EP1254303A2 - Procede d'injection de carburant pour la regeneration d'un piege a oxydes d'azote - Google Patents

Procede d'injection de carburant pour la regeneration d'un piege a oxydes d'azote

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Publication number
EP1254303A2
EP1254303A2 EP01907743A EP01907743A EP1254303A2 EP 1254303 A2 EP1254303 A2 EP 1254303A2 EP 01907743 A EP01907743 A EP 01907743A EP 01907743 A EP01907743 A EP 01907743A EP 1254303 A2 EP1254303 A2 EP 1254303A2
Authority
EP
European Patent Office
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fuel
injection
nitrogen oxide
oxide trap
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01907743A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Blanche
Laurent Philippe
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1254303A2 publication Critical patent/EP1254303A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection method for a combustion engine.
  • the invention relates more particularly to a method of injecting fuel from a combustion engine, in particular from a diesel engine or from a lean mixture gasoline engine for the regeneration of an oxide trap. nitrogen.
  • Examples are known of methods for regenerating nitrogen oxide traps which make it possible to reduce the emissions of nitrogen oxides.
  • Diesel engines and certain petrol engines operate with lean carbide mixtures, that is to say with an excess of oxygen.
  • the combustion of poor mixtures produces nitrogen oxides or NOx which must be treated by catalytic conversion.
  • one method consists in storing the nitrogen oxides contained in the exhaust gases in a nitrogen oxide trap also called “NOx trap”. "when the composition of the exhaust gases does not allow their reduction, then periodically regenerating the nitrogen oxide trap by massively injecting reducing substances such as fuel, to reduce the nitrogen oxides stored in the trap.
  • the regeneration of the nitrogen oxide trap requires a modification of the chemical composition of the exhaust gases.
  • a sufficient exhaust gas temperature and oxygen depletion are required to regenerate the adsorbed nitrogen oxides.
  • the oxygen concentration, during desorption be less than
  • nitrogen dioxides which are a toxic substance, must be reduced to N 2 which is not toxic, before exhaust gases are released into the atmosphere.
  • the exhaust gases it is necessary for the exhaust gases to contain reducing agents such as HC hydrocarbons or carbon monoxide CO, in order to reduce the nitrogen oxides.
  • Known methods propose, during the regeneration phase, to increase the hydrocarbon content of the exhaust gases, by post-injecting fuel into the combustion chamber, or directly into the exhaust line.
  • the oxygen content of the exhaust gases is reduced, which makes it possible to desorb the nitrogen oxides absorbed by the trap and, on the other hand, the reducing species supplied in excess, such as HC hydrocarbons, reduce nitrogen oxides to N 2 .
  • the postinjectio ⁇ must be performed late after the passage of the piston in top dead center.
  • the walls of the combustion chamber are then largely sprayed with fuel, which causes a dilution of the lubricating oil of the contact between the piston and the walls of the chamber.
  • the dilution of oil in the fuel increases the consumption of oil, as well as the formation of black smoke in the exhaust gases released into the atmosphere.
  • Another method proposes to reduce the oxygen concentration by recirculating the exhaust gases in the combustion chambers of the engine.
  • a valve called "butterfly" which tends to degrade the performance of the engine, see to produce fumes.
  • the management of the valve opening angle as a function of the quantity of gases which must be recirculated is ensured for example by an electronic control system.
  • the nitrogen oxide trap stores, concomitantly with nitrogen oxides, sulfur which it is therefore necessary to release periodically.
  • One solution consists in carrying out a so-called “thermal” purge which requires high temperatures of the order of 700 ° C.
  • the nitrogen oxide trap regeneration methods do not allow such temperature values to be reached.
  • the invention provides a method of injecting fuel into at least one of the cylinders of a combustion engine, in particular a diesel engine, for the regeneration of a nitrogen oxide trap, of the type q which involves the injection of a main quantity of fuel depending on the operating point of the engine, characterized in that, during a regeneration phase of the nitrogen oxide trap, the main quantity is increased.
  • the start of the injection of the main quantity of increased fuel is out of phase by at least fifteen degrees of angle of rotation of the crankshaft after the passage of the piston to top dead center;
  • the main quantity of fuel increased and out of phase is such that the ratio between the quantity of fuel and gas admitted into the cylinder of the combustion engine is greater than 1;
  • the injection of the main quantity of fuel is preceded by a step of injecting another quantity predetermined fuel dependent on the engine operating point;
  • Fig ure 1 is a schematic representation of an exhaust line of a combustion engine equipped with a nitrogen oxide trap
  • - Figure 2 is a diagram which represents the quantities of fuel injected as a function of the angle of the crankshaft relative to the top dead center of the piston, according to the state of the art;
  • - Figure 3 is a diag ramme which represents the amount of fuel injected, depending on the angle of the crankshaft relative to the top dead center of the piston, according to the invention;
  • FIG. 4 represents a diagram which makes it possible to determine the phase shift, relative to the top dead center of the piston, of the start of the injection of the quantity of fuel as a function of the engine speed and of the torque to be supplied;
  • FIG. 5 is a ram diagram similar to that of Figure 3 according to a variant of the invention. There is shown on fig ure 1, a processing system
  • the engine 12 is a diesel engine or a gasoline engine operating in a lean mixture such as a gasoline engine with direct injection.
  • An exhaust line 14 allows the evacuation of the gases G from the engine to the atmosphere.
  • a treatment system intended to purify the exhaust gases G is interposed in line 14.
  • I t mainly consists of a nitrogen oxide trap 16 called "NOx trap" arranged in a chamber 18.
  • An oxidation catalyst 20, of the priming catalyst is advantageously inserted into the exhaust line 14 upstream of a nitrogen oxide trap 16.
  • the injection of fuel into the engine 12 is controlled by an electronic control system 22 which makes it possible to manage the law of fuel injection into the combustion chambers.
  • the electronic control system 22 controls the injection of the quantities of fuel into the combustion chambers of the engine 12 by playing on two main parameters:
  • the electronic control system 22 controls the pressure inside the supply rail, in the case of a direct injection by of so-called "pump" injectors, the electronic control system 22 controls the pressure inside each injector.
  • the opening time of the injectors being determined, the electronic control system controls the pressure of the fuel at the outlet of the injectors so that the entire quantity of determined fuel is injected before the injectors are closed.
  • Measuring means 24, such as pressure sensors, temperature sensors and nitrogen oxide sensors are arranged in the exhaust line and are connected to the electronic control system 22.
  • the means 24 provide the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas G downstream of the nitrogen oxide trap 16.
  • the concentration of nitrogen oxides, provided by the measurement means 24 corresponds to the filling level of the nitrogen oxide trap 16.
  • the bypass 26 allows the connection of a line 28 which connects the lig ne 14 to the air intake 30 of the engine 12.
  • a valve 32 located on the line 28 makes it possible to adjust the flow rate of the exhaust gases G in the line 28.
  • a recirculation circuit 34 of the exhaust gases G known as RG E is thus produced.
  • the operation of the processing system 10 is as follows.
  • the exhaust gases G produced by the engine 12 are evacuated in line 14.
  • the nitrogen oxides thus trapped in the nitrogen oxide trap 16 are desorbed and reduced during a regeneration phase.
  • the measuring means 24 transmit to the electronic control system 22 information representative of the loading level of the nitrogen oxide trap 16.
  • the electronic control system 22 takes into account the level of loading of the nitrogen oxide trap 16, as well as the operating point of the engine, in order to trigger the regeneration phase. Regeneration of the nitrogen oxide trap 16 requires an oxygen concentration of the exhaust gases G of less than 1% and an excess of reducing substances.
  • an additional quantity Q2 of fuel or post-injection is injected into the combustion chamber of the engine after the injection, in the vicinity of the top dead center TDC, of a main quantity of fuel Q 1 intended to supply the engine torque.
  • the end of the injection of the additional quantity Q2 is carried out before a point located at 60 ° angle of rotation of the crankshaft after the piston has passed to top dead center.
  • the additional quantity Q2 undergoes partial combustion which reduces the concentration of the exhaust gases G in oxygen, which releases a large quantity of unburnt hydrocarbons HC and which makes it possible to increase the temperature of the exhaust gases G.
  • the invention consists in injecting an additional quantity Q2 'of fuel into the combustion chamber of the engine 12, the quantity Q2' being grouped with the injection of the main quantity Q 1 as shown diagrammatically in FIG. ure 3.
  • the injection of the additional quantity of fuel Q2 ' can, for example, be merged with the injection of the main quantity Q 1, which results in a single injection of a quantity of fuel Q 1 + Q2', or although the injection of the additional quantity of fuel Q2 ′ can be "joined" to the main quantity of fuel Q 1 in the form of a second injection immediately following the injection of the main quantity of fuel Q 1.
  • the main quantity of fuel increased Q1 + Q2 ' will be called the sum of the main quantity Q1 and the additional quantity Q2'.
  • the start of the injection of the main quantity Q1 is phase shifted by at least 15 ° of angle of rotation of the crankshaft after the passage of the piston at top dead center.
  • the sum of the main quantities Q1 and additional Q2 ' is such that the richness of the fuel mixture, that is to say the ratio between the quantity of fuel and gas admitted into the cylinder of the engine 12, is greater than 1. It is preferably of the order of 1.1 to 1.2.
  • the oxygen concentration is sufficiently low and the temperature of the exhaust gases G is sufficiently high to allow the reduction of the nitrogen oxides of the trap 16, with unburnt HC hydrocarbons and carbon monoxide CO present in sufficient quantity to reduce them.
  • the oxidation catalyst 20 makes it possible to obtain a further reduction in the oxygen concentration by oxidizing part of the reducing species such as HC hydrocarbons or carbon monoxide CO, present in the exhaust gases G.
  • the priming of the oxidation catalyst 20 is favored by the injection of the increased main quantity Q1 + Q2 ′ which causes an increase in the temperature of the exhaust gases G at the outlet of the cylinders of the engine 12.
  • the diagram shown in FIG. 4 makes it possible to determine the phase shift of the start of the injection of the quantity of fuel Q1 + Q2 ′ as a function of the speed N of the engine 12 and of the torque C to be supplied. For example, when engine 12 rotates at 2400 rpm and a torque of 50 Nm is required, the start of injection is out of phase by -15 ° crankshaft (° V) after the piston has passed the top dead center.
  • the injection method according to the invention thus allows i, during the regeneration phases of the nitrogen oxide trap 16, to reduce a significant part of the nitrogen oxides.
  • the processing system 10 comprises a recirculation circuit 34
  • a low flow rate of the exhaust gases G recirculated is necessary. This low recirculation promotes fuel combustion.
  • the unburnt hydrocarbons HC q ui are reintroduced into the combustion chambers of the engine 12, participate very early in the combustion and therefore favor its initialization. This makes it possible to compensate for the degradation of the yield due to the phase shift of the main injection in the cycle.
  • valve 32 it is possible to eliminate the valve 32 and its electronic control system, the diameter of the passage of the exhaust gases G from the conduit 28 being determined so as to ensure the gas flow necessary for recirculation.
  • the electronic control system 22 is simplified since the injection law comprises a single injection, instead of a main injection Q 1 and an additional injection Q2.
  • the modification of the additional quantity Q2 ⁇ which causes the temperature to increase up to the predetermined value is carried out concomitantly with the regeneration phase of the nitrogen oxide trap 1 6.
  • the frequency of the thermal purge of the sulfur stored in the nitrogen oxide trap 16 can be a multiple of the frequency of the regeneration phase of the trap 16.
  • the pilot quantity is used in particular to reduce the noise linked to the combustion of the main driving quantity Q1.
  • the invention proposes performing the phase shifted injection of the quantity Q1 + Q2 ', and injecting a predetermined additional quantity Q3. Determination of the predetermined quantity
  • the additional quantity Q3 then makes it possible to provide an additional torque which is linked to the quantity of fuel injected during the pre-injection.
  • the additional quantity Q3 can be increased, for example to decrease the concentration of oxygen and to increase the quantity of reducing agents in the exhaust gases G.
  • the engine torque is then supplied on the one hand by the additional quantity Q3 and, on the other hand, by the offset injection of Q1 + Q2 '.
  • the start of the injection of the additional quantity Q3 is carried out between 20 and 25 degrees of angle of rotation of the crankshaft before the start of the injection of the quantity
  • This variant makes it possible to improve the performance of the process for regenerating the nitrogen oxide trap 16.
  • the composition of the exhaust gases G is more favorable for regeneration of the nitrogen oxide trap 16 only if this same overall amount of fuel is injected according to the state of the art.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'injection de carburant dans au moins un des cylindres d'un moteur à combustion (12), notamment un moteur diesel, pour la régénération d'un piège à oxydes d'azote (16), du type qui comporte l'injection d'une quantité principale de carburant dépendant du point de fonctionnement du moteur (12), caractérisé en ce que, lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote (16), ladite quantité principale est augmentée.

Description

"Procédé d'injection de carburant pour la régénération d'un piège à oxydes d'azote"
L'invention concerne un procédé d'injection de ca rburant pour un moteur à combustion . L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'injection de carb urant d'un moteu r à combustion , notam ment d' un moteur diesel ou d' un moteur à essence à mélange pauvre pour la régénération d'un piège à oxydes d'azote.
On connaît des exemples de procédés de régénération de pièges à oxydes d'azote qu i permettent de d iminuer les émissions d 'oxydes d'azote.
Les moteurs d iesels et certains moteu rs à essence (ou allumage commandé) fonctionnent avec des mélanges carbures pauvres, c'est-à-dire avec un excès d'oxygène. La combustion des mélanges pauvres p rod uit des oxydes d'azote ou NOx qu'il est nécessaire de traiter par conversion catalytiq ue.
Pour réduire les oxydes d'azote alors q ue les gaz d'échappement sont riches en oxygène, une méthode consiste à stocker les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement dans un piège à oxydes d'azote encore appelé "NOx trap" lorsque la composition des gaz d'échappement ne permet pas leu r réduction , puis à régénérer périod iquement le piège à oxydes d'azote en injectant massivement des substances réductrices telles q ue du carburant, pour réd uire les oxydes d'azote stockés dans le piège.
La régénération d u piège à oxydes d'azote nécessite une mod ification de la composition ch imique des gaz d'échappement. I l faut une température des gaz d'échappement suffisante, ainsi qu'un appauvrissement en oxygène pour régénérer les oxydes d'azote adsorbés. En pratique, il est nécessaire que la concentration en oxygène , lors de la désorption , soit inférieure à Pou r diminuer la pollution atmosphérique, les dioxydes d'azote , qui sont u ne substance toxique, doivent être réd uits en N2 qui n'est pas toxiq ue, avant q ue les gaz d'échappement soient rejetés dans l'atmosphère. Ainsi, il est nécessaire que les gaz d'échappement comportent des agents réd ucteurs tels que des hydrocarbures HC ou du monoxyde de carbone CO, pou r réduire les oxydes d'azote.
Des procédés connus proposent, lors de la phase de régénération , d'augmenter la teneur en hyd rocarbures des gaz d'échappement, en réalisant une postinjection de carburant dans la chambre de combustion , ou d irectement dans la lig ne d'échappement. Ainsi , d'une part la teneur des gaz d'échappement en oxygène est d iminuée, ce qui permet de désorber les oxydes d 'azote absorbés par le piège et, d'autre part, les espèces réductrices fournies en excès, telles q ue des hydrocarbures HC, permettent de rédu ire les oxydes d'azote en N2.
Cependant, la postinjectioπ doit être réalisée tard ivement après le passage d u piston au point mort haut. Les parois de la chambre de combustion sont alors largement aspergées de carburant, ce q ui provoque une dilution de l'huile de lubrification du contact entre le piston et les parois de la chambre. La d ilution de l'huile dans le carburant augmente la consommation d 'h uile, ainsi que la formation de fumées noires dans les gaz d'échappement rejetés dans l'atmosphère.
Un autre procédé propose de réduire la concentration en oxygène en opérant une recirculation des gaz d'échappement dans les chambres de combustion du moteur. Pour réaliser une telle recirculation , il est nécessaire d'interposer dans le circuit d'admission une vanne dite "papillon" qui tend à dég rader les performances du moteur, voir à produire des fumées. La gestion de l'angle d'ouvertu re de la vanne en fonction de la quantité des gaz qui doit être recirculée est assurée par exemple un système électronique de commande. De plus, le piège à oxydes d 'azote stocke, concomitamment aux oxydes d'azote, d u souffre qu'il est donc nécessaire de libérer périodiquement. Une solution consiste à réaliser une purge dite "thermiq ue" qui nécessite des températures élevées de l'ordre de 700°C. Les procédés de régénération du piège à oxydes d'azote ne permettent pas d'atteind re de telles valeurs de température.
I l est alors nécessaire d'utiliser des systèmes add itionnels de chauffage du piège à oxydes d'azote tels q u'une résistance électrique chauffante qui consomment beaucoup d 'énergie.
Afin de remédier à ces inconvén ients l'invention propose un procédé d'injection de carburant dans au moins un des cylindres d'un moteur à combustion , notamment u n moteur diesel, pour la régénération d'un piège à oxydes d'azote, du type q ui comporte l'injection d'une quantité principale de carburant dépendant du point de fonctionnement du moteur, caractérisé en ce que, lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote, lad ite quantité principale est augmentée.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote, le début de l'injection de la quantité principale de carburant augmentée est déphasé par rapport au passage d u piston au point mort haut ;
- le début de l'injection de la quantité principale de carburant augmentée est déphasé d'au moins quinze degrés d'angle de rotation du vilebrequin après le passage du piston au point mort haut ;
- la quantité principale de carburant augmentée et déphasée est telle que le rapport entre la quantité de carburant et de gaz admis dans le cylind re d u moteur à combustion est supérieur à 1 ;
- l'injection de la q uantité principale de carburant est précédée d'une étape d'injection d'une autre quantité prédéterminée de carburant dépendant du point de fonctionnement du moteur ;
- lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote, ladite autre quantité prédéterminée de carburant est augmentée ;
- lors de la phase de régénération, une partie des gaz d'échappement est recirculée dans les gaz admis dans le cylindre, notamment pour favoriser l'initiation de la combustion du carburant ; - lors de la phase de régénération du piège à oxydes d'azote, il permet d'augmenter la valeur de la température des gaz d'échappement jusqu'à une valeu r supérieure ou égale à une température prédéterm inée pour purger, par combustion , le souffre stocké dans le p iège à oxydes d'azote. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détail lée q ui su it pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels :
- la fig ure 1 est une représentation schématiq ue d'une ligne d'échappement d'u n moteur à combustion éq u ipé d' un piège à oxydes d'azote ;
- la figure 2 est un d iagramme qui représente les quantités de carburant injectées en fonction de l'angle du vilebreq uin par rapport au point mort haut d u piston , selon l'état de la technique ; - la figure 3 est un diag ramme qui représente la quantité de carburant injectée, en fonction de l'angle du vilebrequin par rapport au point mort haut du piston , selon l'invention ;
- la figure 4 représente un diagramme qui permet de déterminer le déphasage, par rapport au point mort haut du piston, du début de l'injection de la quantité de carburant en fonction du rég ime du moteu r et d u couple à fou rnir ;
- la figure 5 est un diag ramme similaire à celu i de la figure 3 selon une variante de l'invention. On a représenté su r la fig ure 1 , un système de traitement
10 des gaz d'échappement G d'un moteur à combustion 12. Le moteur 12 est un moteur diesel ou un moteur à essence fonctionnant en mélange pauvre tel qu' un moteur à essence à injection d irecte.
Une ligne 14 d'échappement permet l'évacuation des gaz G du moteur vers l' atmosphère. U n système de traitement destiné à purifier les gaz d'échappement G est interposé dans la ligne 14. I l se compose principalement d'un piège à oxydes d'azote 16 dit "NOx trap" agencé dans une chambre 1 8.
U n catalyseu r d'oxydation 20 , d it catalyseur d'amorçage, est avantageusement inséré dans la lig ne 14 d'échappement en amont d u piège à oxydes d'azote 16.
L'i njection d u carburant dans le moteur 12 est commandée par un système électronique de commande 22 qui permet de gérer la loi d'injection de carburant dans les chambres de combustion .
Le système électronique de commande 22 contrôle l'injection des q uantités de carbu rant dans les chambres de combustion d u moteur 12 en jouant su r deux paramètres principaux :
- les instants du début de l'injection des quantités de carburant et la du rée d'ouverture des injecteurs ; et
- la pression du carburant à la sortie des injecteurs. Lorsqu'il s'ag it d'une injection d irecte diesel d u type "common rail" , le système électronique de commande 22 contrôle la pression à l'intérieur du rail d'alimentation, dans le cas d'une injection d irecte par des d'injecteurs dits "pompes", le système électronique de commande 22 contrôle la pression à l'intérieur de chaque injecteur. Ainsi, la durée d'ouverture des injecteurs étant déterminée, le système électronique de commande contrôle la pression du carburant à la sortie des injecteurs pour q ue la totalité de la quantité de carburant déterminée soit injectée avant la fermeture des injecteu rs. Des moyens de mesure 24, tels que des capteurs de pression , des capteurs de température et des capteurs d'oxydes d'azotes sont disposés dans la ligne d'échappement et sont rel iés au système électroniq ue de commande 22. Avantageusement, les moyens de mesure 24 fournissent la concentration en oxydes d'azote dans les gaz d'échappement G en aval du piège à oxydes d'azote 16. La concentration en oxydes d'azote, fournie par les moyens de mesure 24 correspond au niveau de remplissage du piège à oxydes d'azote 16. En effet, lorsque le piège à oxydes d'azote 16 est satu ré, les oxydes d'azote qui sont prod uits par la combustion du carburant dans le moteur 12 ne sont plus stockés et ils traversent alors le piège 16 et sont évacués en quasi-totalité vers l'atmosphère. II est aussi avantageux d'introd uire une dérivation 26 dans la ligne 14 en amont du système de traitement 1 0. La dérivation 26 permet le branchement d'une conduite 28 qui relie la lig ne 14 à l' admission d' air 30 d u moteur 12. Une vanne 32 située su r la conduite 28 permet d'ajuster le débit des gaz d'échappement G dans la cond uite 28. On réalise ainsi un circuit de reci rculation 34 des gaz d'échappement G dit RG E.
Le fonctionnement du système de traitement 10 est le suivant.
Les gaz d'échappement G produits par le moteur 12 sont évacués dans la ligne 14.
Lors de leu r passage dans la chamb re 1 8, les oxydes d'azote dans les gaz G sont arrêtés par le piège à oxydes d'azote 16.
Périod iquement, les oxydes d'azote ainsi piégés dans le piège à oxydes d'azote 16 sont désorbés et réd uits au cours d'u ne phase de régénération .
Les moyens de mesure 24 transmettent au système électronique de commande 22 des informations représentatives du niveau de chargement du piège à oxydes d'azote 16. Le système électronique de commande 22 prend en compte le n iveau de chargement du piège à oxydes d'azote 16, ainsi q ue le point de fonctionnement du moteur, pour déclencher la phase de régénération . La régénération du piège à oxydes d'azote 16 nécessite une concentration en oxygène des gaz d'échappement G inférieure à 1 % et un excès de substances réd uctrices.
Plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre de façon indépendante ou concom itante. Parm i celles-ci, conformément à la figure 2 , une quantité supplémentaire Q2 de carburant ou postinjection , est injectée dans la chambre de combustion du moteur après l'injection , au voisinage d u point mort haut PMH , d'une quantité principale de carburant Q 1 destinée à fournir le couple moteur. La fin de l'injection de la quantité supplémentaire Q2 est réalisée avant un point situé à 60° d'ang le de rotation d u vilebrequin après le passage du piston au point mort haut.
La quantité supplémentaire Q2 subit une combustion partielle qui réduit la concentration des gaz d'échappement G en oxygène, q u i dégage une quantité importante d'hyd rocarbures imbrûlés HC et qui permet d'augmenter la température des gaz d'échappement G.
L'invention consiste en l'injection d'une q uantité supplémentaire Q2' de carburant dans la chambre de combustion du moteur 12, la quantité Q2' étant groupée avec l'injection de la quantité principale Q 1 comme cela est schématisé à la fig ure 3.
L'injection de la quantité supplémentaire de carburant Q2' peut, par exemple, être fusionnée à l'injection de la quantité principale Q 1 ce qui se trad uit par une injection unique d'une quantité de carburant Q 1 +Q2' , ou bien l'injection de la quantité supplémentaire de carburant Q2' peut être "accolée" à la q uantité principale Q 1 de carburant sous la forme d'une deuxième injection immédiatement consécutive à l'injection de la q uantité principale Q 1 . Dans la suite de la description, on appellera quantité principale de carburant augmentée Q1+Q2', la somme de la quantité principale Q1 et de la quantité supplémentaire Q2'.
Le début de l'injection de la quantité principale Q1 est déphasé d'au moins 15° d'angle de rotation du vilebrequin après le passage du piston au point mort haut. De plus, la somme des quantités principale Q1 et supplémentaire Q2' est telle que la richesse du mélange carburé, c'est-à-dire le rapport entre la quantité de carburant et de gaz admis dans le cylindre du moteur 12, est supérieure à 1. Elle est de préférence de l'ordre de 1,1 à 1,2.
Ainsi, la concentration en oxygène est suffisamment faible et la température des gaz d'échappement G est suffisamment élevée pour permettre la réduction des oxydes d'azote du piège 16, avec des hydrocarbures HC imbrûlés et du monoxyde de carbone CO présentent en quantité suffisante pour les réduire.
Le catalyseur d'oxydation 20 permet d'obtenir une diminution supplémentaire de la concentration en oxygène en oxydant une partie des espèces réductrices telles que des hydrocarbures HC ou du monoxyde de carbone CO, présentent dans les gaz d'échappement G.
L'amorçage du catalyseur d'oxydation 20 est favorisé par l'injection de la quantité principale augmentée Q1+Q2' déphasée qui provoque une augmentation de la température des gaz d'échappement G à la sortie des cylindres du moteur 12.
Le diagramme représenté à la figure 4 permet de déterminer le déphasage du début de l'injection de la quantité de carburant Q1+Q2' en fonction du régime N du moteur 12 et du couple C à fournir. Par exemple, lorsque le moteur 12 tourne à une vitesse de 2400 tours/min et qu'un couple de 50 Nm est nécessaire, le début de l'injection est déphasé de -15°vilebrequin (°V) après le passage du piston au point mort haut. Le procédé d'injection selon l'invention permet ains i, lors des phases de régénération du piège à oxydes d'azote 16 , de réduire une partie importante des oxydes d'azote.
De plus, lorsq ue le système de traitement 10 comporte u n circuit de recirculation 34, un faible débit des gaz d'échappement G recircu lés est nécessaire. Cette faible recirculation favorise la combustion du carburant. Les hydrocarbures imbrûlés HC q ui sont réintroduits dans les chambres de combustion d u moteur 12, participent très tôt à la combustion et favorisent donc son initialisation . Cela permet de compenser la dég radation d u rendement due au déphasage de l'injection principale dans le cycle.
Ainsi , il est possible de supprimer la vanne 32 et son système électronique de commande, le diamètre du passage des gaz d'échappement G du conduit 28 étant déterminé de façon à assurer le débit de gaz nécessaire à la recirculatioπ .
L'injection de carburant étant unique, le système électronique de contrôle 22 est simplifié puisque la loi d'injection comprend une seule injection , au lieu d'une injection principale Q 1 et d'une injection supplémentaire Q2.
Enfin , en modifiant la quantité supplémentaire Q2' de carburant, il est possible d'augmenter suffisamment la température des gaz d'échappement G , pour atteindre la valeur prédéterminée, de l'ord re de 700 °C , qui permet la purge dite "thermique" du souffre stocké dans le piège à oxydes d'azote 16.
De préférence, la modification de la quantité supplémentaire Q2\ qui provoque l'augmentation de la température jusq u'à la valeur prédéterminée, est réalisée concomitamment à la phase de régénération d u piège à oxydes d'azote 1 6. La fréq uence de la purge thermiq ue du souffre stocké dans le piège à oxydes d'azote 16 peut être un multiple de la fréq uence de la phase de régénération du piège 16.
Selon une variante, il est connu d'injecter une quantité prédéterminée ou q uantité pilote, avant l'injection de la quantité Q1. La quantité pilote sert notamment à diminuer le bruit lié à la combustion de la quantité principale motrice Q1.
L'invention propose de réaliser l'injection déphasée de la quantité Q1+Q2', et d'injecter une quantité additionnelle prédéterminée Q3. La détermination de la quantité prédéterminée
Q3 dépend avantageusement du point de fonctionnement du moteur 12.
La quantité additionnelle Q3 permet alors de fournir un surcroît de couple qui est lié à la quantité de carburant injectée lors de la pré-injection.
La quantité additionnelle Q3 peut être augmentée, par exemple pour diminuer la concentration de l'oxygène et pour augmenter la quantité d'agents réducteurs dans les gaz d'échappement G. Le couple moteur est alors fourni d'une part par la quantité additionnelle Q3 et, d'autre part, par l'injection décalée de Q1+Q2'.
Avantageusement, le début de l'injection de la quantité additionnelle Q3 est réalisée entre 20 et 25 degrés d'angle de rotation du vilebrequin avant le début de l'injection de la quantité
Q1+Q2'. L'injection de la quantité additionnelle Q3 "suit" donc l'injection de la quantité Q1+Q2'.
Cette variante permet d'améliorer les performances du procédé de régénération du piège à oxydes d'azote 16. En effet, pour une quantité globale de carburant injectée selon l'invention, la composition des gaz d'échappement G est plus favorable à la régénération du piège à oxydes d'azote 16 que si cette même quantité globale de carburant est injectée selon l'état de la technique.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé d'injection de carburant dans au moins un des cylindres d'un moteur à combustion (12), notamment un moteur diesel, pour la régénération d'un piège à oxydes d'azote (16), du type qui comporte l'injection d'une quantité principale de carburant (Q1) dépendant du point de fonctionnement du moteur (12), caractérisé en ce que, lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote (16), ladite quantité principale est augmentée (Q1+Q2').
2. Procédé d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote (16), le début de l'injection de la quantité principale de carburant augmentée (Q1+Q2') est déphasé par rapport au passage du piston au point mort haut.
3. Procédé d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le début de l'injection de la quantité principale de carburant augmentée (Q1+Q2') est déphasé d'au moins quinze degrés d'angle de rotation du vilebrequin après le passage du piston au point mort haut.
4. Procédé d'injection selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la quantité principale de carburant augmentée et déphasée est telle que le rapport entre la quantité de carburant et de gaz admis dans le cylindre du moteur (12) à combustion est supérieur à 1.
5. Procédé d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection de la quantité principale de carburant (Q1) est précédée d'une étape d'injection d'une autre quantité prédéterminée de carburant (Q3) dépendant du point de fonctionnement du moteur (12).
6. Procédé d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors d'une phase de régénération du piège à oxydes d'azote (16), ladite autre quantité prédéterminée de carburant (Q3) est augmentée.
7. Procédé d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la phase de régénération , une partie des gaz d'échappement (G) est recirculée dans les gaz admis dans le cylindre, notamment pour favoriser l'initiation de la combustion d u carburant.
8. Procédé d'injection selon l'une quelconq ues des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la phase de régénération du piège à oxydes d'azote ( 16), il permet d'augmenter la valeur de la température des gaz d'échappement (G) jusqu'à une valeur supérieure ou égale à une température prédéterminée pou r purger, par combustion , le souffre stocké dans le piège à oxydes d'azote.
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