FR2916802A1 - Procede de diagnostic d'une installation de dosage d'agent reactif et dispositif pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Procédé de diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif DV IV (14), comportant une soupape de dosage DV s'ouvrant en continu et un injecteur d'agent réactif IV, selon lequel on saisit la pression d'agent réactif p dans le chemin d'agent réactif (13) entre la soupape de dosage DV et la soupape d'injection d'agent réactif IV.Après la fermeture de la soupape de dosage DV on surveille la pression d'agent réactif p quand à l'arrivée d'une montée en pression (31) et on fournit un signal de défaut F si la montée en pression (31) n'est pas détectée.Le procédé de diagnostic selon l'invention permet de déceler une fuite dans le chemin d'agent réactif (13) ainsi que le blocage de l'injecteur d'agent réactif (IV) en position ouverte.

Description

Domaine de l'invention : La présente invention concerne un procédé de

diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif, comportant une soupape de dosage s'ouvrant en continu et un injecteur d'agent réactif, selon lequel on saisit la pression d'agent réactif dans le chemin d'agent réactif entre la soupape de dosage et la soupape d'injection d'agent réactif. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic du type défini ci-dessus. L'invention concerne en outre un programme pour un 10 appareil de commande ainsi qu'un produit programme pour un appareil de commande. Etat de la technique : Le document DE 10 2004 056 412 Al décrit un procédé et un dispositif selon lesquels on injecte un agent réactif sous pression 15 dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, en amont du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. Ce dispositif comporte un catalyseur et/ou un filtre à particules. Le dispositif de do-sage de l'agent réactif est muni d'une soupape de sécurité, d'une sou-pape de dosage à réglage continu, d'un injecteur d'agent réactif ainsi 20 que d'un capteur de pression situé dans le chemin d'agent réactif entre la soupape de dosage et l'injecteur d'agent réactif. Le capteur de pression permet de surveiller la pression d'agent réactif en le comparant à un seuil. Une commande, fixée de manière spéciale, à la fois de la sou-pape de sécurité et de la soupape de dosage permet de prédéfinir diffé- 25 rents états de fonctionnement conduisant à des pressions différentes d'agent réactif. Les valeurs de seuil sont prédéfinies en fonction de la situation de fonctionnement sélectionnée. En cas de défaut dans le dis-positif de dosage qui se traduit par un écart entre la pression d'agent réactif et la pression prévue, on risque un taux de conversion insuffi- 30 sant dans le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement ou un excédent d'agent réactif. En cas d'écart entre la pression d'agent réactif et la pression prévisible, on aura un signal de défaut demandant à l'utilisateur du moteur à combustion interne de vérifier le dispositif de dosage.

Le document DE 101 59 849 Al décrit également un pro-cédé et un dispositif selon lesquels on pulvérise un agent réactif sous pression dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne en amont du catalyseur SCR. Comme agent réactif, il est prévu du car- burant fonctionnant comme agent réducteur notamment pour les composants NO2 contenus dans les gaz d'échappement. L'agent réactif qui serait du carburant, c'est-à-dire en particulier des hydrocarbures, peut être prévu de façon générale pour une réaction exothermique qui peut être par exemple soutenue par une surface à activité catalytique. L'énergie calorifique dégagée peut servir au chauffage des gaz d'échappement ou directement au chauffage d'un composant d'un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. But de l'invention : La présente invention a pour but de développer un procé- dé de diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif prévu notamment pour introduire un agent réactif dans la zone des gaz d'échappement de préférence d'un moteur à combustion interne ainsi qu'un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de dosage, permettant le diagnostic de l'injecteur d'agent réactif du dispositif de dosage d'agent réactif. Exposé et avantages de l'invention : A cet effet, l'invention concerne un procédé de diagnostic du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'après la fermeture de la soupape de dosage on surveille la pression d'agent réactif quant à l'arrivée d'une montée en pression et en ce qu'on fournit un signal de défaut si la montée en pression n'est pas détectée. Le procédé de diagnostic selon l'invention repose sur la considération qu'après la fermeture de la soupape de dosage, il y aura dans le chemin d'agent réactif entre la soupape de dosage et l'injecteur d'agent réactif, une augmentation de pression à cause de l'onde de pression engendrée par la fermeture de l'injecteur d'agent réactif ; cette onde de pression peut servir au diagnostic. Lorsqu'on ne détecte pas une telle montée de pression après la fermeture de la soupape de do-sage, un signal de défaut sera émis qui sera par exemple affiché ou en- registré dans une mémoire.

Le procédé de diagnostic selon l'invention augmente la sécurité du dispositif de dosage d'agent réactif, notamment si l'agent réactif est facilement inflammable, comme par exemple du carburant. On pourra détecter une fuite dans le chemin d'agent réactif. Le procédé de diagnostic selon l'invention garantit en outre le bon fonctionnement du dispositif de dosage d'agent réactif en détectant un éventuel injecteur d'agent réactif qui serait grippé en position ouverte. Un injecteur d'agent réactif grippé en position ouverte ne peut pas former un cône de pulvérisation correcte lors de l'émission d'agent réactif, de sorte qu'on n'obtiendra pas l'effet attendu. Selon un développement, le procédé de diagnostic prévoit un contrôle pour déterminer si la pression d'agent réactif dépasse un seuil supérieur. Le seuil supérieur peut par exemple être prédéfini de manière fixe et ce seuil supérieur sera déterminé par des essais.

Selon un développement avantageux, le seuil supérieur de pression est obtenu à partir d'une pression de référence à laquelle on ajoute une augmentation de pression. Comme pression de référence, on peut utiliser par exemple une valeur moyenne de la pression obtenue pour une soupape de dosage au moins partiellement ouverte ou une valeur de pointe de pression obtenue pour une soupape de dosage au moins partiellement ou-verte. Le dispositif de diagnostic selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic concerne tout d'abord un appareil de commande conçu de manière spéciale et comportant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de diagnostic. L'appareil de diagnostic comporte notamment un moyen de détermination de la pression de référence, un moyen de fixation du seuil ainsi qu'un comparateur pour comparer la pression d'agent réactif et le seuil supérieur de pression. L'appareil de commande comporte de préférence au moins une mémoire électrique dans laquelle sont enregistrées les étapes du procédé sous la forme d'un programme d'appareil de commande. Le programme d'appareil de commande selon l'invention prévoit d'exécuter toutes les étapes du procédé de diagnostic selon l'invention lorsque ce procédé est exécuté dans un appareil de commande. Le produit programme d'appareil de commande selon l'invention, avec un code programme enregistré en mémoire sur un support que peut lire une machine, exécute le procédé de diagnostic selon l'invention si le programme se déroule dans un appareil de commande. Dessins : La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre l'environnement technique dans lequel se déroule le procédé de diagnostic selon l'invention, - la figure 2a montre un signal de dosage, - la figure 2b montre un signal de commande de soupape de dosage, 15 et - la figure 2c montre la pression de l'agent réactif respectivement en fonction du temps. Description de modes de réalisation : La figure 1 montre un moteur à combustion interne 10 20 dont la zone plage des gaz d'échappement 11 comporte un injecteur d'agent réactif IV et, en aval de celui-ci, après l'injecteur d'agent réactif IV, un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12. L'injecteur d'agent réactif IV est relié par un chemin d'agent réactif 13 équipé d'un capteur de pression 14 à une soupape de dosage DV précédée d'une 25 soupape de sécurité SV, elle-même reliée à une pompe 15. Le capteur de pression 14 fournit à l'appareil de com- mande 20 une pression d'agent réactif p. La pression d'agent réactif p est appliquée dans l'appareil de commande 20 à la fois à un moyen de détermination de valeur de référence 21 et un comparateur 22. Le 30 moyen de détermination d'une valeur de référence 21 et le comparateur 22 ainsi qu'un dispositif de commande 23 reçoivent un signal de dosage s-D. Le moyen de détermination de la pression de référence 21 déter- mine une pression de référence s-Ref qui est fourni à un moyen de fixa- tion de valeur de seuil 24 ; ce dernier, partant de la pression de 35 référence s-Ref et d'une augmentation de pression dp, fixe un seuil su-périeur de pression p-Lim et le fournit au comparateur 22 qui peut émettre un signal de défaut ou d'erreur F. Le dispositif de commande 23 comporte un modulateur de largeur d'impulsion PWM fournissant un signal de commande de soupape de dosage s-DV pour commander la soupape de dosage DV. Le dispositif de commande 23 fournit en outre un signal de commande de soupape de sécurité s-SV pour commander la soupape de sécurité SV ainsi qu'un signal de commande de pompe s-P pour commander la pompe 15. La pompe 15 met l'agent réactif à la pression de pompe p-P.

La figure 2a montre le signal de dosage s-D en fonction du temps ti ; le signal de dosage s-D commence à un premier instant ti 1 et se termine à un second instant ti2. La figure 2b montre le signal de commande de soupape de dosage s-DV en fonction du temps ti ; entre les deux instants tif , ti2, on a une variation permanente de signal du fait du signal à modulation de largeur d'impulsion généré par le modulateur de largeur d'impulsion PWM. La figure 2c montre le signal de pression p en fonction du temps ti. Partant de la pression de départ p-S avant le premier instant ti 1, une oscillation de pression 30 commence au premier instant ti 1 et se termine au second instant ti2 ; au second instant ti2, on aura une augmentation de pression 31 suivie d'une chute de pression 32. L'oscillation de pression 30 a une valeur moyenne de pression p-MW ainsi qu'une valeur de pointe de pression p-SW. L'augmentation de pression 31 se fait jusqu'à une pression maximale p-Max. La figure 2c montre le seuil supérieur de pression p-Lim situé en dessous de la pression maximale p-Max. Partant soit de la va-leur de pointe de pression p-SW soit de la valeur moyenne de pression p-MW, l'augmentation de pression dp fixée par le moyen de fixation de 3o seuil 24 est enregistrée et sera ajoutée soit à la valeur de pointe de pression p-SW soit à la valeur moyenne de pression p-MW pour obtenir le seuil supérieur de pression p-Lim. La figure 2c montre en outre la pression d'ouverture p-0 de l'injecteur d'agent réactif IV. Le procédé de diagnostic selon l'invention s'exécute de la 35 manière suivante : Les gaz d'échappement du moteur à combustion interne contiennent des composants gênants tels que par exemple des oxydes d'azote et des particules. Le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12 a pour fonction de réduire autant que possible la teneur en composants gé-nants. Le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12 comporte par exemple au moins un catalyseur tel que par exemple un catalyseur d'oxydation et/ou un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NOx et/ou un catalyseur SCR et, le cas échéant, un filtre à particules. Le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12 peut nécessiter une température minimale qu'il faut dépasser pour assurer la fonction de nettoyage des gaz d'échappement. Par exemple, une réaction sur une surface à effet catalytique se déroulera de manière optimale par exemple dans une certaine fenêtre de température. En outre, il peut être nécessaire d'avoir une température minimale pour permettre d'effectuer une régénération d'au moins un composant du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12. Par exemple, un filtre à particules nécessite une température de démarrage pour démarrer la combustion des particules. Cette température peut se situer entre 450 C et 650 C. Un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote NOx nécessite une tempé- rature plus élevée pendant la régénération. En particulier pour la régénération de l'empoisonnement par le souffre, il faut des températures très élevées allant jusqu'à 800 C. Une augmentation de la température des gaz d'échappement permet d'introduire l'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement 11 ; cet agent réactif réagit sur une surface à effet catalytique par une réaction exothermique avec l'oxygène contenu dans les gaz d'échappement. L'agent réactif peut également être introduit pour permettre une réaction chimique dans la plage des gaz d'échappement 11.

L'agent réactif est par exemple du carburant, ce qui évite d'avoir à transporter séparément un agent réactif dans le véhicule. A cause de l'inflammabilité facile du carburant et en particulier des va-peurs de carburant, il faut respecter des contraintes de sécurité strictes.

C'est pourquoi il est prévu tout d'abord que la soupape de sécurité SV soit complètement ouverte ou complètement fermée par le signal de commande de soupape de sécurité s-SV. Le débit d'agent réactif peut se régler avec la soupape de dosage DV en aval à l'aide du signal de commande de soupape de dosage s-DV. La soupape de dosage DV est réglée en continu et de préférence, il est prévu un fonctionne-ment cadencé fixé par le modulateur de largeur d'impulsion ou durée d'impulsion PWM ; ce modulateur commande la soupape de dosage DV dans un ordre chronologique rapide, ce qui donne une ouverture moyenne. Le signal de commande de soupape de dosage s-DV correspondant est représenté à la figure 2b. La soupape d'injection d'agent réactif IV est réalisée de préférence comme clapet anti-retour ayant une pression d'ouverture p-0 que la pression p d'agent réactif doit dépasser. La pression d'ouverture p-0 se situe par exemple à 2,5 bars de sorte que la soupape d'injection d'agent réactif IV s'ouvre au-dessus d'une pression moyenne d'agent réactif p de 2,5 bars et se ferme de nouveau en-dessous de la pression d'agent réactif p = 2,5 bars. La soupape d'injection d'agent réactif IV forme un cône de pulvérisation, de forme définie, qui garantit une distribution spatiale souhaitée de l'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement 11 avec des gouttelettes aussi petites que possible et qui peuvent être réparties de façon correspondante sur toute la section de la zone des gaz d'échappement 11. Selon les figures 2a-2c, avant le premier instant tif, on suppose qu'il n'y a pas de dosage d'agent réactif ; la soupape de dosage DV et/ou la soupape de sécurité SV, de préférence les deux soupapes DV, SV, sont fermées. Au plus tard au premier instant tif , le signal de commande de la soupape de sécurité s-SV ouvre la soupape de sécurité SV de façon que l'agent réactif puisse être fourni à la soupape de dosage DV à la pression p-P de la pompe 15. Au premier instant til, la soupape de dosage DV sera fixée à une ouverture moyenne par le signal de commande de soupape de dosage s-DV à modulation de largeur d'impulsion ; cette ouverture se traduit par un coefficient de dosage prédéfini d'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement 11. La pression de pompe p-P doit pour cela être supérieure à la pression d'ouverture p-0 de la soupape d'injection d'agent réactif IV pour que la soupape de dosage d'agent réactif IV puisse s'ouvrir. Du fait des processus dynamiques au niveau de la soupape d'injection d'agent réactif IV, qui effectuent un mouve- ment oscillant entre un état ouvert et un état fermé, le capteur de pression 14 donne une pression d'agent réactif p selon la figure 2c oscillant entre les deux instants tif et ti2 autour de la valeur moyenne p-MW de la pression. La valeur moyenne p-MW de la pression ainsi que la valeur de pointe de pression p-SW se situent respectivement en dessous de la pression d'ouverture p-0 de l'injecteur d'agent réactif IV bien que la va-leur de pointe de pression, non représentée, dépasse périodiquement la pression d'ouverture p-0 dans l'injecteur d'agent réactif IV pour per-mettre l'ouverture de l'injecteur d'agent réactif IV. Comme la pression d'ouverture p-0 n'est pas fournie de façon stationnaire, l'injecteur d'agent réactif IV oscille entre l'état ouvert et l'état fermé selon une suc-cession rapide dans le temps. A la fin du dosage avec retrait du signal de dosage s-D, au second instant ti2, le signal de commande de soupape de dosage s-DV ferme la soupape. Du fait du passage entre les conditions dynami- ques dans le chemin d'agent réactif 13 et l'état quasi-stationnaire après la coupure du dosage ou la fermeture de la soupape de dosage DV, on aura au second instant ti2, la montée en pression 31 occasionnée principalement par l'onde de pression émise par l'injecteur d'agent réactif IV après sa fermeture.

La montée en pression 31 à la fin du dosage est utilisée selon l'invention pour diagnostiquer le dispositif de dosage d'agent réactif qui comprend au moins la soupape de dosage DV, l'injecteur d'agent réactif IV et le capteur de pression 14 dans le chemin d'agent réactif 13 entre la soupape de dosage DV et l'injecteur d'agent réactif IV.

Le diagnostic prévoit une comparaison entre la pression d'agent réactif p et la valeur supérieure du seuil de pression p-Lim. Dans le cas le plus simple, on a une valeur supérieure du seuil de pression, prédéfinie p-Lim à laquelle on compare la pression d'agent réactif p dans le comparateur 22 à partir du second instant ti2 ; cet instant est reconnu par le comparateur 22 du fait de la coupure du signal de do- sage s-D. La valeur supérieure fixe du seuil de pression p-Lim est fixée à une valeur en dessous de la pression maximale prévisible p-Max, que l'on détermine de façon expérimentale. Selon un développement avantageux, la valeur supérieure du seuil de pression p-Lim est rapportée à une pression de référence s-Ref à laquelle le moyen de fixation du seuil 24 additionne l'augmentation de pression dp pour arriver à la valeur supérieure du seuil de pression p-Lim. Comme pression de référence s-Ref on peut utiliser par exemple la valeur moyenne p-MW de la pression que le moyen de détermination de la pression de référence détermine à partir des instants connus ti 1, ti2 sur une partie de l'intervalle de temps compris entre le premier et le second instant ti 1, ti2 ou pendant tout l'intervalle de temps. En variante, on peut utiliser comme pression de référence s-Ref de la valeur de pointe de pression p-SW qui se produit dans une partie de l'intervalle de temps ou dans l'ensemble de l'intervalle de temps. Lier la valeur supérieure du seuil de pression p-Lim à une pression de référence s-Ref permet une adaptation de la valeur supérieure p-Lim du seuil de pression. Une variation qui se produit le cas échéant pour la pression maximale p-Max en fonction de la quantité d'agent réactif dosé, et qui peut être liée à une variation de la valeur moyenne p-MW de la pression, peut être prise en compte avec de tels moyens de sorte que le procédé de diagnostic selon l'invention fournit des résultats de diagnostic fiables dans une plage de dosage étendue.

Dans la mesure où l'augmentation de pression 31 de la valeur supérieure p-Lim du seuil de pression au second instant ti2 ou juste après celui-ci n'est pas atteinte, le comparateur 22 fournit le signal de défaut F. Ce signal sera affiché ou enregistré dans une mémoire non détaillée. Le signal de défaut F indique que le chemin d'agent réactif 13 a une fuite, ou que l'injecteur d'agent réactif IV est grippé en position ouverte. Dans les deux cas, on ne pourra plus garantir l'effet but recherché par l'introduction d'agent réactif dans la zone des gaz d'échappement 11, par exemple permettre une réaction chimique ou le chauffage des gaz d'échappement ou du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement 12 et en cas de fuite dans le chemin d'agent réactif 13,

io selon les caractéristiques de l'agent réactif, il y aura même un risque potentiel qu'il faut détecter à temps avec le procédé de diagnostic selon l'invention.5

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif (DV, IV, 14), comportant une soupape de dosage (DV) s'ouvrant en continu et un injecteur d'agent réactif (IV), selon lequel on saisit la pression d'agent réactif (p) dans le chemin d'agent réactif (13) entre la soupape de dosage (DV) et la soupape d'injection d'agent réactif (IV), caractérisé en ce que après la fermeture de la soupape de dosage (DV) on surveille la pression d'agent réactif (p) quand à l'arrivée d'une montée en pression (31) et en ce qu'on fournit un signal de défaut (F) si la montée en pression (31) n'est pas détectée.

2 ) Procédé de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surveillance prévoit un contrôle pour déterminer si la pression d'agent réactif (p) dépasse un seuil supérieur de pression (p-Lim).

3 ) Procédé de diagnostic selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil supérieur de pression (p-Lim) est obtenu à partir d'une pression de référence à laquelle on additionne une augmentation de pression (dp).

4 ) Procédé de diagnostic selon la revendication 3, caractérisé en ce que comme pression de référence, on utilise une valeur moyenne de pression (p-MW), obtenue pendant que la soupape de dosage (DV) est au moins partiellement ouverte.

5 ) Procédé de diagnostic selon la revendication 3, caractérisé en ce que comme pression de référence, on utilise la valeur de pointe de pression (s-SW) obtenue lorsque la soupape de dosage (DV) est au moins en par-35 tie ouverte.6 ) Dispositif de diagnostic d'un dispositif de dosage d'agent réactif (DV, IV, 14) caractérisé en ce qu' il est prévu un appareil de commande (20) réalisé spécialement, qui 5 comporte des moyens (21, 22, 23, 24) pour effectuer le procédé de diagnostic selon l'une des revendications précédentes. 7 ) Dispositif de diagnostic selon la revendication 6, caractérisé en ce que 10 l'appareil de commande (20) comporte un moyen de détermination de la pression de référence (21), un moyen de fixation de seuil (24) ainsi qu'un comparateur (22) pour comparer la pression d'agent réactif (p) avec le seuil de pression supérieur (p-Lim). 15 8 ) Dispositif de diagnostic selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de dosage d'agent réactif (DV, IV, 14) introduit un agent réactif dans la zone des gaz d'échappement (11) d'un moteur à combustion interne (10). 20 9 ) Programme d'appareil de commande qui exécute toutes les étapes de diagnostic selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est exécuté dans un appareil de commande (20). 25 10 ) Produit programme d'appareil de commande comportant un code programme enregistré sur un support que peut lire une machine, pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est exécuté dans un appareil de commande (20). 30