Brevet FR3046813A1 — publié le 20170721

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de sur- veillance de détecteurs d'oxydes d'azote NOx installé dans un système de post-traitement des gaz d'échappement d'un véhicule automobile. L'invention se rapporte également à un programme d'ordinateur exécutant les étapes du procédé lorsque le programme est appliqué par un calculateur, ainsi qu'un support de mémoire lisible par une machine contenant l'enregistrement du programme. Enfin, l'invention a pour objet un appareil de commande électronique pour la mise en oeuvre du procédé. Etat de la technique Les valeurs limites de plus en plus strictes limitant les émissions d'oxydes d'azote NOx, ont conduit au développement de techniques très diverses de post-traitement des gaz d'échappement, pour contrôler les émissions des oxydes d'azote NOx contenus dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel. L'une de ces techniques de post-traitement des gaz d'échappement est la réduction catalytique sélective effectuée dans un catalyseur SCR. Ce procédé réduit les oxydes d'azote des gaz d'échappement, au niveau du catalyseur SCR à l'aide d'ammoniac pour donner de l'azote (N2). On surveille les composants des gaz d'échappement, par exemple les catalyseurs SCR avec d'autres capteurs d'oxydes d'azote NOx utilisés actuellement. La réglementation prescrit à la fois la surveillance des catalyseurs et aussi le diagnostic très précis des détecteurs. En particulier, les détecteurs d'oxydes d'azote NOx installés en amont d'un catalyseur SCR ou d'un catalyseur NSC (catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx), ces catalyseurs appartenant à des détecteurs d'oxydes d'azote NOx qui sont très difficiles à surveiller car ils sont exposés à des gaz d'échappement nettoyés de sorte que les émissions et le signal de mesure sont très faibles. Selon le document DE 10 2013 203 578 A 1 on connait un procédé de surveillance d'un système de post-traitement des gaz d'échappement comportant au moins un premier catalyseur SCR et un second catalyseur SCR dans la direction de passage des gaz d'échappement. Ce document décrit la phase de fonctionnement au 3046813 2 cours de laquelle la température de fonctionnement du second catalyseur SCR est suffisamment faible pour qu'il n'y ait pratiquement aucune réduction d'oxydes d'azote NOx dans ce catalyseur SCR, pour conclure en se fondant sur les signaux d'un détecteur d'oxydes d'azote 5 NOx en aval de la seconde unité de catalyseur, au fonctionnement de la première unité de catalyseur SCR. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de surveil- lance de détecteur d'oxydes d'azote d'un système de post-traitement des 10 gaz d'échappement d'un véhicule automobile comportant au moins un catalyseur SCR, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on compare le signal du détecteur d'oxydes d'azote NOx en aval du catalyseur SCR à une valeur de NOx en amont du catalyseur SCR, avant que le catalyseur SCR ne dépasse un seuil de température. 15 Le seuil de température prédéfini est notamment la tem- pérature de déclenchement, c'est-à-dire la température à partir de laquelle le ou les catalyseurs deviennent actifs et qu'il y a ainsi une conversion des oxydes d'azote NOx en azote. La comparaison des valeurs (niveaux) des oxydes d'azote NOx en aval et en amont du cataly- 20 seur SCR avant d'atteindre la température de déclenchement, est très avantageuse, car dans cette phase, l'effet de la réduction des oxydes d'azote NOx par le catalyseur SCR n'apparaît pas encore. Dans cette phase, les détecteurs d'oxydes d'azote NOx, intacts, en amont et en aval du catalyseur SCR donnent la même valeur d'oxydes d'azote NOx et les 25 comportements sont identiques du point de vue dynamique. Si les ni- veaux des oxydes d'azote NOX diffèrent, cela permet de conclure qu'il y a un défaut. De façon préférentielle, le signal fourni par le détecteur d'oxydes d'azote NOx installé en aval du catalyseur SCR et comparé à 30 une valeur fournie par un modèle d'émission NOx, représente les émis- sions en amont du catalyseur SCR. L'utilisation d'une valeur modélisée pour les émissions d'oxydes d'azote NOx en amont du catalyseur SCR, évite avantageusement l'intégration d'un détecteur NOx en amont du catalyseur SCR. 3046813 3 Selon un développement préférentiel, on compare le signal du détecteur d'oxydes d'azote NOx installé en aval du catalyseur SCR à au moins un signal d'un détecteur d'oxydes d'azote NOx en amont du catalyseur SCR. Cela permet d'utiliser avantageusement un 5 détecteur d'oxydes d'azote NOx, en amont du catalyseur SCR ce qui évite ainsi une modélisation complexe de la valeur ou niveau des oxydes d'azote NOx en amont du catalyseur SCR. Le procédé selon l'invention de surveillance des détec- teurs d'oxydes d'azote NOx se compose de plusieurs étapes. Tout 10 d'abord on branche les détecteurs d'oxydes d'azote NOx et les détec- teurs de température du système de post-traitement des gaz d'échappement. Ensuite, on vérifie si la température d'entrée du catalyseur SCR est en-dessous du seuil de température. Puis, on surveille le détecteur d'oxydes d'azote NOx et en même temps on surveille la tempé- 15 rature d'entrée du catalyseur SCR. De manière avantageuse, on chauffe les détecteurs NOx avant la fin du point de rosée. On prédéfinit dans l'appareil de commande, l'instant de la fin du point de rosée, notamment avec un intervalle de sécurité de temps. Un avantage de ce procédé est que les 20 détecteurs d'oxydes d'azote NOx sont prêts à mesurer très rapidement après la mise en route du véhicule et ils permettent d'appliquer le procédé de surveillance des détecteurs d'oxydes d'azote NOx très peu de temps après le démarrage du moteur. De façon préférentielle, la comparaison des valeurs 25 d'oxydes d'azote NOx consiste à faire la relation croisée de ces valeurs, ce qui est un procédé statistiquement simple pour comparer entre elles deux valeurs. Selon un développement, on compare le signal d'oxydes d'azote NOx obtenu en aval du catalyseur SCR et aussi celui en amont 30 du catalyseur SCR à une valeur modélisée. Cela permet un pointage si bien que l'on pourra déterminer de façon simple et avantageuse lequel des deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx a un défaut. Selon un autre développement, on utilise la comparaison des signaux des détecteurs d'oxydes d'azote NOx pour commander 35 et/ou réguler le système de post-traitement des gaz d'échappement. La 3046813 4 comparaison très précise des détecteurs d'oxydes d'azote NOx fournit avantageusement les informations importantes pour la commande et la régulation du système de post-traitement des gaz d'échappement. Les signaux fournis par les détecteurs d'oxydes d'azote NOx sont des en- 5 trées importantes pour la précommande et la régulation ou l'adaptation du dosage de l'agent réducteur pour le catalyseur SCR. En outre, la détermination selon l'invention, du comportement des détecteurs d'oxydes d'azote NOx dans le cas d'une installation du traitement des gaz d'échappement, froide et non active, sera plus précise, plus simple et 10 plus fiable que l'exploitation des signaux de détecteurs NOx pour un catalyseur SCR actif. Les résultats de la surveillance selon l'invention des détecteurs d'oxydes d'azote NOx peuvent apprendre ces informations concernant la dérive des détecteurs d'oxydes d'azote NOx. L'invention a également pour objet un programme 15 d'ordinateur pour exécuter les étapes du procédé et notamment lorsque le programme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande électronique. Cela permet d'implémenter le procédé selon l'invention sur un appareil de commande électronique sans avoir à faire des modifications constructives. 20 L'invention a également pour objet un support de mé- moire lisible par une machine contenant l'enregistrement du programme ainsi qu'un appareil de commande électronique pour exécuter le procédé de l'invention. Dessins 25 La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de systèmes de post-traitement des gaz d'échappement représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d'un premier système de post-traitement des gaz d'échappement selon lequel, en application d'un exemple 30 de procédé de l'invention, on surveille les détecteurs d'oxydes d'azote NOx, la figure 2 montre schématiquement un second système de post-traitement des gaz d'échappement qui surveille les détecteurs d'oxydes d'azote NOx avec programme correspondant à un exemple 35 de réalisation de l'invention, 3046813 5 la figure 3 est un ordinogramme d'un mode de réalisation du procédé de l'invention, et la figure 4 est un schéma du tracé de la température d'un détecteur SCR. 5 Exemples de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement un premier système de post-traitement des gaz d'échappement 1 d'un véhicule automobile (non représenté) selon lequel avec le procédé d'un exemple de réalisation de l'invention on surveille les détecteurs d'oxydes d'azote NOx. Le 10 système de post-traitement des gaz d'échappement 1 comporte un cata- lyseur NSC/cDPF (catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx) un filtre à particules diesel, à revêtement 2, à un point de dosage d'agent réducteur 3, un catalyseur SCR 4, un premier détecteur d'oxydes d'azote 5 en amont du catalyseur SCR 4, un second détecteur d'oxydes 15 d'azote NOx 6 en aval du catalyseur SCR 4, un premier détecteur de température 8 en amont du catalyseur NCS/cDPF 2, un second détecteur de température 9 en aval du catalyseur NCS/cDPF 2 ainsi qu'un appareil de commande électronique 7. L'appareil de commande 7 a une liaison de transmission de données avec les détecteurs NOx 5, 6 et les 20 détecteurs de température 8, 9. La figure 2 montre schématiquement un second système de post-traitement des gaz d'échappement 10 d'un véhicule automobile (non représenté) qui surveille des détecteurs d'oxydes d'azote NOx avec un procédé selon un exemple de réalisation de l'invention. 25 Le système de post-traitement des gaz d'échappement 10 comporte comme le système de post-traitement des gaz d'échappement 1 présenté à la figure 1, un catalyseur SCR 4, un premier détecteur d'oxydes d'azote NOx 5 en amont du catalyseur SCR 4 et un second détecteur d'oxydes d'azote NOx 6 en aval du catalyseur SCR 4. En outre, 30 le système de post-traitement des gaz d'échappement 10 comporte un autre détecteur d'oxydes d'azote NOx 12 en amont du catalyseur SCRF (catalyseur SCR avec un filtre à particules) 11, un point de dosage d'agent réducteur 3, un premier détecteur de température 13 en amont du catalyseur SCR 4 et un second détecteur de température 14 en 35 amont du catalyseur SCRF 11. Enfin, le système de post-traitement des 3046813 6 gaz d'échappement 10 a un appareil de commande électronique 7 relié par une liaison de données avec les trois détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6, 12 et les deux capteurs de température 13, 14. La figure 3 montre schématiquement le déroulement d'un 5 mode de réalisation du procédé selon l'invention. Tout d'abord le procé- dé sera décrit en liaison avec le premier système de post-traitement des gaz d'échappement 1. Le procédé s'exécute en plusieurs étapes. Au début du procédé, on met en route le véhicule dans l'étape 20. Cette étape réalise le branchement des détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6 et des 10 détecteurs de température 8, 9 ainsi que le branchement du chauffage des détecteurs d'oxydes d'azote NOx, 5, 6 ainsi que des deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6 chauffés bien avant la fin du point de rosée. L'instant du point de rosée a été prédéfini avec un décalage de temps comme intervalle de sécurité dans l'appareil de commande 7. 15 Dans l'étape 21 suivante on vérifie si les détecteurs 5, 6, 8, 9 sont prêts à fonctionner. Si les détecteurs 5, 6, 8, 9 n'étaient pas prêts, on répète l'exécution de l'étape 21 du procédé. Si dans l'étape 21 on constate que les détecteurs 5, 6, 8, 9 sont prêts à mesurer, on vérifie ensuite dans l'étape 22 si la température d'entrée Te du catalyseur SCR 20 4 est en-dessous d'un seuil de température Tth prédéfini, en vérifiant le signal du détecteur de température 9. Dans cet exemple de réalisation, le seuil de température Tth est pratiquement la température dite de déclenchement, c'est-à-dire la température à partir de laquelle le catalyseur SCR 4 devient actif et applique son effet réducteur. Pour la 25 sécurité, on retranche une autre valeur prédéfinie de la température de déclenchement, de sorte que le seuil Tth est légèrement en-dessous de la température de déclenchement. La fin du point de rosée se situe ainsi au-dessus du seuil de température Tth. Si la température d'entrée Te du catalyseur SCR 4 dépasse le seuil de température Th, alors l'étape 23 30 surveille les détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6. Si l'étape 22 constate que la température d'entrée Te du catalyseur SCR 4 est en-dessous de la température de seuil Tth, alors dans l'étape 24 suivante on surveille les détecteurs de température 5, 6 et en même temps on exécute l'étape 25 en continuant à surveiller la 35 température d'entrée Te du catalyseur SCR 4. Dans l'étape 24, on cal- 3046813 7 cule chaque fois les valeurs modélisées des émissions d'oxydes d'azote NOx aux positions correspondantes des détecteurs 5, 6 à l'aide d'un modèle. Dès que la température d'entrée Te dépasse la température de seuil Tin, on arrête la surveillance dans l'étape 23 et on rejette le résul- 5 tat. Aussi longtemps que la température Te du catalyseur SCR 4 est in- férieure au seuil de température Tin, on continue la surveillance des détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6. Pour surveiller le détecteur d'oxydes d'azote NOx 6 on compare son signal au signal du détecteur d'oxydes d'azote NOx 5 en 10 amont du catalyseur SCR 4. Si les deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6 sont intacts, le détecteur d'oxydes d'azote NOx 6 installé en aval du catalyseur SCR 4 donne la même valeur d'oxydes d'azote NOx que le détecteur d'oxydes d'azote NOx 5 et les deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx, ont un comportement dynamique identique. Si le procédé 15 de l'un des deux détecteurs diffère, cela permet de constater un défaut. Pour cela, dans l'étape 26 on vérifie si les signaux des deux détecteurs d'oxydes d'azote 5, 6 sont identiques. Dans ce cas, dans l'étape 27 du procédé on émet l'indication selon laquelle le détecteur d'oxydes d'azote NOx 5, 6 est intact. Si dans l'étape 26 on constate que les signaux des 20 deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6 sont différents, alors on ef- fectue un pointage dans l'étape 28 consistant à comparer les signaux des deux détecteurs d'oxydes d'azote NOx, respectivement à une valeur modélisée déjà calculée dans le détecteur 24 et qui est la reproduction du modèle d'émission d'oxydes d'azote NOx en deux positions respec- 25 tives des détecteurs 5, 6. Comme résultat de ce prépointage, on émet le résultat 29 qui indique celui des deux détecteurs NOx 5, 6 qui n'est pas intact. Pour expliciter le chronogramme du procédé de la figure 4 on se reporte à la température d'entrée Te du catalyseur SCR en fonc- 30 tion du temps. Juste avant la mise en route du véhicule, pour t=0, les deux détecteurs sont prêts à mesurer. Le signal d'état des détecteurs d'oxydes d'azote NOx est caractérisé par la ligne II. Au point d'intersection de la ligne II et de la température d'entrée Te commence la fenêtre de temps au cours de laquelle on surveille le détecteur d'oxydes 35 d'azote NOx 6. Pendant ce temps, la température d'entrée Te augmente. 3046813 8 Dès que la température d'entrée Te dépasse la température de seuil Tin, on ne peut plus surveiller le détecteur d'oxydes d'azote NOx 6. Cet instant indique ainsi la fin de la fenêtre de surveillance portant la référence I à la figure 4. 5 Selon un autre mode de réalisation, pour comparer le si- gnal du détecteur d'oxydes d'azote NOx 6 à une valeur d'oxydes d'azote NOx en amont du catalyseur SCR 5, on applique une corrélation croisée. La corrélation croisée se calcule par exemple en application de la formule suivante : 10 Cr.s.s(' )1.1. d Dans cette formule, fNox5 représente la courbe de la va- leur d'oxydes d'azote NOx en amont du catalyseur SCR 4. fNox6 décrit la courbe de la valeur NOx en aval du catalyseur SCR 4 et z représente le 15 décalage dans le temps des deux courbes des valeurs d'oxydes d'azote NOx. Selon un autre mode de réalisation, on applique la com- paraison des valeurs NOx en aval et en amont du catalyseur SCR 4 pour la commande et la régulation du système de post-traitement des 20 gaz d'échappement 1. Les signaux de détecteur NOx ainsi obtenus sont les signaux d'entrée de la commande préalable et de la régulation ou de l'adaptation du dosage de la solution d'agent réducteur. Toutes les formes de réalisation décrites ci-dessus s'exécutent également dans le système de post-traitement des gaz 25 d'échappement 10 représenté à la figure 2. Dans ce cas, toutefois, on surveille la température d'entrée Te du catalyseur SCR 4 avec le détecteur de température 14. Le détecteur NOx 12 permet de comparer les trois détecteurs d'oxydes d'azote NOx 5, 6 et 12. Cela permet le diagnostique très précoce des détecteurs d'oxydes d'azote NOx exposés à une 30 dérive. 3046813 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Système de post-traitement des gaz d'échappement 2 Catalyseur de stockage 5 3 Point de dosage d'agent réducteur 4 Catalyseur SCR 5 Premier détecteur d'oxydes d'azote NOx 6 Second détecteur d'oxydes d'azote NOx 7 Appareil de commande électronique 10 8, 9 Détecteurs de température 10 Second système de post-traitement des gaz d'échappement 11 Catalyseur SCRF 12 Détecteur d'oxydes d'azote NOx 13 Premier capteur de température 15 14 Second capteur de température 20-29 Etapes de procédé Te Température d'entrée du catalyseur SCR Tth Seuil de température 20 REVENDICATIONS1°) Procédé de surveillance de détecteurs d'oxydes d'azote (5, 6, 12) d'un système de post-traitement des gaz d'échappement (1, 10) d'un véhicule automobile comportant au moins un catalyseur SCR (4), procédé caractérisé en ce qu' on compare le signal d'un détecteur d'oxydes d'azote NOx (6) en aval du catalyseur SCR (4) à une valeur de NOx en amont du catalyseur SCR (4), avant que le catalyseur SCR (4) ne dépasse un seuil de température (Tri). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compare le signal d'un détecteur d'oxydes d'azote NOx (6) installé en aval du catalyseur SCR (4) à une valeur d'un modèle d'émission NOx, représentant les émissions d'oxydes d'azote NOx en amont du cataly- seur SCR (4). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compare le signal du détecteur d'oxydes d'azote NOx (6) placé en aval du catalyseur SCR (4) à au moins un signal d'un détecteur d'oxydes d'azote NOx (5, 12) en amont du catalyseur SCR (4). 4°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à : a. brancher (20) les détecteurs, b. vérifier (22) à si la température d'entrée (Te) du catalyseur SCR (4) est en dessous d'un seuil de température (Till), et c. surveiller (24) le détecteur d'oxydes d'azote NOx (6) par une sur- veillante simultanée de la température d'entrée (Te) du catalyseur SCR (4). 5°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' 3046813 11 on chauffe les détecteurs d'oxydes d'azote NOx (5, 6, 12) avant d'atteindre la fin du point de rosée. 6°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 5 caractérisé en ce qu' on forme une corrélation croisée des valeurs en comparant les valeurs des oxydes d'azote NOx. 7°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 10 caractérisé en ce qu' on compare à une valeur modélisée à la fois le signal d'oxydes d'azote NOx en aval du catalyseur SCR (4) et celui en amont du catalyseur SCR (4). 15 8°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu' on utilise la comparaison des signaux fournis par les détecteurs d'oxydes d'azote NOx (5, 6, 12) pour la commande et/ou la régulation du système de post-traitement des gaz d'échappement (1, 10). 20 9°) Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque ce programme est exécuté sur un ordinateur. 25 10°) Support d'enregistrement lisible par ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 30