Brevet FR3154144A1 — publié le 20250418

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant : - un appareillage d’échappement définissant un sens amont aval, l’appareillage comprenant un catalyseur recevant de l’ammoniac pour réduire des gaz d’échappement ; et - un système de contrôle d’échappement, le système de contrôle d’échappement comprenant : - des moyens de détermination de débit d’ammoniac (M1) déterminant un débit total d’ammoniac (dT) en aval du catalyseur, - un moyen de correction (M2) appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé (dTc) ; - des moyens de détermination de débit de gaz d’azote (M3) déterminant un débit de gaz d’azote ; - un moyen de détermination de débit d’oxydes d’azote (M4) soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote L’invention concerne en outre un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 2 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN SYSTEME DE CONTROLE D’ECHAPEMENT DETERMINANT LES EMISSIONS D’OXYDES D’AZOTE, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes d’échappement de véhicules à moteur, et plus particulièrement, les systèmes de réduction sélective catalytique. L'invention porte plus particulièrement sur un système et un procédé de contrôle d’échappement sur la base d’un tel système de réduction sélective catalytique. Le demandeur a proposé dans le brevet EP3511540B1, un système embarqué pour déterminer l’ammoniac (NH 3 ) désorbé en aval d’un catalyseur SCR (pour « réduction sélective catalytique ») sans utilisation de capteur supplémentaire. Cette estimation sert pour améliorer le contrôle de l’injection d’urée et pour le diagnostic embarqué d’oxydes d’azote. L’objet du brevet susvisé est appliqué dans le contrôle des véhicules diesels selon la norme européenne relative aux émissions appelée « Euro6d ». La nouvelle norme européenne relative aux émissions appelée « Euro7 » en cours de création, envisage d’imposer, en plus du diagnostic d’oxydes d’azote (Nox), la mesure sur chaque trajet de la valeur de d’oxydes d’azote émis, en continu. Malheureusement, les capteurs d’oxydes d’azote actuellement disponibles mesurent à la fois les oxydes d’azote et l’ammoniac dans les gaz d’échappement sans pouvoir séparer leurs valeurs. C’est ce qu’on appelle la sensibilité croisée du capteur d’oxydes d’azote (ou « Cross-sensitivity » en langue anglaise). Cette mesure n’est donc pas directement utilisable pour répondre à la demande de la nouvelle norme européenne qui exigera probablement uniquement une valeur d’oxydes d’azote, donc sans l’ammoniac potentiel. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution pour déterminer une quantité d’oxydes d’azote en sortie d’échappement de manière précise. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - un appareillage d’échappement définissant un sens amont aval, l’appareillage comprenant un catalyseur recevant de l’ammoniac pour réduire des gaz d’échappement ; et - un système de contrôle d’échappement, le système de contrôle d’échappement comprenant : - des moyens de détermination de débit d’ammoniac déterminant un débit total d’ammoniac en aval du catalyseur, - un moyen de correction appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé ; - des moyens de détermination de débit de gaz d’azote déterminant un débit de gaz d’azote ; - un moyen de détermination de débit d’oxydes d’azote soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. Avantageusement, l’invention permet de déterminer facilement les débits d’oxydes d’azote de manière embarquée avec précision à partir de données de débit d’ammoniac et de gaz d’azote. Selon une variante, le véhicule automobile comprend en outre un capteur de gaz d’azote en aval du catalyseur, et les moyens de détermination de débit de gaz d’azote reçoivent les mesures du capteur de gaz d’azote et une valeur de débit d’échappement, et déterminent le débit de gaz d’azote au moyen des mesures du capteur de gaz d’azote et du débit d’échappement. Cela permet de déterminer facilement les débits de gaz d’azote avec précision. Selon une variante, le système de contrôle d’échappement comprend en outre un moyen de détermination d’émissions d’oxydes d’azote par distance recevant des informations de vitesse de véhicule pour déterminer des émissions d’oxydes d’azote en masse par distance parcourue. Cela permet de renseigner l’utilisateur sur la quantité d’oxydes d’azote émise par distance parcourue, par exemple en milligrammes par kilomètre. Selon une variante, les moyens de détermination de débit d’ammoniac comprennent : - un moyen de modélisation modélisant un débit total d’ammoniac en aval du catalyseur à partir d'au moins un paramètre représentatif du fonctionnement de l’appareillage d’échappement, - un moyen de détermination de débit de désorption déterminant un débit de désorption d’ammoniac en aval du catalyseur à partir de la masse d’ammoniac stockée dans le catalyseur et de la capacité maximale de stockage du catalyseur, - un moyen de détermination de débit de saturation déterminant un débit de saturation d’ammoniac en aval du catalyseur à partir du débit d’ammoniac traversant le catalyseur, - le débit total d’ammoniac en aval du catalyseur étant modélisé en additionnant le débit de désorption et le débit de saturation. Cela permet de déterminer le débit d’ammoniac à partir d'une modélisation sans avoir besoin d’un capteur d’ammoniac complexe à fabriquer, et peu disponible. Un autre objet de l’invention concerne un système de contrôle d’échappement pour un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend : - des moyens de détermination de débit d’ammoniac déterminant le débit total d’ammoniac en aval du catalyseur, - un moyen de correction appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé ; - des moyens de détermination de débit de gaz d’azote déterminant un débit de gaz d’azote ; - un moyen de détermination de débit d’oxydes d’azote soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. L’invention concerne également un procédé de contrôle d’échappement pour un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend : - des étapes de détermination de débit d’ammoniac déterminant le débit total d’ammoniac en aval du catalyseur, - une étape de correction appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé ; - des étapes de détermination de débit de gaz d’azote déterminant un débit de gaz d’azote ; - une étape de détermination de débit d’oxydes d’azote soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. Selon une variante, le procédé est mis en œuvre avec un véhicule automobile comprenant en outre un capteur de gaz d’azote en aval du catalyseur, et les étapes de détermination de débit de gaz d’azote sont basées sur les mesures du capteur de gaz d’azote et une valeur de débit d’échappement, et déterminent le débit de gaz d’azote au moyen des mesures du capteur de gaz d’azote et du débit d’échappement. Selon une variante, les étapes de détermination de débit d’ammoniac comprennent : - une étape de modélisation modélisant un débit total d’ammoniac en aval du catalyseur à partir d'au moins un paramètre représentatif du fonctionnement de l’appareillage d’échappement, - une étape de détermination de débit de désorption déterminant un débit de désorption d’ammoniac en aval du catalyseur à partir de la masse d’ammoniac stockée dans le catalyseur et de la capacité maximale de stockage du catalyseur, - une étape de détermination de débit de saturation déterminant un débit de saturation d’ammoniac en aval du catalyseur à partir du débit d’ammoniac traversant le catalyseur, - le débit total d’ammoniac en aval du catalyseur étant modélisé en additionnant le débit de désorption et le débit de saturation. Selon une variante, le procédé de contrôle comprend en outre une étape de détermination d’émissions d’oxydes d’azote par distance dans laquelle on reçoit des informations de vitesse de véhicule pour déterminer des émissions d’oxydes d’azote en masse par distance parcourue. L’invention porte en outre sur un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement un système de contrôle selon l’art antérieur comprenant des moyens pour déterminer un débit total d’ammoniac par modélisation ; et - FIG. 2 illustre schématiquement un système de contrôle selon un mode de réalisation de l’invention comprenant des moyens pour déterminer un débit d’oxydes d’azote. L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un appareillage d’échappement et un système de contrôle d’échappement. L’appareillage d’échappement définit un sens amont aval du moteur vers une sortie d’échappement. L’appareillage comprend un catalyseur recevant de l’ammoniac pour réduire des gaz d’échappement. Le système de contrôle d’échappement comprend des moyens de détermination de débit d’ammoniac M1 déterminant le débit total d’ammoniac dT en aval du catalyseur. En particulier, il s’agit de moyens détaillés dans le brevet EP3511540B1 du demandeur. Ces moyens sont illustrés dans la FIG. 1 . Ils comprennent notamment : - un capteur de température mesurant une température Tcat à l'intérieur du catalyseur ; - un capteur de vitesse volumique horaire mesurant une vitesse volumique horaire vvh des gaz d'échappement s'écoulant dans l’appareillage d’échappement ; - un calculateur déterminant un débit total dT d’ammoniac en aval du catalyseur. Un tel calculateur peut notamment être le calculateur de contrôle moteur, également désigné ECU pour Engine Control Unit en langue anglaise. Le calculateur détermine et utilise les paramètres suivants : - la masse m d’ammoniac stocké dans le catalyseur, par exemple à partir de la température Tcat mesurée dans le catalyseur et de la proportion des oxydes d'azote dans les gaz d'échappement ; - le débit de désorption dD, par exemple en déterminant la capacité maximale Cmax de stockage d'ammoniac du catalyseur, elle-même pouvant être déterminée à partir de la température Tcat mesurée dans le catalyseur et la vitesse volumique horaire vvh des gaz d'échappement ; - un facteur de désorption Fd modélisant l'effet transitoire lorsque la masse m stockée atteint la capacité maximale Cmax de stockage. Ceci permet de modéliser le retardement de la désorption d’ammoniac en excès dans le catalyseur. Le calculateur peut déterminer le facteur de désorption Fd à partir de la température Tcat mesurée dans le catalyseur et de la vitesse volumique horaire vvh des gaz d'échappement ; - le débit de saturation dS d'ammoniac en aval du catalyseur S par exemple à partir du débit traversant dR. Dans ce but, la quantité d’ammoniac sortant du catalyseur est mesurée pendant une période de temps T, également appelée période d'intégration. Cette quantité mesurée est séparée en deux parties à partir d'un facteur prédéterminé désigné « ratio » ; - la capacité de saturation Csat du catalyseur, par exemple à partir de la température Tcat mesurée dans le catalyseur et la vitesse volumique horaire vvh des gaz d'échappement. De préférence, cette détermination est réalisée à partir de cartographies qui peuvent également comprendre un facteur de vieillissement. Par ailleurs, le calculateur compare la masse m stockée d’ammoniac dans le catalyseur à la capacité de saturation Csat et ainsi détermine si le catalyseur est saturé. Lorsque la masse m stockée est supérieure ou égale à la capacité de saturation Csat, le calculateur est configuré pour déterminer le débit traversant dR d’ammoniac dans le catalyseur à partir du débit entrant dE d’ammoniac en amont du catalyseur. Le débit traversant dR correspond ainsi au débit d’ammoniac traversant le catalyseur. La détermination de débit d’ammoniac peut se faire comme décrit dans le brevet et en FIG. 1 , ou selon une autre méthode. L’information obtenue est utilisée dans l’invention. L’invention propose d’obtenir l’information d’oxydes d’azotes en se basant sur l’information d’ammoniac, corrigée pour tenir compte de la sensibilité croisée, et soustraite à une mesure de capteur d’oxydes d’azotes S NOX pour obtenir les mesures d’oxydes d’azote. A cet effet, le système de l’invention comprend un moyen de correction M2 appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé dTc. Selon l’invention, le contrôle embarqué est amélioré en ajoutant une étape supplémentaire à la logique de contrôle existante qui comprend deux blocks supplémentaires : - appliquer à l'estimation d’ammoniac le facteur de sensibilité croisée sur la base d’une table de sensibilité du capteur d’oxydes d’azote S NOX à mesurer de l’ammoniac, par exemple de manière non linéaire ; - puis soustraire à l'information du capteur d’oxydes d’azote S NOX en aval du système, l'estimation d’ammoniac NH3 corrigée afin d'obtenir une mesure des d’oxydes d’azote « isolés » en bout de canule. A cet effet, le système de l’invention comprend des moyens de détermination de débit de gaz d’azote M3 déterminant un débit de gaz d’azote. En particulier, il s’agit d’une évaluation sur la base des mesures du capteur de gaz d’azote S NOX du débit d’échappement E. On peut ensuite en déduire l'information mesure d’oxydes d’azote « isolés » en continue demandée par la nouvelle norme européenne en matière d’émissions, grâce à un moyen spécifique M4. Les émissions peuvent être déterminées en quantité par distance parcourue grâce à un moyen spécifique M5 utilisant des informations de vitesse de véhicule V. Il s’agit en particulier d’une masse par distance parcourue, par exemple en milligrammes par kilomètre. L’invention concerne également un procédé et un programme de contrôle par exemple mis en œuvre dans un ordinateur de bord ou un ou plusieurs calculateurs, tel que le calculateur de contrôle moteur, également désigné ECU pour Engine Control Unit en langue anglaise Véhicule automobile comprenant : - un appareillage d’échappement définissant un sens amont aval, l’appareillage comprenant un catalyseur recevant de l’ammoniac pour réduire des gaz d’échappement ; et - un système de contrôle d’échappement, le système de contrôle d’échappement comprenant : - des moyens de détermination de débit d’ammoniac (M1) déterminant un débit total d’ammoniac (dT) en aval du catalyseur, - un moyen de correction (M2) appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé (dTc) ; - des moyens de détermination de débit de gaz d’azote (M3) déterminant un débit de gaz d’azote ; - un moyen de détermination de débit d’oxydes d’azote (M4) soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. Véhicule automobile selon la revendication 1, comprenant en outre un capteur de gaz d’azote (S NOX ) en aval du catalyseur, caractérisé en ce que les moyens de détermination de débit de gaz d’azote (M3) reçoivent les mesures du capteur de gaz d’azote (S NOX ) et une valeur de débit d’échappement, et déterminent le débit de gaz d’azote au moyen des mesures du capteur de gaz d’azote et du débit d’échappement (E). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le système de contrôle d’échappement comprend en outre un moyen de détermination d’émissions d’oxydes d’azote (M5) par distance recevant des informations de vitesse de véhicule (V) pour déterminer des émissions d’oxydes d’azote en masse par distance parcourue. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détermination de débit d’ammoniac (M1) comprennent : - un moyen de modélisation modélisant un débit total (dT) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir d'au moins un paramètre (Tcat, vvh) représentatif du fonctionnement de l’appareillage d’échappement, - un moyen de détermination de débit de désorption déterminant un débit de désorption (dD) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir de la masse (m) d’ammoniac stockée dans le catalyseur et de la capacité maximale (Cmax) de stockage du catalyseur, - un moyen de détermination débit de saturation déterminant un débit de saturation (dS) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir du débit (dR) d’ammoniac traversant le catalyseur, - le débit total (dT) d’ammoniac en aval du catalyseur étant modélisé en additionnant le débit de désorption (dD) et le débit de saturation (dR). Système de contrôle d’échappement pour un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend : - des moyens de détermination de débit d’ammoniac (M1) déterminant le débit total d’ammoniac (dT) en aval du catalyseur, - un moyen de correction (M2) appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé (dTc) ; - des moyens de détermination de débit de gaz d’azote (M3) déterminant un débit de gaz d’azote ; - un moyen de détermination de débit d’oxydes d’azote (M4) soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. Procédé de contrôle d’échappement pour un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend : - des étapes de détermination de débit d’ammoniac déterminant le débit total d’ammoniac en aval du catalyseur, - une étape de correction appliquant un facteur de sensibilité au débit total d’ammoniac, pour obtenir un débit d’ammoniac corrigé ; - des étapes de détermination de débit de gaz d’azote déterminant un débit de gaz d’azote ; - une étape de détermination de débit d’oxydes d’azote soustrayant du débit de gaz d’azote le débit d’ammoniac corrigé, et déterminant ainsi le débit d’oxydes d’azote. Procédé de contrôle selon la revendication 6, avec un véhicule automobile comprenant en outre un capteur de gaz d’azote en aval du catalyseur, caractérisé en ce que les étapes de détermination de débit de gaz d’azote sont basées sur les mesures du capteur de gaz d’azote et une valeur de débit d’échappement, et déterminent le débit de gaz d’azote au moyen des mesures du capteur de gaz d’azote et du débit d’échappement. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que les étapes de détermination de débit d’ammoniac comprennent : - une étape de modélisation modélisant un débit total (dT) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir d'au moins un paramètre (Tcat, vvh) représentatif du fonctionnement de l’appareillage d’échappement, - une étape de détermination de débit de désorption déterminant un débit de désorption (dD) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir de la masse (m) d’ammoniac stockée dans le catalyseur et de la capacité maximale (Cmax) de stockage du catalyseur, - une étape de détermination de débit de saturation déterminant un débit de saturation (dS) d’ammoniac en aval du catalyseur à partir du débit (dR) d’ammoniac traversant le catalyseur, - le débit total (dT) d’ammoniac en aval du catalyseur étant modélisé en additionnant le débit de désorption (dD) et le débit de saturation (dS). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de détermination d’émissions d’oxydes d’azote (M5) par distance dans laquelle on reçoit des informations de vitesse de véhicule pour déterminer des émissions d’oxydes d’azote en masse par distance parcourue. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.