Brevet FR3016924A1 — publié le 20150731

PROCEDE DE CORRECTION D'UN MODELE D'ESTIMATION D'UNE QUANTITE D'OXYDES D'AZOTES EN AMONT D'UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE [0001] La présente invention porte sur un procédé de correction d'un modèle d'estimation d'une quantité d'oxydes d'azotes en amont d'un système de réduction catalytique sélective, ainsi que sur le calculateur correspondant. [0002] Dans un contexte de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur diesel, les systèmes de réduction catalytique sélective (ou SCR pour "Sélective Catalyst Réduction" en anglais) visent à réduire les oxydes d'azote (NOX) contenus dans les gaz d'échappement. Le fonctionnement du système SCR est basé sur une réaction chimique entre les oxydes d'azote et un réducteur prenant classiquement la forme d'ammoniac. L'injection de l'ammoniac dans la ligne d'échappement est généralement réalisée par l'intermédiaire d'une autre espèce chimique, telle que l'urée qui se décompose en ammoniac et en dioxyde de carbone sous l'effet de la chaleur. [0003] Les réactions d'oxydo-réduction se produisent dans un catalyseur spécifique et sont contrôlées grâce à une sonde, dite sonde NOx, placée en aval de ce catalyseur. En effet, cette sonde NOx permet de corriger les quantités à injecter en cherchant le meilleur compromis entre l'efficacité du système et la désorption d'ammoniac. Ces corrections peuvent toutefois être réalisées uniquement lorsque des conditions particulières de fonctionnement sont réunies, ce qui limite les possibilités d'action de ce procédé de correction faisant intervenir la sonde NOx. [0004] En parallèle, les quantités de réducteur à injecter sont calculées en permanence en fonction de la quantité d'oxydes d'azote déterminée en sortie du moteur, c'est-à-dire en amont du système de réduction catalytique. Pour des raisons de coût, cette quantité d'oxydes d'azote est calculée via un modèle d'émission. [0005] Les quantités ne pouvant pas être corrigées en permanence par la sonde NOx, le modèle d'estimation doit être suffisamment précis pour ne pas faire diverger le système. En effet, dans le cas où la quantité d'oxydes d'azote en sortie moteur est sous-estimée par le modèle, le calculateur commande une sous-injection de réducteur, ce qui entraîne une efficacité insuffisante du système de post-traitement pour respecter les normes de dépollution. Dans le cas où la quantité d'oxydes d'azote en sortie moteur est surestimée par le modèle, le calculateur moteur commande une sur-injection du réducteur, ce qui entraîne un relâchement d'ammoniac en sortie d'échappement (phénomène de désorption). [0006] Les nouvelles normes de dépollution nécessitent d'utiliser le modèle dans des zones dans lesquelles il existe de nombreuses sources d'imprécisions dues aux dispersions du modèle, du moteur thermique, et à l'hygrométrie qui n'est pas mesurée. Ces dispersions sont susceptibles d'être cumulées dans le pire cas, ce qui peut amener à une erreur d'estimation de plus ou moins 70%. [0007] Il a été démontré par simulation qu'au-delà d'une certaine erreur d'estimation de l'ordre de plus ou moins 40%, les corrections se basant sur les mesures de la sonde NOx aval ou sur des algorithmes connus décrits par exemple dans le document FR2931201 ne sont plus capables de rattraper les imprécisions du système pour lui faire retrouver une efficacité suffisante en termes de dépollution et/ou de désorption d'ammoniac. [0008] Le document US2011/0320132 enseigne en outre ne pas injecter de réducteur pendant une durée suffisamment longue afin qu'une comparaison entre le niveau d'oxydes d'azote en amont et en aval du catalyseur SCR soit possible pour permettre une correction adaptée du modèle d'estimation d'oxydes d'azote. Toutefois, cela pose des problèmes d'efficacité du système post-traitement qui ne peut pas respecter les normes de dépollution pendant ces périodes d'inactivité. [0009] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de correction d'un modèle d'estimation d'une quantité d'oxydes d'azote en amont d'un système de réduction catalytique pour moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - appliquer une première stratégie par défaut de correction du modèle d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote, - détecter une chute d'imprécision du modèle d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote en-dessous d'une première valeur seuil extrême, ou une augmentation de l'imprécision dudit modèle au-delà d'une deuxième valeur seuil extrême, et - appliquer une deuxième stratégie de correction du modèle d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote adaptée à la correction de l'imprécision extrême du modèle. [0010] L'invention permet ainsi de réduire les imprécisions extrêmes du modèle d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote en sortie du moteur vers une fenêtre suffisante pour que la première stratégie de correction puisse agir et corriger complètement le modèle d'estimation. L'invention permet ainsi un traitement ciblé de l'imprécision extrême du modèle. En outre, le procédé est mis en oeuvre en cours de fonctionnement du catalyseur SCR, ce qui permet d'éviter les périodes inactivité du système post-traitement comme cela peut être le cas avec le procédé décrit dans le document US2011/0320132. [0011] Selon une mise en oeuvre, la première valeur seuil extrême est de l'ordre de moins 40%. [0012] Selon une mise en oeuvre, la deuxième valeur seuil extrême est de l'ordre de plus 10 40%. [0013] Selon une mise en oeuvre, la détection de la chute de l'imprécision du modèle en dessous de la première valeur seuil extrême est effectuée lorsqu'un déclenchement de différentes actions visant à retrouver une efficacité positive en ramenant un niveau d'oxydes d'azote réel mesuré en aval d'un catalyseur dudit système de réduction 15 catalytique sous un niveau d'oxydes azote amont déterminé par le modèle ne permet pas d'obtenir le résultat recherché. [0014] Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape de confirmation temporelle de la chute de l'imprécision du modèle. [0015] Selon une mise en oeuvre, la détection de la chute de l'imprécision du modèle en- 20 dessous de la première valeur seuil extrême, ou l'augmentation de l'imprécision du modèle au-delà de la deuxième valeur seuil extrême est effectuée par détection d'une saturation de coefficients de correction de la première stratégie de correction. [0016] Selon une mise en oeuvre, une discrimination entre la chute et l'augmentation de l'imprécision du modèle est effectuée par une analyse d'une évolution des coefficients de 25 correction de la première stratégie de correction. [0017] Selon une mise en oeuvre, la correction de la deuxième stratégie est appliquée par apprentissage. [0018] Selon une mise en oeuvre, l'apprentissage est effectué par zones d'un champ moteur et en fonction d'un mode combustion du moteur. Cela permet de couvrir tous les cas de vie du véhicule en fonction desquels l'imprécision du modèle d'estimation de la quantité d'oxyde d'azote varie. [0019] L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0021] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement dont le fonctionnement est supervisé par un calculateur selon la présente invention; [0022] La figure 2 est un diagramme des différentes étapes du procédé de correction d'un modèle d'estimation d'une quantité d'oxydes d'azote selon la présente invention; [0023] La figure 3 illustre le cas d'une sous-estimation extrême de la quantité d'oxydes d'azote en amont du catalyseur par le modèle d'estimation. [0024] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. [0025] La figure 1 représente une ligne d'échappement 1 d'un moteur thermique 2 sur laquelle sont implantés un catalyseur 3 d'oxydation diesel (DOC) permettant l'oxydation d'hydrocarbure et de monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et en eau; ainsi qu'un bloc de dépollution 5 comportant un catalyseur 51 de système SCR et un filtre à particules 52. Un injecteur 6 est positionné entre le catalyseur 3 d'oxydation diesel (DOC) et le bloc de dépollution 5. [0026] Le système SCR est adapté à injecter un réducteur dans la ligne d'échappement 1 afin de transformer les oxydes d'azote (NOx) rejetés par le moteur en azote et en eau. Ce réducteur est acheminé vers l'injecteur 6 via une canalisation au moyen d'un module jauge-pompe (non représenté) situé au niveau du coffre du véhicule. [0027] Un calculateur 8 associé à une mémoire 9 assure notamment la commande du moteur thermique, ainsi qu'une gestion des différents éléments de post-traitement des gaz d'échappement. En particulier, le calculateur 8 gère l'injection de la quantité de réducteur dans la ligne d'échappement 1 en fonction de la quantité d'oxydes d'azote en amont du catalyseur 51 estimée par un modèle M stocké dans la mémoire 9. [0028] On décrit ci-après en référence avec les figures 2 et 3, les différentes étapes du procédé de correction du modèle M selon la présente invention. Dans une première étape 100, le calculateur 8 applique une première stratégie par défaut de correction Strat_corr_1 du modèle M d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote. Cette première stratégie Strat_corr_1 pourra par exemple être analogue à celle décrite dans le document FR2931201. [0029] Dans une étape 101, le calculateur 8 détecte une chute de l'imprécision du modèle M en-dessous d'une première valeur seuil extrême S1 de l'ordre de moins 40%. Dans ce cas, comme on peut le voir à la figure 3, le modèle M sous-estime le niveau de NOx en amont du catalyseur 51 par rapport au niveau de NOx amont réel, en sorte que le calculateur 8 commande une injection insuffisante de réducteur, ce qui engendre une efficacité dite "négative" du système de post-traitement et donc un niveau réel élevé d'oxydes d'azote en aval du catalyseur 51 ne permettant pas de respecter les normes de dépollution. [0030] La détection de la chute de l'imprécision du modèle M en dessous de la valeur seuil extrême S1 est effectuée lorsqu'un déclenchement de différentes actions visant à retrouver une efficacité positive en ramenant un niveau d'oxydes d'azote réel mesuré en aval du catalyseur 51 sous un niveau d'oxydes azote amont déterminé par ledit modèle d'estimation ne permet pas d'obtenir le résultat recherché (cf. étapes 102-104). La chute de l'imprécision du modèle M sera confirmée temporellement dans une étape 105 de manière à s'assurer qu'il ne s'agit pas d'une simple variation intempestive de l'imprécision du modèle M. Dans le cas contraire, on considèrera que l'imprécision n'a pas dépassé le seuil extrême S1 (cf. étape 106). [0031] Dans une étape 107, le calculateur 8 détecte si l'imprécision du modèle M d'estimation d'oxydes d'azote en sortie du moteur est supérieure à la deuxième valeur seuil S2 extrême de l'ordre de plus 40%. [0032] Cette imprécision va entraîner des désorptions d'ammoniac que la première stratégie de correction Strat_corr_1 va corriger en diminuant les quantités de réducteur à injecter via la modification des coefficients de correction de la stratégie Strat_corr_1. La détection de l'imprécision extrême du modèle M pourra alors être effectuée par détection dans une étape 108 d'une saturation des coefficients de correction de cette première stratégie de correction Strat corr 1. En effet, il a été démontré par simulation que la correction des autres dispersions cumulées dues à l'injecteur 6, au catalyseur 51, et à la sonde NOx aval ne permettent pas de saturer ces coefficients et que seule une grande imprécision du modèle d'estimation M engendre une telle saturation. [0033] Cette détection de l'imprécision extrême du modèle M se faisant dans les deux sens (chute ou augmentation de l'imprécision au-delà des valeurs S1, S2), l'algorithme mis en oeuvre dans cette étape 108 permet de confirmer les détections des cas de sous-estimation importante du modèle NOx amont, en complément des étapes précédentes 102-105. La discrimination entre la chute ou l'augmentation de l'imprécision du modèle au- delà d'un des valeurs seuil 51, S2 sera effectuée dans une étape 109 par une analyse d'une évolution des coefficients de correction de Strat corr 1. [0034] Suite à la détection d'une imprécision extrême du modèle M, le calculateur 8 applique, dans une étape 110, une nouvelle stratégie de correction Strat_corr_2 du 15 modèle M d'estimation des oxydes d'azote (différente de la première stratégie Strat corr 1) adaptée à la correction de l'imprécision extrême du modèle M. [0035] La correction de la deuxième stratégie de correction Strat_corr_2 est appliquée par apprentissage en appliquant une correction sur l'estimation des oxydes d'azote en sortie du moteur permettant de ramener l'imprécision dans une fenêtre de valeurs pouvant 20 de nouveau été traitée par la première stratégie de correction Strat corr 1. Une telle correction est sauvegardée en mémoire. [0036] L'apprentissage est de préférence effectué par zones de champ moteur définies chacune par une plage de couple et de régime moteur correspondante; et en fonction du mode de combustion du moteur thermique, ce qui permet de couvrir tous les cas de vie du 25 véhicule en fonction desquels l'imprécision du modèle NOx varie. [0037] Les instructions logicielles permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit ci-dessus sont stockées dans la mémoire 9 du calculateur 8. [0038] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en 30 remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. REVENDICATIONS: 1. Procédé de correction d'un modèle (M) d'estimation d'une quantité d'oxydes d'azote en amont d'un système de réduction catalytique (51) pour moteur thermique (2), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - appliquer une première stratégie (Strat corr 1) par défaut de correction du modèle (M) d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote, - détecter une chute d'imprécision du modèle (M) d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote en-dessous d'une première valeur seuil extrême (S1), ou une augmentation de l'imprécision dudit modèle (M) au-delà d'une deuxième valeur seuil extrême (S2), et - appliquer une deuxième stratégie de correction (Strat corr 2) du modèle (M) d'estimation de la quantité d'oxydes d'azote adaptée à la correction de l'imprécision extrême du modèle (M). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première valeur seuil extrême (S1) est de l'ordre de moins 40%. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième valeur seuil extrême (S2) est de l'ordre de plus 40%. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la détection de la chute de l'imprécision du modèle (M) en dessous de la première valeur seuil extrême (S1) est effectuée lorsqu'un déclenchement (102) de différentes actions visant à retrouver une efficacité positive en ramenant un niveau d'oxydes d'azote réel mesuré en aval d'un catalyseur dudit système de réduction catalytique sous un niveau d'oxydes azote amont déterminé par le modèle (M) ne permet pas d'obtenir le résultat recherché (103-104). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (105) de confirmation temporelle de la chute de l'imprécision du modèle (M). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce la détection de la chute de l'imprécision du modèle (M) en-dessous de la première valeur seuil extrême (S1), ou l'augmentation de l'imprécision du modèle (M) au-delà de la deuxième valeur seuil extrême (S2) est effectuée par détection d'une saturation de coefficients de correction de la première stratégie de correction (Strat corr 1). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une discrimination entre la chute et l'augmentation de l'imprécision du modèle (M) est effectuée par une analyse d'une évolution des coefficients de correction de la première stratégie de correction (Strat cor 1). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la correction de la deuxième stratégie (Strat corr 2) est appliquée par apprentissage. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'apprentissage est effectué par zones de champ moteur et en fonction d'un mode combustion du moteur. 10. Calculateur (8) comportant une mémoire (9) stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.