FR 3160998 A1 20251010 FR 2403495 A 20240404 Procédé d’estimation de la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement d’un véhicule automobile muni d’un moteur à allumage par compression et d’au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le procédé d’estimation permettant d’estimer la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement, notamment avant qu’un éventuel capteur de concentration ne soit suffisamment chaud pour réaliser des mesures, comprenant les étapes suivantes : a. on identifie (1) les réactions chimiques dans le au moins un catalyseur de réduction sélective ayant les espèces polluantes pour réactif ou produit, b. on détermine (2) les vitesses réactionnelles de chaque réaction chimique identifiée, c. on réalise (3) un bilan de masse dans le au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote considéré comme un système ouvert, pour chacune espèces polluantes, et d. on détermine (4) la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement en fonction du bilan de masse. Figure pour l’abrégé : [Fig 1] Procédé d’estimation de la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement d’un moteur à allumage par compression, muni d’au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote. L’invention a pour domaine technique l’estimation des espèces polluantes produites par un moteur à allumage par compression, et plus précisément, des espèces polluantes produites par un moteur à allumage par compression muni d’au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote (dit aussi SCR, de l’acronyme en langue anglaise pour : « Selective Catalytic Reduction »). Techniques antérieures La nouvelle norme Euro 7/VII, qui rentrera en application à partir de 2025, requiert une réduction des émissions polluantes, par rapport à la norme actuelle (Euro 6e), pour les véhicules commercialisés en Europe. Parmi les émissions polluantes, la norme Euro7/VII est particulièrement stricte quant aux émissions d’oxydes d’azote et d’ammoniac . Parmi ces gaz, on notera les particularités du et du . Le dioxyde d’azote est un gaz toxique qui produit une inflammation des voies respiratoires et qui contribue à la formation des pluies acides. L’ammoniac contribue à la formation de particules secondaires, associées à des maladies cardiovasculaires et respiratoires, et qui est nocif pour les environnements aquatiques. La norme Euro 7/VII comprend une obligation de diagnostic embarqué OBM (acronyme anglophone pour « On-Board Monitoring »). Il sera obligatoire de surveiller, sur chaque trajet réalisé par le véhicule, la quantité d’oxydes d’azote (essentiellement du monoxyde d’azote et du dioxyde d’azote ) et la quantité d’ammoniac émises à l'échappement. Le véhicule devra transmettre ces valeurs non seulement via la prise de diagnostic embarqué OBD (acronyme anglophone pour « On-Board Diagnostic ») mais également via une communication sans fil OTA (acronyme anglophone pour « over the air ») vers une plateforme dédiée. Si les émissions d’oxydes d’azote ou d’ammoniac dépassent une limite prédéfinie, construite en multipliant le seuil réglementaire de l’espèce considérée par un facteur prédéterminé supérieur 1, dit facteur de conformité CF, alors le véhicule devra alerter le conducteur par des voyants au tableau de bord et lui imposer la réparation du véhicule via des limitations de couple moteur et de vitesse du véhicule, voire par l’interdiction de démarrage. En d’autres termes, si les émissions sont supérieures à, par exemple, 1,5 ou 2 fois plus que des seuils prédéterminés, obtenus généralement lors de l’homologation du véhicule, calculée sur un nombre de trajets valides, l’alerte devra être donnée. Afin de déterminer ces valeurs, un capteur de concentration permettant de déterminer la concentration de ces polluants dans les gaz d’échappement doit être prévu dans les véhicules visant à obtenir l’homologation du véhicule. Un système de diagnostic embarqué du capteur est également requis. Néanmoins les types de capteurs existants ne sont pas capables de réaliser une mesure tant que leur élément sensible n’a pas encore atteint une température de seuil, dite température de fonctionnement. La montée en température du capteur peut durer jusqu’à 900 secondes depuis le début du roulage pour les véhicules à allumage par compression (de type diesel). Il apparait ainsi qu’il n’est pas possible de satisfaire à la norme Euro 7 avec les seuls capteurs existants du fait de l’absence de mesure jusqu’à 900 secondes après le début du roulage. Il existe un besoin pour une détermination des émissions d’oxydes d’azote et d’ammoniac en sortie d’échappement d’un moteur à allumage par compression, avant l’atteinte de la température de fonctionnement par le capteur de mesure de ces polluants. Dans l’état de la technique antérieure, de nombreux documents traitent de l’estimation de la quantité d’oxydes d’azote. On peut citer notamment les documents US8225595, US20170044962, US9771846, US9304061, EP2832965, EP2910758 et EP3819483 traitant du cas spécifique des moteurs diesel, qui ne s’applique pas à la présente problématique. On peut citer également les documents US11028753, JP2009287410, US2008/108212 et WO2016/159019A1décrivant des modèles pour déterminer la quantité d’oxydes d’azote mais uniquement à la sortie du moteur, et non en sortie d’échappement après le ou les dispositifs de post-traitement. Les documents EP3736418 et EP3956549 divulguent quant à eux des modèles d’estimation de ces émissions en fonction de la mesure de capteurs. Ces documents sont inapplicables ici du fait de l’impossibilité de réaliser une mesure tant que le capteur n’a pas atteint sa température de fonctionnement. Le problème technique n’est donc pas résolu par l’état de la technique antérieure. L’invention a pour objet un procédé d’estimation de la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement d’un véhicule automobile muni d’un moteur à allumage par compression, et d’au moins un premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le procédé d’estimation permettant d’estimer la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement, notamment avant qu’un éventuel capteur de concentration ne soit suffisamment chaud pour réaliser des mesures, le procédé comprenant les étapes suivantes : on identifie les réactions chimiques mises en jeu dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote ayant pour réactif ou pour produit les espèces polluantes dont la quantité dans les gaz d’échappement doit être estimée, on détermine les vitesses réactionnelles de chaque réaction chimique identifiée, on réalise un bilan de masse dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote considéré comme un système ouvert, pour chacune des espèces polluantes dont la quantité doit être déterminée, et on détermine la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement en fonction du bilan de masse. Les espèces polluantes peuvent être le monoxyde d’azote et l’ammoniac, le procédé d’estimation peut alors comprendre les étapes suivantes : on détermine la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, la quantité d’ammoniac entrant dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le régime et le couple du moteur à allumage par compression, on détermine la fraction molaire d’oxyde d’azote dans les gaz en sortie du moteur à allumage par compression, par application d’une première cartographie fonction du régime et du couple estimé du moteur, on détermine la fraction molaire d’oxydes d’azote dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, disposé en aval du moteur à allumage par compression en fonction de la fraction molaire d’oxydes d’azote produits par le moteur, et du débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et, ainsi que d’une deuxième cartographie 1D dépendant de la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’une troisième cartographie 1D dépendant du débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, on détermine également la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, en fonction d’une quatrième cartographie 1D dépendant de la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et de la fraction molaire d’oxydes d’azote dans les gaz émis par le moteur à allumage par compression. Lorsque, comme c’est fréquemment le cas, le véhicule automobile est muni d’un deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en aval du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le procédé peut comprendre les étapes suivantes : on détermine la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie du deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, en fonction d’une cinquième cartographie 1D dépendant de la température dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et en fonction de la valeur du nombre de sites d’adsorption d’ammoniac, on détermine la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en fonction de la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, et du débit dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, ainsi que d’une sixième cartographie 1D dépendant de la température dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’une septième cartographie 1D dépendant du débit dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote. Les cartographies peuvent être calibrées en fonction de mesures réalisées lors d’essais. Les espèces polluantes peuvent être le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures, l’ammoniac, le monoxyde d’azote, le dioxyde d’azote ou le protoxyde d’azote. L’invention a également pour objet un véhicule automobile muni d’un système d’estimation configuré de sorte à réaliser le procédé d’estimation tel que décrit ci-dessus, notamment au sein d’un diagnostic embarqué. Le véhicule automobile peut comprendre en outre un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure FIG. 1 illustre les principales étapes d’un procédé d’estimation de la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement. Description détaillée On rappelle les notions suivantes propres à la détermination de vitesses réactionnelles en général dans un système donné, qui peut être ouvert ou fermé. On pose la réaction chimique générique suivante : avec a,b,c,d : des coefficients stœchiométriques A,B : des réactifs de la réaction C,D : des produits de la réaction. On définit la vitesse v de cette réaction chimique en moles par unité de temps : [Eq. 1] Avec : Vol : le volume du système, : une fonction de la température T du système, [A], [B] : les concentrations volumiques des réactifs A et B respectivement, Α, β : les puissances appliquées à ces concentrations. La fonction f est souvent modélisée par une loi d’Arrhenius : [Eq. 2] où : k : un facteur pré-exponentiel de la réaction Ea : l’énergie d’activation de la réaction R : la constante universelle des gaz parfaits (~8.3145 J/K) T : la température de réaction, en Kelvin Néanmoins cette expression provisionne uniquement deux degrés de liberté, le facteur pré-exponentiel k et l’énergie d’activation Ea, pour l’ajuster. Expérimentalement la dépendance de la vitesse de la réaction à la température peut avoir une forme plus complexe. Dans la suite de la présente description, la forme plus générique sera donc utilisée. Si le système est ouvert, comme c’est le cas d’un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote (SCR) monté à l’échappement d’un moteur à allumage par compression, la fonction f peut avoir aussi une dépendance à la vitesse axiale des gaz, obtenue comme le débit volumique des gaz divisé par l’aire de la section transversale du système. Pour une section transversale constante, l’équation [Eq. 1] peut être réécrite : [Eq. 3] Pour un système ouvert, le bilan de masse pour une espèce A, en moles, s’écrit : [Eq. 4] Avec : : Variation par unité de temps du nombre de moles de l’espèce A dans le système : Débit molaire des gaz entrant dans le système : Fraction molaire de l’espèce A dans les gaz entrant dans le système : Débit molaire des gaz sortant du système : Fraction molaire de l’espèce A dans les gaz sortant du système : Nombre de moles de l’espèce A générées par seconde par les réactions où l’espèce A est un produit : Nombre de moles de l’espèce A consommées par seconde par les réactions où l’espèce A est un réactif On rappelle qu’un SCR monté à l’échappement d’un moteur à allumage par compression est un dispositif de post-traitement des gaz qui vise à réduire en molécules inoffensives les oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement reçus du moteur sous l’action d’ammoniac présent dans le SCR et provenant d’une solution à base d’urée (Adblue®) qui est injectée en amont dudit catalyseur. Dans un SCR, notamment un premier SCR, les principales réactions faisant intervenir le monoxyde d’azote NO et l’ammoniac sont les suivantes : Réaction d’adsorption de l’ammoniac dans un site d’adsorption de l’ammoniac noté as Réaction de désorption de l’ammoniac d’un site d’adsorption de l’ammoniac noté as Réduction du monoxyde d’azote par l’ammoniac adsorbé NH 3 _as Réduction du monoxyde d’azote NO et du dioxyde d’azote NO 2 par l’ammoniac adsorbé NH 3 _as Réduction du dioxyde d’azote NO 2 par l’ammoniac adsorbé NH 3 _as Oxydation de l’ammoniac adsorbé en diazote Dans ce jeu de réactions, les réactifs NO, , et se trouvent à l’état gazeux. Avec : Et : et : des coefficients La température interne du catalyseur T et le débit des gaz d’échappement Q à travers le catalyseur sont déterminés, c’est-à-dire soit mesurés grâce à des capteurs, soit estimés par une unité de commande électronique du véhicule automobile, et sont considérés par la suite comme des données d’entrée. Dans une démarche théorique telle que présentée ci-dessus, il est nécessaire de calibrer autant de fonctions bi-dimensionnelles, , que de réactions considérées. Dans le cas présenté ci-dessus, six fonctions bi-dimensionnelles sont à calibrer pour les seules réactions affectant le monoxyde d’azote NO et l’ammoniac . Il est également nécessaire d’estimer, en plus, les concentrations du reste des réactifs intervenant dans chacune des réactions identifiées ci-dessus (ici le dioxygène ) qui seront à leur tour déterminées via des nouveaux schémas réactionnels. De plus, il faut déterminer les paramètres pour chacune de ces nouvelles réactions. Il apparait ainsi que la détermination et la calibration d’un modèle exact prenant en compte l’ensemble des réactions affectant la concentration de monoxyde d’azote NO et de l’ammoniac devient très complexe. En effet, il y a beaucoup plus de fonctions à calibrer que de phénomènes observés (soit les quantités de monoxyde d’azote NO et d’ammoniac en sortie du SCR dans le système considéré ici) et différentes solutions seraient possibles, toutes ajustant correctement les résultats expérimentaux, mais sans la certitude qu’une d’entre elles décrive correctement les phénomènes physiques et chimiques en jeu. Par ailleurs, le caractère à très haute dynamique des réactions obligerait à choisir des pas d’échantillonnage très petits (en raison de la stabilité des calculs), ce qui rendrait difficile l’intégration de cette solution dans un calculateur, qui serait surchargé. Dans le procédé détaillé ci-après, un certain nombre d’hypothèses seront posées afin de résoudre ces deux problématiques et d’arriver à une solution qui soit, à la fois, facile à calibrer et à embarquer dans un calculateur. Les hypothèses et considérations suivantes s’appliquent de façon identique quel que soit le type d’émission à déterminer. Dans le cas présent, elles seront décrites pour un système comprenant le moteur à allumage par compression et au moins un SCR, et pour lequel on chercher à estimer des quantités émises de monoxyde d’azote NO et d’ammoniac . Le système est considéré homogène dans l’espace, c’est-à-dire que la température et les concentrations sont les mêmes en tous points du système considéré. En d’autres termes, le modèle est un modèle 0D. Les fractions molaires à l’intérieur et à la sortie du système sont identiques et il est donc possible d’écrire : [Eq. 5] Le système est considéré quasi-stationnaire. Les variations du nombre de moles des espèces gazeuses sont instantanées. Par ailleurs, le débit en entrée est très proche de celui en sortie : [Eq. 6] Sur la base de ces hypothèses, on pose les équations suivantes : Pour une espèce A comme par exemple le monoxyde d’azote NO, la variation du nombre de moles dans le système étant considérée instantanée, le terme différentiel s’annule : [Eq. 7] (Espèce A gazeuse) Pour une espèce A non gazeuse comme par exemple l’ammoniac NH 3 stocké dans le SCR, le terme différentiel est pris en compte : [Eq. 8] (Espèce A non gazeuse) La dynamique des espèces en phase gazeuse a été supprimée, ce qui a pour effet de transformer les équations différentielles en des équations algébriques. Par définition, la concentration de l’espèce A s’écrit : [Eq. 9] Avec : X A la fraction molaire de l’espèce A dans l’ensemble des espèces présentes dans le SCR, et n la quantité totale d’espèces dans le catalyseur, en moles. Pour les espèces en phase gazeuse, on applique la loi des gaz parfaits. [Eq. 10] On peut alors reformuler l’équation [Eq. 9] de la façon suivante : [Eq. 11] En négligeant l’effet des variations de pression dans les vitesses de réactions (c’est-à-dire en considérant P sensiblement constante) dans une nouvelle fonction générique , on peut écrire les équations suivantes : [Eq. 12] avec v : la vitesse réactionnelle pour une réaction à deux réactifs sous forme de gaz [Eq. 13] avec v : la vitesse réactionnelle pour une réaction comprenant un seul réactif sous forme de gaz. Pour chaque vitesse de réaction, il n’est retenu que la dépendance à un seul réactif gazeux, celui considéré comme étant limitant. L’autre réactif n’est pas pris en compte s’il est aussi à l’état gazeux ou s’il est considéré en excès. On reformule alors les équations [Eq. 12] et [Eq. 13] de la façon suivante : [Eq. 14] avec v : la vitesse réactionnelle pour une réaction à deux réactifs sous forme de gaz [Eq. 15] avec v : la vitesse réactionnelle pour une réaction comprenant un seul réactif sous forme de gaz. Par simplification, on pose On obtient donc : , A réactif gazeux limitant , A réactif gazeux limitant, B non gazeux , B réactif non gazeux Le NO x (gazeux) va être consommé par les réactions avec le NH 3 stocké dans le SCR : [Eq. 16] Le NH 3 (gazeux) peut s’adsorber ou se désorber : [Eq. 17] L’ammoniac adsorbé NH 3 _as peut varier du fait des phénomènes d’adsorption/désorption et peut être consommé par les réactions avec les NO x et par l’oxydation avec l’O 2 : [Eq. 18] La combinaison des équations obtenues avec les hypothèses faites ci-dessus permet d’écrire les équations de bilan sous une forme linéaire en ce qui concerne les fractions molaires X, qui pourront être obtenues de façon explicite, et donc sans avoir besoin d’un calcul itératif, permettant d’utiliser un pas de calcul de 100 à 1000 fois plus grand dans les simulations itératives par modèle exact, avec une perte en précision négligeable. Les fraction molaires et peuvent être isolés des deux premières équations et être obtenues de façon explicite. Les phénomènes d’adsorption sont considérés immédiats : toute espèce A entrant ou produite dans le système est stockée instantanément. A la place de calibrer une vitesse d’adsorption et une vitesse de désorption, seule la vitesse de désorption est prise en compte. [Eq. 19] et donc : [Eq. 20] [Eq. 21] [Eq. 22] Le système est ainsi réduit à trois fonctions à calibrer, notées . Les hypothèses suivantes s’appliquent, au cas particulier des émissions de monoxyde d’azote NO et d’ammoniac . Le choix de ces hypothèses a été fait en répondant à des critères purement empiriques ou de simplification. Les fractions molaires d’oxyde d’azote NO et d’ammoniac peuvent être écrites de la façon suivante : [Eq. 23] [Eq. 24] [Eq. 25] De façon empirique, on pose : [Eq. 26] [Eq. 27] Cette simplification est basée sur l’expérience, en effet les fonctions et agissent en modulant les fonction et respectivement. Ainsi, pour les faibles débits, et sont égales à l’unité, mais leur valeur diminue au fur et mesure que le débit augmente. On transforme ainsi une fonction bi-dimensionnelle en deux fonctions unidimensionnelles, plus faciles à calibrer et avec moins de risque d’extrapolation. De façon empirique, on pose : [Eq. 28] En effet, on constate expérimentalement, à iso-température, une variation de la fonction proportionnelle au débit qui traverse le SCR. Les équations [Eq. 23] et [Eq. 25] peuvent alors être réécrites de la façon suivante : [Eq. 29] [Eq. 30] [Eq. 31] A ce stade, on dispose ainsi du jeu d’équations [Eq. 29] [Eq. 30] et [Eq. 31] afin de déterminer la quantité de monoxyde d’azote NO et d’ammoniac en sortie de chaque SCR. La facilité de calibration (sur quelques cycles dynamiques réalisés sur banc d’essai) ainsi que la facilité d’intégration dans un calculateur du fait du peu de ressources nécessaires, font de ce procédé un candidat idéal à une application dans le cadre de la surveillance embarquée OBM dans un véhicule normalisé Euro 7/VII. L’approche physique utilisée dans cette invention est avantageuse par rapport à d’autres approches de type statistique ou par apprentissage (de type dit « machine learning ») du fait de son explicabilité et d’avoir besoin de moins d’essais (en général assez coûteux) pour sa calibration. En effet, l’apport de théorie au modèle permet de mieux prédire la réponse du système dans les zones où les données d’apprentissage seraient moins nombreuses. Le domaine d’utilisation du système est mieux couvert. Enfin, les simplifications apportées au modèle facilitent la tâche de calibration avec une perte de précision négligeable. Les étapes du procédé d’estimation sont notamment exécutées par un moyen de calcul, compris dans le calculateur électronique embarqué du véhicule ou dans un calculateur spécifique. Le calculateur comprend dans tous les cas au moins un processeur, une mémoire et des moyens de communication avec le reste du véhicule et notamment les capteurs et moyens d’estimation, par l’intermédiaire d’un réseau filaire, notamment de type CAN ou un réseau sans fil. Les oxydes d’azote et l’ammoniac NH 3 en sortie de chaque SCR sont admis en entrée du SCR situé en aval. Notamment, lorsque le moteur est équipé de deux SCR en série, les oxydes d’azote NO x et l’ammoniac NH 3 issu du premier SCR sont admis en entrée du deuxième SCR. Le procédé d’estimation illustré par la figure FIG. 1 comprend quatre étapes principales. Une première étape 1 de mesure et d’estimation. Une deuxième étape 2 d’estimation des émissions en sortie du moteur à allumage par compression. Une troisième étape 3 d’estimation des émissions en sortie du au moins un premier SCR. Une quatrième étape 4 d’estimation des émissions en sortie d’un deuxième SCR. Les oxydes d’azote sont formés à très hautes températures dans la chambre de combustion, quand le dioxygène de l’air ambiant est capable de réagir avec le diazote . Pour un moteur à allumage par compression, il s’agit principalement de formation de monoxyde d’azote NO, mais qui peut se transformer ensuite en dioxyde d’azote avec l’ozone de l’air ambiant. L’ammoniac n’est pas formé dans le moteur mais dans le SCR, en tant que produit secondaire, à partir d’autres produits de la combustion tels que le monoxyde d’azote NO et le dihydrogène . Il ne sera pas donc estimé dans cette étape. La concentration d’oxydes d’azote en sortie du moteur (en ppm) est déterminée comme une fonction du régime et du couple estimé par le calculateur. Cette fonction peut être donnée sous la forme de cartographies 2D. Une cartographie 2D peut être prévue pour chaque mode de combustion du moteur, notamment on peut prévoir une cartographie spécifique lors des phases de régénération du système de post-traitement ou encore une cartographie spécifique lors des phases de chauffe. En effet, un SCR doit être chauffé pour atteindre une température de seuil à partir de laquelle il présente une efficacité de traitement minimale prédéterminée. Cette température est atteinte généralement en dégradant le rendement de combustion du moteur grâce par exemple à une injection de carburant retardée. La prise en compte d’autres variables, telles que le taux de recirculation partielle des gaz d’échappement EGR (acronyme anglophone pour « Exhaust Gas Recirculation ») ou la richesse λ, qui sont prises en compte en partie par l’intermédiaire du point de fonctionnement du moteur (vitesse de rotation/charge), du mode de combustion (pour un réglage moteur donné) ou des caractéristiques de leur régulation, n’est donc pas obligatoire. Dans le cas d’application décrit ici, une cartographie 1D dépendant du couple estimé est privilégiée. En effet, une telle cartographie 1D est plus simple à calibrer, réduit le risque d’extrapolation du modèle et permet de maintenir une précision sur cycle qui est suffisante. Les oxydes d’azote générés par le moteur à allumage par compression sont admis dans le premier SCR afin de les réduire. La réduction réalisée n’est pas totale, et des oxydes d’azote sont encore présents en sortie du premier SCR. Les oxydes d’azotes résiduels sont alors éventuellement admis dans un deuxième SCR. Ce deuxième SCR, réalise alors une réduction des oxydes d’azote résiduels. Le procédé d’estimation des quantités de monoxyde d’azote et d’ammoniac dans les émissions polluantes d’un véhicule équipé d’un moteur à allumage par compression et d’une ligne d’échappement avec au moins un premier SCR selon l’invention comprend les étapes présentées plus ci-après. Dans un cas particulier, le moteur à allumage par compression peut également présenter d’autres particularités, notamment un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission EGR. Le procédé d’estimation de la quantité de monoxyde d’azote et d’ammoniac dans les gaz d’échappement d’un véhicule automobile muni d’au moins un premier SCR est illustré par la figure FIG. 1 et comprend les étapes suivantes : Au cours d’une première étape 1, on mesure ou estime la température dans le premier SCR, le débit dans le premier SCR, le régime et le couple du moteur à allumage par compression. Au cours d’une deuxième étape 2, on détermine la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du moteur à allumage par compression, par application d’une cartographie fonction du régime et du couple estimé du moteur formant une première cartographie. Au cours d’une troisième étape 3, on détermine la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du premier SCR, disposé en aval du moteur à allumage par compression en appliquant l’équation [Eq. 29], dépendant de la fraction molaire de monoxyde d’azote produit par le moteur et, du débit dans le premier SCR, ainsi que d’une cartographie 1D ( ) dépendant de la température dans le premier SCR formant une deuxième cartographie, et une cartographie 1D ( ) dépendant du débit dans le premier SCR formant une troisième cartographie. On détermine également la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie du premier SCR, en appliquant l’équation [Eq.30], fonction d’une cartographie ( ) dépendant de la température dans le premier SCR à allumage par compression. Ladite cartographie ( ) forme une quatrième cartographie. Lorsque le véhicule automobile est muni d’un deuxième SCR en aval du premier SCR, le procédé se poursuit par une quatrième étape 4. Au cours de cette quatrième étape 4, on détermine la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie du deuxième SCR, par application de la même équation [Eq. 30] appliquée pour le premier SCR, fonction de la cartographie ( ) dépendant de la température et du débit dans le deuxième SCR. La fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du deuxième SCR est déterminée en appliquant l’équation [Eq. 29], dépendant de la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du premier SCR, le débit et le volume du deuxième SCR, ainsi qu’une cartographie 1D ( ) dépendant de la température dans le deuxième SCR formant une sixième cartographie et une cartographie 1D ( ) dépendant du débit dans le deuxième SCR formant une septième cartographie. Le modèle ([Eq. 29], [Eq. 30] et [Eq. 31]) permet de décrire de façon simplifiée mais fiable la génération et la catalyse des émissions polluantes dans un véhicule automobile muni d’un moteur à allumage par compression et au moins un premier SCR, et le cas échéant (fréquent) muni d’un deuxième SCR. Afin de pouvoir utiliser ce modèle, les fonctions suivantes doivent être calibrées : - la cartographie 2D fonction du régime et du couple estimé du moteur, donnant la fraction molaire des en sortie moteur, par mode de combustion et par type de carburant, - les fonctions impliquées dans la détermination de la fraction molaire des en sortie de chaque SCR ([Eq. 29]), - les fonctions impliquées dans la détermination du nombre de moles de NH 3 adsorbé ([Eq. 31]), - les fonctions impliquées dans la détermination de la fraction molaire du en sortie d’un SCR ([Eq. 30]). En d’autres termes, une cartographie (2D) est à calibrer pour les émissions de en sortie moteur en plus des cartographies servant à déterminer les émissions de et du en sortie des SCRs ( , et ). Pour réaliser cette calibration, on réalise des essais dynamiques balayant les modes de combustion, le champs moteur (vitesse de rotation/couple), les débits et les températures dans le au moins un SCR, susceptibles d’être observés lors d’un usage sur route par le client final. Pour réaliser une telle calibration, on réalise les acquisitions suivantes, notamment à une fréquence d’acquisition de 10 Hz : Emissions en sortie moteur : Emissions en aval premier SCR : Emissions en sortie échappement : , Températures internes dans chaque SCR Régime et couple estimé Débit de NH 3 injecté dans chaque SCR (par injection d’Adblue®) Information du mode de combustion Débit traversant chaque SCR. Le modèle est calibré pour une définition technique, un état du vieillissement des SCRs, une calibration ECU, ainsi que des conditions ambiantes (température, pression, humidité) données. Sur la base des acquisitions réalisées, la calibration se décompose en trois étapes : Calibration de la quantité d’oxydes d’azote en sortie du moteur, Calibration de la quantité d’oxydes d’azote et de la quantité d’ammoniac en sortie du premier SCR, et Calibration de la quantité d’oxydes d’azote et de la quantité d’ammoniac en sortie du deuxième SCR (si présent). Comme on l’a vu plus avant, la quantité d’oxydes d’azote générés par le moteur peut être déterminée en fonction d’une cartographie à deux dimensions dépendant du couple estimé et de la vitesse de rotation du moteur. Selon les modes de réalisation, une cartographie 2D est prévue pour chaque mode de combustion du moteur. Pour construire chaque cartographie, on détermine par mesure la quantité d’oxydes d’azotes [ppm] en fonction des entrées, soit, dans le cas d’application en exemple, du couple moteur indiqué. Le découpage de cette cartographie est assez fin, notamment avec un pas de 10 Nm pour ce qui est du couple dans une cartographie 2D. Plusieurs méthodes sont possibles pour déterminer compléter les valeurs de la cartographie autour des valeurs mesurées. On citera notamment l’utilisation d’un réseau de neurones ou d’un modèle de type processus gaussien, pour lesquels un procédé d’apprentissage est réalisé sur les mesures de la cartographie. Il s’agit d’un modèle statique calibré sur des cycles dynamiques, en conséquence la mesure des oxydes d’azote en sortie moteur doit être préalablement bien synchronisée par rapport aux événements moteur utilisés. L’expression obtenue ([Eq. 29]) pour calculer la fraction molaire du monoxyde d’azote NO en sortie du SCR est appliquée indifféremment à chaque SCR présent. Seule l’origine et la quantité des polluants reçus en entrée, le débit, la température et le volume changent selon qu’il s’agit du premier ou du deuxième SCR. Lorsque l’équation [Eq. 29] est appliquée au premier SCR, la valeur correspond à la fraction molaire de dans les gaz sortant du moteur et calculée dans la première étape du procédé et est la fraction molaire de dans les gaz en sortie du premier SCR. Dans le cas présent, Q désigne le débit traversant le premier SCR (en incluant l’EGR basse pression si besoin) et T la température interne du premier SCR (homogène si un modèle 0D a été envisagé). Les fonctions et se présentent alors sous la forme de cartographies 1D. Lors de la calibration, ces fonctions sont ajustées ou déterminées, notamment au travers d’une modélisation mathématique basée sur un échantillon de valeurs obtenues lors d’essais sur banc. La fonction peut être ajustée de façon indépendante de la fonction pour les petits débits, la fonction prenant une valeur égale à 1 dans de tels cas. Pour les débits importants, la fonction prend des valeurs inférieures à 1, afin de rendre compte des pertes d’efficacité dans le traitement des oxydes d’azote . La fraction molaire d’ammoniac en sortie du premier SCR est donnée par l’équation [Eq. 30] et l’équation [Eq. 31] dans laquelle représente la fraction molaire des oxydes d’azote sortant du moteur, calculée à la première étape et représente la fraction molaire d’ammoniac en sortie du premier SCR. La fonction est déterminée par de mesures sur banc. La fraction molaire du monoxyde d’azote NO en sortie du deuxième SCR se calcule avec une expression similaire à celle utilisée pour le premier SCR ([Eq. 29]) modifiée pour tenir compte des gaz provenant du premier SCR : [Eq. 32] Les variables sont : : fraction molaire d’oxydes d’azote sortant du premier SCR Q_2 : débit traversant le deuxième SCR T_2 : température interne du deuxième SCR : fraction molaire d’oxydes d’azote en sortie du deuxième SCR La méthode pour calibrer les fonctions et pour le deuxième SCR est identique à celle utilisée pour calibrer les fonctions et pour le premier SCR. La production d’ammoniac dans le deuxième SCR prend uniquement en compte les phénomènes d’adsorption et désorption, décrite par l’équation [Eq. 33] ci-dessous, adaptée de l’équation [Eq. 29] pour tenir compte des gaz admis provenant du premier SCR : [Eq. 33] [Eq. 34] Où : : fraction molaire de sortant du premier SCR et calculée dans l’étape précédente. : nombre de moles de stockés dans le deuxième SCR. : fraction molaire de en sortie du deuxième SCR. La fonction est déterminée à partir de valeurs mesurées sur banc. Elle présente une valeur nulle tant que la température n’atteint pas une valeur prédéterminée rendant compte du stockage par adsorption de l’ammoniac , puis une augmentation rendant compte de la libération par désorption de l’ammoniac stocké. L’invention a été décrite ci-dessus dans le cadre de l’estimation des quantités produites d’oxydes d’azote et d’ammoniac . Néanmoins, l’invention peut être adaptée à des réactions impliquant d’autres espèces comme produits et comme réactifs, notamment le dioxyde de carbone , le monoxyde de carbone , les hydrocarbures HC, le dioxyde d’azote ou le protoxyde d’azote . Procédé d’estimation de la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement d’un véhicule automobile muni d’un moteur à allumage par compression et d’au moins un premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le procédé d’estimation permettant d’estimer la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement, notamment avant qu’un éventuel capteur de concentration ne soit suffisamment chaud pour réaliser des mesures, le procédé comprenant les étapes suivantes : on identifie les réactions chimiques mises en jeu dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote ayant pour réactif ou pour produit les espèces polluantes dont la quantité dans les gaz d’échappement doit être estimée, on détermine les vitesses réactionnelles de chaque réaction chimique identifiée, on réalise un bilan de masse dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote considéré comme un système ouvert, pour chacune des espèces polluantes dont la quantité doit être déterminée, et on détermine la quantité d’espèces polluantes dans les gaz d’échappement en fonction du bilan de masse. Procédé d’estimation selon la revendication 1, dans lequel les espèces polluantes sont le monoxyde d’azote et l’ammoniac, le procédé d’estimation comprenant les étapes suivantes : on détermine la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, la quantité d’ammoniac entrant dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le régime et le couple du moteur à allumage par compression, on détermine la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du moteur à allumage par compression, par application d’une première cartographie fonction du régime et du couple estimé du moteur, on détermine la fraction molaire d’oxydes d’azote dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, disposé en aval du moteur à allumage par compression en fonction de la fraction molaire de monoxyde d’azote produit par le moteur et du débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, ainsi que d’une deuxième cartographie 1D dépendant de la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’une troisième cartographie 1D dépendant du débit dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, on détermine également la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, en fonction d’une quatrième cartographie 1D dépendant de la température dans le premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et de la fraction molaire d’oxydes d’azote dans les gaz émis par le moteur à allumage par compression. Procédé d’estimation selon la revendication 2, dans lequel, lorsque le véhicule automobile est muni d’un deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en aval du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, le procédé comprend les étapes suivantes : on détermine la fraction molaire d’ammoniac dans les gaz en sortie d’un deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, en fonction d’une cinquième cartographie 1D dépendant de la température dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et en fonction de la valeur du nombre de sites d’adsorption d’ammoniac, on détermine la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en fonction de la fraction molaire de monoxyde d’azote dans les gaz en sortie du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, et du débit dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, ainsi que d’une sixième cartographie 1D dépendant de la température dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’une septième cartographie 1D dépendant du débit dans le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote. Procédé d’estimation selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les cartographies sont calibrées en fonction de mesures réalisées lors d’essais. Procédé d’estimation selon la revendication 1, dans lequel les espèces polluantes sont le dioxyde de carbone , le monoxyde de carbone CO, les hydrocarbures HC, l’ammoniac , le monoxyde d’azote NO, le dioxyde d’azote ou le protoxyde d’azote . Véhicule automobile muni d’un système d’estimation configuré de sorte à réaliser le procédé d’estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, notamment au sein d’un diagnostic embarqué. Véhicule automobile selon la revendication 6, comprenant en outre un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission.