FR3053732A1 - Procede de controle d'un etat de fonctionnement d'un systeme de reduction catalytique selective des oxydes d'azote pour un vehicule - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle d'un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective (2) des oxydes d'azote pour un véhicule comprenant un moteur (6) relié à une ligne d'échappement (7), le système (2) étant pourvu d'un catalyseur (9) notamment d'un pain de réduction catalytique, le procédé comprenant une étape de détection (21) d'une phase de fonctionnement du moteur (6) durant laquelle un premier composant (15a) d'une réaction exothermique susceptible d'être réalisée au sein dudit catalyseur (9) est présent dans des gaz d'échappement (14) et une étape d'analyse (22) de la réaction exothermique résultante d'une pénétration dudit premier composant (15a) dans ledit catalyseur (9) pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, dudit catalyseur (9).

Description

© N° de publication : 3 053 732 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 56481 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © IntCI8
F 01 N 11/00 (2017.01), F 01 N 3/20
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 06.07.16. © Demandeur(s) : RENAULT S.A.S — FR.
(© Priorité : (© Inventeur(s) : SELLAMI ALI.
©) Date de mise à la disposition du public de la demande : 12.01.18 Bulletin 18/02.
©) Liste des documents cités dans le rapport de recherche préliminaire : Se reporter à la fin du présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux apparentés : ® Titulaire(s) : RENAULT S.A.S.
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : NOVAIMO.
FR 3 053 732 - A1 (t>4) PROCEDE DE CONTROLE D'UN ETAT DE FONCTIONNEMENT D'UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE DES OXYDES D'AZOTE POUR UN VEHICULE.
©) L'invention concerne un procédé de contrôle d'un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective (2) des oxydes d'azote pour un véhicule comprenant un moteur (6) relié à une ligne d'échappement (7), le système (2) étant pourvu d'un catalyseur (9) notamment d'un pain de réduction catalytique, le procédé comprenant une étape de détection (21 ) d'une phase de fonctionnement du moteur (6) durant laquelle un premier composant (15a) d'une réaction exothermique susceptible d'être réalisée au sein dudit catalyseur (9) est présent dans des gaz d'échappement (14) et une étape d'analyse (22) de la réaction exothermique résultante d'une pénétration dudit premier composant (15a) dans ledit catalyseur (9) pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, dudit catalyseur (9).
Figure FR3053732A1_D0001
Illllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
PROCEDE DE CONTROLE D’UN ETAT DE FONCTIONNEMENT D'UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE DES OXYDES D’AZOTE POUR UN VEHICULE
La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un état de fonctionnement d’un système de réduction catalytique sélective pour un véhicule ainsi qu’un dispositif de contrôle pour la mise en œuvre de ce procédé.
L’invention concerne également un véhicule notamment un véhicule automobile comportant un tel dispositif de contrôle ainsi qu’un logiciel de contrôle du moteur.
Les moteurs à combustion interne produisent des gaz d'échappement qui contiennent des substances polluantes telles que des hydrocarbures imbrûlés (HC), du monoxyde de carbone (CO) ou encore des oxydes d'azote (NOx). Il est nécessaire de traiter ces substances polluantes avant de les évacuer dans l'atmosphère. Les véhicules automobiles sont pourvus, à cet effet, de systèmes de post-traitement des gaz d'échappement.
La figure 1 présente un exemple de moteur ayant un système de posttraitement des gaz dans sa ligne d'échappement, par exemple un moteur diesel. Typiquement, un système de post-traitement des gaz d'échappement comprend un catalyseur d'oxydation 101, un système de réduction catalytique sélective 102 et un filtre à particules 103. Le catalyseur d'oxydation 101 ou DOC (pour « Diesel Oxydation Catalyst » en anglais) assure le traitement des HC et du CO. Le système de réduction catalytique sélective 102 des oxydes d’azote ou SCR (pour « Sélective Catalytic Réduction » en anglais) assure le traitement des NOx contenus dans les gaz d'échappement et permet de réduire les NOx grâce à l'injection d'un réducteur et à un pain catalytique. Le réducteur est injecté dans la ligne d'échappement des gaz par l'intermédiaire d'un injecteur. Classiquement le réducteur est de l'ammoniac (NH3). L'injection de l'ammoniac peut être réalisée par l'intermédiaire d'une autre espèce chimique telle que l'urée, ou l’AdBlue® qui est composé d’urée diluée à 30% dans de l’eau. Le filtre à particule 103 ou FAP assure le traitement des particules de suie contenues dans les gaz d'échappement, en retenant ces mêmes particules.
Lors d'un dysfonctionnement du système de réduction catalytique 102, les émissions de NOx augmentent. Une telle augmentation des émissions de NOx peut entraîner le dépassement d'un seuil d'émission réglementaire, tel qu'un seuil de diagnostic embarqué ou OBD (pour « On Board Diagnosis » en anglais). Dans ce cas, la réglementation, notamment la norme européenne en vigueur « EURO 6 » impose que le défaut de fonctionnement du système de réduction catalytique 102 soit détecté par l'intermédiaire d'un contrôle d’un état de fonctionnement du système de réduction catalytique 102.
Dans ces conditions, pour contrôler le bon fonctionnement de ce système de réduction catalytique 102, on connaît dans l’état de la technique un procédé de contrôle prévoyant l’utilisation de capteurs de température et de concentration en NOx en amont et en aval du système, la température et les concentrations étant comparées par la suite à des valeurs de seuil relatives à des normes requises par le diagnostic OBD. Un tel procédé de contrôle nécessite l’utilisation de capteurs d’oxydes d’azote supplémentaires et non sélectifs, plus précisément sensibles non seulement aux NOx mais aussi au NH3, ce qui le rend difficile et coûteux à mettre en œuvre.
On connaît d’autres procédés de contrôle décrits dans les documents de brevet FR2833994, FR2993315 et FR3005104 qui prévoient la vérification du bon fonctionnement d’un catalyseur d'une ligne d'échappement basée sur l’augmentation de la température générée par l'activité catalytique d’un catalyseur diagnostiqué suite à une excitation forcée du catalyseur par une augmentation maîtrisée de la concentration de réducteurs en amont du catalyseur engendrée par une injection de carburant en amont du catalyseur. En provoquant une injection tardive de carburant dans les îo cylindres du moteur, la température en sortie du catalyseuren fonctionnement normal augmente, alors que si le catalyseur est défaillant, la température de sortie n'augmente pas.
Cependant, de tels procédés de contrôle sont intrusifs par rapport au mode de fonctionnement normal du moteur et engendrent de plus une consommation supplémentaire de carburant.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients liés à l’état de la technique.
Dans ce dessein, l’invention concerne un procédé de contrôle d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote pour un véhicule comprenant un moteur relié à une ligne d’échappement, le système étant pourvu d’un catalyseur notamment d’un pain de réduction catalytique, le procédé comprenant une étape de détection d’une phase de fonctionnement du moteur durant laquelle un premier composant d’une réaction exothermique susceptible d’être réalisée au sein dudit catalyseur est présent dans des gaz d’échappement et une étape d’analyse de la réaction exothermique résultante d’une pénétration dudit premier composant dans ledit catalyseur pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, dudit catalyseur.
Dans d’autres modes de réalisation :
- ladite étape d’analyse comprend une sous-étape de détermination d’un critère de diagnostic en fonction d’un ensemble de données modifié d’écarts de températures entre des températures de gaz d’échappement en amont et en aval dudit catalyseur ;
- l’étape d’analyse comprend :
• une sous-étape de détermination d’un critère de diagnostic résultant d’une intégration d’un ensemble de données modifié d’écarts de températures, et/ou • une sous-étape de construction d’un ensemble de données d’écarts de températures entre des températures de gaz d’échappement en amont et en aval dudit catalyseur préalablement déterminées ;
- le procédé comprend une étape d’estimation de l’état de fonctionnement du catalyseur à partir d’une comparaison réalisée entre un critère de diagnostic et une valeur de seuil de dysfonctionnement ;
- l’étape d’analyse comprend une sous-étape de détermination de températures de gaz d’échappement en amont et en aval du catalyseur lors de laquelle :
• une température des gaz d’échappement en aval dudit catalyseur est mesurée, et • une température des gaz d’échappement en amont dudit catalyseur est mesurée, ou • une température des gaz d’échappement en amont dudit catalyseur est estimée à partir d’un modèle thermique des gaz d’échappement adapté pour déterminer la température des gaz d’échappement en amont du catalyseur en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et/ou du catalyseur ;
- la réaction exothermique est réalisée au sein dudit catalyseur entre le premier composant notamment de l’eau, et un deuxième composant, notamment de la zéolithe, constituant un revêtement catalytique du catalyseur, et
- la phase de fonctionnement détectée du moteur est une phase de démarrage à froid de ce dernier.
L’invention concerne également un dispositif de contrôle d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote pour un véhicule comprenant un moteur relié à une ligne d’échappement, le système étant pourvu d’un catalyseur notamment d’un pain de réduction catalytique, le dispositif comprenant :
- un module de vérification du fonctionnement du moteur susceptible de participer à la détection d’une phase de fonctionnement dudit moteur durant laquelle un premier composant d’une réaction exothermique susceptible d’être réalisée au sein du catalyseur est présent dans les gaz d’échappement ;
- un module de contrôle des paramètres de fonctionnement du système susceptible de participer à la détermination des températures de gaz d’échappement en aval et en amont du catalyseur, et
- une unité de commande réalisant notamment une analyse de la réaction exothermique résultante d’une pénétration dudit premier composant dans le catalyseur pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, de ce catalyseur.
Avantageusement, le module de contrôle comprend des capteurs de température agencés en amont et en aval du catalyseur.
L’invention concerne aussi un logiciel de contrôle de moteur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes dudit procédé lorsque ledit programme est exécuté par une unité de commande électronique, un module de vérification du fonctionnement du moteur et/ou un module de contrôle des paramètres de fonctionnement du système.
L’invention concerne un également un véhicule automobile comprenant le dispositif de contrôle d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux figures, réalisé à titre d’exemple indicatif et non limitatif :
- la figure 1 représente une vue d’une ligne d’échappement d’un véhicule comprenant un système de post-traitement de gaz d’échappement de l’état de l’art antérieur ;
- la figure 2 représente une vue schématique du dispositif de contrôle d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 3 représente une vue schématique du système de réduction catalytique sélective compris dans une ligne d’échappement du véhicule selon le mode de réalisation de l’invention ;
- les figures 4 et 5 sont des vues à grande échelle relatives à une partie d’un catalyseur compris dans le système selon le mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 6 représente un logigramme relatif à un procédé de contrôle d’un état de fonctionnement du système de réduction catalytique sélective selon le mode de réalisation de l’invention ;
- les figures 7A et 8A représentent des courbes de températures de gaz d’échappement en amont et en aval du catalyseur du système, déterminées pour ce catalyseur lorsqu’il présente un état fonctionnel et un état défaillant selon le mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 7B représente des courbes relatives à un ensemble de données d’écarts de températures lorsque le catalyseur présente un état fonctionnel et un état défaillant selon le mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 8B représente des courbes relatives à un ensemble de données modifié d’écarts de températures lorsque le catalyseur présente un état fonctionnel et un état défaillant selon le mode de réalisation de l’invention, et
- la figure 8C représente des courbes relatives à un critère de diagnostic lorsque le catalyseur présente un état fonctionnel et un état défaillant selon le mode de réalisation de l’invention.
Dans la description, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens 20 d'écoulement normal des gaz d’échappement, à savoir du moteur vers l’atmosphère extérieure à travers une ligne d’échappement 7 d’un véhicule.
Dans un mode de réalisation de l’invention, un véhicule notamment un véhicule automobile comprend en référence à la figure 2 un dispositif de contrôle 1 d’un état de fonctionnement d’un système de réduction catalytique sélective 2 des oxydes d’azote pour ce véhicule. Ce véhicule comprend un moteur thermique 6, de type diesel, qui est relié à une ligne d’échappement 7. Le moteur 6 comprend des cylindres, un collecteur d'admission d'air frais ou répartiteur, un collecteur d'échappement. Les cylindres sont alimentés en air par l'intermédiaire du répartiteur, lui-même alimenté par une conduite pourvue d'un filtre à air. Durant la phase de fonctionnement du moteur 6, des gaz d’échappement 14 récupérés par le collecteur d'échappement du moteur 6, sont issus de la combustion et évacués vers l'extérieur, en passant par cette ligne d’échappement 7. Ce moteur 6 est également équipé d’un système de post-traitement des gaz d’échappement 14 défini dans la ligne d’échappement 7. Ce système de post-traitement des gaz 14 comprend notamment le système de réduction catalytique sélective 2 pourvu d’un catalyseur 9 tel qu’un pain de réduction catalytique 9. On notera que le système 2 peut comprendre plusieurs pains catalytiques 9 et que dans ces conditions l’invention permet de contrôler l’état de fonctionnement de chaque pain catalytique 9 de manière distincte.
Dans ce véhicule, le dispositif de contrôle 1 comporte une unité de commande électronique 3 plus connue sous l’acronyme ECU (acronyme anglais pour : Electronic Control Unit) et pouvant être un calculateur embarqué, ainsi qu’un module de vérification 4 du fonctionnement du moteur 6 et un module de contrôle 5 des paramètres de fonctionnement du système 2.
L’unité de commande 3 est reliée à ces modules notamment via un réseau CAN (acronyme de « Controller Area Network »). Dans une variante, ces modules 4, 5 peuvent également être compris dans cette unité de commande 3. Cette unité de commande 3 comprend des ressources matérielles et logicielles et plus précisément au moins un processeur coopérant avec des éléments de mémoire. Ces ressources matérielles et logicielles sont aptes à exécuter des instructions pour la mise en œuvre d’un logiciel de contrôle du moteur.
Le module de vérification 4 du fonctionnement du moteur 6 permet de vérifier notamment les paramètres correspondant à un point de fonctionnement du moteur 6, tels que la demande de couple du conducteur, le régime du moteur 6, etc... En particulier, ce module de vérification 4 permet également de détecter une phase de fonctionnement du moteur 6 notamment une phase durant laquelle un premier composant 15a d’une réaction exothermique susceptible d’être réalisée au sein du système 2, est présent dans les gaz d’échappement 14.
Le module de contrôle 5 des paramètres de fonctionnement du système 2 comprend notamment des capteurs de température 8a, 8b permettant de mesurer la température Tam, Tav des gaz d’échappement 14 en amont et en aval du système 2 et en particulier en amont et en aval du catalyseur 9.
En référence à la figure 3, dans ce moteur 6, le système de réduction catalytique sélective 2 des oxydes d’azote plus connu sous l’acronyme SCR qui signifie en anglais « Sélective Catalytic Réduction » est destiné à la dépollution des gaz d’échappement 14 du moteur 6. Ainsi que nous l’avons évoqué, ce système 2 comprend un catalyseur 9 encore appelé convertisseur catalytique, qui correspond dans ce mode de réalisation au pain catalytique. Le système 2 assure le traitement des oxydes d'azote notés généralement NO, NO2 ou encore NOx par la suite, qui sont contenus dans ces gaz d’échappement 14 et permet alors de réduire les NOx grâce à l'injection d'un agent de réduction 16, ou réducteur, et au catalyseur 9 ici le pain catalytique. Ce système 2 comprend un module de stockage 18 comprenant l’agent de réduction 16 qui est relié à la ligne d’échappement 7 en amont d’un module de mélange 19 de ce gaz d’échappement 14 avec cet agent de réduction 16. Le module de mélange 19 est agencé en amont du catalyseur 9 de ce système 2.
Sur les figures 4 et 5, ce catalyseur 9 comprend un substrat 10, pouvant être un monolithe en céramique telle que de la céramique cordiérite, pourvu de canaux 12 dont des parois internes sont enduites d'une phase active catalytique 11 que l'on peut désigner par le terme anglo-saxon de « washcoat ». Suivant la terminologie française, on parlera de phase active 11 ou de revêtement catalytique 11 comme équivalent du terme « washcoat ». Ce revêtement catalytique 11 est une couche intermédiaire poreuse comprise dans chaque canal 12 du substrat 10. Cette couche possède une très grande surface 17 spécifique de contact avec les gaz d’échappement 14 et participe au stockage d’un agent de réduction 16 dans des sites actifs 13 définis au niveau de cette surface 17 et au niveau desquels se produisent des réactions de réduction des NOx.
Ainsi que nous l’avons évoqué précédemment, l’agent de réduction 16 qui est injecté dans la ligne d’échappement 7 par le module de stockage 18 est mélangé aux gaz d’échappement 14 dans le module de mélange 19. Cet agent de réduction 16 peut être par exemple de l’hydrogène, des hydrocarbures ou encore de l’éthanol. Cependant, dans ce mode de réalisation, l’agent de réduction 16 est de préférence un composé ammoniacal qui peut être soit sous une forme liquide tel que de l’AdBlue® qui est une solution pouvant comprendre 32,5% urée et 62,5% eau, ou soit sous une forme solide tel que de l’ammoniac gazeux stocké sous forme de cristaux solides.
Ainsi, cet agent de réduction 16 tel que de l’ammoniac est alors stocké dans les sites actifs 13 de ce revêtement catalytique 11 pour réduire les NOx compris dans les gaz d’échappement 14 qui traversent les canaux
12 du substrat 10 de ce catalyseur 9 selon les principales réactions de réduction suivantes :
4NO + 4NH3+O2 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + 02 -^3N2 +6H2O NO2 + NO + 2NH3 -^2N2 + 3H2O
Ce revêtement catalytique 11 est constitué d’un deuxième composant 15b qui peut être un minéral microporeux appartenant au groupe des silicates tel que de la zéolithe. Ce deuxième composant 15b est apte à réaliser avec le premier composant 15a une réaction exothermique à l’origine d’un phénomène dit « d’exotherme » correspondant à un échauffement du catalyseur 9 dû à la libération d'énergie produite par cette réaction exothermique dans le catalyseur 9. Ce phénomène d’exotherme G est inexistant pour un système 2 ayant un état de fonctionnement dégradé ne permettant pas un traitement des substances polluantes comprises dans les gaz d’échappement 14 et résultant notamment d’un état défaillant du catalyseur 9. En effet, un tel état du catalyseur 9 traduit une usure et/ou un vieillissement de ce dernier, notamment du revêtement catalytique 11 constitué de ce deuxième composant 15b, induisant directement une réduction voire une disparition du nombre de sites actifs 13 au niveau desquels se produisent des réactions de réduction des NOx. Effectivement, avec le temps, les gaz d’échappement 14 effritent ce revêtement 11 et en particulier les sites actifs 13 dont il est pourvu. Cette dégradation est d’autant plus forte que le débit des gaz d’échappement 14 est fort et que ces derniers sont à de très hautes températures. Cet effritement lent et continu vient réduire les sites actifs 13 en nombre mais également en efficacité. Ainsi chaque site actif 13 ne capte plus d’agent de réduction 16 avec autant d’efficacité qu’un catalyseur 9 présentant un état fonctionnel.
En référence aux figures 6 à 8B, un tel dispositif 1 est défini pour mettre en œuvre un procédé de contrôle de l’état de fonctionnement du système de réduction catalytique sélective 2 des oxydes d’azote. Un tel procédé permet notamment qu’une information de défaut de fonctionnement du système 2 est remontée à un utilisateur d'un véhicule lors d'un dysfonctionnement du système 2. Pour cela, le procédé comprend la mise en place d'un contrôle d’un état de fonctionnement du système 2 basé sur la mesure de températures Tam, Tav des gaz d’échappement 14 en amont et/ou en aval du système de réduction catalytique sélective 2 des oxydes d’azote et notamment du catalyseur 9. Ce contrôle est réalisé durant des phases de fonctionnement du moteur 6 qui présentent des conditions favorables à la réalisation d’un tel contrôle.
Le procédé permet un contrôle fiable et efficace de l’état de fonctionnement du système de réduction catalytique sélective 2 des oxydes d’azote du véhicule. Pour ce faire, ce procédé comprend une étape de détection 21 d’une phase de fonctionnement du moteur 6. La détection de cette phase de fonctionnement autorise un déclenchement du contrôle de l’état de fonctionnement du système 2. Une telle étape 21 est mise en œuvre par l’unité de commande 3 et en particulier par le module de vérification 4 du fonctionnement du moteur 6. Lors de cette étape 21, le module de vérification 4 vérifie les paramètres de fonctionnement du moteur 6 et est ainsi apte à détecter différentes phases de fonctionnement de ce dernier. Un tel module de vérification 4 est configuré pour transmettre les différentes phases de fonctionnement détectées à l’unité de commande 3. Cette unité de commande 3 est ensuite apte à identifier parmi ces phases de fonctionnement du moteur 6 reçues, une phase durant laquelle le premier composant 15a est compris dans les gaz d’échappement 14 qui vont traverser le système 2 et en particulier le catalyseur 9. Ce premier composant 15a compris dans les gaz d’échappement 14 participe avec le deuxième composant 15b compris dans le catalyseur 9 à la réaction exothermique qui est susceptible d’être réalisée au sein de ce dernier en particulier au sein du revêtement catalytique 11.
Dans ce contexte, ce premier composant 15a peut correspondre à de l’eau. Un tel composant 15a est par exemple présent dans les gaz d’échappement 14, lors d’une phase détectée qui peut être une phase de démarrage à froid du moteur 6. En effet, les gaz d’échappement 14 générés durant une période dénommée par la suite « période de diagnostic >> suite au démarrage à froid du moteur 6, comprennent de l’eau sous forme liquide provenant de la condensation de l’eau contenue dans les gaz d’échappement 14 lorsque la ligne d’échappement 7 est froide. Cette période de diagnostic P peut être comprise lorsque la phase de fonctionnement du moteur 6 détectée est une phase de démarrage à froid, entre environ 0 et 300 secondes, et de préférence entre 90 et 200 secondes. On comprend bien que cette période de diagnostic P est io fonction de la phase de fonctionnement détectée du moteur 6, des caractéristiques du moteur 6, des caractéristiques du catalyseur 9, et/ou des conditions environnementales dans lesquelles sont compris le moteur et le catalyseur 9.
On comprend bien, qu’une telle étape 21 permet de déterminer les conditions favorables à l'établissement du contrôle de l’état de fonctionnement du système 2 en permettant d’identifier la phase de fonctionnement du moteur 6 la plus adaptée au déclenchement de ce contrôle. En outre, cette étape 21 participe à améliorer la fiabilité de ce contrôle.
Par la suite, le procédé prévoit alors une étape d’analyse 22 de la réaction exothermique résultante d’une pénétration du premier composant 15a dans ledit système 2 notamment dans le catalyseur 9 pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, du catalyseur 9 et donc du système 2. Lors de cette étape 22, le phénomène d’exotherme G, c’est-à-dire la quantité d’énergie généré par la réaction exothermique réalisée à partir des premier et deuxième composants 15a, 15b lorsque les gaz d’échappement 14 parcours les canaux 12 du catalyseur 9, est alors analysé.
Pour ce faire, cette étape 22 comprend une sous-étape de détermination 23 de températures Tam, Tav des gaz d’échappement 14 en amont et en aval du système 2 et notamment du catalyseur 9. Lors de cette sous5 étape 23, les capteurs de température 8a, 8b des gaz d’échappement 14 agencés en amont et en aval du catalyseur 9 transmettent des signaux relatifs à des mesures de ces températures Tam, Tav à l’unité de commande 3 en particulier au module de contrôle 5 du fonctionnement du système 2. Dans une variante, seule le capteur de température 8b agencé îo en aval du catalyseur 9 transmet des signaux relatifs à des mesures de cette température aval Tav, l’unité de commande 3 étant alors apte à déterminer la température Tam en amont du catalyseur 9 à partir d’un modèle thermique des gaz d’échappement 14 adapté pour déterminer la température Tam des gaz d’échappement 14 en amont du catalyseur 9 en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur 6 et/ou du catalyseur 9.
Par la suite, ces températures Tam, Tav en amont et en aval du catalyseur 9 sont archivées dans les éléments de mémoire de l’unité de commande
3.
Les températures Tam, Tav déterminées et archivées dans l’unité de commande 3, sont illustrées sur les figures 7A et 8A. Pour une meilleure compréhension de l’invention, sur les figures 7A et 8A sont représentées :
· sur les courbes A et B respectivement les températures Tam,
Tav en amont et en aval du catalyseur 9, déterminées pour ce catalyseur 9 lorsqu’il est neuf et donc présentant un état de fonctionnel, et • sur les courbes C et D respectivement les températures Tam, Tav en amont et en aval du catalyseur 9, déterminées pour ce catalyseur 9 lorsqu’il est usagé et qu’il présente un état défaillant.
Sur ces figures 7A et 8A, durant la période de diagnostic P, lorsque le catalyseur 9 présente un état fonctionnel en étant par exemple neuf, les températures Tam en amont du catalyseur 9, visibles sur la courbe A sont inférieures aux températures Tav en aval de ce dernier, visibles sur la courbe B pour de mêmes instants donnés pendant la période de diagnostic P. En effet, lorsque le catalyseur 9 présente un état fonctionnel, le phénomène d’exotherme G existe et est maximal lorsque le catalyseur 9 est neuf. Un tel phénomène G résulte notamment de la présence d’une importante surface 17 du revêtement catalytique 11 constitué du deuxième composant 15b qui est apte à réaliser avec le premier composant 15a la réaction exothermique. On comprend bien ici que plus ce revêtement 11 présente une surface 17 spécifique active de contact importante avec les gaz d’échappement 14, plus il comprend un nombre important de sites actifs 13 au niveau desquels se produisent des réactions de réduction des NOx.
A l’inverse, durant la période de diagnostic P, lorsque le catalyseur 9 est dans un état défaillant, les températures Tam en amont du catalyseur 9, visibles sur la courbe C sont supérieures aux températures Tav en aval de ce dernier, visibles sur la courbe D pour de mêmes instants donnés. Ainsi le vieillissement ou l’usure du catalyseur 9 s’accompagne d’une diminution du phénomène exotherme G jusqu’à devenir inexistant du fait de la réduction relativement importante de la surface 17 spécifique active de contact pourvue de ces sites actifs 13.
Par la suite, cette étape d’analyse 22 comprend une sous-étape de construction 24 d’un ensemble de données d’écarts àTcatade températures entre les températures Tam, Tav en amont et en aval du catalyseur 9, déterminées lors de la sous-étape de détermination 23 précédente. Cet ensemble de données comprend des écarts 3Tcata de températures qui sont calculés par l’unité de commande 3 à partir de l’équation suivante :
où Tam est la température des gaz d’échappement 14 en amont du catalyseur 9, et Tav est la température de ces gaz en aval du catalyseur 9.
L’ensemble de données d’écarts &Tcata de températures est archivé dans les éléments de mémoire de l’unité de commande 3. Cet ensemble est illustré sur la figure 7B qui définit :
• une courbe E relative à l’ensemble de données d’écarts &Tcata de températures en fonction du temps pour le catalyseur 9 lorsqu’il est dans un état fonctionnel, et • une courbe F relative à l’ensemble de données d’écarts &Tcata de températures en fonction du temps pour le catalyseur 9 lorsqu’il est dans un état défaillant.
Sur cette figure 7B, la courbe E présente durant la période de diagnostic P des valeurs négatives qui sont relatives au phénomène d’exotherme G représenté par la partie hachurée référencée G sur cette figure 7B. La courbe F quant à elle ne présente pas un tel phénomène G durant cette période de diagnostic P.
L’étape d’analyse 22 du procédé comprend par la suite, une sous-étape de modification 25 de l’ensemble des données d’écarts &Tcata de températures. Lors de cette sous-étape 25, les écarts &Tcata compris dans cet ensemble de données qui présentent des valeurs positives, sont supprimés. Ainsi, l’ensemble de données modifié obtenu ne comprend alors plus que des écarts E présentant des valeurs négatives et/ou nulles et donc en particulier des écarts E de températures relatifs au phénomène d’exotherme G.
Pour ce faire, l’unité de commande 3 met en oeuvre l’équation suivante :
ATcata — |ATcata | E= -2où E correspond à I’ écart compris dans l’ensemble de données modifié d’écarts de températures et ATcata à l’écart de températures compris îo dans l’ensemble initial de données avant la réalisation de la sous-étape de modification 25.
Un tel ensemble de données modifié d’écarts E de températures est illustré sur la figure 8B. Plus précisément, sur la figure 8B sont représentées :
• une courbe H relative à l’ensemble de données modifié des écarts E de températures présentant des valeurs négatives et/ou nulles et comprenant des écarts E sur la période de diagnostic, relatifs au phénomène d’exotherme G pour le catalyseur 9 lorsqu’il présente un état fonctionnel, et • une courbe I relative à l’ensemble des données modifié des écarts E de températures présentant des valeurs nulles pour le catalyseur 9 présentant un état défaillant lors duquel le phénomène d’exotherme G est inexistant.
Ensuite, l’étape d’analyse 22 prévoit une sous-étape de détermination 26 d’un critère de diagnostic Cd. Un tel critère de diagnostic Cd permet de quantifier l’état de défaillance, d’usure et/ou de vieillissement du catalyseur 9. Lors de cette sous-étape 26, l’ensemble des données modifié d’écarts E de températures est alors intégré sur une période prédéterminée qui est de préférence relative à la période de diagnostic P. En effet, le critère de diagnostic Cd se base sur une intégrale temporelle de cet ensemble de données modifié sur une période prédéterminée de durée pouvant être relativement longue, de l'ordre de la durée d'observation du phénomène c’est-à-dire la période de diagnostic P. Ainsi, l’unité de commande 3 met en oeuvre l’équation suivante afin de déterminer le critère de diagnostic Cd :
cd = e dt = ;TfATcata 2 |ATcatal dt équation dans laquelle T, et Tf correspondent respectivement à l’instant relatif au début et à la fin de la période prédéterminée qui peut être la période de diagnostic P.
Ce critère de diagnostic Cd est illustré sur la figure 8C avec :
• une courbe J relative au critère de diagnostic Cd pour le catalyseur 9 lorsqu’il présente un état fonctionnel, et • une courbe K relative au critère de diagnostic Cd pour le catalyseur 9 lorsqu’il présente un état défaillant lors duquel le phénomène d’exotherme G est inexistant.
Le procédé comprend par la suite une étape d’estimation 27 de l’état de fonctionnement du catalyseur 9. Lors de cette étape 27, le critère de diagnostic Cd est comparé à une valeur de seuil S de dysfonctionnement notamment à une valeur de seuil S de dysfonctionnement prédéterminée. Durant cette étape 27, lorsque le critère de diagnostic Cd est supérieur à la valeur de seuil S, le catalyseur 9 est alors dans un état de fonctionnement défaillant et/ou dégradé, à l’inverse, si le critère Cd est inférieur ou égal à cette valeur de seuil S le catalyseur 9 est dans en bon état, fonctionnel. Cette valeur de seuil S est sélectionnée dans un ensemble de valeurs de seuil S de dysfonctionnement archivé dans les éléments de mémoire de l’unité de commande 3. Ces valeurs de seuils S sont associées à des paramètres spécifiques de fonctionnement du moteur 6 et/ou du catalyseur 9 Ces valeurs de seuils S sont issues d’essais réalisés lors des phases de développement du moteur. On applique le principe de diagnostic sur différents vieillissements de catalyseur. On choisit la valeur seuil S relative au vieillissement qu’on souhaite détecter._Par la suite, le résultat de cette comparaison est stocké îo dans les éléments de mémoire de l'unité de commande 3.
Le procédé peut prévoir ensuite une étape de transmission 28 d‘un message d’alerte, notamment d’un message d’alerte visuel et/ou sonore à l’utilisateur du véhicule lorsque le critère de diagnostic Cd est inférieur à la valeur de seuil S et ce, afin d’avertir cet utilisateur d'un dysfonctionnement du catalyseur 9.
En complément, on notera que l’invention porte également sur un logiciel de contrôle du moteur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes de ce procédé lorsque ledit logiciel est exécuté par l’unité de commande 3, le module de vérification 4 du fonctionnement du moteur et/ou le module de contrôle 5 des paramètres de fonctionnement du système 2.
Ainsi, l'invention, permet une réalisation d'un contrôle de l'état de fonctionnement du système 2 notamment du catalyseur 9 qui est efficace et robuste en fonction des variations liées au phénomène d’exotherme G.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de contrôle d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective (2) des oxydes d’azote pour un véhicule comprenant un moteur (6) relié à une ligne d’échappement (7), le système (2) étant pourvu d’un catalyseur (9) notamment d’un pain de réduction catalytique, le procédé comprenant une étape de détection (21) d’une phase de fonctionnement du moteur (6) durant laquelle un premier composant (15a) d’une réaction exothermique susceptible d’être réalisée au sein dudit catalyseur (9) est présent dans des gaz d’échappement (14) et une étape d’analyse (22) de la réaction exothermique résultante d’une pénétration dudit premier composant (15a) dans ledit catalyseur (9) pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, dudit catalyseur (9).
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape d’analyse (22) comprend une sous-étape de détermination (26) d’un critère de diagnostic (Cd) en fonction d’un ensemble de données modifié d’écarts (E) de températures entre des températures (Tam, Tav) de gaz d’échappement (14) en amont et en aval dudit catalyseur (9).
  3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’analyse (22) comprend :
    • une sous-étape de détermination (26) d’un critère de diagnostic (Cd) résultant d’une intégration d’un ensemble de données modifié d’écarts (E) de températures, et • une sous-étape de construction (24) d’un ensemble de données d’écarts (&Tcata ) de températures entre des températures (Tam, Tav) de gaz d’échappement (14) en amont et en aval dudit catalyseur (9) préalablement déterminées.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’estimation (27) de l’état de fonctionnement du catalyseur (9) à partir d’une comparaison réalisée entre un critère de diagnostic (Cd) et une valeur de seuil (S) de dysfonctionnement.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’analyse (22) comprend une sous-étape de détermination (23) de températures (Tam, Tav) de gaz d’échappement (14) en amont et en aval du catalyseur (9) lors de laquelle ;
    • une température (Tav) des gaz d’échappement (14) en aval dudit catalyseur (9) est mesurée, et • une température (Tam) des gaz d’échappement (14) en amont dudit catalyseur (9) est mesurée, ou • une température (Tam) des gaz d’échappement (14) en amont dudit catalyseur (9) est estimée à partir d’un modèle thermique des gaz d’échappement (14) adapté pour déterminer la température (Tam) des gaz d’échappement (14) en amont du catalyseur (9) en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur (6) et/ou du catalyseur (9).
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    • la réaction exothermique est réalisée au sein dudit catalyseur (9) entre le premier composant (15a) notamment de l’eau, et un deuxième composant (15b), notamment de la zéolithe, constituant un revêtement catalytique (11) du catalyseur (9), et • la phase de fonctionnement détectée du moteur (6) est une phase de démarrage à froid de ce dernier.
  7. 7. Dispositif de contrôle (1) d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique sélective (2) des oxydes d’azote pour un véhicule comprenant un moteur (6) relié à une ligne d’échappement (7), le système (2) étant pourvu d’un catalyseur (9) notamment d’un pain de réduction catalytique, le dispositif (1) comprenant :
    - un module de vérification (4) du fonctionnement du moteur (6) susceptible de participer à la détection d’une phase de fonctionnement dudit moteur (6) durant laquelle un premier composant (15a) d’une réaction exothermique susceptible d’être réalisée au sein du catalyseur (9) est présent dans les gaz d’échappement (14) ;
    - un module de contrôle (5) des paramètres de fonctionnement du système (2) susceptible de participer à la détermination des températures (Tam, Tav) de gaz d’échappement (14) en aval et en amont du catalyseur (9), et
    - une unité de commande (3) réalisant notamment une analyse de la réaction exothermique résultante d’une pénétration dudit premier composant (15a) dans le catalyseur (9) pour déterminer un état fonctionnel, ou un état défaillant, de ce catalyseur (9).
  8. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de contrôle (5) comprend des capteurs de température (8a, 8b) agencés en amont et en aval du catalyseur (9).
  9. 9. Logiciel de contrôle de moteur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté par une unité de commande électronique (3), un module de vérification (4) du fonctionnement du moteur et/ou un module de contrôle (5) des paramètres de fonctionnement du système (2).
  10. 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif de contrôle (1) d’un état de fonctionnement d'un système de réduction catalytique 5 sélective (2) des oxydes d’azote selon l’une quelconque des revendications 7 et 8.
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