Brevet FR3084458A1 — publié le 20200131

PROCEDE D'APPRENTISSAGE ET DE CORRECTION D'UN TEMPS DE REPONSE D'UNE SONDE DE MESURE [0001] La présente invention porte sur un procédé d'apprentissage et de correction d'un temps de réponse d'une sonde de mesure. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec une sonde de mesure d'oxydes d'azote, mais pourrait également être mise en oeuvre avec tout autre type de sonde dont le temps de réponse dégrade la performance du système dans lequel la sonde est utilisée. [0002] De façon connue en soi, un système de réduction catalytique sélective (ou "SCR" pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) comporte un catalyseur permettant de réduire les oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz d'échappement. [0003] 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 qu'un agent réducteur à base d'urée qui se décompose en ammoniac et en dioxyde de carbone sous l'effet de la chaleur. [0004] La mesure des oxydes d'azote par une sonde, dite sonde NOx, disposée en aval du catalyseur SCR, permet de réguler le système de dépollution et également de diagnostiquer son fonctionnement. Ainsi, si la production d'oxydes d'azote mesurée en sortie du système SCR n'est pas au niveau requis, une unité de commande ajuste la quantité d'agent réducteur injectée. Une sonde NOx peut également être disposée en amont du catalyseur SCR pour commander directement les injections d'agent réducteur. [0005] Toutefois, cette sonde NOx, comme tous les dispositifs d'acquisition, présente un certain temps de réponse pour mesurer un phénomène physique. Ce temps de réponse est habituellement modélisé par un filtre passe-bas d'ordre 1. La sonde délivre donc une information qui est atténuée mais aussi déphasée par rapport à la valeur réelle. Cette information étant utilisée pour calculer la quantité de réducteur à injecter, ces injections ne sont donc plus synchronisées avec les oxydes d'azote en amont du système SCR et cela entraîne une perte d'efficacité du système. 2 [0006] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de correction d'un temps de réponse d'une sonde de mesure caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de mesure à l'aide de la sonde d'un signal réel pour obtenir un signal filtré contenant un temps de réponse, - une étape de calcul d'un signal défiltré en fonction du signal filtré et d'un temps de réponse inverse, - une étape d'apprentissage de calcul du temps de réponse inverse, et - une étape de correction du signal défiltré pour obtenir un signal défiltré corrigé se 10 rapprochant du signal réel. [0007] L'invention permet ainsi d'améliorer la précision de la sonde de façon simple et économique, dans la mesure où elle se base sur des informations disponibles et ne nécessite pas d'ajout de capteur ou de modification organique mais uniquement une mise à jour logicielle d'un calculateur, notamment un calculateur moteur ou un calculateur dédié 15 au système de dépollution. L'invention permet de satisfaire aux normes d'émissions imposées par la réglementation en disposant de mesures d'oxydes d'azote précises pour pouvoir réguler les systèmes de dépollution au plus juste. L'invention permet également d'obtenir un gain en termes de consommation d'agent réducteur pour un système de type SCR. 20 [0008] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte une étape de mise à jour du temps de réponse inverse tant que le signal défiltré ne s'est pas rapproché du signal réel via l'utilisation d'un module de détection. [0009] Selon une mise en oeuvre, le module de détection est configuré pour se déclencher lorsque le signal défiltré est inférieur à une valeur de calibration et s'arrêter lorsque le signal 25 défiltré redevient supérieur à cette même calibration sur une période de détection. [0010] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte une étape de calcul d'une intégrale d'une valeur absolue du signal défiltré ainsi que de la durée de la période de détection et si la durée de détection est supérieure à un seuil calibrable, le temps de réponse inverse est décrémenté d'une valeur proportionnelle à l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré. [0011] Selon une mise en oeuvre, la valeur de décrémentation est une sortie d'une cartographie à une dimension ayant comme entrée l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré. 3 [0012] Selon une mise en oeuvre, le signal défiltré corrigé est égal à la somme du signal filtré et du produit entre un gain de correction et un signal haute-fréquence de la correction. [0013] Selon une mise en oeuvre, le gain de la correction est défini en fonction d'une variable représentative de l'énergie du signal filtré et d'une variable représentative d'une énergie du signal défiltré. [0014] Selon une mise en oeuvre, le signal haute-fréquence de la correction est défini en fonction du signal filtré, du signal défiltré, et d'une variable représentative de l'énergie du signal défiltré. [0015] Selon une mise en oeuvre, la sonde de mesure est une sonde de mesure des 10 oxydes d'azote. [0016] L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de correction d'un temps de réponse d'une sonde de mesure tel que précédemment défini. [0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen 15 des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0018] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement munie d'un système de dépollution des gaz d'échappement comportant une sonde de mesure d'oxydes d'azote avec laquelle est mis en oeuvre le procédé selon l'invention de correction 20 de son temps de réponse; [0019] La figure 2 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention de correction d'un temps de réponse d'une sonde de mesure. [0020] La figure 1 représente une ligne d'échappement 1 d'un moteur thermique 2, notamment de véhicule automobile, sur laquelle est monté un système de dépollution 3 des 25 gaz d'échappement. [0021] Ce système de dépollution 3 comporte des éléments fonctionnels, tels qu'un catalyseur d'oxydation 4 Diesel (ou "DOC" pour "Diesel Oxidation Catalyst") permettant l'oxydation d'hydrocarbures (HC) et de monoxyde de carbone (CO) en dioxyde de carbone et en eau; ainsi qu'un catalyseur 6 d'un système de réduction catalytique sélective (ou "SCR" 30 pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) adapté à injecter, via un injecteur 7, un 4 agent réducteur dans la ligne d'échappement 1 afin de transformer les oxydes d'azote (NOx) rejetés par le moteur 2 en azote et en eau. L'agent réducteur prend avantageusement la forme d'urée qui se décompose en ammoniac et en dioxyde de carbone sous l'effet de la chaleur. Un mélangeur 8 favorise la décomposition de l'urée et permet avantageusement de mélanger intimement les gouttelettes d'urée injectées avec les gaz d'échappement, de façon à obtenir un mélange homogène pour optimiser le traitement par le catalyseur 6. [0022] Un filtre à particules 9 permet de piéger des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone, et/ou de gouttelettes d'huile. Ces particules ont typiquement une taille comprise entre quelques nanomètres et un micromètre. 10 [0023] En outre, un catalyseur 10 de réduction de type "ASC" (pour "Ammonia Slip Catalyst" en anglais) est apte à supprimer au moins en partie des particules d'ammoniac contenues dans les gaz d'échappement. Le catalyseur ASC 10 est disposé en aval du catalyseur SCR 6. [0024] Une sonde de mesure 11, dite sonde NOx, est disposée en aval du catalyseur SCR 15 6. Cette sonde 11 permet de fournir une information relative à une mesure d'oxydes d'azote. A partir de cette information, le système pourra réguler l'injection de la quantité d'agent réducteur à l'intérieur de la ligne d'échappement 1. Ainsi, si la production d'oxydes d'azote mesurée en sortie du système SCR n'est pas au niveau requis, il est possible d'ajuster la quantité d'agent réducteur injectée. L'invention s'applique également avec une sonde NOx 20 11 disposée en amont du catalyseur SCR 6 pour commander directement les injections d'agent réducteur. [0025] Un calculateur 12 (ou ECU pour "Engine Control Unit" en anglais) comporte une mémoire 13 stockant des instructions logicielles pour assurer notamment la commande du moteur thermique 2, la gestion des différents éléments fonctionnels 4, 6, 7, 9, 10, 11, ainsi 25 que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de correction d'un temps de réponse de la sonde de mesure 11. En variante, le procédé selon l'invention pourra être mis en oeuvre par un calculateur dédié au système de dépollution. [0026] On détaille ci-après en référence avec la figure 2, dans une étape 101, la création du signal défiltré SIG DEFILT (T) à partir d'un signal filtré SIG_FILT (T) et l'apprentissage 30 du temps de réponse inverse tps rep inv. On dispose comme donnée d'entrée du signal filtré SIG_FILT (T) qui est la mesure d'un signal réel SIG_REEL (T) par la sonde 11 5 contenant un temps de réponse tps rep. On recherche à se rapprocher le plus possible du signa réel SIG REEL (T) en créant un signal final corrigé SIG COR (T). [0027] Les signaux sont échantillonnés suivant une période de temps tps_ech. La notation SIG (T) correspond à la valeur d'un signal à l'instant T, SIG (T + 1) correspond à la valeur du signal à l'instant (T + tps ech), et SIG (T - 1) correspond à la valeur du signal à l'instant (T - tps_ech). Tous les calculs ci-dessous sont réalisés toutes les périodes d'échantillonnage tps_ech. [0028] On crée une variable du temps de réponse inverse tps_rep_inv sauvegardée dans une mémoire, par exemple de type NVRAM (pour "Non-Volatile Random-Access Memory" 10 en anglais), initialisée à une valeur calibrable, par exemple valant 10 secondes en début de vie du véhicule. [0029] On crée dans une étape 102 un signal défiltré SIG DEFILT (T) qui a pour formule : SIG_DEFILT(T) - tps_ech SIG_FILT(T) * (tps_ech tps_rep_inv) - SIG_FILT(T - 1) * tps_rep_inv 15 [0030] Le temps de réponse inverse tps_rep_inv est mis à jour dans une étape 103 tant que le signal défiltré SIG DEFILT (T) ne s'est pas suffisamment rapproché du signal réel SIG REEL (T). Par "rapproché", on entend un signal défiltré SIG DEFILT (T) situé dans une plage de valeurs de plus ou moins 15% par exemple autour du signal réel SIG REEL 20 (T). Pour cela, on détecte si le signal défiltré SIG DEFILT (T) a un comportement incohérent car non physique grâce à un module de détection. [0031] Ce module de détection est configuré pour se déclencher lorsque le signal défiltré SIG DEFILT (T) est inférieur à une valeur de calibration dont la valeur est de préférence négative et s'arrêter lorsque le signal défiltré SIG DEFILT (T) redevient supérieur à cette 25 même calibration sur une période de détection. [0032] Pendant cette période, on calcule l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré INT SIG DEFILT, ainsi que la durée de cette période. Si cette durée est supérieure à un seuil calibrable (signe que la période est suffisamment longue pour que le calcul soit fiable), le temps de réponse inverse tps_rep_inv est décrémenté d'une valeur proportionnelle à 30 l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré INT SIG DEFILT. 6 [0033] Pour des facilités de calibration, cette valeur est avantageusement la sortie d'une cartographie à une dimension ayant comme entrée l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré INT SIG DEFILT. [0034] Cette fonction est suffisante pour inverser le signal filtré SIG_FILT (T) et obtenir un signal défiltré SIG DEFILT (T) se rapprochant du signal réel SIG REEL (T), mais cela nécessite un certain temps d'apprentissage pendant lequel le signal défiltré SIG_DEFILT (T) n'est pas utilisable. [0035] II est possible de réduire cette période en appliquant, dans une étape 104, une correction au signal défiltré SIG_DEFILT (T) pour obtenir le signal final qui est le signal 10 défiltré corrigé. A cet effet, on définit une variable EN SIG_FILT (T) représentative de l'énergie du signal filtré SIG_FILT (T) ayant pour formule : rT EN SIG FILT(T) = SIG FILT(T) * SIG FILT(T) dT [0036] De la même façon, on définit une variable EN SIG DEFILT (T), représentative de l'énergie du signal défiltré SIG_DEFILT (T) ayant pour formule : 15 EN_SIG_DEFILT(T) = SIG_DEFILT(T) * SIG_DEFILT(T) * dT [0037] Ces deux variables ne sont calculées qu'une fois la sonde d'oxydes d'azote 11 active et ensuite pendant toute la durée du roulage. [0038] Le gain de la correction GAIN (T) est défini en fonction de la variable représentative de l'énergie du signal filtré EN_SIG_FILT (T) et de la variable représentative de l'énergie du 20 signal défiltré EN SIG DEFILT (T). Plus précisément, le gain de la correction GAIN (T) est calculé suivant la formule : ABS(EN_SIG_DEFILT(T) - EN_SIG_FILT(T)) * EN_SIG_DEFILT(T) GAIN (T) = EN_SIG_FILT(T) 25 [0039] Par ailleurs, un signal haute-fréquence de la correction SIG HF (T) est défini en fonction du signal filtré SIG_FILT (T), du signal défiltré SIG DEFILT (T), et d'une variable représentative de l'énergie du signal défiltré EN_SIG_DEFILT (T). Plus précisément, le signal haute-fréquence de la correction SIG HF (T) est calculé suivant la formule : 7 (SIG DEFILT(T) - SIG_FILT(T)) SIG_HF(T) = VEN_SIG_DEFILT(T) [0040] Le signal défiltré corrigé SIG_COR (T) est égal à la somme du signal filtré SIG FILT (T) et du produit entre un gain de correction GAIN (T) et un signal haute-fréquence de la 5 correction SIG_HF (T). Plus précisément, le signal corrigé final SIG_COR (T) est calculé suivant la formule : SIG_COR(T) = SIG_FILT(T) + GAIN(T) * [0041] L'invention permet ainsi d'améliorer la précision de la sonde 11 pour l'obtention d'un 10 signal corrigé SIG_COR (T) se rapprochant du signal réel de la sonde SIG REEL (T). REVENDICATIONS1. Procédé de correction d'un temps de réponse d'une sonde de mesure (11) caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de mesure à l'aide de la sonde (11) d'un signal réel (SIG REEL (T)) pour obtenir un signal filtré (SIG_FILT (T)) contenant un temps de réponse (tps_rep), - une étape de calcul d'un signal défiltré (SIG DEFILT (T)) en fonction du signal filtré (SIG_FILT (T)) et d'un temps de réponse inverse (tps rep inv), - une étape d'apprentissage de calcul du temps de réponse inverse (tps_rep_inv), et - une étape de correction du signal défiltré (SIG DEFILT (T)) pour obtenir un signal défiltré corrigé (S1G_COR (T)) se rapprochant du signal réel (SIG REEL (T)). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise à jour du temps de réponse inverse (tps rep inv) tant que le signal défiltré (SIG DEFILT (T)) ne s'est pas rapproché du signal réel (SIG REEL (T)) via l'utilisation d'un module de détection. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le module de détection est configuré pour se déclencher lorsque le signal défiltré (SIG DEFILT (T)) est inférieur à une valeur de calibration et s'arrêter lorsque le signal défiltré (SIG DEFILT (T)) redevient supérieur à cette même calibration sur une période de détection. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de calcul d'une intégrale d'une valeur absolue du signal défiltré (INT_SIG_DEFILT) ainsi que de la durée de la période de détection et en ce que, si la durée de détection est supérieure à un seuil calibrable, le temps de réponse inverse (tps_repinv) est décrémenté d'une valeur proportionnelle à l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré (INT SIG DEFILT). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur de décrémentation est une sortie d'une cartographie à une dimension ayant comme entrée l'intégrale de la valeur absolue du signal défiltré (INT_SIG_DEFILT). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal défiltré corrigé (SIG_COR (T)) est égal à la somme du signal filtré (SIG_FILT (T)) 9 et du produit entre un gain de correction (GAIN (T)) et un signal haute-fréquence (SIG HF (T)) de la correction. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le gain de la correction (GAIN (T)) est défini en fonction d'une variable représentative de l'énergie du signal filtré (EN SIG FILT (T)) et d'une variable représentative d'une énergie du signal défiltré (EN SIG DEFILT (T)). 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le signal haute-fréquence de la correction (SIG HF (T)) est défini en fonction du signal filtré (SIG FILT (T)), du signal défiltré (SIG_DEFILT (T)), et d'une variable représentative de l'énergie du signal 10 défiltré (EN SIG DEFILT (T)). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la sonde de mesure (11) est une sonde de mesure des oxydes d'azote. 10. Calculateur (12) comportant une mémoire (13) stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de correction d'un temps de réponse d'une sonde de 15 mesure (11) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.