FR3040003A1

FR3040003A1 - Procede et dispositif de calcul de la qualite d'une solution d'agent reducteur

Info

Publication number: FR3040003A1
Application number: FR1657656A
Authority: FR
Inventors: Sascha Schumacher; Christian Romstoeck; Jan Michl Hofmann; Andreas Fritsch; Torsten Handler; Marc Chaineux; Hauke Wendt; Reinold Weinmann; Tobias Pfister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2017-02-17
Anticipated expiration: 2036-08-09
Also published as: FR3040003B1; DE102015215388A1

Abstract

Procédé de calcul de la qualité d'une solution d'agent réducteur à l'aide d'un capteur de qualité, procédé caractérisé en ce qu'on utilise une valeur de capteur fournie par le capteur de qualité (31) comme signal d'entrée pour le traitement du signal dans un circuit électronique d'exploitation ayant deux filtres avec des constantes de temps différentes, et - on vérifie (16, 17) si le plus lent des deux filtres ne respecte pas un premier seuil (b1) prédéfini, et - on vérifie si la différence des deux filtres porte atteinte à un second seuil (b2) prédéfini, et - on estime qu'il y a un défaut (E1, E2) si au moins l'un des deux seuils (b1, b2) n'est pas respecté.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif de calcul de la qualité d’une solution d’agent réduction à l’aide d’un capteur de qualité. L’invention se rapporte aussi à un programme d’ordinateur exécutant les étapes du procédé sur un calculateur ainsi qu’un support de mémoire lisible par une machine et qui contient le programme. L’invention se rapporte également à un appareil de commande électronique pour appliquer le procédé.

Etat de la technique

Il est connu de réduire les émissions d’oxydes d’azote des véhicules automobiles par des unités de post-traitement des gaz d’échappement. Ces unité de post-traitement introduisent une solution aqueuse d’urée contenue dans un réservoir pour injecter cette solution dans la conduite des gaz d’échappement d’une unité à combustion interne, par exemple un moteur à combustion interne. On réduit ainsi les émissions d’oxydes d’azote par un procédé de réduction catalytique sélective (encore appelé procédé SCR). Comme la solution aqueuse d’urée est utilisée par injection dans la conduite des gaz d’échappement du moteur à combustion interne dans la région du catalyseur SCR, il faut de temps en temps remplir de nouveau le réservoir.

La réduction des oxydes d’azote n’est possible que si la solution aqueuse d’urée a une qualité suffisante. Si l’on remplit le réservoir avec une solution aqueuse d’urée de moindre qualité, on ne garantit pas une réduction suffisante des oxydes d’azote dans les gaz d’échappement d’une unité à combustion interne.

Le document DE 10 2005 012 393 B4 décrit un système de diagnostique de la qualité de la solution d’agent réactif, notamment d’une solution aqueuse d’urée. Le système comporte entre autre une source de solution d’agent réactif, un dispositif pour déterminer la qualité de la solution d’agent réactif, un premier et un second filtres ainsi qu’un premier et un second comparateurs. La qualité ou coefficient de qualité est, par exemple, la concentration d’agent réactif dans la solution d’agent réactif. Les deux filtres ont chacun un coefficient de qualité et génèrent respectivement un premier et second coefficient de qualité, filtré. Le premier coefficient de qualité filtré est comparé dans un premier comparateur à deux seuils et donne un niveau de défaut si le premier coefficient de qualité, filtré est extérieur à la plage délimitée par les deux seuils.

Le second coefficient de qualité, filtré est comparé par le second comparateur à un troisième seuil et si le second coefficient de qualité et filtré, dépasse vers le haut ou vers le bas le troisième seuil, il y a émission d’un coefficient de défaut. En fonction des deux coefficients de défaut obtenus on libère ou on bloque la logique de surveillance de la qualité de l’agent réactif.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour objet un procédé de calcul de la qualité d’une solution d’agent réducteur à l’aide d’un capteur de qualité, ce procédé étant caractérisé en ce qu’on utilise une valeur de capteur fournie par le capteur de qualité comme signal d’entrée pour le traitement du signal dans un circuit électronique d’exploitation ayant deux filtres avec des constantes de temps différentes et on vérifie si le plus lent des deux filtres ne respecte pas un premier seuil prédéfini et, on vérifie si la différence des deux filtres porte atteinte à un second seuil prédéfini et, on estime qu’il y a un défaut si au moins l’un des deux seuils n’est pas respecté.

La base de l’invention est le procédé de calcul de la qualité d’une solution d’agent réducteur à l’aide d’un capteur de qualité. La valeur fournie par le capteur de qualité est un signal traité ensuite dans une électronique d’exploitation. Cette électronique d’exploitation comporte deux filtres ayant des constantes de temps différentes. Le procédé vérifie si le plus lent des deux filtres ne respecte pas un premier seuil prédéfini et si la différence des deux filtres ne respecte pas un second seuil prédéfini. On constate qu’il y a un défaut si au moins l’un des deux seuils n’est pas respecté. C’est ainsi, que de manière avantageuse, on pourra détecter un mauvais remplissage à l’aide de la qualité de la solution d’agent réducteur résultant d’une comparaison relative. En particulier, les deux filtres du circuit électronique d’exploitation sont des filtres PT 1. Cette solution est très avantageuse, car un filtre PT 1 est un circuit simple et bien connu selon l’état de la technique par sa fonction de transfert.

Le procédé permet de détecter avantageusement la dérive du capteur de qualité si le premier filtre ne respecte pas un premier seuil prédéfini. Cela permet de façon simple de distinguer un défaut lié à la métrologie, ici un défaut du capteur et la qualité effectivement défectueuse de la solution d’agent réducteur.

De façon préférentielle, le procédé permet de déceler une dilution de la solution d’agent réducteur si la différence des deux filtres ne respecte pas le second seuil prédéfini. Cette procédure avantageuse permet de déceler de manière simple une solution d’agent réducteur dont la qualité est insuffisante.

Selon un développement préférentiel, les deux filtres coupent les fréquences supérieures et inférieures du signal brut fourni par le capteur et ne tiennent compte pour l’exploitation que de la plage médiane de la fréquence. Cette procédure est très avantageuse, car de cette manière, on réduit la quantité de données à traiter et ainsi on raccourcit le temps de calcul.

Selon un développement avantageux de l’invention, le procédé applique plusieurs étapes pour calculer la qualité de la solution d’agent réducteur. Tout d’abord on saisit le coefficient de variation de température de la solution d’agent réducteur lors du nouveau remplissage du réservoir d’agent réducteur avec une solution d’agent réducteur en utilisant un capteur de température. Dans la seconde étape on vérifie si le coefficient de variation de température ainsi saisi se situe dans les limites prédéfinies. Dès que le coefficient de variation de température est à l’extérieur de ces limites, on arrête le calcul de la qualité de la solution d’agent réducteur pendant une durée prédéfinie. Cette procédure est très avantageuse car on évite de cette manière des défauts qui résultent d’une variation trop importante de la température.

De façon préférentielle, on interrompt également le calcul de la qualité de la solution d’agent réducteur dès que la température de la solution d’agent réducteur se situe à l’extérieur des limites prédéfinies. Cette procédure est avantageuse car d’une part elle garantit que le réservoir d’agent réducteur est dégelé et d’autre part elle permet de constater si le réservoir d’agent réducteur est à une température extrême, c’est-à-dire une température située au-delà des limites prédéfinies. Cette situation conduirait en effet à des mesures imprécises.

En outre, on interrompt de façon préférentielle, le calcul de la qualité de la solution d’agent réducteur dès qu’une valeur représentant la mesure de qualité du capteur de qualité est inférieure à un seuil prédéfini. Cette procédure est très avantageuse car elle permet de déceler ainsi de manière simple une valeur de mesure entachée d’erreur. L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur pour exécuter les étapes du procédé, notamment si le programme est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande électronique. Il permet d’implémenter le procédé de l’invention sur un appareil de commande électronique sans avoir à effectuer les modifications de construction. L’invention a également pour objet un support de mémoire lisible par une machine et qui contient l’enregistrement du programme. L’invention a également pour objet un appareil de commande électronique pour appliquer le programme tel que défini ci-dessus. Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de procédé de calcul de la qualité de la solution d’agent réducteur à l’aide des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d’un réservoir de solution d’agent réducteur et, la figure 2 est un ordinogramme décrivant le déroulement d’un exemple de réalisation du procédé selon l’invention pour calculer la qualité d’une solution d’agent réducteur.

Description de modes de réalisation

Pour réduire les oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement émis par les véhicules automobiles on utilise le procédé de réduction catalytique sélective (procédé SCR). Ce procédé utilise une solution d’agent réducteur, par exemple une solution aqueuse d’urée connue sous la dénomination AdBlue® que l’on injecte dans la conduite des gaz d’échappement du moteur à combustion interne. La réduction correcte des oxydes d’azote n’est possible qu’avec une solution d’agent réducteur de qualité suffisante. C’est pourquoi il est indispensable de surveiller la qualité de l’agent réducteur. Pour cela on détermine la qualité de la solution d’agent réducteur à l’aide de la concentration de l’agent réducteur dans la solution.

La figure 1 montre un réservoir de solution d’agent réducteur 1 d’un système de catalyseur SCR contenant comme solution d’agent réducteur 2, une solution aqueuse d’urée. Le fond du réservoir 1 contenant la solution d’agent réducteur comporte, dans un module 3, un capteur de qualité 31 et un capteur de température 32. Le capteur de qualité 31 est un capteur à ultrasons. Pour prélever la solution d’agent réducteur 2 dans le réservoir 1 on utilise un tube de prélèvement 4.

La figure 2 montre les différentes étapes d’un exemple de réalisation du procédé selon l’invention pour calculer la qualité d’une solution d’agent réducteur 2. Tout d’abord on saisit le coefficient de variation de température de la solution d’agent réducteur 2 au moment du remplissage du réservoir 1 avec la solution d’agent réducteur 2. Cette étape porte la référence 10. On mesure l’évolution de la température du mélange composé de la solution d’agent réducteur 2, de remplissage et de la solution d’agent réducteur 2 qui se trouve déjà dans le réservoir 1. On mesure cette évolution chronologique à l’aide du capteur de température 32 faisant partie du module 3.

Dans une seconde étape 11 du procédé on vérifie (12) que le coefficient de variation de température saisie se situe entre des limites prédéfinies f άΤλ et f άΤλ ; la différence entre f άΤλ et f άΤλ est V dt Jmm { dt l dt Jmm { dt Jmax égale à 3K. Dès que le coefficient de variation de température saisi ne se situe plus dans les limites prédéfinies, on interrompt (20) le calcul (18) de la qualité de la solution d’agent réducteur 2 pendant une durée prédéterminée tatt. Si le coefficient de variation de température j^-^j se trouve dans les limites prédéfinies (dT\ et fdT\ , on mesure (12) v dt Jmin v dt dans l’étape suivante du procédé, la température absolue TRes de la solution d’agent réducteur 2 contenue dans le réservoir 1 à l’aide du capteur de température 32 faisant partie du module 3 ; on vérifie 13 si cette température absolue se trouve entre les limites prédéfinies TRes,min 2 °C et Tres,max=+50°C. Dès que la température Tres est à l’extérieur des limites prédéfinies on interrompt (20) de nouveau le calcule (18) de la qualité de la solution de l’agent réducteur 2 pendant la durée prédéterminée tatt= 60 secondes. Si la température absolue Tres se situe entre les limites prédéfinies Très,min et Tres,max, on saisit (14) dans l’étape suivante une valeur q qui représente la mesure de qualité du capteur de qualité 31 et on vérifie (15) si la valeur q est inférieure à un seuil prédéfini qs.

Un exemple de la valeur q est le nombre des échos reçus par le capteur de qualité 31 en réponse aux impulsions d’ultrasons émises. Si pour chaque impulsion d’ultrasons émise on reçoit un écho, la qualité de mesure du capteur de qualité 31 est très bonne. Si, en revanche, on ne reçoit aucun écho, le capteur de qualité 31a une très mauvaise qualité de mesure. Si la valeur q est supérieure au seuil qs, on interrompt (20) également dans ce cas le calcul (18) de la qualité de la solution d’agent réducteur 2 pendant une durée prédéfinie tatt.

Si la valeur q est inférieure au seuil qs, on vérifie ensuite à l’aide de deux filtres faisant partie du circuit électronique d’exploitation si on peut effectuer le calcul de la qualité de la solution d’agent réducteur 2 comme valeur d’entrée les deux filtres reçoivent une valeur du capteur de qualité 31. Les deux filtres sont des filtres PT 1 qui ont des constantes de temps différentes et coupent ainsi les fréquences hautes et basses du signal brut fourni par le capteur de qualité 31 de sorte que l’on ne tient compte pour l’exploitation que de la plage médiane de la fréquence. Dans l’étape (16) suivante du procédé on vérifie si le filtre PT1 le plus lent ne respecte pas un premier seuil bi prédéfini. Si cela est le cas, on émet un premier défaut Ei indiquant qu’il y a une dérive du capteur de qualité 31 si le seuil bi est respecté, on vérifie dans l’étape (17) (suivante) si la différence des deux filtres PT1 ne respecte pas un second seuil b2 prédéfini. Dans l’affirmative, on émet un second défaut E2 selon lequel on est en présence d’une solution diluée d’agent réducteur 2. Si le seuil b2 est respecté, on effectue le calcule 18 de la qualité de la solution d’agent réducteur 2.

Claims

REVENDICATIONS 1°) Procédé de calcul de la qualité d’une solution d’agent réducteur (2) à l’aide d’un capteur de qualité (31), procédé caractérisé en ce qu’ - on utilise une valeur de capteur fournie par le capteur de qualité (31) comme signal d’entrée pour le traitement du signal dans un circuit électronique d’exploitation ayant deux filtres avec des constantes de temps différentes, - on vérifie (16, 17) si le plus lent des deux filtres ne respecte pas un premier seuil (bi) prédéfini, - on vérifie si la différence des deux filtres porte atteinte à un second seuil (b2) prédéfini, et - on estime qu’il y a un défaut (Ei, E2) si au moins l’un des deux seuils (bi, b2) n’est pas respecté.
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux filtres du circuit électronique d’exploitation sont des filtres PT 1.
3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’ on décèle une dérive du capteur de qualité (31) si le premier filtre ne respecte pas le premier seuil (bi) prédéfini.
4°) Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’ on détecte que la solution d’agent réducteur (2) est diluée si la différence des deux filtres ne respecte pas le second seuil (b2) prédéfini.
5°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les filtres coupent les fréquences hautes et les fréquences basses du signal brut fourni par le capteur et on ne tient compte que de la plage médiane de la fréquence nécessaire pour l’exploitation.
6°) Procédé de calcul de qualité d’une solution d’agent réducteur (2) selon l’une des revendications 1 à 5, procédé caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes consistant à : a. saisir (10) un coefficient de variation de température de la solution d’agent réducteur (2) au moment du nouveau remplissage du réservoir d’agent réducteur (1) avec une solution d’agent réducteur (2) à l’aide d’un capteur de température (32), b. on vérifie (11) si le premier coefficient de température saisi j se situe dans des limites prédéfinies f dT~] et f άΤλ et V dt ymin v dt c. on arrête (20) le calcul (18) de la qualité de la solution d’agent réducteur (2) pendant une durée prédéfinie tatt dès que le coefficient de variation de température j se situe à l’extérieur des limites prédéfinies idT) et (dT\ V dt ^ dt 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’ on arrête le calcul (18) de la qualité de la solution d’agent réducteur (2) dès que la température (Tres) de la solution d’agent réducteur (2) est à l’extérieur de limites prédéfinies (TRes,min) et (TRes,max). 8°) Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu’ on arrête également le calcul (18) de la qualité de la solution d’agent réducteur (2) dès que la valeur q représentant la qualité de la mesure du capteur de qualité (31) est inférieure à un seuil (qs) prédéfini. 9°) Programme d’ordinateur conçu pour appliquer chaque étape du procédé selon l’une des revendications 1 à 8. 10°) Support de mémoire lisible par une machine contenant l’enregistrement du programme d’ordinateur selon la revendication 9. 11°) Appareil de commande électronique appliquant le procédé selon l’une des revendications 1 à 8, selon lequel - on utilise une valeur de capteur fournie par le capteur de qualité (31) comme signal d’entrée pour le traitement du signal dans un circuit électronique d’exploitation ayant deux filtres avec des constantes de temps différentes, - on vérifie (16, 17) si le plus lent des deux filtres ne respecte pas un premier seuil (bi) prédéfini, - on vérifie si la différence des deux filtres porte atteinte à un second seuil (62) prédéfini, et - on estime qu’il y a un défaut (Ei, E2) si au moins l’un des deux seuils (bi, b2) n’est pas respecté.