Brevet FR3007451A1 — publié le 20141226

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé pour libé- rer le grippage d'une vanne de dosage électromagnétique d'un système de dosage servant à doser une solution aqueuse d'urée pour un cataly- seur SCR dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur thermique, selon lequel on apporte de la chaleur à la vanne de dosage en alimentant une bobine électromagnétique de la vanne de dosage. La présente invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention a également pour objet un programme de commande d'appareil et un produit programme de commande d'appareil. Etat de la technique Le document DE 10 2011 004 150 Al décrit un procédé pour libérer le grippage d'une vanne de dosage d'un système de dosage servant à doser une solution aqueuse d'urée pour un catalyseur SCR d'un moteur thermique consistant à libérer le grippage de la vanne de dosage par un apport calorifique. L'apport calorifique, c'est-à-dire l'augmentation de la température se fait par l'alimentation de la bobine électromagnétique de la vanne de dosage à commande électromagné- tique. Le document DE 10 2007 017 459 Al décrit un procédé permettant de dégeler une vanne de dosage le cas échéant gelée ; ce procédé permet de fixer le taux de dosage de la solution aqueuse d'urée dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur thermique. On dé- tecte l'état gelé de la vanne de dosage à commande électromagnétique en exploitant la montée du courant lors de l'alimentation électrique de la bobine électromagnétique de la vanne de dosage. Le flanc montant de l'intensité du courant est surveillée pour détecter l'existence d'une va- nation caractéristique de l'intensité et qui est générée par le mouvement de l'aiguille de la vanne de dosage. On peut avoir une cristallisation de l'urée dans une solu- tion aqueuse d'urée. La cristallisation de l'urée se produit si dans le système de dosage on a des températures par exemple supérieure à 100°C et si après l'arrêt du système SCR on a un certain temps de refroidis- sement. Par exemple, déjà après un temps de refroidissement de 0,5 heures, selon la position de l'installation de dosage on peut avoir des cristaux d'urée qui se forment. Ces cristaux d'urée peuvent notamment encombrer ou gripper la vanne de dosage. L'aiguille de vanne, mobile de la vanne de dosage peut se gripper en position ouverte ou en position fermée ou dans une position intermédiaire ce qui ne permet plus d'assurer le dosage correct. Dans ce cas, on aura un dosage erroné dans le cadre du diagnostic embarqué, se traduisant par un enregistrement de défauts. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé permettant de libérer le grippage d'une vanne de dosage et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de libéra- tion de grippage d'une vanne de dosage à commande électromagnétique d'un système de dosage d'une solution aqueuse d'urée pour un catalyseur SCR dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur thermique selon l'invention, caractérisé en ce que dans le cas d'une vanne de do- sage refroidie par de l'eau de refroidissement, on détermine d'abord la température de l'eau de refroidissement (temp W), on prédéfinit un seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim) et on libère l'alimentation de la bobine électromagnétique de la vanne de dosage pour libérer le grippage, seulement si la température de l'eau de refroidissement (temp W) dépasse le seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim). En d'autres termes, le procédé selon l'invention se carac- térise en ce que dans le cas d'une vanne de dosage refroidie par l'eau de refroidissement notamment celle du moteur thermique, on fournit au moins une mesure de la température de l'eau de refroidissement, par exemple par des mesures modélisées ou par des valeurs de substitution et on prédéfinit le seuil de la température de l'eau de refroidissement et on ne libère l'alimentation électrique de la bobine électromagnétique de la vanne de dosage pour libérer le grippage que si la température de l'eau de refroidissement dépasse un seuil de température de l'eau de refroidissement. Le procédé selon l'invention permet d'éliminer un éven- tuel grippage d'une vanne de dosage à commande électromagnétique en utilisant une quantité d'énergie aussi réduite que possible. En particu- lier, la sollicitation thermique de l'étage de puissance de l'appareil de commande de la bobine électromagnétique de la vanne de dosage à commande électromagnétique est réduite à un minimum. Le moyen selon l'invention utilisé dans le cas d'une vanne de dosage à commande électromagnétique refroidie par l'eau de refroidissement le cas échéant celle du moteur thermique, relie la température de l'eau de refroidissement de la gestion thermique non seulement pour le refroidissement mais également pour libérer le grippage de la vanne de dosage. Sur un plan de pur principe, le procédé selon l'invention peut être appliqué indépendamment de ce que la vanne de dosage soit effectivement grippée ou qu'elle fonctionne correctement. Pour minimiser encore plus la consommation d'énergie il est néanmoins prévu avantageusement un contrôle pour déterminer si la vanne de dosage est grippée ce qui est indiqué par un petit signal. L'alimentation de la bo- bine électromagnétique de la vanne de dosage électromagnétique ne se- ra libérée que s'il y a un signal de grippage. Selon un développement, on saisit le chronogramme de l'intensité du courant électrique commandant la bobine électromagnétique et on l'exploite pour déceler le grippage de la vanne de dosage. Ce moyen permet de reconnaître simplement le grippage de la vanne de do- sage sans nécessiter des moyens supplémentaires car le courant dans la bobine électromagnétique de la vanne de dosage à commande électromagnétique peut se mesurer simplement lors de la commande de l'électroaimant, par exemple en détectant la chute de tension sur le chemin semi-conducteur dans l'appareil de commande ce qui rend inu- tile tout capteur de courant, distinct. Selon un autre développement, on détermine une mesure de la température de la vanne de dosage et on prédéfinit une valeur de seuil de la température de la vanne de dosage et la bobine électroma- gnétique de la vanne de dosage n'est alimenter pour libérer le grippage que si la température de la vanne de dosage est inférieure au seuil de température de la vanne de dosage. On évite dans ces conditions toutes surcharge thermique de la vanne de dosage. Selon un autre développement, la régulation de la tempé- rature de la vanne de dosage sur une valeur de consigne permet d'éviter également toute surcharge thermique. Selon un développement, on détermine la résistance élec- trique de la bobine électromagnétique et on l'exploite pour la température de dosage ce qui permet d'éviter tout capteur de température supplémentaire. Selon un développement particulièrement avantageux, lors de l'arrêt du moteur thermique, à la fin du cycle de roulage on ré-aspire la solution aqueuse d'urée dans le réservoir d'agent réactif. Ce moyen réduit la capacité thermique de la vanne de dosage avant la mise en route suivante, ce qui minimise la consommation d'énergie néces- saire au desserrage ou à la libération du grippage. Selon un autre développement particulièrement avanta- geux du procédé de l'invention, on vide le système de dosage pour que la vanne de dosage ne soit plus sollicitée par la solution aqueuse d'urée. Dans ce cas, on contrôle tout d'abord s'il y a un grippage de la vanne de dosage. Dans l'affirmative, on alimente la bobine électromagnétique de la vanne de dosage pour libérer le grippage dans le cas d'un système de dosage par ailleurs vide. Le remplissage du système de dosage ne se fait qu'après la libération réussie du grippage de la vanne de dosage. Si l'on constate que le grippage n'a pu être éliminé, il y a le cas échéant signal de défaut. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé concerne tout d'abord un appareil de commande conçu spécialement et qui comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé. L'appareil de commande comporte de préférence au moins une mémoire électrique qui contient l'enregistrement des étapes de procédé sous la forme d'un programme d'appareil de commande. Le programme d'appareil de commande selon l'invention exécute toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le pro- gramme est appliqué par un appareil de commande. Le produit programme d'appareil de commande selon l'invention avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine permet d'exécuter le procédé de l'invention lorsque le programme se déroule sur un appareil de commande. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé de libération du grippage d'une vanne de dosage électromagnétique d'un système de dosage d'une solution aqueuse d'urée pour un catalyseur SCR représenté dans le dessin annexé dans lequel l'unique figure montre l'environnement technique d'application du procédé de l'invention. Description détaillée du mode de réalisation de l'invention La figure montre un moteur thermique 10 dont le canal de gaz d'échappement 12 est équipé d'une vanne de dosage 14 et en aval de celle-ci, un catalyseur SCR 16 est prévu un circuit d'eau de re- froidissement 18 dans lequel l'eau de refroidissement 20 a une température de l'eau de refroidissement (temp W) mesurée par un capteur 22 de température de l'eau de refroidissement qui fournit à un appareil de commande 24 la valeur de mesure de la température de l'eau de refroi- dissement (temp W Mess). Le circuit d'eau de refroidissement 18 est par exemple le circuit de refroidissement du moteur thermique 10 ou un circuit de refroidissement séparé. La vanne de dosage 14 intégré dans le circuit d'eau de re- froidissement 18 est ainsi refroidie par l'eau 20. Cette vanne de dosage comporte une aiguille de vanne 26 actionnée par un électro-aimant 28. La bobine électromagnétique 30 de l'électro-aimant 28 est relié électriquement à l'appareil de commande 24. La vanne de dosage 14 peut être installée sur le canal des gaz d'échappement 12 comme le montre la figure. En variante, la vanne de dosage 14 peut également être installée dans un module de dosage distinct éloigné du canal du gaz d'échappement 12. La vanne de dosage 14 dose une solution aqueuse d'urée dans le canal des gaz d'échappement 12 du moteur thermique 10 ; cette solution aqueuse d'urée a comme précurseur l'agent réactif ammoniac nécessaire au catalyseur SCR 16 pour réduire les émissions brutes d'oxydes d'azote NO,, du moteur thermique 10. La solution aqueuse d'urée est stockée dans un réservoir d'agent réactif 32 pour être mise à la pression de fonctionnement ou pression utile, par une pompe 34. La pompe 34 est commandée par une commande de pompe 36 qui reçoit une PST ainsi qu'un SR fournissant un SP de préférence à modulation de largeur d'impulsion de la pompe 34. Pendant le fonctionnement en dosage, on ne peut exclure la cristallisation de l'urée et de la solution aqueuse d'urée dans la vanne de dosage 14. Les cristaux provoquent le blocage de l'aiguille 26 de la vanne de dosage 14 et le grippage ou blocage peut se produire en position ouverte, en position fermée ou dans une position intermédiaire de l'aiguille de soupape 26 de la vanne de dosage 14. Pour alimenter la bobine électromagnétique 30 de la vanne de dosage 14 électromagnétique, il est prévu une commande de vanne de dosage 38 qui reçoit un signal de dosage s D ainsi qu'un signal de libération s L et donne de préférence une tension de fonctionnement U pour la bobine électromagnétique 30. Pour des phases transitoires telles que la mise en marche et la coupure de la tension de fonction U on a une courbe de courant qui dépend notamment de l'inductance du circuit magnétique dans la vanne de dosage 14. Dans des états stationnaires, l'intensité maximale dépend de la résistance électrique dépendant elle-même de la température de la bobine électro- magnétique 30. On ne pourra plus distinguer la température de la bo- bine électromagnétique 30 et la température de la vanne de dosage (temp DV). La température est désignée de façon générale comme température de la vanne de dosage (temp DV). Pour déterminer au moins une mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV) il est prévu un moyen de détermina- tion de température 40 qui à partir de la tension de fonctionnement aux bornes de la bobine électromagnétique 30 et de l'intensité I du courant traversant la bobine électromagnétique 30, fournit une mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV). L'intensité I du courant est mesurée par un capteur d'intensité I S. Mais en pratique, on peut supprimer un tel capteur de courant ou à la place déterminer le courant I correspondant à la chute de tension aux bornes d'un étage semiconducteur de la commande de vanne de dosage 38 comme mesure de l'intensité I. Un moyen de détermination de grippage 42 détermine le grippage de la vanne de dosage 14 à partir du flanc de courant montant ou descendant traversant la bobine électromagnétique 30 que l'on détecte au niveau du branchement lors de l'application de la tension de fonctionnement U ou lors de la coupure de cette tension de la bobine électromagnétique 30. Du fait de l'inductance de la bobine électroma- gnétique 30 et des composants aimantés de la vanne de dosage 14, traversés par les lignes magnétiques, les flancs de l'intensité ont une forme caractéristique permettant notamment d'en déduire le mouvement de l'aiguille de soupape 26. Pour déterminer le mouvement ou la position de l'aiguille de soupape 26 à partir du courant I traversant la bobine électromagnétique 30 on peut se référer à des techniques connues. Si le moyen de détermination de grippage 42 ne reconnaît pas la variation caractéristique de l'intensité liée au mouvement de l'aiguille de soupape 26, ce moyen 42 fournit un signal de grippage S K1 qui signale un grippage de la vanne de dosage 14. Un moyen de fixation de signal de libération 44 fournit en fonction du signal de grippage S Kl, un signal de libération S L qui peut pousser la commande 38 de la vanne de dosage à alimenter la bobine électromagnétique 30 pour fournir de la chaleur à la vanne de dosage 14 et augmenter sa température pour faire fondre les cristaux d'urée. La commande de vanne de dosage 38 peut par exemple fournir la tension de fonctionnement usuelle U de la bobine électromagnétique 30 traversée alors par l'intensité maximale I. Mais pour protéger la bobine électromagnétique 30 contre les surcharges pendant l'alimentation pour libérer le grippage, on peut réduire la tension de fonctionnement à un niveau plus faible que la tension de fonctionnement usuelle U pendant le mode de dosage de façon que même l'intensité maximale possible soit réduite à une valeur correspondant par exemple au courant de maintien de la vanne de dosage 14 qui maintient juste la position actuelle de l'aiguille de soupape 26. Pour ce- la, il faut prendre en compte que l'alimentation pour libérer le grippage dure beaucoup plus longtemps, par exemple plusieurs secondes, jusqu'à quelques minutes par comparaison au mode à modulation par largeur d'impulsion, utilisé pour le dosage. Pour une alimentation aussi efficace que possible du point de vue énergétique, pour libérer le grippage de la vanne de dosage 14, il est prévu que pour une vanne de dosage 14 refroidie par de l'eau de refroidissement 20, le moyen de fixation du signal de libération 44 ne fournit ce signal de libération S L que si la valeur de mesure de la tem- pérature de l'eau de refroidissement (temp W Mess) fournie par le cap- teur de température 22 dépasse un seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim). Le capteur de température 22 peut également être sup- primé et dans ce cas on utilise une valeur modélisée/valeur évaluée ou encore une valeur de substitution de la température de l'eau de refroi- dissement (temp W). La comparaison est faite par un comparateur de tempéra- ture d'eau de refroidissement 46 qui compare par exemple la température de l'eau de refroidissement (temp W) par exemple la valeur de mesure de la température de l'eau de refroidissement (temp W Mess) ou au seuil de température de la vanne de dosage (temp DV Lim). Le comparateur de température d'eau de refroidissement 46 fournit un premier signal de libération FG1 pour le moyen de fixation de signal de libération 44 si la valeur de mesure de la température de l'eau de refroidisse- ment (temp W Mess) dépasse le seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim). Le moyen de fixation du signal de libération 44 ne fournit le signal de libération S L que s'il y a le premier signal de libération FG1. Le seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim) peut se situer par exemple dans une plage comprise entre 50°C et 80°C. On protège l'électrovanne 14 contre toute sur-température si l'alimentation de la soupape électromagnétique 14 pour libérer le grippage ne se fait que si la mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV) est inférieure à un seuil de température de la vanne de dosage (temp DV Lim). Pour comparer il est prévu un com- parateur de température de la vanne de dosage 48 qui fournit la mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV) donnée par le moyen de détermination de la température de la vanne de dosage 48 pour comparer cette valeur au seuil de température de la vanne de do- sage (temp DV Lim) et ne générer un second signal de libération FG2 que si la mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV) est inférieure au seuil de température de la vanne de dosage (temp DV Lim). De façon préférentielle il est prévu une régulation à un seuil de la température de la bobine électromagnétique 30 de la vanne de dosage 14. Pour cela, au moins une mesure de la température de la bobine électromagnétique 30 est obtenue par exemple en utilisant la résistance interne de la bobine électromagnétique 30. Cela garantit également une protection contre toute surcharge thermique de la vanne de dosage 14. Selon un développement avantageux, la soupape électro- magnétique 14 n'est alimentée pour libérer le grippage que s'il y a au moins une solution aqueuse d'urée dans la vanne de dosage 14. A la condition qu'il reste encore une solution aqueuse d'urée dans la vanne de dosage 14, on ré-aspire tout d'abord cette solu- tion avec la pompe 34 dans le réservoir d'agent réactif 32. Un moyen de fixation de la ré-aspiration 50 fournit à cet effet un signal de ré-aspiration S R ainsi qu'un troisième signal de libération FG3. Le moyen de fixation de la ré-aspiration 50 détermine ces signaux par exemple selon l'état de fonctionnement du moteur thermique 10. Il est prévu une ré-aspiration si le moteur thermique 10 a été arrêté mais si l'appareil de commande 24 fonctionne encore en post-fonctionnement assurant l'alimentation électrique de l'appareil de commande 24 aussi longtemps que les moyens prévus pour le post-fonctionnement tel que par exemple la ré-aspiration n'auront pas été traités. Le signal de ré-aspiration S R est fournit à la commande de pompe 36 qui fixe alors le signal de commande de pompe S P pour inverser le sens de rotation de la pompe 34 et aspirer ainsi la solution aqueuse d'urée de la vanne de dosage 14 pour pomper cette solution vers le réservoir d'agent réactif 32. En va- riante, il est également prévu une pompe particulière de ré-aspiration. Selon une variante, le système de dosage est déjà vidé de la solution aqueuse d'urée. Dans ce cas, il faut tout d'abord vérifier si la vanne de dosage 14 est grippée. Dans l'affirmative, on alimente la bobine électromagnétique 30 de la vanne de dosage 14 pour libérer le grippage dans le système de dosage par ailleurs vide. Le remplissage du système de dosage ne se fera qu'une fois le grippage de la vanne de dosage 14 libérée. Mais si toutefois on constate que l'on ne peut éliminer le grippage, il y a le cas échéant émission d'un signal de défaut.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Moteur thermique 12 Canal des gaz d'échappement 14 Vanne de dosage 16 Catalyseur SCR 18 Circuit d'eau de refroidissement 20 Eau de refroidissement 22 Capteur de température d'eau de refroidissement 24 Appareil de commande 26 Aiguille de vanne 28 Electro-aimant 20 Bobine de l'électro-aimant 24 Appareil de commande 30 Bobine électromagnétique 32 Réservoir d'agent réactif 34 Pompe 36 Commande de pompe 38 Commande de vanne de dosage 40 Moyen de détermination de température 42 Moyen de détermination de grippage 44 Moyen de fixation du signal de libération 46 Comparateur de la température d'eau de refroidissement 48 Comparateur de température de la vanne de dosage 50 Moyen de fixation de ré-aspiration REVENDICATIONS1°) Procédé pour libérer le grippage d'une vanne de dosage (14) électromagnétique d'un système de dosage servant à doser une solution aqueuse d'urée pour un catalyseur SCR (16) dans le canal des gaz d'échappement (12) d'un moteur thermique (10), procédé selon lequel on apporte de la chaleur à la vanne de dosage (14) en alimentant la bobine électromagnétique (30) de la vanne de dosage (14), procédé caractérisé en ce que dans le cas d'une vanne de dosage (14) refroidie par de l'eau de refroi- dissement (20), - on détermine d'abord la température de l'eau de refroidissement (temp W), - on prédéfinit un seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim), et - on libère l'alimentation de la bobine électromagnétique (30) de la vanne de dosage (14) pour libérer le grippage, seulement si la température de l'eau de refroidissement (temp W) dépasse le seuil de température de l'eau de refroidissement (temp W Lim). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par un contrôle pour déterminer s'il y a un grippage de la vanne de dosage (14) et signaler ce grippage par un signal de grippage S Kl. 3°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on détecte le chronogramme de l'intensité pendant la commande électrique de la bobine électromagnétique (30) et on l'exploite pour déceler le grippage de la vanne de dosage (14). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on détermine une mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV),- on prédéfinit le seuil de température de la vanne de dosage (temp DV Lim), et - on alimente la bobine électromagnétique (30) de la vanne de dosage (14) pour libérer le grippage seulement si la température de la vanne de dosage (temp DV) est inférieure au seuil de température de la vanne de dosage (temp DV Lim). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine une mesure de la température de la bobine électromagné- tique (30) de la vanne de dosage (14) et on régule la température de la bobine électromagnétique (30) sur une valeur de consigne. 6°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on détermine la résistance électrique de la bobine électromagnétique (30) et on l'exploite comme mesure de la température de la vanne de dosage (temp DV). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' avant d'alimenter la bobine électromagnétique (30) de la soupape électromagnétique (14) pour libérer le grippage, on ré-aspire la solution aqueuse d'urée vers le réservoir d'agent réactif (32). 8°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que partant d'un système de dosage vide dont la vanne de dosage (14) n'est plus en contact avec une solution aqueuse d'urée, on vérifie tout d'abord si la vanne de dosage (14) est griffée et dans le cas où un grip- page a été constaté, on alimente la bobine électromagnétique (30) de la vanne de dosage (14) pour libérer le grippage dans le cas d'un système de dosage vide et ce n'est qu'après avoir libéré le grippage que l'on remplit le système de dosage.359°) Dispositif pour libérer le grippage d'une vane de dosage électromagnétique, caractérisé en ce qu' il comporte un appareil de commande (24) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10°) Programme de commande qui exécute toutes les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque le programme est appliqué par un appareil de commande (24). 11°) Produit programme de commande avec 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 programme est appliqué par un appareil de commande. 15