Brevet FR3159414A1 — publié le 20250822

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement qui comprend un catalyseur de fuite d’ammoniac, ainsi que : - des capteurs de température, d’O2, de NOx, et d’azotes totaux ; - des moyens de purge et d’enrichissement pour réaliser une phase de purge d’ammoniac (PP) hors du catalyseur de fuite d’ammoniac, et une phase d’enrichissement en ammoniac (PE) dans ledit catalyseur; - un moyen d’estimation du stockage d’ammoniac dans le catalyseur de fuite d’ammoniac, à partir des données du capteur d’azotes totaux et du capteur de NOx. L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN MOYEN DE CONTRÔLE DE CATALYSEUR DE FUITE D’AMMONIAC EVALUANT SA CHARGE, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes de contrôle après traitement dans un véhicule automobile à moteur essence, et plus particulièrement la gestion du catalyseur de fuite d’ammoniac (ou « Ammonia slip catalyst » en langue anglaise). Le catalyseur de fuite d’ammoniac vise à stocker l’ammoniac et à le convertir en présence d’oxygène. Pour ce faire, le catalyseur de fuite d’ammoniac doit être dans une fenêtre de température spécifique (autour de 250°C - 450°C). Au-dessus de 450°C, l’ammoniac stocké dans ledit catalyseur pourrait être désorbé sans être oxydé. Il peut s’avérer requis d’avoir une stratégie pour détecter que la capacité de stockage du catalyseur de fuite d’ammoniac est endommagée pour une indication en maintenance de remplacer la pièce ou pour des diagnostics par exemple. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution d’évaluation précise de la charge du catalyseur de fuite d’ammoniac, pour déterminer s’il est encore en mesure de stocker de l’ammoniac. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement qui comprend un catalyseur de fuite d’ammoniac, ainsi que : - un capteur de température ; - au moins un capteur d’O2 ; - au moins un capteur de NOx ; - au moins un capteur d’azotes totaux ; - un moyen de purge pour réaliser au moins un cycle d’une phase de purge d’ammoniac hors du catalyseur de fuite d’ammoniac ; - un moyen d’enrichissement pour réaliser au moins un cycle d’une phase d’enrichissement en ammoniac dans le catalyseur de fuite d’ammoniac après la phase de purge ; la fin de la phase de purge étant déterminée par un pic d’oxyde d’azote ; la fin de la phase d’enrichissement étant déterminée par un pic d’ammoniac ; et - un moyen d’estimation du stockage d’ammoniac dans le catalyseur de fuite d’ammoniac, à partir des données du capteur d’azotes totaux et du capteur de NOx. Avantageusement, l’invention propose une stratégie de contrôle visant à évaluer la quantité d’ammoniac stockée dans le catalyseur de fuite d’ammoniac, ainsi que l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac. Ainsi, l’invention permet d’avoir une évaluation de la charge du catalyseur et d’optimiser la conversion continue de l’ammoniac, évitant ainsi la fuite d’ammoniac et une désorption de l’ammoniac liée aux hautes températures. De préférence, le moyen d’estimation du stockage d’ammoniac, détermine le stockage d’ammoniac par une intégrale du débit massique d’ammoniac. Cela permet d’obtenir une valeur précise de la quantité d’ammoniac stockée dans le catalyseur de fuite d’ammoniac. Préférentiellement, le véhicule automobile comprend en outre un moyen d’évaluation de l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac. Cela permet de déterminer quand il est nécessaire de changer ce catalyseur ou de comparer des catalyseurs à différents stades d’utilisation. De préférence, l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac est déterminé au moyen d’une valeur booléenne à partir de données de stockage d’ammoniac. Cela permet d’obtenir une valeur précise de l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac. Préférentiellement, le véhicule automobile comprend : - un liquide de refroidissement ; - un engrenage de transmission ; - un moteur ; et /ou - une pédale de frein, et il comprend en outre au moins un moyen d’interruption de cycle parmi : - une température de catalyseur au-dessus d’un premier seuil ; - une température de liquide de refroidissement en dessous d’un deuxième seuil ; - un engagement de l’engrenage de transmission ; - une extinction du moteur ; - une poussée de la pédale de frein. Cela permet de réaliser les cycles dans des conditions optimales, notamment de température. L’invention porte en outre sur un procédé de contrôle d’un catalyseur de fuite d’ammoniac d’un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape de purge pour réaliser au moins un cycle d’une phase de purge d’ammoniac ; - une étape d’enrichissement pour réaliser au moins un cycle d’une phase d’enrichissement en ammoniac après la phase de purge ; la fin de la phase de purge étant déterminée par un pic d’oxyde d’azote ; la fin de la phase d’enrichissement étant déterminée par un pic d’ammoniac ; et - une étape d’estimation du stockage d’ammoniac à partir des données du capteur d’azotes totaux et du capteur de NOx. De préférence, dans l’étape d’estimation du stockage d’ammoniac, on détermine le stockage d’ammoniac par une intégrale du débit massique d’ammoniac. Préférentiellement, le procédé de contrôle comprend en outre une étape d’évaluation de l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac. De préférence, le procédé de contrôle comprend en outre au moins une étape d’interruption de cycle si une des conditions suivantes est rencontrée : - une température de catalyseur au-dessus d’un premier seuil ; - une température de liquide de refroidissement en dessous d’un deuxième seuil ; - un engagement de l’engrenage de transmission ; - une extinction du moteur ; - une poussée de la pédale de frein. Un autre objet de l’invention concerne 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 les différentes phases et cycles dans le cadre du contrôle du catalyseur de fuite d’ammoniac d’un véhicule selon l’invention ; et - FIG. 2 illustre schématiquement une ligne d’échappement convenant à la mise en œuvre de l’invention. Le catalyseur de fuite d’ammoniac ASC est un élément passif de la ligne d’échappement, placé à la fin de la ligne d’échappement, après les catalyseurs, avant le silencieux d’échappement. La stratégie pour détecter une capacité de stockage du catalyseur de fuite d’ammoniac ASC endommagée est basée sur un schéma de richesse R1 intrusive de phases pauvres et riches successives pour vider et remplir le catalyseur de fuite d’ammoniac ASC. La procédure est surveillée par l’observation du capteur d’O 2 linéaire en amont d’un catalyseur à couplage étroit CCC, du capteur d’O 2 binaire en aval du filtre à particules d’essence GFP, du capteur d’O 2 binaire en aval du catalyseur de plancher si présent (non obligatoire), et du capteur de NOx en aval du catalyseur de fuite d’ammoniac ASC. R1 représente la richesse au niveau du catalyseur à couplage étroit CCC. R2 représente la richesse au niveau du capteur de NOx Cette procédure sera décrite par la suite, et pourrait de préférence être effectuée dans le cadre d’une procédure de maintenance en atelier car elle ne dure que quelques minutes et : - nécessite un point de fonctionnement stable du moteur à combustion interne ; - peut être interrompue dans des conditions de conduite normales, nécessitant le redémarrage de la procédure ; - a un impact sur les émissions. Tout d’abord, la procédure commence avec un point de fonctionnement moteur stabilisé pour augmenter la température globale de la ligne d’échappement. Cette phase dure tant que les conditions d’activation ne sont pas atteintes (température de la ligne d’échappement, objectif de débit massique minimum d’échappement, capteurs prêts). Lorsque l’estimation de la température du catalyseur de fuite d’ammoniac dépasse un seuil minimum (autour de 350°C), le schéma de richesse intrusive commence avec une demande de mélange pauvre (lambda environ 1.08). On pourra parler de cycle à phase de purge PP. Cela a pour effet de convertir l’ammoniac déjà stocké dans le catalyseur par oxydation (avec une fuite d’ammonium FA). Le processus d’oxydation peut être confirmé en parallèle lorsque la valeur de tension du capteur d’O 2 en aval du catalyseur de plancher diminue (autour de 250mV, c’est-à-dire que l’oxygène est présent à l’entrée du catalyseur). La phase pauvre est maintenue jusqu’à ce que nous observions une quantité de NOx au capteur de NOx en aval du catalyseur ASC, ce qui signifie qu’il n’y a plus d’ammoniac à convertir dans le catalyseur. La température estimée dans le catalyseur doit toujours être supérieure à un seuil (autour de 350°C) pour garantir que l’ammoniac sera correctement stocké dans le catalyseur ASC lors de la phase suivante ; si ce n’est pas le cas, il est possible de demander une phase lambda 1 avec une avance de combustion modifiée pour augmenter légèrement la température du catalyseur ASC sans apport d’ammoniac. Ensuite, la première phase riche est demandée (lambda environ 0.95). On pourra parler de cycle à phase d’enrichissement PE. Cela a pour effet de provoquer la production d’ammoniac par le catalyseur à couplage étroit et son stockage SA par le catalyseur ASC. La valeur de stockage d’ammoniac du catalyseur ASC est calculée pendant cette phase comme l’intégrale du débit massique d’ammoniac à l’entrée du catalyseur, commençant lorsque la tension du capteur d’O2 en aval du catalyseur à couplage étroit dépasse un seuil élevé (environ 750mV), et se terminant lorsque : - la richesse mesurée par le capteur de NOx en aval du catalyseur ASC devient effectivement riche et, - une quantité maximale d’ammoniac est détectée par le capteur de NOx en aval du catalyseur ASC, signifiant que le catalyseur ne peut plus stocker de l’ammoniac. Il a atteint sa capacité de stockage maximale. La température estimée dans le catalyseur ASC doit toujours être entre des seuils (autour de 300°C à 450°C) pour garantir que l’ammoniac sera oxydé dans la phase suivante et qu’aucune désorption thermique ne peut se produire ; si ce n’est pas le cas, il est possible de demander une phase lambda 1 avec une avance de combustion modifiée pour augmenter légèrement la température du catalyseur ou sans modification de capacité de stockage pour abaisser la température du catalyseur ASC. Ensuite, la deuxième phase pauvre est demandée (lambda environ 1.08). Comme pour la première, cela a pour effet de convertir l’ammoniac stocké dans le catalyseur par oxydation (FA). Le but est de vider le catalyseur ASC afin qu’il soit en bon état pour stocker l’ammoniac dans les prochains cycles de conduite. Cette phase se termine lorsque : - la richesse mesurée par le capteur de NOx en aval du catalyseur ASC devient effectivement pauvre, signifiant que l’oxygène est présent en aval du catalyseur, et - une quantité maximale de NOx est détectée par le capteur de NOx en aval du catalyseur ASC, signifiant que le catalyseur est presque vide d’ammoniac. Ensuite, la procédure se termine, la demande de richesse intrusive est libérée. La régulation à lambda un peut être effectuée avant d’éteindre le moteur à combustion interne. La valeur de capacité de stockage maximale du catalyseur est stockée dans la mémoire dite NVRAM et peut être lue dans l’outil de maintenance. La valeur est comparée à un seuil, et un booléen est produit pour indiquer si le catalyseur est en bon état ou non et doit être remplacé. Plusieurs conditions d’interruption sont surveillées tout au long de la procédure, avec pour effet de l’interrompre dès qu’au moins une condition est remplie : - engagement de la vitesse de transmission ; - température du calculateur trop élevée (autour de 600°C) ; - température du liquide de refroidissement trop élevée (autour de 110°C) ; - extinction du moteur à combustion interne ; - enfoncement de la pédale de frein ; - enfoncement de la pédale d’embrayage ; - enfoncement de la pédale d’accélérateur. Cette stratégie peut être réalisée avec une mesure de la température du catalyseur au lieu d’une estimation de la température. Elle peut également être réalisée en utilisant la valeur de sortie de stockage de catalyseur d’un modèle physique de catalyseur au lieu du débit massique d’ammoniac à l’entrée du catalyseur. (Cette solution est incluse dans le modèle et peut être choisie avec une valeur calibrable). L’invention concerne en outre un programme de mise en œuvre d’un procédé tel que décrit précédemment. Le programme peut être chargé dans la mémoire d’un contrôleur du véhicule automobile, par exemple dans un contrôleur de la ligne d’échappement. Véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement qui comprend un catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC), ainsi que : - un capteur de température ; - au moins un capteur d’O2 ; - au moins un capteur de NOx ; - au moins un capteur d’azotes totaux ; - un moyen de purge pour réaliser au moins un cycle d’une phase de purge d’ammoniac (PP) hors du catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC) ; - un moyen d’enrichissement pour réaliser au moins un cycle d’une phase d’enrichissement en ammoniac (PE) dans le catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC) après la phase de purge (PP) ; la fin de la phase de purge étant déterminée par un pic d’oxyde d’azote ; la fin de la phase d’enrichissement étant déterminée par un pic d’ammoniac ; et - un moyen d’estimation du stockage d’ammoniac dans le catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC), à partir des données du capteur d’azotes totaux et du capteur de NOx. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d’estimation du stockage d’ammoniac, détermine le stockage d’ammoniac par une intégrale du débit massique d’ammoniac. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un moyen d’évaluation de l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC) est déterminé au moyen d’une valeur booléenne à partir de données de stockage d’ammoniac. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant : - un liquide de refroidissement ; - un engrenage de transmission ; - un moteur ; et /ou - une pédale de frein, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un moyen d’interruption de cycle parmi : - une température de catalyseur au-dessus d’un premier seuil ; - une température de liquide de refroidissement en dessous d’un deuxième seuil ; - un engagement de l’engrenage de transmission ; - une extinction du moteur ; - une poussée de la pédale de frein. Procédé de contrôle d’un catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC) d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape de purge pour réaliser au moins un cycle d’une phase de purge d’ammoniac (PP) ; - une étape d’enrichissement pour réaliser au moins un cycle d’une phase d’enrichissement en ammoniac (PE) après la phase de purge (PP) ; la fin de la phase de purge étant déterminée par un pic d’oxyde d’azote ; la fin de la phase d’enrichissement étant déterminée par un pic d’ammoniac ; et - une étape d’estimation du stockage d’ammoniac à partir des données du capteur d’azotes totaux et du capteur de NOx. Procédé de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l’étape d’estimation du stockage d’ammoniac, on détermine le stockage d’ammoniac par une intégrale du débit massique d’ammoniac. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape d’évaluation de l’état de santé du catalyseur de fuite d’ammoniac (ASC). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une étape d’interruption de cycle si une des conditions suivantes est rencontrée : - une température de catalyseur au-dessus d’un premier seuil ; - une température de liquide de refroidissement en dessous d’un deuxième seuil ; - un engagement de l’engrenage de transmission ; - une extinction du moteur ; - une poussée de la pédale de frein. 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.