Brevet FR3040432A1 — publié le 20170303

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réactif pour doser l'agent réactif dans le conduit des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne en amont d'un catalyseur SCR, procédé selon lequel après la fin du mode de dosage, on vide au moins une partie du système de dosage d'agent réactif en réaspirant avec une pompe à piston linéaire. L'invention se rapporte également à un dispositif pour appliquer un tel procédé de dosage d'un système de dosage d'agent réactif et ainsi qu'à un produit-programme d'ordinateur pour un tel dis- positif contenant un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le procédé. Etat de la technique Pour le post-traitement des gaz d'échappement d'un mo- teur à combustion interne on utilise la réduction catalytique sélective (appelée en abrégé réduction SCR) dans le but de réduire la teneur en oxydes d'azote NOx contenue dans les gaz d'échappement. Pour cela, on dose une quantité définie d'un agent réactif à effet sélectif dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. L'agent réactif peut être de l'ammoniac obtenu, par exemple, à partir d'une ma- tière première constituée par une solution aqueuse d'urée qui subit une hydrolyse dans le conduit des gaz d'échappement. Un tel système de dosage d'agent réactif est, par exemple connu selon le document DE 196 07 073 A1. La solution aqueuse d'urée est transférée par une conduite d'un réservoir vers une soupape de dosage pour être dosée dans le conduit des gaz d'échappement du moteur à combustion interne en amont du catalyseur SCR ; le coefficient de dosage est fixé par la soupape de dosage. Dans les systèmes actuels de dosage d'agent réactif, par exemple connus sous la dénomination DENOXTRONIC (marque dépo- sée) une pompe aspire la solution aqueuse d'urée d'un réservoir d'agent réactif pour comprimer celle-ci à la pression systématique nécessaire à sa pulvérisation. Cette pression est par exemple comprise entre 3 et 9 bars. En tenant compte, par exemple, des données actuelles des mo- teurs à combustion interne et des données des catalyseurs, on définit le 3040432 2 coefficient de dosage d'agent réactif pour avoir la réduction maximale possible des oxydes d'azote NOx. La solution aqueuse d'urée utilisée habituellement et telle qu'elle est définie dans la norme DIN, gèle à environ -11°C. La dilatation 5 liée au gel de la solution aqueuse d'urée peut endommager les con- duites et d'autres composants tels que la pompe ou la soupape de dosage. C'est pourquoi il est prévu d'aspirer la solution aqueuse d'urée du système de dosage d'agent réactif, notamment de la soupape de dosage pour renvoyer cette solution dans le réservoir une fois que le moteur à 10 combustion interne est arrêté ou après l'arrêt du système de dosage d'agent réactif. Ainsi, le système de dosage d'agent réactif peut geler à des températures égales ou inférieures à -11°C sans risquer les dommages liés à une augmentation du volume de la solution aqueuse d'urée à l'état gelé. 15 Le document DE 10 2011 076 429 décrit un tel système de dosage d'agent réactif avec une pompe qui peut commuter entre le mode de distribution dans un sens, vers le mode de fonctionnement inverse de sorte que la pompe peut, non seulement établit la pression systématique prévue, mais également, réaspire l'agent réactif. 20 Sur le strict plan des principes, il est possible d'utiliser, à la place d'une pompe entraînée par le moteur électrique rotatif, un actionneur magnétique, en pratique une pompe à piston linéaire dans laquelle un induit entouré par une bobine électromagnétique effectue un mouvement alternatif. La commande d'une telle pompe à piston linéaire 25 est assurée, par exemple, par un signal rectangulaire qui se répète pé- riodiquement. Ainsi, dans une période, la durée de traitement est réglée pour avoir une course complète de l'induit plongeur. L'inconvénient de tels actionneurs électromagnétiques ou pompe à piston linéaire est celui d'un fonctionnement très bruyant lors- 30 que l'induit vient en butée. C'est pourquoi le document DE 10 2007 028 059 B4 décrit une pompe à piston linéaire pour transférer le liquide. La pompe comporte un amortisseur de butée en élastomère pour réduire le bruit. De plus, l'énergie cinétique du piston linéaire est reçue par un ressort de rappel et un amortisseur hydrau- 35 ligue. La structure mécanique de la pompe à piston linéaire est de ce 3040432 3 fait compliquée. Les tolérances de fabrication élevées en sont la conséquence. En outre, l'amortisseur de butée est fortement sollicité du point de vue mécanique avec une forte usure qui réduit la durée de vie prévisible de la pompe à piston linéaire. 5 Le document DE 10 2011 088 701 A 1 décrit un procédé de surveillance du mouvement de l'induit d'une pompe électromagnétique à piston linéaire en particulier du module de transfert d'un système de dosage d'agent réactif. Pour cela, on recherche un minimum local dans la courbe de courant par l'aimant de la pompe électromagné- 10 tique à piston linéaire et on le prend comme instant venue en butée contre la butée d'induit. Pour déterminer le minimum local, on peut uti- liser le passage par zéro de la dérivée première de l'intensité du courant. Le document DE 197 19 602 A 1 décrit la commande d'une soupape électromagnétique ayant un induit. L'induit est déplacé 15 de la position fermée de la soupape dans la position ouverte et il est maintenu dans cette position. La commande est conçue pour appliquer une tension relativement élevée jusqu'à la libération de l'induit alors que la phase de déplacement de l'induit correspond à une tension plus faible une fois arrivé en position ouverte de nouveau une tension de 20 maintien élevée appliquée à la bobine électromagnétique de la soupape. Selon un mode de réalisation, les instants de commutation pour commuter entre eux les tensions sont définis selon le chronogramme du courant traversant la bobine électromagnétique. Les chronogrammes du courant montrent les relations caractéristiques connues du mouvement 25 de l'induit. La tension réduite pendant la phase de déplacement se tra- duit par une accélération réduite de l'induit. Il s'établit alors une vitesse suffisamment grande pour garantir la fermeture de la soupape, mais néanmoins faible pour réduire le bruit de l'arrivée de l'induit contre la butée de fin de course. 30 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé et un dispositif permettant de réduire le bruit développé par une pompe à piston linéaire. 35 3040432 4 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réactif pour doser l'agent réactif dans le conduit des gaz d'échappement d'un moteur à combus- 5 tion interne en amont d'un catalyseur SCR, procédé selon lequel après la fin du mode de dosage, on vide au moins une partie du système de dosage d'agent réactif en réaspirant avec une pompe à piston linéaire, ce procédé étant caractérisé en ce que pendant la réaspiration, un moyen de détermination de la venue en butée détermine le temps de 10 parcours du piston linéaire de la pompe à piston entre l'instant initial jusqu'à l'instant de la venue en butée, un comparateur compare le temps de parcours obtenu à un seuil de temps de parcours et on réduit la puissance de commande de la pompe à piston linéaire si le temps de parcours obtenu est inférieur à un seuil de temps de parcours. 15 Dans les systèmes de dosage d'agent réactif du type défi- ni actuellement, on utilise une pompe à piston linéaire pour réaspirer l'agent réactif du système de dosage d'agent réactif pour le reconduire dans le réservoir et éviter le risque de gel de l'agent réactif. Si l'agent réactif se présente sous la forme d'une solution aqueuse d'urée, le 20 risque de gel est celui d'une température inférieure à -11°C. Suivant une caractéristique, la pompe à piston linéaire n'est prévue que pour assurer la réaspiration. En variante, la pompe à piston linéaire peut à la fois assurer la pression de fonctionnement de l'agent réactif et aussi le réaspirer et dans ce cas il faut des soupapes 25 pour commuter entre le mode de dosage normal et la réaspiration. Dans une pompe à piston linéaire, lorsque l'induit ou le piston linéaire vient en butée contre la butée de fin de course, il génère un bruit qui augmente fortement en l'absence d'agent réactif car dans ce cas il n'y a pas de force de réaction hydraulique s'exerçant sur le pis- 30 ton au cours de sa course. C'est pourquoi, le piston linéaire bute avec une énergie relativement importante contre la butée de fin de course. Or, le bruit plus fort ainsi développé est particulièrement gênant du fait que ce bruit fort est produit alors que le moteur à combustion interne est arrêté. 3040432 5 Le procédé selon l'invention permet de détecter l'excédent de force magnétique dans la course de transfert de la pompe à piston linéaire et de réduire ainsi l'intensité du courant dans la bobine électromagnétique de la pompe à piston linéaire et la force d'attraction ma- 5 gnétique. La réduction du courant se fait à une valeur qui permet toujours d'actionner la pompe à piston linéaire, mais en développant un bruit de butée du piston linéaire contre la butée de fin de course qui est beaucoup plus faible que si la pompe à piston linéaire était alimentée avec la puissance totale de commande. 10 Selon un développement, le moyen de détermination de la venue en butée du piston linéaire de la pompe venant contre la butée de fin de course détermine en exploitant le chronogramme de l'intensité du courant traversant la bobine électromagnétique de la pompe à piston linéaire. On utilise le fait que lorsqu'on arrive à la butée de fin de 15 course, l'inductance du circuit magnétique présente une forte variation en un temps très bref. L'effondrement de l'intensité produit par l'élévation rapide de l'inductance se reconnaît en déterminant et en exploitant la dérivée première en fonction du temps et/ou la dérivée seconde en fonction du temps de l'intensité du courant. 20 Selon un développement, on fixe la puissance moyenne de commande de la pompe à piston linéaire avec un signal à modulation de largeur d'impulsion. La réduction de la commande moyenne de puissance pourra alors se faire simplement en modifiant une grandeur caractéristique du signal à modulation de largeur d'impulsion, par 25 exemple en raccourcissant la durée des impulsions. Selon un autre développement, après avoir réduit la puissance moyenne de commande de la pompe à piston linéaire on détermine le temps de parcours du piston jusqu'à atteindre la butée et ensuite on compare le temps de parcours au seuil de temps de parcours 30 et si le temps de parcours dépasse le seuil de temps de parcours, on termine la réduction de la puissance moyenne de commande. Cela est le cas, si la pompe à piston linéaire est de nouveau remplie avec de l'agent réactif réaspiré, car, du fait de la réduction de la puissance de commande appliquée à la pompe à piston linéaire, le temps de parcours, 35 augmente fortement si de l'agent réactif est présent, et on dépasse ainsi 3040432 6 le seuil de temps de parcours. Ce développement permet de retourner simplement et notamment rapidement au mode normal de réaspiration de la pompe à piston linéaire sans adaptation ni course de test. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du 5 procédé comporte un appareil de commande conçu spécialement et qui est en mesure d'exécuter les différentes étapes du procédé et de commander les actions nécessaires. L'appareil de commande selon l'invention comporte un programme exécutant toutes les étapes du procédé de l'invention si le programme est appliqué par un appareil de 10 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 est exécuté par un appareil de commande. 15 Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réactif et d'un dispositif pour sa mise en oeuvre, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : 20 la figure 1 montre l'environnement technique dans lequel s'inscrit le procédé de l'invention et, les figures 2 et 3 montrent des chronogrammes de signaux. Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 montre un système de dosage d'agent réactif 25 10 qui assure le dosage dans un conduit de gaz d'échappement 16 d'un moteur à combustion interne 18 en amont d'un catalyseur SCR 20, d'un agent réactif 14 contenu dans un réservoir 12. L'agent réactif 14 est de préférence une solution aqueuse d'urée qui constitue la matière première pour obtenir l'ammoniac comme agent réactif nécessaire au 30 catalyseur SCR 20. Dans la suite de la description, seule l'expression « agent réactif » 14 sera utilisée. Une pompe 22 fournit l'agent réactif 14 à la pression de fonctionnement qui est par exemple comprise dans une plage entre 3 et 9 bars. Le coefficient de dosage de l'agent réactif 14 est fixé par une 3040432 7 soupape de dosage 24 commandée par le signal de dosage 28 fourni par un appareil de commande 26. En fonction de sa composition, l'agent réactif 14 peut ge- ler en-dessous d'une certaine température. Si l'agent réactif 14 est une 5 solution aqueuse d'urée, le risque de gèle se situe en-dessous de -11°C. Pour éviter d'endommager le système de dosage d'agent réactif 10, il est pour cela prévu de réaspirer l'agent réactif 14 au moins si, avec la chute de la température ambiante on risque d'atteindre la température de congélation de l'agent réactif 14. 10 On vide le système de dosage d'agent réactif 10 pendant la fin de commande de l'appareil de commande 26, c'est-à-dire après l'arrêt du moteur à combustion interne 18 et à la fin du mode de dosage pendant que l'appareil de commande 26 reste alimenté en courant électrique pour effectuer d'autres fonctions. Une pompe à piston 30 réaspire 15 l'agent réactif. Dans l'exemple de réalisation représenté, la pompe à pis- ton 30 est une pompe distincte qui travaille en parallèle avec la pompe 22. En variante, on peut n'avoir qu'une seule pompe à piston linéaire, et dans ce cas il faut des soupapes pour commuter entre le mode de dosage et le mode de réaspiration. Dans l'exemple de réalisation de la fi- 20 gure 1, la pompe 22 est commandée par un signal de pompe 32 fourni par l'appareil de commande 26. Si le moteur à combustion interne 18 doit être coupé, alors dans le cadre de la procédure de fin de fonctionnement de l'appareil de commande 26, (période pendant laquelle l'appareil de 25 commande 26 reste alimenté), il fournit un signal de coupure 40 pour la commande 42. La commande 42 fournit un signal de commande 44 appliqué à la pompe à piston linéaire 30. Le signal de commande 44 est de préférence un signal à modulation de largeur d'impulsions permettant une régulation simple de la puissance de la pompe à piston linéaire 30. 30 Après l'arrivée du signal de coupure 40, à l'instant initial TS représenté aux figures 2 et 3, on a le signal de commande 44 de sorte que la phase de réaspiration commence. Le piston linéaire non représenté en détail de la pompe à piston linéaire 30 qui est relié à l'induit représenté de la pompe 30 exécute un mouvement de transla- 35 tion commandé par l'alimentation de la bobine électromagnétique de la 3040432 8 pompe à piston linéaire qui reçoit le courant (i). L'inductance de la bobine électromagnétique constituée par la bobine électromagnétique elle-même mais aussi par l'ensemble du circuit magnétique formé de l'induit et du piston de la pompe à piston linéaire 30 fait que l'intensité (i) du 5 courant n'augmente pas brusquement, mais approximativement selon la forme de courbe des figures 2 et 3. Dans la mesure où la pompe à piston linéaire 30 se rem- plit à la réaspiration de l'agent réactif 14, on a un bruit de fonctionnement normal occasionné en particulier par la venue en butée du piston 10 linéaire de la pompe 30 contre une butée de fin de course. Ce bruit augmente fortement s'il y a des bulles d'air dans la pompe à piston linéaire 30 ou s'il n'y a plus d'agent réactif 14. Dans ce cas, il n'y a pas de force antagoniste qu'exercerait l'agent réactif 14 si bien que si la puissance appliquée à la pompe 30 est inchangée, la course sera plus 15 rapide et le bruit de venue en butée sera d'autant plus fort. En particu- lier, l'augmentation du bruit est perçue de manière désagréable par l'utilisateur du système de dosage d'agent réactif 10, car à l'instant de la réaspiration de l'agent réactif 14, le moteur à combustion interne 18 est déjà coupé de sorte que le niveau de bruit global est réduit et le 20 bruit gênant de la pompe à piston linéaire 30 apparaît plus fortement. Selon l'invention, il est prévu de réduire la puissance moyenne fournie à la pompe à piston linéaire 30 lorsque la charge de la pompe 30 diminue à cause de la formation de bulles de gaz. Comme mesure de la réduction de la charge mécanique appliquée à la pompe à 25 piston linéaire 30, on utilise le temps de parcours TZ du piston de la pompe 30. On détermine le temps de parcours TZ du piston linéaire de la pompe 30 en commençant par l'instant initial TS jusqu'à atteindre la butée de fin de course à l'instant de butée TA. Ensuite, on compare le temps de parcours TZ à un seuil de temps de parcours. 30 Dans la mesure où le temps de parcours TZ est inférieur au seuil de temps de parcours, on réduit la puissance de commande appliquée à la pompe à piston linéaire 30. Cette puissance réduite ralentit le mouvement du piston linéaire si bien que la venue en butée du piston de la pompe 30 contre la butée de fin de course sera moins 35 bruyante. 3040432 9 Selon un développement, on détermine le temps de parcours TZ de l'induit ou du piston linéaire de la pompe à piston linéaire 30 en exploitant l'intensité (i) du courant dans la réaspiration ; cette intensité est détectée par un capteur d'intensité 46. Un moyen de dé- 5 termination de la venue en butée 48 exploite l'intensité (i) en formant, par exemple, la dérivée première et/ou la dérivée seconde (i'), (i") de l'intensité (i) en fonction du temps. Dès que l'induit ou le piston linéaire de la pompe 30 atteint sa butée de fin de course, il y aura rapidement une variation importante de l'inductance du circuit inductif décrit ci- 10 dessus. Cette forte augmentation de la conductance se traduit par un effondrement caractéristique de l'intensité (i) à l'instant de la venue en butée TA. Cette variation de l'intensité du courant (i) peut aboutir à un passage par zéro de la dérivée première (i') de l'intensité (i) du courant. La variation de l'intensité (i) peut également produire un point 15 d'inversion dans la courbe du courant ; ce point d'inversion sera détecté par l'exploitation de la dérivée seconde (i") du courant en fonction du temps. Dès que le moyen de détermination de la butée 48 détecte la venue en butée à l'instant de venue en butée TA, on détermine le 20 temps de parcours TZ à partir de la différence entre l'instant initial TS et l'instant de venue en butée TA et on fournit cette différence à un comparateur 50. Le comparateur 50 compare le temps de parcours TZ au seuil de temps de parcours 52. Si le temps de parcours TZ déterminé est inférieur au seuil de temps de parcours 52, le comparateur 50 four- 25 nit un signal de commutation 54 qui demande à la commande 42 de modifier le signal de commande 44 de la pompe à piston linéaire 30 pour que la pompe 30 reçoive une puissance moyenne plus faible. Dans la mesure où la réalisation déjà décrite du signal de commande 44 est sous la forme d'un signal de commande avec modula- 30 tion de largeur d'impulsions, on peut simplement réduire la puissance moyenne en modifiant la grandeur caractéristique du signal de la modulation de largeur d'impulsion, en réduisant, par exemple, la durée des impulsions. En réduisant la puissance moyenne fournie à la pompe à 35 piston linéaire 30, on ralentit le mouvement de l'induit ou du piston li- 3040432 10 néaire de la pompe 30. La réduction de la puissance a ainsi pour conséquence que le piston linéaire de la pompe 30 arrive toujours à la butée de fin de course mais le bruit du contact sera réduit. La puissance réduite se détermine, par exemple, de manière expérimentale. 5 Dès que la pompe à piston linéaire 30 est de nouveau remplie avec de l'agent réactif 14, on retourne au mode normal de réaspiration à pleine puissance. Le retour au mode normal de réaspiration avec la puissance normale de la pompe à piston linéaire 30 peut être lancé avec des moyens simples de manière que la détection de la venue 10 en butée 48 continue de déterminer le temps de parcours TZ et le four- nit au comparateur 50. Le comparateur 50 continue de comparer le temps de parcours actuel TZ au seuil de temps de parcours 52. Du fait de l'augmentation de la charge de la pompe à piston linéaire 30 par l'agent réactif 14 présent, le temps de parcours TZ se ralentit. Toutefois, 15 dès qu'il est constaté que le temps de parcours TZ augmente et dépasse le seuil de temps de parcours 52, le comparateur 50 reprend le signal de commutation 54 et ainsi la commande 42 fournit de nouveau le signal de commande normal 44 sans réduction de la puissance moyenne. 20 3040432 11 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Système de dosage d'agent réactif 12 Réservoir 5 14 Agent réactif 16 Conduit des gaz d'échappement 18 Moteur à combustion interne 20 Catalyseur SCR 22 Pompe 10 24 Soupape de dosage 26 Appareil de commande 30 Pompe à piston linéaire 32 Signal de pompe Signal de coupure 15 42 Commande 44 Signal de commande 48 Détection de venue en butée 50 Comparateur 52 Seuil du temps de parcours 20 54 Signal de commutation i intensité du courant d'alimentation de la pompe TA Instant de venue en butée du piston linéaire TS Instant initial du signal de commande TZ Temps de parcours du piston linéaire 25 30 REVENDICATIONS1°) Procédé de gestion d'un système de dosage d'agent réactif (10) pour doser l'agent réactif (14) dans le conduit des gaz d'échappement (16) d'un moteur à combustion interne (18) en amont d'un catalyseur SCR (20), procédé selon lequel après la fin du mode de dosage, on vide au moins une partie du système de dosage d'agent réactif (10) en réaspirant avec une pompe à piston linéaire, procédé caractérisé en ce que pendant la réaspiration, un moyen de détermination de la venue en bu- tée (48) détermine le temps de parcours (TZ) du piston linéaire de la pompe à piston entre l'instant initial (TS) jusqu'à l'instant de la venue en butée (TA), - un comparateur (50) compare le temps de parcours (TZ) obtenu à un seuil de temps de parcours (52), et - on réduit la puissance de commande de la pompe à piston linéaire (30) si le temps de parcours (TZ) obtenu est inférieur à un seuil de temps de parcours. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détermination de la venue en butée (48) détermine l'instant de venue en butée (TA) du piston linéaire de la pompe (30) en exploitant le chronogramme du courant (i) traversant la pompe à piston linéaire (30). 3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on fixe la puissance de commande moyenne de la pompe à piston linéaire (30) à l'aide d'un signal à modulation de largeur d'impulsion. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après avoir réduit la puissance moyenne de commande de la pompe à piston linéaire (30) on continue de déterminer le temps de parcours (TZ) du piston de la pompe (30), 3040432 13 - on continue de comparer le temps de parcours (TZ) au seuil de temps de parcours (52), et - si le temps de parcours (TZ) dépasse le seuil de temps de parcours (52), on arrête la réduction de l'absence moyenne de commande. 5 5°) Dispositif de gestion d'un système dosage d'agent réactif (10), caractérisé en ce qu' il comporte un appareil de commande (26) pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, procédé selon le- 10 quel après la fin du mode de dosage, on vide au moins une partie du système de dosage d'agent réactif (10) en réaspirant avec une pompe à piston linéaire, et pendant la réaspiration, un moyen de détermination de la venue en butée (48) détermine le temps de parcours (TZ) du piston linéaire de la 15 pompe à piston entre l'instant initial (TS) jusqu'à l'instant de la venue en butée (TA), - un comparateur (50) compare le temps de parcours (TZ) obtenu à un seuil de temps de parcours (52), et - on réduit la puissance de commande de la pompe à piston linéaire 20 (30) si le temps de parcours (TZ) obtenu est inférieur à un seuil de temps de parcours. 6°) Programme d'appareil de commande qui exécute toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 4, lorsqu'il est exécuté 25 par un appareil de commande (26). 7°) Produit-programme d'appareil de commande comportant un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lors- 30 que le programme est exécuté par un appareil de commande (26).