FR2824872A1 - PROCEDE DE DETERMINATION D'UN ETAT DE CHARGE D'UN CATALYSEUR D'ACCUMULATION DES NOx - Google Patents

PROCEDE DE DETERMINATION D'UN ETAT DE CHARGE D'UN CATALYSEUR D'ACCUMULATION DES NOx Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination de l'état de charge d'un catalyseur d'accumulation des NOx (22), disposé dans le canal de gaz d'échappement (18) d'une machine à combustion interne (10) fonctionnant en mode pauvre, qui lie les oxydes d'azote (NOx ) sous une atmosphère de gaz d'échappement pauvre avec lambda > 1 et les libère sous une atmosphère de gaz d'échappement riche ou stoechiométrique avec lambda <= 1, où l'état de charge est déterminé en considérant une évacuation des NOx depuis le catalyseur d'accumulation des NOx (22).Procédé caractérisé en ce que l'évacuation des NOx est déterminée en fonction d'une concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement (passage des agents de réduction), mesurée ou élaborée, en aval du catalyseur d'accumulation des NOx (22) ou une dimension dérivée de la concentration des agents de réduction.

Description

DESCRIPTION
L' invention concerne un procédé de détermination d'un état de charge d'un catalyseur d'accomulation des NOX disposé après une machine à combustion interne à fonctionnement pauvre, ainsi que les utilisations du procédé suivant l'invention. Pour diminuer la consommation en carburant, les machines à combustion interne actuelles fonctionnement sur un domaine de fonctionnement le plus large possible dans un mode de fonctionnement pauvre, cela signifie avec un mélange air-carburant avec un excès d'air et une valeur lambda > 1. Dans le cas des machines à combustion interne, qui disposent d'une injection directe de carturant, on peut, en réalisant un fonctionnement dit à charge en couches, au cours duquel le carburant injecté se concentre jusqu'au moment de la combustion, essentiellement dans la zone d'une bougie
de combustion d'un cylindre, réaliser des mélanges air-
carturant particulièrement pauvres et ainsi, des avantages d'utilisation particulièrement élevés. Un problème certain du mode de fonctionnement pauvre est reprécenté par les oxydes d'azote (NOX) connus des gaz d'échappement, qui ne sont pas complètement convertis en azote (N2) neutre pour l'environnement, à cause de l'excès d'oxygène dans les gaz d'échappement pauvres sur les catalyseurs usuels d'oxydation ou à trois voies. Pour résoudre ce problème, on met en oeuvre des catalyseurs d' accumulation de NOX, qui présentent en plus d'un composant catalytique à trois voies, un composant d' accumulation de NOX, lequel absorbe le NOX du gaz d'échappement pauvre sous la forme de nitrate (NO3-). Pour régénérer le composant d'accumulation, les catalyseurs d'accumulation des NOX sont soumis à un fonctionnement discontinu, alternant avec des gaz d'échappement pauvre et riche, o dans l'intervalle riche de la régénération, les NOx chargés
dans le fonctionnement pauvre sont libérés et réduits.
Ces intervalles riches du fonctionnement, nécessaires sur base d'une capacité limitée d'accomulation des NOX d'un catalyseur d'accumulation, conduisent assurément à une compensation partielle des avantages de
l'utilisation atteints dans le fonctionnement pauvre.
Pour contrôler un état du catalyseur d' accumulation des NOX, en particulier son état de charge, différents procédés sont connus. Par exemple, on met en oeuvre des capteurs de NOX, disposés en aval du catalyseur d' accumulation, pour mettre en évidence, pendant le fonctionnement pauvre, un passage de NOX et ainsi, une capacité épuisée d'accomulation des NOX et d'amorcer sa régénération. Il est connu par ailleurs, de contrôler la régénération du catalyseur d'accumulation par la mesure de la teneur en oxygène des gaz d'échappement, en aval du catalyseur, par
exemple avec une sonde lambda disposoe après.
Usuellement, la régénération est terminée et on commute en fonctionnement pauvre, au plus tard dès qu'une aLmosphère riche de gaz d'échappement, cela signifie le passage d' agents de réduction contenus dans les gaz d'échappement, comme des hydrocartures (HC) non brûlés, du monoxyde de carbone (CO) et l'hydrogène (H2), est détecté. A cet effet, on part d'une régénération complète des NOX du catalyseur d'accomulation et d'une récupération de sa capacité d'accumulation, lorsque les agents de réduction présents dans le gaz d'échappement ne sont plus complètement utilisés pour la conversion
des NOX incorporés.
Cependant, il s'est révélé que par le procédé ci-
dessus, l'état de charge du catalyseur d'acconulation des NOX n'est décrit que de manière insuffisante. En particulier, on récupère des capacités plus élevées d' accumulation lors d'un apport soutenu, plus long au catalyseur, d'une aLmosphère de gaz d'échappement riche, également après le premier passage des agents de réduction, que lors de l'interroption immédiate de la régénération. Parce que les procédés antérieurs n'envisagent pas de tels effets, ils offrent des
résultats imprécis.
L'objectif de la présente invention est de disposer d'un procédé de détermination d'un état de charge d'un catalyseur d'accumulation des NOX, lequel décrit l'état du catalyseur avec une plus grande
précision par rapport à l'état de la technique décrit.
Le procédé doit en outre, pouvoir étre appliqué avec une dépense la plus faible possible du procédé par
rapport aux commandes de moteur existantes.
Cet objectif est résolu par un procédé caractérisé en ce que l'évacuation des NOX est détermince en fonction d'une concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement (passage des agents de réduction), mesurce ou élaborée, en aval du catalyseur d' accumulation des NOX ou une dimension dérivée de la
concentration des agents de réduction.
Le procédé est par ailleurs caractérisé en ce que: - l'évacuation des NOX est déterminée en fonction du passage cumulé des agents de réduction, - le passage des agents de réduction est détecté à l'aide d'un dispositif de mesure sensible à l'oxygène, disposé en aval du catalyseur d'accumulation des NOX - les agents de réduction comprennent des hydrocarbures non brûlés, du monoxyde de carbone et/ou de l'hydrogène, - le passage des agents de réduction est mesuré ou élaboré pendant une régénération du catalyseur d'accumulation des NOX et/ou l'ors d'une charge élevée du moteur, en particulier lors d'une accélération ou charge complète, - la détermination de l'évacuation des NOX est réalisoe en fonction du passage des agents de réduction, sur base d'un modèle de comportement du catalyseur d'accumulation des NOX ou sur base d'une différence d'un chargement des agents de réduction dans le catalyseur d' accumulation des NOX et du passage mesuré des agents de réduction, - le passage des agents de réduction mesuré ou élaboré est incorporé dans un facteur de correction pour calauler l'état de charge du catalyseur d'accumulation des NOX - le modèle de comportement donné et/ou le facteur de correction est agusté à un vieillissement du catalyseur d'accumulation des NOX - l'évacuation des NOX est déterminée en fonction d'une concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement (chargement des agents de réduction), mesurce ou élaborée en amont du catalyseur d' accomulation des NOx, ou d' une dimension dérivoe de la concentration des agents de réduction, en particulier une émission brute cumulée des agents de réduction, et/ou pendant le dépassement d'une
température de décomposition.
- l'état de charge est déterminé en considérant un chargement des NOX mesuré ou élaboré dans le catalyseur d'accumulation des NOx et l'évacuation des NOX, - (a) les sites d' accumulation des NOX du catalyseur d' accumulation des NOX sont répartis en au moins deux groupes de cinétiques différentes de libération et/ou de conversion des oxydes d'azote liés; (b) des évacuations séparées des NOx sont déterminées pour les groupes de sites d' accumulation, et (c) l' état de charge du catalyseur d' accumulation des NOX est déterminé en fonction des évacuations séparées des NOX pour les groupes de sites d' accumulation, la cinétique de libération et/ou de conversion d'un groupe de sites d' accumulation comprend un modèle de réaction chimique et/ou une vitesse de libération et de conversion et/ou une masse d' agents de réduction nécessaire à une libération et une conversion et/ou une température du catalyseur nscessaire à une libération et une conversion, - les sites d'accumulation des NOX sont divisés en deux groupes et un premier groupe est caractérisé par une libération et conversion plus rapides des NOX liés pour une atmosphère en gaz d'échappement avec < 1 (accomulation superficielle), et un deuxième groupe est caractérisé par une libération et conversion ralenties, qui ne se produisent qu'après un vidage presque complet du premier groupe des sites d' accumulation, pour une atmosphère en gaz d'échappement avec < 1 (accumulation profonde), - l'évacuation des NOX de l'accumulation superficielle est déterminée en fonction du chargement des agents de réduction dans le catalyseur d' accumulation des NOx, avant que ne se produise un passage des agents de réduction en aval du catalyseur d'accomulation des NOx - l'évacuation des NOX de l'accumulation profonde est déterminée en fonction du chargement des agents de réduction dans le catalyseur d'accumulation des NOx, après que l' accumulation superficielle est au moins essentiellement vidée, l'évacuation des NOX de l'accomulation profonde est déterminée en fonction du passage des agents de réduction, mesuré ou élaboré en aval dans le catalyseur
d' accumulation des NOX.
L' invention a également pour objet les utilisations du procédé susvisé: pour déterminer et contrôler un état du
catalyseur d'accumulation des NOX.
- pour régler un fonctionnement pauvre de la machine à combustion interne, - pour déterminer des paramètres de procédé pour réaliser la régénération des NOX et/ou la désulfuration du catalyseur d'accumulation des NOx ces paramètres comprenant un rapport air-carburant et/ou une température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur et/ou une durce de régénération et respectivement une
durée de désulfuration.
Etant donné que l'évacuation des NOx est déterminée par rapport à une concentration mesurée ou élaborée, présente en aval du catalyseur d'accumulation des NOX, d'agents de réduction dans le gaz d'échappement, dans ce qui suit indiqué passage des agents de réduction -, ou à une dimension dérivoe de la concentration des agents de réduction, on considère également l'évacuation des NOX à partir de sites d'accumulation des NOX du catalyseur d'accumulation des NOx qui ne libèrent et convertissent les oxydes d'azote (NOx) accumulés que très lentement. Ainsi, une évacuation totale des NOX et ainsi, la détermination de l' état de charge du catalyseur d' accumulation des NOX avec une précision plus élevée par rapport aux stratégies présentes peut être atteinte. De plus, par évacuation des NOX, on entend un vidage des sites d'accumulation, indépendamment du fonctionnement du mécanisme de vidage et de la forme chimique sous laquelle les oxydes d'azote NOx absorbés d'abord sous forme de nitrates, sont évacuées du catalyseur
d' accumulation.
Une précision particulièrement élevoe du procédé est obtenue lorsque la concentration en agents de réduction, ou bien un flux massique ou une teneur en agents de réduction, présente en aval du catalyseur d'accomulation des NOX est intogrée, par rapport à une période d' observation donnée et le passage d' agents de réduction ainsi cumulé résultant est utilisé pour déterminer la charge des NOX. Le passage d'agents de réduction est de plus, mesuré ou élaboré, de préférence pendant une régénération du catalyseur d'accumulation des NOX et/ou lors d'une puissance élevée du moteur, en
particulier lors d'accélérations ou de charge complète.
La mesure du passage des agents de réduction, qui comprennent les hydrocarbures (HC) non brolés, le monoxyde de carbone (CO) et/ou l'hydrogène (H2), peut être réalisée à l'aide d'un dispositif de mesure sensible à l'oxygène, disposé en aval du catalyseur d' accumulation des NOX, en particulier une sonde lambda
ou un capteur des NOX disposant d'un signal lambda.
La détermination de l'évacuation des NOX peut être réalisoe sur base d'un modèle empirique de comportement du catalyseur d'accumulation des NOX, qui corrèle le passage mesuré ou élaboré des agents de réduction à une masse NOX libérce. En variante, une différence du chargement moyen d' agents de réduction dans le catalyseur d'accomulation et du passage mesuré peut être utilisée pour la détermination. Ce dernier procédé technique nécessite cependant, une mesure lambda très précise en aval du catalyseur, par exemple avec une sonde lambda large bande, parce que la différence de
concentration est en général, très faible.
L'évacuation des NOX détermince par le passage de l' agent de réduction, concerne simplement les généralement rares sites d'accumulation des NOx avec une cinétique de libération et de conversion assez lente. De plus, on prévoit de manière particulièrement préférée, d'introduire le passage de l' agent de réduction dans un facteur de correction avec lequel l'état de charge du catalyseur est calaulé. Par exemple, on peut après avoir soumis le catalyseur d'accumulation, pour l'objet d'une régénération, à une aLmosphère de gaz d'échappement avec < 1 et observé ensuite le passage d' agents de réduction, partir d'une récupération essentiellement complète de la capacité d'accumulation des NOX initiale, laquelle est multipliée, ou calculée d'une autre manière, avec le facteur de correction déterminé en fonction du passage cumulé des agents de réduction. De plus, la capacité d' accumulation récupérce, ainsi corrigée, est par conséquent, plus grande que le passage de l' agent de réduction est plus important. Le facteur de correction ou le modèle de comportement peuvent de manière avantageuse, être de plus, soumis à un ajustement stationnaire sur un vieillissement du catalyseur, o on considère un nombre croissant de sites d' accumulation
régénérant lentement.
Habituellement, le procédé peut être combiné à des méthodes quelconques de détermination continue d'un état de charge, dans lesquelles l'évacuation des NOX est déterminée sous la forme d'un bilan entre le chargement des NOX et l'évacuation des NOX. Ainsi, l'évacuation des NOx, en plus de l'évacuation des NOX déterminée en fonction du passage de l' agent de réduction, peut être déterminée en fonction du chargement de l' agent de réduction, également d'une concentration mesurée ou élaborce des agents de réduction, présente en amont du catalyseur
d' accumulation des NOx ou d'un valeur dérivoe de celle-
ci, en particulier une émission brute cumulée des agents de réduction et/ou en fonction d'une température du catalyseur dépassant une température de décomposition. De plus, le chargement des NOX peut être déterminé de manière connue, à partir d'une émission brute des NOX, mesurée ou élaborce, de la machine à
combustion interne.
Suivant un aspect particulièrement préféré du procédé, on répartit les sites d' accumulation du NOX du catalyseur d' accumulation des NOX, en un modèle d' au moins deux groupes de cinétiques différentes de libération et/ou de conversion des oxydes d'azote liés, on détermine l'évacuation séparée des NOX pour les groupes individuels de sites d' accumulation et l'état de charge du catalyseur d' accumulation des NOX est établi en fonction des évacuations séparées des NOX des groupes de sites d'accumulation. Ainsi, la différentiation des sites d'accumulation d'après les cinétiques différentes de libération et/ou de
conversion peut se faire sous différents aspects.
Ainsi, la cinétique de libération et/ou de conversion d' un groupe de sites d' accumulation peut reposer sur un modèle de réaction chimique déterminé, plus ou moins différencié, empirique ou théorique, qui décrit les réactions partielles de l'évacuation des NOX, par exemple une dissociation de nitrate, une diffusion des partenaires de réaction et/ou des réactions de réduction des NOX. Suivant des formes de réalisation plus simples, la répartition des sites d' accumulation peut se faire également, à l'aide des vitesses de libération et de conversion et/ou des masses d' agents de réduction et/ou des températures du catalyseur nécessaires à la libération et à la conversion. Si par exemple, un groupe de sites d' accumulation présente une température de dissociation, nécessaire à la dissociation du nitrate, plus élevée qu'un autre groupe de sites d'accumulation, on détermine pour une certaine température du catalyseur, simplement l'évacuation des
NOX de l'autre groupe.
D'après un aspect particulièrement préLéré du procédé, on répartit les sites d' accumulation des NOX du catalyseur en deux groupes, o un premier groupe est caractérisé par une libération et/ou conversion relativement rapide du NOX lié pour une aLmosphère en gaz d'échappement avec < 1, à savoir en présence des agents de réduction, et un deuxième groupe présente une libération et/ou conversion par conséquent ralentie, qui ne se produit qu'après un vidage presque complet du premier groupe des sites d' accumulation. Cette catogorisation des sites d' accumulation correspond à une observation selon laquelle une fraction principale des sites d'accumulation disponibles, désigné dans ce qui suit accumulation superficielle, régénère en précence d' agents de réduction, avec transformation presque quantitative de l' agent de réduction. Au contraire, le NOX lié dans les sites d' accumulation du deuxième groupe, désigné dans ce qui suit accumulation profonde, se caractérise par une inertie de réaction élevée, telle que la libération et la conversion ne se produisent qu'après régénération complète de l'accomulation superficielle et avec réaction seulement partielle de l' agent de réduction présent. Ainsi, l'évacuation des NOx peut être déterminée à partir de l'accumulation superficielle, en fonction du chargement en agent de réduction du catalyseur d'accumulation des NOX, avant qu'il ne se produise un
passage des agents de réduction en aval du catalyseur.
Si l'on observe un passage, cela peut provenir d'un vidage complet de l' accumulation superficielle. En outre, une quantité des sites présents d'accumulation superficielle peut être déterminée directement à partir de la quantité d' agent de réduction amence jusqu'au passage, en tenant compte d' une capacité d' accumulation de l'oxygène du catalyseur. D'autre part, on détermine l'évacuation des NOX depuis l'accumulation profonde, de préférence en fonction de l'apport en agents de réduction au catalyseur, après que l'accumulation
superficielle amorce un passage d' agent de réduction.
De préférence, le vidage de l'accomulation profonde est cependant déterminé comme indiqué ci-dessus, par le
passage de l' agent de réduction.
Le procédé suivant l' invention peut être utilisé avantageusement, pour la détermination et le contrôle d'un état catalytique du catalyseur d'accumulation ou pour le réglage d'un fonctionnement pauvre de la machine à combustion interne ou pour la détermination de paramètres de procédé pour réaliser une régénération des NOX et/ou une désulfuration du catalyseur d' accumulation des NOX. Dans ce dernier cas, il est concevable par exemple, de réaliser une sérieuse régénération à intervalLes importants, au cours de laquelle en acceptant un certain passage d'agents de réduction, on vide également les sites d' accumulation profonde. L'invention est expliquée de manière plus détaillée, dans les exemples de réalisation, à l'aide des dessins annexés. Ils montrent: la figure 1, une machine à combustion interne avec dispositif de traitement du gaz d'échappement, disposé en aval, suivant une représentation en blocs; la figure 2, une coupe longitudinale dans le revêtement d'un catalyseur d'accumulation des NOX dans une représentation schématique et fortement agrandie, et la figure 3, le déroulement temporel d'une tension de sonde d'une sonde lambda disposée après un catalyseur d'accumulation des NOX pendant une
régénération des NOX.
La machine à combustion interne 10, en mode pauvre, représentée à la figure 1, présente dans cet exemple, quatre cylindres 12 qui disposent de manière particulièrement avantageuse, d'un système à injection directe de carburant, non représenté. La machine à combustion interne 10 peut de plus, fonctionner de préférence à l'aide d'un procédé de préparation du mélange à air dans un mode de charge en couches. Le gaz d'échappement 14 produit par la machine à combustion interne 10, est traité dans un dispositif de traitement du gaz d'échappement, globalement désigné par 16. Le dispositif de traitement du gaz d'échappement 16 consiste essentiellement en un système catalytique installé dans un canal de gaz d'échappement 18, avec un précatalyseur 20, de petit volume et disposé du côté du moteur, par exemple un catalyseur à 3 voies ou d'oxydation, ainsi que d'un catalyseur d'accomulation des NOX 22, disposé typiquement en une position plus basse. Le catalyseur d'accumulation des NOX 22 comprend, en plus d'un composant catalytique à 3 voies, un agent absorbant les NOX pour accumuler les oxydes d'azote NOX non complètement convertissables dans un
fonctionnement en mode pauvre.
Une sonde lambda 24, disposce en aval de la machine à combustion interne 10, mesure la teneur en oxygène du gaz d'échappement et permet ainsi un réglage
du rapport air-carturant amené dans les cylindres 12.
En aval du catalyseur d' accumulation 22, est installé un autre capteur gazeux 26 sensible à l'oxygène, dans cet exemple, une sonde lambda. En variante, on peut mettre en oeuvre également, un capteur NOy disposant d'un signal lambda. La sonde lambda 26 reconnait par exemple, un passage d' agents de réduction à la fin d'une régénération du catalyseur d'accumulation des NOX 22 et règle ainsi, un apport pauvre-riche discontinu du catalyseur d'accumulation 22. Une mesure de la température 28, mesure en amont du catalyseur d'accumulation des NOX 22, la température du gaz d'échappement et permet de déduire la température du catalyseur d' accumulation 22. En variante, la température du catalyseur peut être élaborée de manière connue à l' aide de paramètres choisis de fonctionnement de la machine à combustion interne 10. Tous les signaux des capteurs ainsi que les paramètres de fonctionnement de la machine à combustion interne 10 et du dispositif de traitement du gaz d'échappement 16 sont transmis à une commande du moteur 30. Ici, une exploitation des signaux et données et un réglage de la machine à combustion interne 10 sont réalisés à lraide
d'algorithmes et techniques connus.
La figure 2 montre une vue détaillée du catalyseur d'accumulation des NOX 22 sous la forme d'une représentation schématique, en coupe. Sur un support de catalyseur 32, qui consiste typiquement en un matériau zéolite, se trouve une revêtement de catalyseur 34 (" Washcoat "). Un flux massique du gaz d'échappement désigné par 14, s'écoule le long d'une surface du catalyseur 36 du revêtement 34. Le revêtement de catalyseur 34 contient d'une part, des constituants catalytiquement actifs, en particulier des éléments du groupe du platine, et d'autre part, des composants d'accomulation, qui sont en mesure de lier les oxydes d'azote NOX à partir d'une aLmosphère pauvre du gaz d'échappement, avec > 1. Le matériau absorbant les NOX du revêtement 34, consiste usuellement en du carbonate de baryum, qui réagit avec les NOX en nitrate de baryum avec libération de CO2 et ainsi, lie
chimiquement les oxydes d'azote du gaz d'échappement.
Une capacité globalement disponible d'accumulation des NOX du catalyseur 22 peut être comprise schématiquement' sous la for.e d'une multitude de sites d'accumulation des NOX, représentés ici comme des carrés. Ainsi, chaque site d' accumulation 38 est en mesure d'accumuler une quantité déterminée de NOX, par
exemple une seule molécule NOX.
La machine à combustion interne 10 est mise en fonctionnement suivant un mode pauvre et le cas échéant, en couches, sur base d'une consommation la plus faible possible en carburant, par un large intervalle de fonctionnement d'un véhicule actionné par la machine à combustion interne 10. Sur la base de l'excès d'oxygène dominant dans le gaz d'échappement pauvre, le NOX ne peut pas étre complètement transformé sur les constituants catalytiques du système catalytique 20, 22. Mais, l'absorption des NOx se produit sur les sites d'accumulation 38 du catalyseur d'accumulation 22. La phase de fonctionnement pauvre de la machine à combustion interne 10 peut étre maintenue tant que la capacité d'accumulation du catalyseur d'accumulation 22 n'est pas complètement ou presque complètement épuisée, à savoir les sites d'accumulation 38 sont complètement occupés. Cet état peut étre établi à l'aide du passage des NOx mesuré en aval du catalyseur d'accumulation 22 ou par un chargement des NOX élaboré en fonction des paramètres appropriés de fonctionnement de la machine à combustion interne 10. Dès que la charge complète du catalyseur d'accumulation des NOx 22 est déterminé d'une manière ou d'une autre, la machine à combustion interne 10 est commutée en un fonctionnement riche pour une
régénération des NOX du catalyseur d'accumulation 22.
Le gaz d'échappement 14 produit en mode riche contient un excès d' agents de réduction, en particulier des hydrocartures non brulés HC, du monoxyde de carbone CO et de l'hydrogène H2. En présence de ces agents de réduction, il se produit une dissociation du nitrate des sites d' accumulation 38 et une réduction des oxydes d'azote ainsi libérés en N2 par utilisation des agents de réduction, qui sont de leur coté, oxydés en CO2 et H2O. Classiquement, le fonctionnement de régénération se termine et la machine à combustion interne 10 repasse en mode pauvre dès que la sonde lambda 26 détecte un passage d' agents de réduction. Pour maintenir faible l'émission de substances toxiques, il est connu également de commuter la machine à combustion interne 10 déjà peu de temps avant lé passage détecté des agents de réduction, compte tenu d'un écoulement du
gaz d'échappement.
Suivant des procédés connus, il ressort qu'au moment du premier passage d' agents de réduction, la capacité d'accumulation des NOX du catalyseur 22 est complètement récupérée. Suivant la présente invention, on choisit cependant, une évaluation différenciée pour décrire l'état du catalyseur, en particulier l'état de charge. D'après un aspect avantageux du procédé, on répartit les sites d'accumulation des NOX 38 suivant leur " empressement à la régénération ", cela signifie en fonction de leur cinétique de libération et/ou de conversion des NOX. Un premier groupe désigné par accumulation superficielle 40 de sites d' accumulation 38, se caractérise par une régénération relativement rapide, pour laquelle un chargement d' agent de réduction est transformoe dans le catalyseur d' accumulation 22 de manière immédiate et essentiellement quantitative, tant que l'accomulation superticielle contient encore des NO liés. De plus, un équilibre des réactions de libération et de conversion est pratiquement complet du côté des produits. Au contraire, un deuxième groupe, représenté de manière hachurce à la figure 2, de sites d'accumulation 42, désigné par accumulation profonde, libère le NOx lié après un apport plus long de gaz d'échappement riches, en particulier lorsque l'accumulation superficielle 40 est complètement vidée. De plus, la libération et la conversion du NOX lié dans l'accomulation profonde 42 est si lente qu'une grande partie de l'apport en agent de réduction quitte le catalyseur d'acconulation 22 de manière non convertie, sous forme d'un passage d' agent de réduction. Les raisons de cette inertie de régénération des sites d'accumulation profonde 42 sont de plus grands conglomérats d' accumulation des NOX croissant avec la profondeur croissante dans le revêtement, qui sont caractérisés par une inhibition croissante de la diffusion. Suivant l' invention, pour décrire l' état de charge du catalyseur d' accumulation des NOX 22, on saisit et prend en compte l'évacuation des NOX de l'accumulation profonde 42. De plus, on détermine de préférence, l'évacuation des NOX de l' accumulationprofonde 42 en fonction du passage d' agents de réduction en aval du catalyseur
d' accumulation 22.
Le passage des agents de réduction peut étre mesuré de manière avantageuse, par la sonde lambda 26 disposée en aval du catalyseur d'accumulation 22. Un déroulement temporel d'une tension de sonde U transmise de la sonde lambda 26 sur la commande de moteur 30 est représentée à la figure 3. Ainsi, un signal U faible correspond à un lambda de gaz d'échappement pauvre (X > 1) et une valeur élevée du signal à un lambda de gaz d'échappement riche (\ < 1). Selon un mode de fonctionnement pauvre de la machine à combustion interne 10, la tension de sonde U prend d'abord une valeur faible constante. Pour une capacité d'accumulation des NOX épuisée du catalyseur d' accumulation 22, le mode pauvre est terminé et la machine à combustion interne 10 commute en un mode de fonctionnement riche avec une déficience en air (À < 1). A un moment tl, du gaz d'échappement riche atteint pour la première fois après la commutation en mode riche, le catalyseur d'accumulation 22. Pendant une période allant jusqu'au moment t2, la tension de sonde U augmente d'abord rapidement, puis plus lentement. Dans cette phase, les NOX liés sur les sites d'accumulation superficielle 40 sont libérés et réduits. Dès que l'accumulation superficielle 40 ainsi qu'une accumulation d'oxygène du catalyseur draccumulation 22 sont complètement vidées, le gaz d'échappement riche commence au moment t2 à traverser le catalyseur 22 et la sonde lambda 26 indique une concentration croissante en agents de réduction (\ < 1). Suite à cela, la machine à combustion interne est commutée en un mode de fonctionnement pauvre, au moment t2, ou pour maintenir faible le passage de substances toxiques, avec une légère avance. Sur la base de la durée d'écoulement du gaz d'échappement, que le gaz d'échappement a besoin pour atteindre le catalyseur d' accumulation 22 et respectivement, la sonde lambda 26, on mesure également après le point de commutation t2, encore en aval du catalyseur d'accumulation 22, le passage d' agents de réduction jusqu'à ce que l'on atteigne le moment t3 o le gaz d'échappement pauvre atteint la première fois la sonde lambda 26. Pendant l'apport d' agents de réduction sur le catalyseur d' accumulation 22 après vidage complet de l'accomulation superficielle 40, à savoir entre t2 et t3, il se produit une évacuation des NOX certaine, plus lente de l' accumulation profonde 42, au cours de laquelle une faible proportion de l'apport en agent de réduction est cependant transformée. Pour déterminer cette évacuation des NOX, on intègre de préférence, le passage complet de l' agent de réduction après achèvement d'une régénération ou après un enrichissement du mélange nécessaire pour une charge élevée du moteur (surface hachurée à la figure 3). La dimension du passage des agents de réduction est rapprochée en tant que mesure de la durée et de la puissance de l'apport en agents de réduction après régénération complète de l' accumulation superficielle 40 et ainsi, en tant que mesure de l'évacuation des NOX de l'accumulation profonde 42. On peut prévoir également, de manière avantageuse, de ne réaliser l'intégration seulement jusqu'à un moment donné après la mise en oeuvre du passage de l' agent de réduction. La détermination de l'évacuation des NOX de l'accomulation profonde 42 peut alors être effectuce par exemple, à l' aide de valeurs caractéristiques reposant sur un modèle de comportement, qui permet une corrélation de la quantité des NOX chargée au passage d' agent de réduction intégré. Ainsi, ces valeurs caractéristiques peuvent tenir compte d'autres paramètres de fonctionnement, en particulier un flux massique du gaz d'échappement, une température du catalyseur ou d'autres valeurs caractérisant l'état du gaz d'échappement. Le passage d' agents de réduction et respectivement, l'évacuation des NOX de l'accomulation profonde 42, peut alors étre incorporce dans un facteur de correction, qui est utilisé pour le caleul de l'état de charge global du catalyseur d'accumulation 22. On peut en outre prévoir, de tenir compte d'un nombre croissant avec un vieillissement du catalyseur, des sites d'accomulation profonde 42 sous forme d'un ajustement approprié de l'évaluation du facteur de correction ou par ajustement d'un modèle de
comportement du catalyseur.
L' exploitation différenciée du catalyseur d' accumulation 22, qui peut comprendre plus de deux groupes de sites d' accumulation, contrairement à l'exemple indiqué ici, permet une détermination plus précise de l'état de charge du catalyseur d' accumulation 22. De cette manière, on peut ainsi déterminer une durce de fonctionnement pauvre de la machine à combustion interne 10 plus précise sur l'état réel du catalyseur et réduire la consommation en
carturant ainsi que l'émission des substances toxiques.
Le procédé n'exige aucune dépense additionnelle en instrument de mesure et peut étre intégré sans
problème, aux commandes existantes de moteur.
LISTE DES REFERENCES
Machine à combustion interne 12 Cylindre 14 Courant de gaz d'échappement 16 Dispositif de traitement du gaz d'échappement 18 Canal du gaz d'échappement Précatalyseur 22 Catalyseur d'accumulation des NOX 24 Sonde lambda 26 Capteur gazeux/sonde lambda 28 Mesure de la température Commande du moteur 32 Support catalytique 34 Revêtement de catalyseur 36 Surface du catalyseur 38 Sites d' accumulation des NOX premier groupe de sites d'accumulation/ accumulation superficielle 42 deuxième groupe de sites d' accumulation/ accumulation profonde rapport lambda air-carturant t temps U tension de sonde

Claims (20)

  1. REVENDI CAT I ONS
    _1. Procédé de détermination de l'état de charge d'un catalyseur d'accomulation des NOX (22), disposé dans le canal de gaz d'échappement (18) d'une machine à combustion interne (10) fonctionnant en mode pauvre, qui lie les oxydes d'azote (NOX) sous une aLmosphère de gaz d'échappement pauvre avec lambda > 1 et les libère sous une aLmosphère de gaz d'échappement riche ou stoechiométrique avec lambda < 1, o l'état de charge est déterminé en considérant une évacuation des NOX depuis le catalyseur d'accumulation des NOX (22), caractérisé en ce que l'évacuation des NOX est déterminée en fonction d'une concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement (passage des agents de réduction), mesurée ou élaborée, en aval du catalyseur d'accumulation des NOX (22) ou une dimension
    dérivée de la concentration des agents de réduction.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation des NOX est détermince en
    fonction du passage cumulé des agents de réduction.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le passage des agents de réduction est détecté à l'aide d'un dispositif de mesure (26) sensible à l'oxygène, disposé en aval du
    catalyseur d'accumulation des NOX (22).
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que les
    agents de réduction comprennent des hydrocarbures non brulés (HC), du monoxyde de carbone (CO) et/ou de
    l'hydrogène (H2).
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que le
    passage des agents de réduction est mesuré ou élaboré pendant une régénération du catalyseur d'accumulation des NOX (22) et/ou l'ors d'une charge élevée du moteur, en particulier lors d'une accélération ou charge complète.
  6. 6. Procédé selon l'une queleonque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que la
    détermination de l'évacuation des NOX est réalisée en fonction du passage des agents de réduction, sur base d'un modèle de comportement du catalyseur d'accomulation des NOX (22) ou sur base d'une différence d'un chargement des agents de réduction dans le catalyseur d' accumulation des NOX (22) et du passage
    mesuré des agents de réduction.
  7. 7. Procédé selon l'une queleouque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que le
    passage des agents de réduction mesuré ou élaboré est incorporé dans un facteur de correction pour caleuler l'état de charge du catalyseur d' accumulation des
    NOX (22).
  8. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le modèle de comportement donné et/ou le facteur de correction est ajusté à un vieillissement du catalyseur d'accumulation des
    NOX (22).
  9. 9. Procédé selon l'une quelcouque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que
    l'évacuation des NOX est détermince en fonction d'une concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement (chargement des agents de réduction), mesurée ou élaborée en amont du catalyseur d'accumulation des NOX (22), ou d'une dimension dérivoe de la concentration des agents de réduction, en particulier une émission brute cumulée des agents de réduction, et/ou pendant le dépassement d'une
    température de décomposition.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que
    l'état de charge est déterminé en considérant un chargement des NOX mesuré ou élaboré dans le catalyseur
    d' accumulation des NOX (22) et l'évacuation des NOX.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des
    revendications précédentes, caractérisé en ce que
    (a) les sites d' accumulation des NOX (38) du catalyseur d'accumulation des NOX (22) sont répartis en au moins deux groupes (40, 42) de cinétiques di fférentes de libération et / ou de conversion de s oxydes d'azote liés (NOX) i (b) des évacuations séparces des NOX sont déterminées pour les groupes de sites d'accumulation (40, 42), et (c) l'état de charge du catalyseur d' accumulation des NOX (22) est déterminé en fonction des évacuations séparées des NOX pour les groupes de sites
    d'accumulation (40, 42).
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la cinétique de libération et/ou de conversion d'un groupe de sites d'accumulation (40, 42) comprend un modèle de réaction chimique et/ou une vitesse de libération et de conversion et/ou une masse d' agents de réduction nécessaire à une libération et une conversion et/ou une température du catalyseur
    nécessaire à une libération et une conversion.
  13. 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les sites d' accumulation des NOX (38) sont divisés en deux groupes (40, 42) et un premier groupe est caractérisé par une libération et conversion plus rapides des NOX liés pour une aLmosphère en gaz d'échappement avec < 1 (accumulation superficielle), et un deuxième groupe est caractérisé par une libération et conversion ralenties, qui ne se produisent qu'après un vidage presque complet du premier groupe des sites d'accumulation (40), pour une atmosphère en gaz d'échappement avec < 1
    (accumulation profonde).
  14. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évacuation des NOX de l'accumulation superficielle (40) est détermince en fonction du chargement des agents de réduction dans le catalyseur d'accumulation des NOX (22), avant que ne se produise un passage des agents de réduction en aval du
    catalyseur d'accumulation des NOX (22).
  15. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évacuation des NOX de l'accumulation profonde (42) est déterminée en fonction du chargement des agents de réduction dans le catalyseur d'accumulation des NOX (22), après que l'accumulation
    superficielle (40) est au moins essentiellement vidée.
  16. 16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évacuation des NOX de l'accumulation profonde (42) est déterminée en fonction du passage des agents de réduction, mesuré ou élaboré en aval dans le
    catalyseur d'accomulation des NOX (22).
  17. 17. Utilisation d'un procédé pour déterminer un état de charge d'un catalyseur d'accomulation des NOX (22) disposé dans un canal de gaz d'échappement (18) d'une machine à combustion interne (10) fonctionnant en mode pauvre, selon les
    revendications 1 à 16, pour déterminer et contrôler un
    état du catalyseur d'accumulation des NOX (22).
  18. 18. Utilisation d'un procédé pour déterminer un état de charge d'un catalyseur d' accumulation des NOX (22) disposé dans un canal de gaz d'échappement (18) d'une machine à combustion interne (10) fonctionnant en mode pauvre, selon les
    revendications 1 à 16, pour régler un fonctionnement
    pauvre de la machine à combustion interne (10).
  19. 19. Utilisation d'un procédé pour déterminer un état de charge d' un catalyseur d' accumulation des NOX (22) disposé dans un canal de gaz d'échappement (18) d'une machine à combustion interne (10) fonctionnant en mode pauvre, selon les
    revendications 1 à 16, pour déterminer des paramètres
    de procédé pour réal i ser la régénération de s NOX et/ ou la désulfuration du catalyseur d'accumulation des
    NOX (22).
  20. 20. Utilisation selon la revendication 19, caractérisée en ce que les paramètres du procédé comprennent un rapport air-carburant et/ou une température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur et/ou une durée de régénération et respectivement une
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