EP2038524A1 - Method of controlling the consumption of urea for a processing system for nitrogen oxides - Google Patents

Method of controlling the consumption of urea for a processing system for nitrogen oxides

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EP2038524A1
EP2038524A1 EP07788963A EP07788963A EP2038524A1 EP 2038524 A1 EP2038524 A1 EP 2038524A1 EP 07788963 A EP07788963 A EP 07788963A EP 07788963 A EP07788963 A EP 07788963A EP 2038524 A1 EP2038524 A1 EP 2038524A1
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EP
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urea
vehicle
amount
parameter
correction coefficient
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Withdrawn
Application number
EP07788963A
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German (de)
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Arnaud Audouin
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling urea consumption for use in selective catalytic reduction (“SCR”) nitrogen oxide aftertreatment systems.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the principle of an SCR system is to chemically reduce the nitrogen oxides, for example emitted by a Diesel type engine, by introducing a reducing agent into the exhaust line of the engine, upstream of a specific catalyst in which the chemical reaction takes place.
  • Such a system is intended to allow diesel engines to meet the emission standards of nitrogen oxides which are increasingly stringent.
  • the invention solves this problem by proposing a method for controlling the consumption of urea for use in a selective catalytic reduction nitrogen oxide treatment system, called SCR, installed in the exhaust line of the engine. of a vehicle comprising a urea tank, the method comprising a plurality of successive steps.
  • SCR selective catalytic reduction nitrogen oxide treatment system
  • a correction coefficient of the amount of urea to be injected into the system the parameter (s) being chosen from the group comprising : the amount of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date and the volume of the urea tank installed in the vehicle. Then, this correction coefficient is applied to a predetermined amount of urea according to the engine speed, called the uncorrected amount, so as to obtain the amount of urea to be injected, called corrected amount.
  • the invention is intended to be integrated into the control strategies of a SCR-type nitrogen oxide post-treatment system.
  • These control strategies embedded on the vehicle in a specific SCR calculator or in an engine ECU, break down into two parts: a control module of the injection of urea, intended to determine the amount of urea to be injected into the vehicle. exhaust at every moment, and an onboard urea control module whose role is to ensure this injection, including managing the urea reservoir.
  • the implementation means of the invention are added to the existing elements in the urea injection control module.
  • This module thus comprises three sub-modules: the control of urea consumption, a calculation of the quantity of urea to be injected, intended to determine the quantity of uncorrected urea, and a closed-loop control of the quantity of urea. to inject.
  • the major advantage of this method is to control the consumption of urea accurately to anticipate excessive consumption and ensure that any vehicle equipped with a system implementing such a process retains a quantity of urea sufficient to ensure current emission levels. This allows manufacturers to ensure that their vehicles meet the standards in force regarding gaseous emissions from vehicles.
  • the first step of the process consists in determining a correction coefficient reflecting the vehicle behavior in terms of urea consumption since a reference date.
  • a correction coefficient reflecting the vehicle behavior in terms of urea consumption since a reference date.
  • the date of the last emptying performed on the vehicle is used as the reference date; it will be possible to calculate the amount of urea consumed in the vehicle and the distance traveled by the same vehicle since the last emptying.
  • this amount is calculated by cumulating the quantities of urea injected at each moment since that date.
  • the method uses the level of urea remaining in the vehicle urea tank to correct and refine the amount of urea previously calculated.
  • the correction coefficient thus determined is, for example, a multiplying coefficient of less than 1, which is applied to the amount of uncorrected urea.
  • This amount of uncorrected urea is determined in a sub-module for calculating the amount of urea to be injected. Preferably, it corresponds to the amount of urea necessary to effect a total reduction of the nitrogen oxides emitted by the engine at a given instant. This quantity may be known since, for a given engine, the mass of nitrogen oxides released for a given engine torque and speed is known. Knowing the chemical reaction that takes place between urea and these nitrogen oxides, we can then determine the amount of urea necessary for a total reaction, an amount that we will correct using the coefficient determined above.
  • Certain parameters other than the engine torque and engine speed can influence the reaction and it may therefore be useful to take them into account.
  • counts for calculating the amount of uncorrected urea are performed as a function of at least one parameter, this parameter (s) being chosen from the group comprising: a value of engine speed, a value of engine load, a catalyst temperature value, and a ratio between the amount of nitrogen oxides at the inlet to the treatment system inlet and the amount of nitrogen dioxide present in the vehicle exhaust gas, input of the treatment system.
  • the determination of this state makes it possible to classify the vehicle in a limitation level which can be used thereafter to determine the correction coefficient.
  • the levels of urea injection limitation used are predetermined according to at least one parameter.
  • This (these) parameter (s) may be the amount of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date, and the volume of the urea reservoir installed in the vehicle. the vehicle.
  • the correction coefficient is determined as a function of the engine speed and the engine load, also called engine torque. This determination may in particular be carried out using a preestablished cartography. An example of mapping will be described later.
  • this correction coefficient is then applied to the amount of uncorrected urea in order to obtain a corrected amount of urea.
  • the consumption of urea in a vehicle depends, of course, on the speed of the engine, but can also be a function of other parameters, internal or external to the engine. To better control the urea consumption of the vehicle, it can sometimes be useful or even necessary to take these parameters into account.
  • the calculation of the value of the correction coefficient takes into account at least one parameter chosen from the group comprising: the ambient temperature, the altitude and the water temperature of the engine.
  • this quantity can be transmitted to a submodule responsible for controlling the onboard urea and / or the control of the injection.
  • the invention can also be applied to the treatment of nitrogen oxides of a lean gasoline engine.
  • the invention also relates to a system of post ⁇ nitrogen oxide treatment using a method as defined above.
  • FIG. 1 represents a block diagram of the module for calculating the quantity of of a system using a method according to the invention
  • Figure 2 shows a graph for distinguishing different levels of limitation used in a process according to the invention
  • - Figure 3 is a map scheme / motor for determining a correction coefficient in a method according to the invention
  • Figure 4 is an example of integration of a method according to the invention in the control strategies of a post-processing system
  • Figure 5 is an example of operation of a motor using a method according to the invention.
  • FIG. 1 represents the functional architecture of a sub-module for calculating the quantity of urea to be injected, which can be used in an embodiment of the invention.
  • This sub-module consists of 3 blocks 10, 12 and 14 which respectively correspond to a determination of the level of limitation, a determination of the reduction of the quantity to be injected and a calculation of the quantity of urea to be injected.
  • block 10 determines the level of limitation corresponding to the current state of this vehicle. For this, one can, for example, use a graph such as that shown in Figure 2.
  • the abscissa is the distance traveled by the car in kilometers, and the ordinate is the amount of urea consumed.
  • the extent of this graph is limited in abscissa by a number of kilometers 26 corresponding to the interval between two oil changes, and in ordinate by the volume of the tank
  • the system is reinitialized each time; moreover, it is not possible to consume more urea than the quantity that can be loaded into the tank.
  • the graph of FIG. 2 comprises three lines delimiting four levels of limitation, numbered from 0 to 3.
  • the tanks of the vehicles using a method according to the invention are of a size such that they contain the quantity corresponding to the average consumption of vehicle urea multiplied by the scheduled emptying interval. As long as the consumption of the vehicle remains lower than this average consumption, represented by the curve 20, the vehicle is in the limitation level 0.
  • the reduction to be applied to the amount of urea to be injected is determined in block 12 of Figure 1, the reduction to be applied to the amount of urea to be injected.
  • This reduction is generally in the form of a correction coefficient, preferably strictly less than 1.
  • This cartography represents the operating torque of an engine, in Newton meters, as a function of the revolutions per minute regime.
  • the map includes, as an indication, the mass of nitrogen oxides released by the engine, in grams per hour, this mass can be determined using the scale 34.
  • curves 30, 31, 32 and 33 respectively corresponding to the limitation levels 0, 1, 2 and 3 determined previously.
  • the determination of the correction coefficient as a function of this mapping is done as follows: at a given moment, the point of operation of the vehicle is placed on the map at this moment, then we look at where is located in relation to the curve corresponding to the level of limitation in which the vehicle is at that moment; if the point is below the curve, the correction coefficient will be equal to 1, if the point is above the curve, the correction coefficient will be 0.
  • the correction coefficient is not calculated from the operating characteristics of the engine using a mathematical law, but rather calibrated according to the use of the vehicle.
  • a mathematical law for example, one can choose to limit the injection of urea on the points of heavy loads and high regime, because these points are highly urea consumers, while not limiting or that the injection at other points Operating.
  • a multiplier 16 (FIG. 1) is used to multiply the coefficient by the amount of uncorrected urea calculated in block 4.
  • the quantity of urea to Corrected injection ie the actual quantity that will be fed to the exhaust in order to react with the nitrogen oxides emitted by the engine.
  • FIG. 4 represents a possible integration of the invention in the control strategies of a SCR-type nitrogen oxide post-treatment system.
  • FIG. 4a shows an SCR control strategy 40 which consists of two modules: a urea injection control module 41, intended to determine the quantity of urea to be injected into the exhaust at each instant, and a module control of urea embedded 42 whose role is to ensure this injection, including managing the urea tank.
  • FIG. 4b describes, in more detail, the urea injection control module 41.
  • This module generally comprises a sub-module 44 for calculating the quantity of urea to be injected and a sub-module 45, intended to carry out a control in closed loop of the amount of urea to be injected.
  • a method according to the invention will be integrated in the module 41 in the form of a submodule 43 for controlling the consumption of urea.
  • the three sub-modules 43, 44 and 45 have means for exchanging information with each other, in particular for transmitting urea quantities and / or correction coefficient values.
  • An "average” customer is a customer who uses his vehicle in such a way that the consumption of urea remains below average. It can be seen in the graph 5a that the urea consumption curve 50 never exceeds the first threshold curve, and the vehicle never leaves the limitation level 0. Thus, there is never a problem of excessive consumption, and it is therefore never necessary to limit the amount of urea injected.

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Abstract

The invention relates to a method of controlling the consumption of urea intended to be used in a selective catalytic reduction (of SCR type) processing system for nitrogen oxides, installed in the exhaust line of the engine of a vehicle comprising a urea reservoir, the method comprising the following steps: (12) a coefficient of correction of the quantity of urea to be injected in the system is determined as a function of at least one parameter, said parameter(s) being selected from the group including: the quantity of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date and the volume of the urea reservoir installed in the vehicle, and (16) this coefficient of correction is applied to a quantity of urea that is predetermined (14) as a function of the speed of the engine, called uncorrected quantity, so as to obtain the quantity of urea to be injected, called corrected quantity.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DE LA CONSOMMATION D'UREE POUR SYSTEME DE METHOD FOR CONTROLLING UREA CONSUMPTION FOR A SYSTEM
TRAITEMENT D'OXYDES D'AZOTETREATMENT OF NITROGEN OXIDES
La présente invention concerne un procédé de contrôle de la consommation d'urée, destiné à être utilisé dans les systèmes de post-traitement d'oxydes d'azote à réduction catalytique sélective (« SCR ») . Le principe d'un système SCR est de réduire chimiquement les oxydes d'azote, par exemple émis par un moteur de type Diesel, en introduisant un agent réducteur dans la ligne d'échappement du moteur, en amont d'un catalyseur spécifique dans lequel a lieu la réaction chimique. Un tel système est destiné à permettre aux moteurs Diesel de respecter les normes d'émission en oxydes d'azote qui sont de plus en plus strictes.The present invention relates to a method for controlling urea consumption for use in selective catalytic reduction ("SCR") nitrogen oxide aftertreatment systems. The principle of an SCR system is to chemically reduce the nitrogen oxides, for example emitted by a Diesel type engine, by introducing a reducing agent into the exhaust line of the engine, upstream of a specific catalyst in which the chemical reaction takes place. Such a system is intended to allow diesel engines to meet the emission standards of nitrogen oxides which are increasingly stringent.
Il est connu, dans les industries stationnaires, d'effectuer la réduction des oxydes d'azote par l'ammoniac selon une réaction de type SCR. La difficulté majeure de ce procédé, quand il doit être appliqué à des moteurs installés dans des véhicules, réside dans le stockage de l'ammoniac dans le véhicule, puisque l'ammoniac nécessaire à la réaction doit être apporté dans l'échappement. A cet effet, plusieurs concepts ont été proposés, permettant un stockage sécurisé de l'ammoniac sous forme d'urée solide, d'urée liquide en solution aqueuse ou encore sous forme de carbamate d'ammonium.It is known in stationary industries to carry out the reduction of nitrogen oxides by ammonia according to a SCR type reaction. The major difficulty of this process, when it is to be applied to engines installed in vehicles, lies in the storage of ammonia in the vehicle, since the ammonia necessary for the reaction must be brought into the exhaust. For this purpose, several concepts have been proposed, allowing a safe storage of ammonia under form of solid urea, liquid urea in aqueous solution or in the form of ammonium carbamate.
Dans l'état actuel de la technique, il paraît irréaliste d'embarquer dans un véhicule suffisamment d'urée pour atteindre la durabilité complète du système de post-traitement, puisque le volume à prévoir est beaucoup trop important. Il a donc été proposé de remplir périodiquement le réservoir d'urée, par exemple à chaque vidange du véhicule. Dans ce cas, le dimensionnement du réservoir est réalisé en fonction des intervalles de vidange prévus et de la consommation moyenne d'urée par le véhicule considéré.In the current state of the art, it seems unrealistic to embark in a vehicle enough urea to achieve the full durability of the post-treatment system, since the volume to be expected is much too important. It has therefore been proposed to periodically fill the urea reservoir, for example at each emptying of the vehicle. In this case, the sizing of the tank is performed according to the planned emptying intervals and the average consumption of urea by the vehicle in question.
Toutefois, pour un même véhicule, la consommation d'urée entre deux vidanges ne sera pas obligatoirement la même, puisque, par exemple, certains usagers utilisent leur véhicule dans des conditions de roulage générant une consommation d'urée supérieure à la moyenne. Du fait de ces différences, il n'est actuellement pas possible de démontrer qu'aucun usager ne sera amené à rouler avec un véhicule dont le réservoir d'urée est vide. Or, une telle condition est requise par certaines instances réglementaires, et il est donc nécessaire de remédier à cet inconvénient .However, for the same vehicle, the urea consumption between two oil changes will not necessarily be the same, since, for example, some users use their vehicle in driving conditions generating an above average consumption of urea. Because of these differences, it is currently not possible to demonstrate that no user will be driven with a vehicle whose urea tank is empty. However, such a condition is required by certain regulatory authorities, and it is therefore necessary to remedy this drawback.
L'invention résout ce problème en proposant un procédé de contrôle de la consommation d'urée destiné à être utilisé dans un système de traitement d'oxydes d'azote à réduction catalytique sélective, dite SCR, installé dans la ligne d'échappement du moteur d'un véhicule comprenant un réservoir d'urée, le procédé comprenant plusieurs étapes successives.The invention solves this problem by proposing a method for controlling the consumption of urea for use in a selective catalytic reduction nitrogen oxide treatment system, called SCR, installed in the exhaust line of the engine. of a vehicle comprising a urea tank, the method comprising a plurality of successive steps.
Tout d'abord, on détermine, en fonction d'au moins un paramètre, un coefficient de correction de la quantité d'urée à injecter dans le système, le (s) paramètre (s) étant choisi (s) dans le groupe comprenant : la quantité d'urée consommée dans le véhicule depuis une date de référence, la distance parcourue par le véhicule depuis une date de référence et le volume du réservoir d'urée installé dans le véhicule. Ensuite, on applique ce coefficient de correction à une quantité d'urée prédéterminée en fonction du régime du moteur, appelée quantité non corrigée, de manière à obtenir la quantité d'urée à injecter, appelée quantité corrigée.First, it is determined, as a function of at least one parameter, a correction coefficient of the amount of urea to be injected into the system, the parameter (s) being chosen from the group comprising : the amount of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date and the volume of the urea tank installed in the vehicle. Then, this correction coefficient is applied to a predetermined amount of urea according to the engine speed, called the uncorrected amount, so as to obtain the amount of urea to be injected, called corrected amount.
L'invention est destinée à être intégrée dans les stratégies de pilotage d'un système de post-traitement d'oxydes d'azote de type SCR. Ces stratégies de pilotage, embarquées sur le véhicule dans un calculateur spécifique SCR ou dans un calculateur moteur, se décomposent en deux parties : un module de pilotage de l'injection d'urée, destiné à déterminer la quantité d'urée à injecter dans l'échappement à chaque instant, et un module de contrôle de l'urée embarquée dont le rôle est d'assurer cette injection, notamment en gérant le réservoir d'urée. Ainsi, les moyens de mise en œuvre de l'invention s'ajoutent aux éléments existants dans le module pilotage d'injection d'urée. Ce module comprend ainsi trois sous modules : le contrôle de consommation d'urée, un calcul de la quantité d'urée à injecter, destiné à déterminer la quantité d'urée non corrigée, et un contrôle en boucle fermée de la quantité d'urée à injecter.The invention is intended to be integrated into the control strategies of a SCR-type nitrogen oxide post-treatment system. These control strategies, embedded on the vehicle in a specific SCR calculator or in an engine ECU, break down into two parts: a control module of the injection of urea, intended to determine the amount of urea to be injected into the vehicle. exhaust at every moment, and an onboard urea control module whose role is to ensure this injection, including managing the urea reservoir. Thus, the implementation means of the invention are added to the existing elements in the urea injection control module. This module thus comprises three sub-modules: the control of urea consumption, a calculation of the quantity of urea to be injected, intended to determine the quantity of uncorrected urea, and a closed-loop control of the quantity of urea. to inject.
Le rôle des différents sous modules sera décrit en détail plus loin.The role of the different sub-modules will be described in detail below.
L'intérêt majeur de ce procédé est de contrôler la consommation d'urée de façon précise afin d'anticiper une éventuelle consommation excessive et d'assurer ainsi que tout véhicule muni d'un système mettant en œuvre un tel procédé conserve une quantité d'urée suffisante pour assurer les niveaux d'émission en vigueur. Ceci permet ainsi aux constructeurs de s'assurer que leurs véhicules respectent les normes en vigueur concernant les émissions gazeuses des véhicules.The major advantage of this method is to control the consumption of urea accurately to anticipate excessive consumption and ensure that any vehicle equipped with a system implementing such a process retains a quantity of urea sufficient to ensure current emission levels. This allows manufacturers to ensure that their vehicles meet the standards in force regarding gaseous emissions from vehicles.
La première étape du procédé consiste en la détermination d'un coefficient de correction reflétant le comportement du véhicule en terme de consommation d'urée depuis une date de référence. Par exemple, dans une réalisation de l'invention, on utilise comme date de référence la date de la dernière vidange effectuée sur le véhicule ; on pourra ainsi calculer la quantité d'urée consommée dans le véhicule et la distance parcourue par ce même véhicule depuis la dernière vidange .The first step of the process consists in determining a correction coefficient reflecting the vehicle behavior in terms of urea consumption since a reference date. For example, in one embodiment of the invention, the date of the last emptying performed on the vehicle is used as the reference date; it will be possible to calculate the amount of urea consumed in the vehicle and the distance traveled by the same vehicle since the last emptying.
Pour déterminer la quantité d'urée consommée depuis une date de référence, on peut utiliser différentes méthodes. Ainsi, dans une réalisation, cette quantité est calculée en cumulant les quantités d'urée injectées à chaque instant depuis cette date. Dans une autre réalisation, le procédé utilise le niveau d'urée restant dans le réservoir d'urée du véhicule pour corriger et affiner la quantité d'urée calculée auparavant.To determine the amount of urea consumed since a reference date, different methods can be used. Thus, in one embodiment, this amount is calculated by cumulating the quantities of urea injected at each moment since that date. In another embodiment, the method uses the level of urea remaining in the vehicle urea tank to correct and refine the amount of urea previously calculated.
Le coefficient de correction ainsi déterminé est, par exemple, un coefficient multiplicateur inférieur à 1, que l'on applique à la quantité d'urée non corrigée.The correction coefficient thus determined is, for example, a multiplying coefficient of less than 1, which is applied to the amount of uncorrected urea.
Cette quantité d'urée non corrigée est déterminée dans un sous module de calcul de la quantité d'urée à injecter. De préférence, elle correspond à la quantité d'urée nécessaire pour effectuer une réduction totale des oxydes d'azote émis par le moteur à un instant donné. Cette quantité peut être connue puisque, pour un moteur donné, on connaît la masse d'oxydes d'azote dégagée pour un couple moteur et un régime donnés. Connaissant la réaction chimique qui a lieu entre l'urée et ces oxydes d'azote, on peut alors déterminer la quantité d'urée nécessaire à une réaction totale, quantité que l'on va corriger à l'aide du coefficient déterminé plus haut.This amount of uncorrected urea is determined in a sub-module for calculating the amount of urea to be injected. Preferably, it corresponds to the amount of urea necessary to effect a total reduction of the nitrogen oxides emitted by the engine at a given instant. This quantity may be known since, for a given engine, the mass of nitrogen oxides released for a given engine torque and speed is known. Knowing the chemical reaction that takes place between urea and these nitrogen oxides, we can then determine the amount of urea necessary for a total reaction, an amount that we will correct using the coefficient determined above.
Ainsi, par exemple, si un véhicule consomme une quantité d'urée supérieure à la moyenne dans les 1000 premiers kilomètres suivant une vidange, le système déterminera un coefficient de correction relativement élevé, tel qu'on limite au maximum la quantité d'urée injectée. Ainsi, la réaction de transformation chimique des oxydes d'azote n'aura lieu qu'en partie. Cette limitation est toutefois telle que les émissions gazeuses du moteur respectent les normes en vigueur concernant les niveaux d'émission acceptables.For example, if a vehicle consumes more than the average amount of urea in the first 1000 kilometers after emptying, the system will determine a relatively high correction factor, so that the maximum amount of urea injected is limited. . So the reaction of Chemical transformation of the nitrogen oxides will take place only in part. However, this limitation is such that the gaseous emissions of the engine comply with the standards in force concerning acceptable emission levels.
Certains paramètres autres que le couple moteur et le régime, tels que des paramètres moteur, des paramètres du système de traitement ou des paramètres reflétant la composition gazeuse des gaz d'échappement peuvent influer sur la réaction et il peut donc être utile de les prendre en compte pour le calcul de la quantité d'urée non corrigée. Ainsi, selon les réalisations, le calcul est effectué en fonction d'au moins un paramètre , ce (s) paramètre (s) étant choisi (s) dans le groupe comprenant : une valeur de régime moteur, une valeur de charge moteur, une valeur de température de catalyseur, et un rapport entre la quantité d'oxydes d'azote à l'entrée à l'entrée du système de traitement et la quantité de dioxyde d'azote présent dans les gaz d'échappement du véhicule, à l'entrée du système de traitement .Certain parameters other than the engine torque and engine speed, such as engine parameters, process system parameters or parameters reflecting the gaseous composition of the exhaust gases can influence the reaction and it may therefore be useful to take them into account. counts for calculating the amount of uncorrected urea. Thus, according to the embodiments, the calculation is performed as a function of at least one parameter, this parameter (s) being chosen from the group comprising: a value of engine speed, a value of engine load, a catalyst temperature value, and a ratio between the amount of nitrogen oxides at the inlet to the treatment system inlet and the amount of nitrogen dioxide present in the vehicle exhaust gas, input of the treatment system.
Dans une autre réalisation, on détermine, pour chaque véhicule, son état en terme de consommation d'urée, à un instant donné, en fonction de sa consommation d'urée depuis la dernière vidange et de la distance parcourue depuis la dernière vidange, ou de la distance à parcourir jusqu'à la prochaine. La détermination de cet état permet de classifier le véhicule dans un niveau de limitation qui peut être utilisé par la suite pour déterminer le coefficient de correction.In another embodiment, it is determined, for each vehicle, its state in terms of urea consumption, at a given instant, according to its consumption of urea since the last emptying and the distance traveled since the last emptying, or the distance to go to the next. The determination of this state makes it possible to classify the vehicle in a limitation level which can be used thereafter to determine the correction coefficient.
Dans cette réalisation, les niveaux de limitation de l'injection d'urée utilisés sont prédéterminés en fonction d'au moins un paramètre. Ce (ces) paramètre (s) peut (peuvent) être la quantité d'urée consommée dans le véhicule depuis une date de référence, la distance parcourue par le véhicule depuis une date de référence, et le volume du réservoir d'urée installé dans le véhicule. Ces niveaux de limitation seront décrits en détail plus loin à l'aide d'un graphique.In this embodiment, the levels of urea injection limitation used are predetermined according to at least one parameter. This (these) parameter (s) may be the amount of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date, and the volume of the urea reservoir installed in the vehicle. the vehicle. These limitation levels will be described in detail later using a graph.
Pour chacun des niveaux de limitation, il peut être utile de déterminer à chaque instant la réduction à appliquer sur la quantité d'injection d'urée. Ainsi, dans une réalisation, pour chaque niveau de limitation, on détermine le coefficient de correction en fonction du régime du moteur et de la charge du moteur, également appelée couple moteur. Cette détermination pourra notamment être effectuée en utilisant une cartographie préétablie. Un exemple de cartographie sera décrit plus loin.For each of the levels of limitation, it may be useful to determine at each moment the reduction to be applied to the amount of urea injection. Thus, in one embodiment, for each limitation level, the correction coefficient is determined as a function of the engine speed and the engine load, also called engine torque. This determination may in particular be carried out using a preestablished cartography. An example of mapping will be described later.
Comme décrit précédemment, ce coefficient de correction est alors appliqué à la quantité d'urée non corrigée afin d'obtenir une quantité d'urée corrigée.As previously described, this correction coefficient is then applied to the amount of uncorrected urea in order to obtain a corrected amount of urea.
La consommation d'urée dans un véhicule dépend, bien entendu, du régime du moteur, mais peut également être fonction d'autres paramètres, internes ou externes au moteur. Pour contrôler au mieux la consommation d'urée du véhicule, il peut parfois être utile voire nécessaire de tenir compte de ces paramètres. A cet effet, dans une réalisation, on prend en compte, pour le calcul de la valeur du coefficient de correction, au moins un paramètre choisi dans le groupe comprenant : la température ambiante, l'altitude et la température d'eau du moteur.The consumption of urea in a vehicle depends, of course, on the speed of the engine, but can also be a function of other parameters, internal or external to the engine. To better control the urea consumption of the vehicle, it can sometimes be useful or even necessary to take these parameters into account. For this purpose, in one embodiment, the calculation of the value of the correction coefficient takes into account at least one parameter chosen from the group comprising: the ambient temperature, the altitude and the water temperature of the engine.
Une fois le calcul de la quantité d'urée corrigée effectué, on peut transmettre cette quantité à un sous module chargé du contrôle de l'urée embarqué et/ou du contrôle de l'injection.Once the calculation of the amount of corrected urea has been carried out, this quantity can be transmitted to a submodule responsible for controlling the onboard urea and / or the control of the injection.
L'invention peut également s'appliquer au traitement des oxydes d'azote d'un moteur à essence mélange pauvre. L'invention concerne également un système de post¬ traitement d'oxydes d'azote utilisant un procédé tel que défini ci-dessus .The invention can also be applied to the treatment of nitrogen oxides of a lean gasoline engine. The invention also relates to a system of post ¬ nitrogen oxide treatment using a method as defined above.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins sur lesquels : la figure 1 représente un schéma bloc du module de calcul de la quantité d'urée à injecter, d'un système utilisant un procédé conforme à l'invention, la figure 2 représente un graphique permettant de distinguer différents niveaux de limitation utilisés dans un procédé conforme à l'invention, - la figure 3 est une cartographie régime/moteur permettant de déterminer un coefficient de correction dans un procédé conforme à l'invention, la figure 4 est un exemple d'intégration d'un procédé conforme à l'invention dans les stratégies de pilotage d'un système de post-traitement, et la figure 5 est un exemple de fonctionnement d'un moteur utilisant un procédé conforme à l'invention.Other features and advantages of the invention will become apparent with the description of some of its embodiments, this being done with reference to the drawings in which: FIG. 1 represents a block diagram of the module for calculating the quantity of of a system using a method according to the invention, Figure 2 shows a graph for distinguishing different levels of limitation used in a process according to the invention, - Figure 3 is a map scheme / motor for determining a correction coefficient in a method according to the invention, Figure 4 is an example of integration of a method according to the invention in the control strategies of a post-processing system, and Figure 5 is an example of operation of a motor using a method according to the invention.
La figure 1 représente l'architecture fonctionnelle d'un sous module de calcul de la quantité d'urée à injecter, pouvant être utilisé dans une réalisation de 1' invention.FIG. 1 represents the functional architecture of a sub-module for calculating the quantity of urea to be injected, which can be used in an embodiment of the invention.
Ce sous module est constitué de 3 blocs 10, 12 et 14 qui correspondent respectivement à une détermination du niveau de limitation, une détermination de la réduction de la quantité à injecter et un calcul de la quantité d'urée à injecter.This sub-module consists of 3 blocks 10, 12 and 14 which respectively correspond to a determination of the level of limitation, a determination of the reduction of the quantity to be injected and a calculation of the quantity of urea to be injected.
Le procédé mis en place dans ce sous module comprend plusieurs étapes. Dans un premier temps, on détermine, dans le bloc 10, le niveau de limitation correspondant à l'état actuel de ce véhicule. Pour cela, on peut, par exemple, utiliser un graphique tel que celui représenté sur la figure 2.The process implemented in this sub-module comprises several steps. In a first step, block 10 determines the level of limitation corresponding to the current state of this vehicle. For this, one can, for example, use a graph such as that shown in Figure 2.
Sur ce graphique sont représentées des droites permettant de délimiter différents niveaux de limitation.On this graph are represented lines allowing to delimit different levels of limitation.
En abscisse se trouve la distance parcourue par la voiture, en kilomètres, et en ordonnée se trouve la quantité d'urée consommée. L'étendue de ce graphe est limitée en abscisse par un nombre de kilomètres 26 correspondant à l'intervalle entre deux vidanges, et en ordonnée par le volume du réservoirThe abscissa is the distance traveled by the car in kilometers, and the ordinate is the amount of urea consumed. The extent of this graph is limited in abscissa by a number of kilometers 26 corresponding to the interval between two oil changes, and in ordinate by the volume of the tank
28. En effet, le réservoir d'urée étant rempli à chaque vidange, le système est réinitialisé à chaque fois ; par ailleurs, il n'est pas possible de consommer plus d'urée que la quantité pouvant être embarquée dans le réservoir.28. Indeed, the urea tank being filled with each emptying, the system is reinitialized each time; moreover, it is not possible to consume more urea than the quantity that can be loaded into the tank.
Le graphique de la figure 2 comporte trois droites délimitant quatre niveaux de limitation, numérotés de 0 à 3. Les réservoirs des véhicules utilisant un procédé conforme à l'invention ont une taille telle qu'ils contiennent la quantité correspondant à la consommation moyenne d'urée du véhicule multipliée par l'intervalle de vidange prévu. Tant que la consommation du véhicule reste inférieure à cette consommation moyenne, représentée par la courbe 20, le véhicule est dans le niveau de limitation 0.The graph of FIG. 2 comprises three lines delimiting four levels of limitation, numbered from 0 to 3. The tanks of the vehicles using a method according to the invention are of a size such that they contain the quantity corresponding to the average consumption of vehicle urea multiplied by the scheduled emptying interval. As long as the consumption of the vehicle remains lower than this average consumption, represented by the curve 20, the vehicle is in the limitation level 0.
Si le véhicule, pour une raison quelconque, consomme une grande quantité d'urée sur une petite distance, alors la consommation risque d'excéder cette courbe 20 et le véhicule sera donc dans le niveau de limitation 1. De même si la consommation excède les courbes de seuil 22 ou 24, il passera respectivement dans les niveaux de limitation 2 et 3.If the vehicle, for whatever reason, consumes a large quantity of urea for a short distance, then the consumption may exceed this curve 20 and the vehicle will therefore be in the level of limitation 1. Similarly, if the consumption exceeds threshold curves 22 or 24, it will pass respectively in the limitation levels 2 and 3.
Cette évolution d'un niveau à l'autre peut également avoir lieu dans l'autre sens puisque, par exemple, un véhicule se trouvant dans un niveau de limitation peut diminuer sa consommation et ainsi repasser sous une des courbes de seuil représentées sur la figure 2.This evolution from one level to another can also take place in the other direction since, for example, a vehicle in a limitation level may decrease its consumption and thus return to one of the threshold curves shown in Figure 2.
Après avoir déterminé le niveau de limitation, on détermine, dans le bloc 12 de la figure 1, la réduction à appliquer sur la quantité d'urée à injecter. Cette réduction se trouve généralement sous la forme d'un coefficient de correction, de préférence strictement inférieur à 1.After determining the level of limitation, it is determined in block 12 of Figure 1, the reduction to be applied to the amount of urea to be injected. This reduction is generally in the form of a correction coefficient, preferably strictly less than 1.
Pour déterminer ce coefficient de correction, on peut utiliser une cartographie telle que celle représentée sur la figure 3. Cette cartographie représente le couple de fonctionnement d'un moteur, en Newtons-mètres, en fonction du régime en tours par minute. Pour chaque couple de valeurs, la cartographie comporte, à titre indicatif, la masse d'oxydes d'azote dégagée par le moteur, en gramme par heure, cette masse pouvant être déterminée à l'aide de l'échelle 34. On voit apparaître sur ce graphique des courbes 30, 31, 32 et 33 correspondant respectivement aux niveaux de limitation 0, 1, 2 et 3 déterminés précédemment . La détermination du coefficient de correction en fonction de cette cartographie se fait de la façon suivante : à un instant donné, on place sur la carte le point de fonctionnement du véhicule à cet instant, puis on regarde où se trouve se point par rapport à la courbe correspondant au niveau de limitation dans lequel se trouve le véhicule à cet instant ; si le point est en dessous de la courbe, le coefficient de correction sera alors égal à 1, si le point est au dessus de la courbe, le coefficient de correction sera égal à 0.To determine this correction coefficient, it is possible to use a cartography such as that represented in FIG. 3. This cartography represents the operating torque of an engine, in Newton meters, as a function of the revolutions per minute regime. For each pair of values, the map includes, as an indication, the mass of nitrogen oxides released by the engine, in grams per hour, this mass can be determined using the scale 34. We see appear in this graph curves 30, 31, 32 and 33 respectively corresponding to the limitation levels 0, 1, 2 and 3 determined previously. The determination of the correction coefficient as a function of this mapping is done as follows: at a given moment, the point of operation of the vehicle is placed on the map at this moment, then we look at where is located in relation to the curve corresponding to the level of limitation in which the vehicle is at that moment; if the point is below the curve, the correction coefficient will be equal to 1, if the point is above the curve, the correction coefficient will be 0.
Sur cette figure 3 se trouve également représentée une courbe 35 correspondant à un cycle de fonctionnement moteur tel que celui utilisé par les instances réglementaires pour tester les véhicules. On constate que cette courbe est située en dessous de toute les courbes correspondant aux niveaux de limitation, ce qui signifie que même lorsque le véhicule se trouve dans le niveau de limitation 3, on injecte suffisamment d'urée pour que respecter les normes en vigueur.In this Figure 3 is also shown a curve 35 corresponding to an engine operating cycle such as that used by regulatory authorities to test vehicles. This curve is found below all the curves corresponding to the levels of limitation, which means that even when the vehicle is in the limitation level 3, enough urea is injected to comply with the standards in force.
La cartographie de la figure 3 n'est montrée ici qu'à titre d'exemple, on peut tout aussi bien utiliser une autre cartographie, par exemple selon le type de véhicule sur lequel est utilisé l'invention.The mapping of Figure 3 is shown here by way of example, one can just as well use another map, for example according to the type of vehicle on which the invention is used.
De préférence, le coefficient de correction n'est pas calculé à partir des caractéristiques de fonctionnement du moteur en utilisant une loi mathématique, mais plutôt calibré en fonction de l'utilisation du véhicule. Ainsi, par exemple, on peut choisir de limiter l'injection d'urée sur les points de fortes charges et fort régime, car ces points sont fortement consommateurs d'urée, tout en ne limitant pas ou que peu l'injection aux autres points de fonctionnement.Preferably, the correction coefficient is not calculated from the operating characteristics of the engine using a mathematical law, but rather calibrated according to the use of the vehicle. Thus, for example, one can choose to limit the injection of urea on the points of heavy loads and high regime, because these points are highly urea consumers, while not limiting or that the injection at other points Operating.
Une fois ce coefficient de correction déterminé, on utilise un multiplicateur 16 (figure 1) pour multiplier le coefficient par la quantité d'urée non corrigée calculée dans le bloc 4. On obtient ainsi, en sortie du système, la quantité d'urée à injecter corrigée, c'est à dire la quantité réelle qui sera amenée à l'échappement afin de réagir avec les oxydes d'azote émis par le moteur.Once this correction coefficient has been determined, a multiplier 16 (FIG. 1) is used to multiply the coefficient by the amount of uncorrected urea calculated in block 4. Thus, at the outlet of the system, the quantity of urea to Corrected injection, ie the actual quantity that will be fed to the exhaust in order to react with the nitrogen oxides emitted by the engine.
La figure 4 représente une intégration possible de l'invention dans les stratégies de pilotage d'un système de post-traitement d'oxydes d'azote de type SCR. La figure 4a montre une stratégie de pilotage SCR 40 qui composé de deux modules : un module de pilotage de l'injection d'urée 41, destiné à déterminer la quantité d'urée à injecter dans l'échappement à chaque instant, et un module de contrôle de l'urée embarqué 42 dont le rôle est d'assurer cette injection, notamment en gérant le réservoir d'urée. La figure 4b décrit, plus en détail, le module pilotage d'injection d'urée 41. Ce module comprend généralement un sous module 44 de calcul de la quantité d'urée à injecter et un sous module 45, destiné à effectuer un contrôle en boucle fermé de la quantité d'urée à injecter. De préférence, un procédé conforme à l'invention viendra s'intégrer dans le module 41 sous forme d'un sous module 43 de contrôle de la consommation d'urée. Les trois sous modules 43, 44 et 45 disposent de moyens pour échanger des informations entre eux, notamment pour transmettre des quantités d'urée et/ou des valeurs de coefficient de correction.FIG. 4 represents a possible integration of the invention in the control strategies of a SCR-type nitrogen oxide post-treatment system. FIG. 4a shows an SCR control strategy 40 which consists of two modules: a urea injection control module 41, intended to determine the quantity of urea to be injected into the exhaust at each instant, and a module control of urea embedded 42 whose role is to ensure this injection, including managing the urea tank. FIG. 4b describes, in more detail, the urea injection control module 41. This module generally comprises a sub-module 44 for calculating the quantity of urea to be injected and a sub-module 45, intended to carry out a control in closed loop of the amount of urea to be injected. Preferably, a method according to the invention will be integrated in the module 41 in the form of a submodule 43 for controlling the consumption of urea. The three sub-modules 43, 44 and 45 have means for exchanging information with each other, in particular for transmitting urea quantities and / or correction coefficient values.
Sur la figure 5 sont représentées deux courbes permettant de voir l'effet d'un procédé selon l'invention sur le fonctionnement d'un moteur, pour deux types d'usagers.In Figure 5 are shown two curves for seeing the effect of a method according to the invention on the operation of an engine, for two types of users.
Un client dit « moyen » est un client qui utilise son véhicule de façon telle que la consommation d'urée reste inférieure à la moyenne. On voit sur le graphique 5a que la courbe de consommation d'urée 50 ne dépasse jamais la première courbe seuil, et le véhicule ne sort donc jamais du niveau de limitation 0. Ainsi, il n'y a jamais de problème de consommation excessive, et il n'est donc jamais nécessaire de limiter la quantité d'urée injectée.An "average" customer is a customer who uses his vehicle in such a way that the consumption of urea remains below average. It can be seen in the graph 5a that the urea consumption curve 50 never exceeds the first threshold curve, and the vehicle never leaves the limitation level 0. Thus, there is never a problem of excessive consumption, and it is therefore never necessary to limit the amount of urea injected.
En revanche, dans le cas d'un client « sévère », la consommation d'urée est beaucoup trop importante, et il est donc nécessaire de la contrôler afin de s'assurer que le réservoir d'urée de ce client ne sera pas vide avant la prochaine vidange du réservoir.On the other hand, in the case of a "severe" customer, the consumption of urea is much too important, and it is therefore necessary to control it to ensure that the urea reservoir of this customer will not be empty before the next tank drain.
On peut en effet constater, sur la figure 5b, que dès le début d'utilisation du véhicule après une vidange, le client a consommé une quantité d'urée telle qu'il se trouve dans le niveau de limitation 2, puisque la courbe de consommation d'urée 52 est au dessus des deux premières courbes de seuil. Dans ce cas, les coefficients de correction déterminés seront relativement faibles, et le système n'injectera que peu d'urée dans l'échappement. On voit sur ce graphique l'intérêt d'un tel système puisque, rapidement, la courbe de consommation d'urée repasse dans le niveau de limitation 1 puis dans le niveau de limitation 0, qui correspond à une utilisation « normale » du véhicule. It can indeed be seen in FIG. 5b that from the beginning of use of the vehicle after emptying, the customer has consumed a quantity of urea such as it is in the level of limitation 2, since the Urea consumption 52 is above the first two threshold curves. In this case, the correction coefficients determined will be relatively low, and the system will inject only little urea in the exhaust. This graph shows the interest of such a system since, rapidly, the urea consumption curve returns to the limitation level 1 and then to the limitation level 0, which corresponds to a "normal" use of the vehicle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle de la consommation d'urée destiné à être utilisé dans un système de traitement d'oxydes d'azote à réduction catalytique sélective, dite SCR, installé dans la ligne d'échappement du moteur d'un véhicule comprenant un réservoir d'urée, le procédé comprenant les étapes suivantes : on détermine (12), en fonction d'au moins un paramètre, un coefficient de correction de la quantité d'urée à injecter dans le système, le (s) paramètre (s) étant choisi (s) dans le groupe comprenant : la quantité d'urée consommée dans le véhicule depuis une date de référence, la distance parcourue par le véhicule depuis une date de référence et le volume (28) du réservoir d'urée installé dans le véhicule, et on applique (16) ce coefficient de correction à une quantité d'urée (14) prédéterminée en fonction du régime du moteur, appelée quantité non corrigée, de manière à obtenir la quantité d'urée à injecter, appelée quantité corrigée .1. A method for controlling the consumption of urea for use in a selective catalytic reduction nitrogen oxide treatment system, SCR, installed in the engine exhaust line of a vehicle comprising a reservoir of urea, the process comprising the following steps: determining (12), as a function of at least one parameter, a correction coefficient of the quantity of urea to be injected into the system, the parameter (s) being selected from the group consisting of: the amount of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date and the volume (28) of the urea reservoir installed in the vehicle. vehicle, and applying (16) this correction coefficient to a predetermined amount of urea (14) depending on the engine speed, called uncorrected amount, so as to obtain the amount of urea to be injected, called corrected amount e.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on utilise comme date de référence, pour le calcul de la distance parcourue et/ou de la quantité d'urée consommée, la date de la dernière vidange effectuée sur le véhicule.2. Method according to claim 1 wherein the date of the last emptying performed on the vehicle is used as reference date for calculating the distance traveled and / or the quantity of urea consumed.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le calcul (14) de la quantité d'urée non corrigée est effectuée en fonction d'au moins un paramètre, le (les) paramètre (s) étant choisi (s) dans le groupe comprenant : une valeur de régime moteur, une valeur de charge moteur, une valeur de température de catalyseur, et un rapport entre la quantité d' oxydes d' azote à l'entrée du système de traitement et la quantité de dioxyde d'azote présent dans les gaz d'échappement du véhicule, à l'entrée du système de traitement. 3. Method according to claim 1 or 2 wherein the calculation (14) of the amount of uncorrected urea is performed as a function of at least one parameter, the (the) parameter (s) being chosen (s) in the group comprising: an engine speed value, an engine load value, a catalyst temperature value, and a ratio between the amount of nitrogen oxides at the inlet of the treatment system and the amount of nitrogen dioxide present in the exhaust of the vehicle, at the entrance of the treatment system.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'urée consommée depuis une date de référence est calculée en cumulant les quantités d'urée injectées à chaque instant depuis cette date.4. Method according to one of the preceding claims wherein the amount of urea consumed since a reference date is calculated by adding the amount of urea injected at each moment since that date.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le calcul de la quantité d'urée consommée depuis une date de référence est corrigé en utilisant le niveau d'urée restant dans le réservoir d'urée.5. Method according to one of the preceding claims wherein the calculation of the amount of urea consumed since a date of reference is corrected by using the level of urea remaining in the urea tank.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel, pour déterminer le coefficient de correction, on utilise des niveaux de limitation de l'injection d'urée prédéterminés en fonction d'au moins un paramètre, ce (ces) paramètre (s) étant choisi (s) dans le groupe comprenant: la quantité d'urée consommée dans le véhicule depuis une date de référence, la distance parcourue par le véhicule depuis une date de référence, et le volume du réservoir d'urée installé dans le véhicule.6. Method according to one of the preceding claims wherein, to determine the correction coefficient, is used predetermined limitation levels of urea injection according to at least one parameter, this (these) parameter (s) ) being selected from the group consisting of: the quantity of urea consumed in the vehicle since a reference date, the distance traveled by the vehicle since a reference date, and the volume of the urea reservoir installed in the vehicle .
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel, pour chaque niveau de limitation, on détermine le coefficient de correction en fonction du régime du moteur et de la charge du moteur, également appelée couple du moteur.7. Method according to one of the preceding claims wherein for each level of limitation, the correction coefficient is determined according to the engine speed and the engine load, also called engine torque.
8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la détermination du coefficient de correction est effectuée en utilisant une cartographie préétablie.The method of claim 7 wherein the determination of the correction coefficient is performed using pre-established mapping.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on prend en compte, pour le calcul de la valeur du coefficient de correction, au moins un paramètre choisi dans le groupe comprenant : la température ambiante, l'altitude et, la température d'eau du moteur. 9. Method according to one of the preceding claims wherein takes into account, for the calculation of the value of the correction coefficient, at least one parameter selected from the group consisting of: ambient temperature, altitude and, temperature d engine water.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le procédé étant réalisé par un module (41) de pilotage d'injection d'urée, ce module réalisant en outre un calcul (44) de la quantité d'urée non corrigée, et un contrôle (45) en boucle fermée de la quantité d'urée non corrigée.10. Method according to one of the preceding claims, the method being carried out by a urea injection control module (41), this module also performing a calculation (44) of the amount of uncorrected urea, and a closed loop control (45) of the amount of uncorrected urea.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la quantité d'urée non corrigée correspond à la quantité nécessaire à une réduction totale des oxydes d'azote, et dans lequel la valeur du coefficient de correction est supérieure ou égale à 0, et strictement inférieure à 1.11. Method according to one of the preceding claims wherein the amount of uncorrected urea is the amount necessary for a total reduction of nitrogen oxides, and wherein the value of the correction coefficient is greater than or equal to 0, and strictly less than 1.
12. Système de post-traitement d' oxydes d' azote à réduction catalytique sélective utilisant un procédé selon l'une des revendications précédentes. 12. A selective catalytic reduction nitrogen oxidation aftertreatment system using a process according to one of the preceding claims.
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