FR2938004A1 - Procede de controle du fonctionnement d'une pompe d'agent reducteur d'un systeme reducteur d'oxydes d'azote d'un moteur a combustion - Google Patents

Abstract

Procédé de contrôle du fonctionnement d'une pompe d'agent réducteur (172) d'un système réducteur NOx d'un moteur à combustion (110). On vérifie si dans des limites définies, la pompe (172) atteint une vitesse de rotation définie dans un intervalle de temps donné.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement (bon fonctionnement) d'une pompe d'agent réducteur d'un système réducteur NOx (encore appelé système réducteur d'oxydes d'azote NOx) d'un moteur à combustion. L'invention concerne également un programme d'ordinateur et un produit programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé. Etat de la technique On peut diminuer les émissions d'oxydes d'azote de moteurs à combustion fonctionnant avec un excédent d'air, notamment un moteur Diesel, à l'aide de la technique de réduction catalytique sélective, encore appelée technique ou procédé (SCR). Selon ce procédé, on réduit les oxydes d'azote en azote et en vapeur d'eau en utilisant comme agent réducteur de l'ammoniac (état gazeux) ou de l'ammoniaque sous forme de solution aqueuse ou encore de l'urée dans une solution aqueuse. L'urée sert ainsi de support d'ammoniac. A l'aide d'un système de dosage pour un catalyseur d'hydrolyse, on injecte l'agent réducteur dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion. Le catalyseur d'hydrolyse donne par hydrolyse de l'ammoniac qui réduit les oxydes d'azote dans les gaz d'échappement dans le catalyseur SCR proprement dit. Ce dernier, est également appelé catalyseur DENOX. Les principaux composants d'un tel système de réduction NOx sont un réservoir d'agent réducteur, une pompe, un régulateur de pression, un capteur de pression et une vanne de dosage. La pompe débite l'agent réducteur stocké dans le réservoir d'agent réducteur pour alimenter la vanne de dosage à l'aide de laquelle, l'agent réducteur est injecté dans la veine des gaz d'échappement en amont du catalyseur d'hydrolyse. La vanne de dosage est commandée par les signaux fournis par une installation de commande telle que l'appareil de commande du moteur à combustion pour fournir la quantité d'agent réducteur déterminée, nécessaire à chaque instant. De manière préférentielle, on utilise des solutions aqueuses telles que de l'urée qui libèrent de l'ammoniac. En effet, cet agent réducteur se stocke et se manipule beaucoup plus facilement que l'ammoniac (état gazeux). De

2 plus, le pompage et le dosage de telles solutions se font avec des moyens techniques beaucoup plus simples que par exemple le pompage et le dosage de produits à l'état gazeux. Comme les solutions d'agent réducteur gèlent à une température inférieure à -11°C, il faut prévoir des dispositifs de chauffage de l'agent réducteur dans le réservoir d'agent réducteur. Dans de tels systèmes d'agent réducteur, on débite l'agent réducteur par une conduite reliant un réservoir d'agent réducteur à une vanne de dosage. La pression dans la conduite est régulée sur une valeur constante par la commande de la pompe. Une condition importante est que la pompe fonctionne correctement pour maintenir stable une pression nominale prédéfinie dans le système. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur de pompe d'agent réducteur qui soit réalisable de manière simple. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on vérifie si dans des limites définies, la pompe atteint une vitesse de rotation définie dans un intervalle de temps donné. Le procédé de contrôle du fonctionnement d'une pompe d'agent réducteur d'un système réducteur d'oxydes d'azote NOx d'un moteur à combustion interne selon l'invention permet de supposer que le moteur de la pompe et ainsi la pompe fonctionnent normalement si la condition ci-dessus est vérifiée. La "montée en vitesse" de la pompe jusqu'à une vitesse de rotation définie dans un intervalle de temps prédéfini, est également appelée cycle de réchauffage. Les expressions "limite définie ou vitesse de rotation définie" signifient des limites ou des valeurs qui ont été déterminées de manière empirique et sont définies dans de telles conditions. Ces valeurs sont intégrées dans les unités électroniques du moteur de pompe. Ce cycle de réchauffage a, pour cette raison, une signification particulière, car à des températures très froides, il peut arriver que la pompe n'atteigne pas immédiatement la vitesse de

3 rotation de consigne. Il faut pour cela vérifier le bon fonctionnement. Cette vérification est avantageusement liée au cycle de réchauffage. En d'autres termes, le contrôle du fonctionnement de la pompe constitue en même temps un cycle de réchauffage au cours duquel la pompe est commandée par un signal défini de manière fixe (rapport de travail) situé en-dehors de la plage normale de fonctionnement et de la plage de travail de la pompe. L'électronique détecte une déviation par rapport à la vitesse de rotation de consigne, prédéfinie, servant à commander le moteur de pompe. En cas d'écart de la vitesse de rotation par rapport à la vitesse de rotation de consigne d'une valeur prédéfinie plus longtemps qu'une durée prédéfinie, on conclura à un défaut de la pompe. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on démarre le contrôle lorsque le temps de dégel résiduel de la solution d'agent réducteur contenu dans le réservoir d'agent réducteur, passe en dessous d'un seuil prédéfini. L'idée de base de ces étapes de procédé est qu'aux températures froides, il faut tout d'abord dégeler le système hydraulique, notamment l'agent réducteur dans le réservoir d'agent réducteur avant que l'électronique de commande puisse autoriser le mode de dosage. Pour ne pas réduire les intervalles de temps nécessaires et prescrits par la réglementation pour la préparation pour le dosage, il ne suffit pas de réchauffer la pompe et le moteur de la pompe seulement après la libération du dosage. Il faut déjà commencer le réchauffage de la pompe avant que la phase de chauffage ne soit terminée. C'est pourquoi, on démarre le contrôle dès que le temps résiduel de décongélation de la solution d'agent réducteur dans le réservoir d'agent réducteur, passe sous un seuil prédéfini. Pour cela, on détermine le temps de décongélation résiduel et on démarre le contrôle avant la fin du temps de décongélation. Selon un développement avantageux, on détermine le seuil par la durée de contrôle maximale de la possibilité de fonctionner du moteur de la pompe. Il est avantageux que le procédé de contrôle du fonctionnement ne sera redémarré, c'est-à-dire que le cycle de

4 réchauffage ne sera relancé que si le système réducteur NOx n'a pas encore basculé en mode de dosage après une durée prédéfinie, c'est-à-dire si le dosage n'a pas encore été libéré. Cela garantit d'une manière très avantageuse que la pompe au repos ne se refroidit pas à un niveau tel que lors du redémarrage, on détecte un écart excessif de la vitesse de rotation. La pompe n'est commandée de manière permanente qu'en mode de dosage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement un système d'agent réducteur NOx d'un moteur à combustion, - la figure 2 montre la phase de décongélation d'un réservoir contenant une solution d'agent réducteur servant à décrire le procédé de l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement un système réducteur d'oxydes d'azote NOx (appelé en abrégé système réducteur NOx) d'un véhicule. La conduite des gaz d'échappement 120 d'un moteur à combustion 110 fonctionnant avec un excédent d'air, notamment un moteur Diesel, est équipée d'un catalyseur réducteur 125. Un appareil de commande ou de gestion de moteur 150 commande par exemple des injecteurs non représentés ou des moyens analogues équipant le moteur à combustion 110. L'appareil de commande de moteur 150 reçoit les signaux caractérisant le mode de fonctionnement du moteur à combustion 110. L'appareil de commande de moteur 150 communique avec un appareil de commande de dosage 160 du système réducteur NOx. Ce système comprend un réservoir 170 rempli d'une solution aqueuse d'urée 171. On détermine le niveau de remplissage par exemple par un capteur de niveau de remplissage 180 dont le signal de sortie est appliqué par une ligne de commande 181 à l'appareil de commande de dosage 160. Le réservoir d'agent réducteur 170 est en outre équipé d'un moyen de chauffage 185 relié par une ligne de transmission de signaux 186 pour être commandé par l'appareil de commande d'agent de dosage 160. Un capteur de température 190 équipe le réservoir 170 et son signal de sortie est également transmis par une ligne de commande 191 à l'appareil de commande de dosage 160. La solution d'agent réducteur 171 par exemple une solution aqueuse d'urée est fournie par une pompe 172 à une conduite 173 5 reliée à une vanne de dosage 126. Cette vanne est installée en amont du catalyseur SCR 125. Dans des plages de fonctionnement déterminées du moteur à combustion, la vanne de dosage 126 injecte l'agent réducteur dans la conduite des gaz d'échappement 120 du moteur à combustion 110.

Il est à remarquer que le catalyseur 125 est un catalyseur SCR encore appelé catalyseur DENOX et il comprend un catalyseur d'hydrolyse. Ce dernier convertit l'agent réducteur en ammoniac par hydrolyse. Cet ammoniac est alors utilisé dans le catalyseur SCR proprement dit pour réduire les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement. La pompe 172 est commandée par l'appareil de commande de dosage 160 relié par une ligne de transmission de signaux 175. Pour commander le moteur de la pompe 172, on utilise une électronique intelligente qui détecte l'écart par rapport à une vitesse de rotation de consigne, prédéfinie. Lorsqu'un tel écart par rapport à des limites prédéfinies est détecté dans le cas d'un type de pompe, par exemple à +/ -300 tmn pendant plus de 5 secondes, l'information est transmise par la ligne de commande 175. Il arrive que pour des températures très basses, le moteur de la pompe n'atteigne pas immédiatement la vitesse de rotation de consigne. Pour cette raison, l'invention prévoit un procédé de contrôle du fonctionnement du moteur de la pompe qui constitue en même temps un cycle de réchauffage. La pompe 172 est commandée par l'appareil de commande de dosage 160 jusqu'à atteindre une vitesse de rotation de consigne, définie, d'une manière quelque peu empirique. Ce cycle de chauffage est activé par la commande de la pompe 172 par un signal défini de manière fixe (cycle de travail). Ce cycle de travail est en-dehors de la plage normale de fonctionnement de la pompe 172. Ce cycle de travail, c'est-à-dire de réchauffage, évite la détection d'un écart de vitesse de rotation si la pompe 172 n'a pas encore atteint la vitesse de rotation de consigne pour des températures très basses. On évite ainsi dans une certaine

6 mesure, des signaux de défaut, erronés et leur enregistrement dans une mémoire de défaut. En particulier, pour des températures inférieures au point de congélation qui, pour la solution aqueuse d'urée, se situe à - 11°C, il est nécessaire que tout d'abord l'agent réducteur dégèle dans le système hydraulique avant que le système ne soit libéré pour fonctionner en mode de dosage. Or, une règlementation très stricte prévoit que le mode de dosage doit être atteint dans des intervalles de temps prédéfinis après le démarrage du moteur à combustion. Pour io atteindre ces temps de démarrage pour le mode de dosage, on ne peut réchauffer le pompe 172 seulement après que le dosage soit libéré et son aptitude au fonctionnement vérifiée. Bien plus, il faut déjà commencer avec le contrôle du fonctionnement et un réchauffage correspondant de la pompe 172 avant que la phase de chauffage ne soit 15 terminée. Pour cela, on détermine la durée de dégel résiduelle et avant la fin de cette durée de dégel, on démarre le procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe de dosage et ainsi le réchauffage de la pompe 172. On choisit cet instant pour qu'à la fin de la durée de chauffage du réservoir et la libération du dosage, la conduite soit 20 immédiatement remplie. Si à la fin de la phase de chauffage du réservoir, il n'y a pas encore de libération du dosage, il faut redémarrer le contrôle du fonctionnement de la pompe 172 et ainsi le réchauffage correspondant de la pompe 172 après une durée prédéfinie. Pour cela, on s'assure que 25 la pompe 172 au repos, ne s'est pas refroidie à un point tel qu'au redémarrage, on détecte un écart non acceptable de la vitesse de rotation. Il est à remarquer que la pompe 172 est commandée en continu seulement au cours du mode de fonctionnement de dosage. Le procédé sera décrit ci-après de manière plus détaillée 30 en liaison avec la figure 2 qui montre la durée de chauffage résiduelle tH ainsi que les signaux S pour démarrer un cycle de chauffage et libérer le dosage schématiquement, en fonction du temps (t). Si la température de l'agent réducteur, mesurée par le capteur de température 190 est inférieure au point de congélation de 35 l'agent réducteur, on procède d'abord à un dégel de l'agent réducteur

7 " 1 er cycle de dégel du réservoir". Une telle opération de dégel peut être répétée comme le montre la courbe 220: "2ème cycle de dégel du réservoir". Cela est représenté schématiquement à l'aide d'une courbe 210 donnant le temps de chauffage résiduel tH du réservoir et qui diminue en fonction du temps présentant ainsi une pente négative. Le moteur de la pompe 172 nécessite par exemple au maximum une minute pour atteindre la vitesse de rotation de consigne à l'intérieur d'un cycle de réchauffage. C'est pourquoi, il faut démarrer le cycle de réchauffage ou le procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe lorsque le temps résiduel de dégel du cycle de chauffage (durée de chauffage tH) correspond à environ une minute. Cela est représenté à la figure 2 à l'aide de la courbe 215 tracée en pointillé. Si le temps de chauffage 210 passe en dessous de cette valeur 215, un signal 240 est émis. Il s'agit selon la figure 2, d'une impulsion rectangulaire qui démarre le procédé de contrôle du fonctionnement et ainsi le cycle de réchauffage. Le moteur de la pompe sera démarré et on attendra qu'une vitesse de rotation de consigne, définie, soit atteinte. Pour cela, le moteur est commandé par un signal défini (cycle de travail). Ce cycle de travail est situé en-dehors de la plage normale de fonctionnement de la pompe 172. On vérifie si à l'intérieur d'un intervalle de temps prédéfini, la pompe 172 atteint une vitesse de rotation définie située dans des limites prédéfinies. Si cela est le cas, on conclut que la pompe 172 fonctionne correctement. Lorsque la pompe 172 atteint la vitesse de rotation dans l'intervalle de temps défini, aucun signal de confirmation n'est envoyé pour confirmer ce résultat, bien plus, on met à l'état un signal de défaut ou un signal de décomptage. Ce contrôle de la pompe 172 et de la phase de réchauffage liée à celle-ci ne sera renouvelé qu'après un temps prédéfini sans émission d'un signal caractérisant l'état préparatoire au dosage par l'appareil de commande de dosage 160, c'est-à-dire que l'on démarre sans cela une phase de dosage bien qu'une seconde phase de décongélation de l'agent réducteur soit lancée ("2ème de décongélation du réservoir"). Cette aptitude au dosage est représentée à la figure 2 par une courbe 260. Jusqu'à l'instant tD, il n'y a pas de dosage. A l'instant

8 tD, un signal est émis par l'appareil de commande de dosage 160 qui libère le dosage. La libération du dosage peut être reconnue par exemple par un changement d'état d'une commande de déroulement SCR. Cette commande de déroulement SCR, c'est-à-dire la commande de l'état préparatoire du système de dosage, se fait dans l'appareil de commande de dosage 160. Ce signal est représenté par un signal 262 à la figure 2. Ainsi, un cycle de réchauffage ne sera toujours démarré qu'après une durée prédéfinie sans que l'on ne soit prêt pour le dosage. lo

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de contrôle du fonctionnement d'une pompe d'agent réducteur (172) d'un système réducteur NOx d'un moteur à combustion (110), caractérisé en ce qu' on vérifie la pompe (172) atteint une vitesse de rotation définie dans un intervalle de temps donné et dans des limites définies. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on démarre le contrôle lorsque le temps de dégel résiduel d'une solution d'agent réducteur gelée dans un réservoir d'agent réducteur (170) passe en dessous d'un seuil prédéfini. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le seuil par un temps de contrôle maximum prédéfini pour le contrôle du fonctionnement de la pompe (172). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue un cycle de réchauffage de la pompe par la commande de la pompe (172) à une vitesse de rotation prédéfinie seulement si à l'intérieur d'un intervalle de temps prédéfini, il n'y a pas eu émission d'un signal caractérisant l'aptitude au dosage du système réducteur NOx. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on commande la pompe (172) par un appareil de commande de dosage (160) jusqu'à atteindre une vitesse de rotation de consigne, définie. 6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on commande la pompe (172) avec un signal caractérisant une vitesse de rotation de consigne, définie, pour réaliser un cycle de réchauffage de la pompe (172). 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on commande la pompe (172) avec un signal de cycle de travail défini de manière fixe. 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de cycle de travail se situe à l'extérieur de la plage normale de fonctionnement de la pompe (172).15