du traitement dans l'appareil de commande 4. Ce procédé a toutefois l'inconvénient que la pompe à piston linéaire 22 est influencée par différents facteurs marginaux. Les grandeurs ca- ractéristiques sont la tension du réseau mesurée dans l'appareil de commande 4 et la température de la bobine de l'électroaimant de levée 223. La température de la bobine elle-même est transformée en une température en utilisant la commande par modulation de largeur d'impulsion (PWM) et en mesurant l'intensité du courant de bobine qui s'établit, la transformation utilisant des modèles de calcul. En variante, on peut également apprendre la température. La température ainsi que la tension appliquée à la bobine électromagnétique modifient le courant dans la bobine. Pour une tension élevée, la bobine électromagnétique se charge plus rapidement et le niveau d'énergie pour déplacer l'induit s'obtient plus rapidement. Pour une température élevée, la résistance interne de la matière du bobinage augmente et le niveau d'énergie nécessaire à déplacer l'induit est atteint plus tardivement. Les modèles de calcul concernant l'instant de la butée de l'induit (mouvement de la pompe) en utilisant aussi la résistance interne de la bobine (tempéra- ture de la bobine) sont transformés en une pression avec la tension du réseau embarqué et cette pression s'oppose au mouvement de l'induit de l'électroaimant et ainsi à celui de la membrane de la pompe 221. L'appareil de commande 4 régule, par ce calcul, le sys- tème sur une pression constante. Cette pression est nécessaire pour avoir une bonne pulvérisation dans le module de dosage 3 et aussi pour respecter les directives relatives au diagnostic embarqué (dérivé de la quantité de dosage, modèle de consommation, etc...). En modélisant le paramètre, on rencontre une difficulté en ce que le mécanisme de la pompe à membrane à piston linéaire 22 intervient comme grandeur in- connue dans le modèle. Le mécanisme de la pompe à membrane à piston de levée 22 est soumis à des dispersions très importantes qui proviennent par exemple de la dimension de l'intervalle d'air résiduel (entrefer résiduel) avec la membrane de la pompe 221, la course du pis- ton de levée 222, la constante du ressort de compression 224 et la rigi- dité de la membrane de pompe 221 conditionnée par son état de vieillissement, la température et la saturation du milieu. Le mouvement de l'induit qui déplace la membrane 221 de la pompe dans le sens de la compression génère une courbe de cou- rant de pompe I représenté à la figure 2. La montée du courant I en fonction du temps t commence à l'instant to par la commande de l'électroaimant de pompe (seuls sont représentés les états de commande « mise en marche de la commande » (valeur basse A et « arrêt de la commande » (valeur élevée)). Le mouvement de l'induit se termine tMSP ; le volume a été comprimé dans la chambre 220 de la pompe à mem- brane à piston linéaire 22 et ensuite le liquide a été refoulé de la chambre 220. Cet instant tMSP se détecte comme minimum local de la courbe de courant. Plus cet instant tMSP arrive tardivement et plus élevée sera la contrepression dans le système, c'est-à-dire la pression ré- gnant dans le module de dosage 3. L'instant tMSP décrit ainsi la grandeur recherchée, à savoir la pression instantanée dans le système. C'est instant tMSP dépend toutefois de la température de la bobine, de la tension de commande appliquée et du mécanisme de la pompe à membrane à piston linéaire 22. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de détermination du point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire dans le module de transfert d'un système de catalyseur SCR selon lequel, à l'état hors pression de la pompe à piston linéaire, on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit à partir de la courbe d'intensité de la pompe, par modélisation de la pression dans le système de catalyseur SCR, on détermine une valeur de correction et lorsque la pompe à piston linéaire est mise en pression, on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit à partir de la courbe du courant de pompe et de la valeur de correction. Comme le système de catalyseur SCR n'est équipé d'aucun capteur de pression mais que la pression est bien plus modélisée par l'instant tMSP, il n'y a pas de point de référence réel que l'on pourrait utiliser comme référence pour tenir compte des influences du mécanisme de la pompe sur l'instant tMSP. Selon l'invention, on n'utilise que l'état hors pression du système de catalyseur SCR comme référence. Comme l'instant tMSP se détermine à l'état hors pression, on peut déterminer une valeur de correction et l'utiliser dans le modèle de pres- sion. De façon préférentielle selon l'invention, on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit de la pompe à piston linéaire à l'état hors pression de la pompe à piston linéaire à partir de la courbe du courant de la pompe à l'état de premier remplissage du système de catalyseur SCR. Lors du premier remplissage, il y a beau- coup d'air dans le système de catalyseur SCR qu'il faut évacuer par pompage la première fois. L'électroaimant fonctionne dans ce cas sans contrepression car le milieu actif dans le système de catalyseur SCR, c'est-à-dire la solution d'agent réducteur, ne se trouve pas encore dans la chambre de la pompe. Cette mesure décrit alors l'état nouveau du système de catalyseur SCR. On peut ainsi enregistrer l'influence du ressort de compression, de la masse de l'induit et du champ magnétique général de la pompe à membrane à piston linéaire dans l'appareil de commande du système de catalyseur SCR. Cette évaluation n'est toute- fois possible qu'une seule fois lors de la mise en marche du système de catalyseur SCR. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on dé- termine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit de la pompe à piston linéaire lorsque la pompe à piston linéaire est hors pression à partir de la courbe du courant de pompe lors de la première course de pompe d'un cycle de fonctionnement du système de catalyseur SCR, et avant le début de cette course, on élimine le milieu de fonctionnement du système de catalyseur SCR du module de dosage de ce système de catalyseur SCR. On peut ainsi déterminer une valeur de correction une fois par cycle de fonctionnement d'un moteur thermique équipé du système de catalyseur SCR. Après chaque cycle de fonctionnement, le milieu actif est réaspiré du module de dosage car il gèlerait et risquerait d'endommager le module de dosage. La réaspiration se fait par l'intermédiaire d'une seconde pompe à membrane à piston linéaire. Au début du cycle de fonctionnement suivant, le mécanisme de la pompe est pour cela complètement rempli et il est hors pression. Comme la chambre de la pompe à membrane à piston linéaire est ventilée et que dans tout le système, il ne règne plus de pression, on peut au moins utiliser la première course de la pompe pour l'équilibrer sous la pression ambiante. La valeur de correction ainsi obtenue permet de cor- riger l'instant tMSP et ainsi le modèle de pression lorsque le système est en pression. Cela améliore la signification de la modélisation de la pression. La valeur de correction peut être selon l'invention une constante que l'on ajoute à l'état de mise en pression de la pompe à pis- ton linéaire au point de fin de course brute tMSP-Roh du mouvement de l'induit pour déterminer le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit. Dans ce cas, la valeur de correction concerne une valeur de décalage décrivant le ressort de compression et l'intervalle d'air résiduel dans la pompe à piston linéaire. En outre, cette valeur de correction dé- crit la chambre de pompe (définie par le diamètre de la membrane), le volume susceptible d'être comprimé, l'épaisseur de la membrane et sa rigidité, caractéristiques que l'âge peut modifier. De plus, selon l'invention, la valeur de correction peut lo être une valeur dynamique que l'on additionne lorsque la pompe à pis- ton linéaire est mise en pression au point de fin de course brute tMSP-Roh du mouvement de l'induit ou que l'on multiplie par cette valeur pour définir le point final ou point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit. La valeur dynamique est de préférence enregistrée (par exemple 15 sous la forme d'une courbe caractéristique) dans l'appareil de com- mande ou le calculateur pour chaque pression systématique du système de catalyseur SCR. La valeur de correction peut également intégrer les in- fluences externes à la pompe à piston linéaire telles que par exemple les 20 irrégularités d'un amortisseur de pulsation ou la géométrie ou la sou- plesse des conduites de liaison. Cela permet également d'intégrer le vieillissement systématique. Un programme d'ordinateur permet d'exécuter toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est appliqué à 25 un appareil de commande ou calculateur. Cela permet d'implémenter le procédé selon l'invention a posteriori dans un système de catalyseur SCR existant. Ainsi, de façon préférentielle, l'invention a pour objet un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le procédé de 30 l'invention lorsque le programme est appliqué par un appareil de com- mande ou un calculateur. Le procédé selon l'invention permet d'améliorer l'exploitation du modèle de pression pour la détection de la pression grâce à l'apprentissage. Les dispersions du mécanisme d'aimant ou 35 dans le système peuvent être compensées dans les mêmes conditions. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation d'un procédé de détermination d'un instant de fin de course du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à pis- ton linéaire représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un système de catalyseur SCR selon l'état de la technique, la figure 2 montre la courbe du courant de pompe lors d'une phase de pompage dans un système de catalyseur SCR fonctionnant se- lon le procédé de l'état de la technique, la figure 3 montre la relation entre la détermination de la pression à partir du point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire avec la tension et la température, la figure 4 montre la dispersion du point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire sur plusieurs paramètres connus de la pompe. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 3 montre la relation entre le point de fin de course (instant de fin de course) tMSP d'un mouvement d'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire 22 dans un système de catalyseur SCR selon la figure 1 et la pression p dans le système de catalyseur SCR pour trois tensions de commande différentes (10 V, 13,5 V et 16 V) sur l'électroaimant de levée 233 dans une plage de température com- prise entre 0°C et 60°C. Il apparaît que la mesure du point de fin de course ou instant de fin de course tMSP du mouvement de l'induit du piston linéaire 222 de la pompe à membrane à piston linéaire 22 nécessite une correction par une mesure de tension et par une détermination de température (par exemple par modélisation). Une petite modification du point de fin de course mesuré tMSP donne toutefois, même pour une tension de commande connue et une température de bobine modélisée, une variation importante de la valeur de la pression modélisée p dont la cause est la forte pente des courbes. Déjà dans les conditions normales, il faut des points de référence certains pour obtenir des valeurs de pres- sion modélisées, correctes. Toute autre dispersion risque de fausser le résultat d'une interprétation de pression. Les variations dans le mécanisme de la pompe à membrane à piston linéaire 22 doivent être évitées ou être détectées pour que le modèle de pression fournisse néanmoins des valeurs de pression p d'une précision suffisante. La figure 4 montre à titre d'exemple la répartition des pressions modélisées p en fonction des points de fin de course tMSP mesurés pour un faisceau de courbe de pompe A fonctionnant à une pression p de 0 hPa, un faisceau de courbe de pompe B fonctionnant à une pression p de 200 hPa, un faisceau de courbe de pompe C fonctionnant à une pression p de 400 hPa, un faisceau de courbe de pompe D fonc- tionnant à une pression p de 600 hPa et un faisceau de courbe de pompe E fonctionnant à une pression p de 800 hPa. Il apparaît que non seulement la tension de commande et la résistance interne de la bobine électromagnétique de l'électroaimant de levée 223 (et ainsi la tempéra- ture de la bobine) mais également les dispersions de production entre les différentes pompes à membrane à piston de levée 22 interviennent fortement dans la valeur tMSP. Il est de ce fait difficile de construire un modèle de pression qui donne non seulement l'inconnu recherché, c'est-à-dire la pression p, mais également d'autres inconnus, à savoir les pa- ramètres de la pompe à membrane à piston linéaire 22. Déjà, la disper- sion des pompes à membrane à piston linéaire 22 ne permet plus d'obtenir un modèle de pression correct car à la figure 4, on a des chevauchements entre les différentes distributions de différentes pompes à membrane à piston linéaire 22. On arrive à une reconnaissance fiable de la pression se- lon l'invention par l'apprentissage du modèle de pression. Pour cela, avant la mise en service d'un système de catalyseur SCR, on mesure, dans un atelier, OEM avant la mise en service d'un système de catalyseur SCR, le niveau de premier remplissage du système de catalyseur SCR en le mesurant et on enregistre une valeur de correction détermi- née dans l'appareil de commande 4. En outre, au début de chaque cycle de fonctionnement d'un véhicule équipé du système de catalyseur SCR utilisant la première course de la pompe, on détermine une autre valeur de correction. Ces valeurs de correction permettent alors de corriger le point de fin de course tMSP du mouvement d'induit du piston 222 de la pompe à membrane à piston linéaire 22 et ainsi le modèle de pression pour augmenter le caractère significatif de la modélisation de la pression.5 NOMENCLATURE 1 réservoir d'agent réducteur 2 module de transfert 3 module de dosage 4 appareil de commande 21 soupape d'aspiration 22 pompe à membrane à piston linéaire 23 soupape de pression 24 amortisseur de pulsation 25 module de réaspiration 28 amortisseur de pression de glace 220 chambre de pompe 15 221 membrane 222 piston de levée 223 électro-aimant de levée 224 ressort de compression 251 soupape d'aspiration 20 252 soupape de réaspiration 253 soupape de pression 25 REVENDICATIONS1°) Procédé de détermination du point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit d'une pompe à membrane à piston linéaire (22) dans le module de transfert (2) d'un système de catalyseur SCR selon lequel, - à l'état hors pression de la pompe à piston linéaire (22), on déter- mine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit à partir de la courbe d'intensité de la pompe, par modélisation de la pression dans le système de catalyseur SCR, on détermine une valeur de correction et lorsque la pompe à piston linéaire (22) est mise en pression, on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit à partir de la courbe du courant de pompe et de la valeur de correction. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit de la pompe à piston linéaire (22) à l'état hors pression de la pompe à piston linéaire (22) à partir de la courbe du courant de la pompe à l'état de premier remplissage du système de catalyseur SCR. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit de la pompe à piston linéaire (22) lorsque la pompe à piston linéaire (22) est hors pression à partir de la courbe du courant de pompe lors de la première course de pompe d'un cycle de fonctionnement du système de catalyseur SCR, et avant le début de cette course, on élimine le milieu de fonctionnement du système de catalyseur SCR du module de dosage (3) de ce système de catalyseur SCR. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de correction est une constante que l'on additionne au point de fin de course brut tMSP-Roh du mouvement de l'induit lorsque lapompe à piston linéaire (22) est mise en pression, pour déterminer le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de correction est une valeur dynamique que l'on ajoute au point de fin de course brut tMSP-Roh du mouvement de l'induit de la pompe à piston linéaire (22) mise en pression, pour définir le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de correction est une valeur dynamique que l'on multiplie au point de fin de course brut tMSP-Roh du mouvement de l'induit lorsque la pompe à piston linéaire (22) est dans un état mis en pression pour ob- tenir le point de fin de course tMSP du mouvement de l'induit. 7°) Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la valeur dynamique de chaque pression du système de catalyseur SCR est enregistrée dans l'appareil de commande (4) ou le calculateur. 8°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 7 lorsqu'il est exécuté par un appareil de commande (4) ou un calculateur. 9°) 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 7 lorsque le pro- gramme est appliqué par un appareil de commande (4) ou un calcula- teur.35