FR2833039A1 - Dispositif de controle des emissions d'un moteur a combustion interne et procede de commande de celui-ci - Google Patents

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Abstract

Une unité ECU 90 destinée à la commande générale de l'état de fonctionnement d'un moteur 1 exécute une commande consistant à fournir une grande quantité de carburant dans le système d'échappement 40 en amont du catalyseur pour NOx par l'intermédiaire d'une vanne de délivrance de réducteur 17 après la satisfaction d'une condition comme la température du catalyseur pour NOx devant être maintenue à 600°C ou plus. Grâce à cette commande, le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est libéré et décomposé. Pour cette commande, une période d'alimentation en carburant optimale ou une période d'arrêt de carburant optimale se combinant dans la vitesse de réponse de la température du catalyseur pour NOx par rapport à l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17 sont réglées sur la base d'une caractéristique du catalyseur pour NOx et d'une caractéristique du gaz d'échappement apparaissant au moment de l'exécution de la commande. Cette conception de la commande empêche de façon fiable une surchauffe du catalyseur de Nox, tout en libérant efficacement le SOx déposé dans le catalyseur pour Nox.

Description

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DISPOSITIF DE CONTROLE DES EMISSIONS D'UN MOTEUR A
COMBUSTION INTERNE ET PROCEDE DE COMMANDE DE CELUI-CI
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention
L'invention se rapporte à un dispositif de contrôle d'émissions pour éliminer des composants nocifs, des particules, etc. de l'échappement d'un moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de contrôle d'émissions d'un moteur à combustion interne qui comporte un catalyseur qui accélère les réactions de réduction de NOx dans un système d'échappement du moteur et à un procédé de commande du dispositif.
2. Description de la technique apparentée
Normalement, dans les moteurs à combustion interne qui sont actionnés en fournissant un mélange air-carburant avec des rapports élevés air-carburant (atmosphère pauvre en carburant) pour une combustion dans une large région de fonctionnement, par exemple les moteurs diesel et autres, un catalyseur pour NOx ayant pour fonction de contrôler des oxydes d'azote (NOx) dans le gaz d'échappement est prévu dans un conduit d'échappement. Un catalyseur pour NOx caractéristique choisi dans un tel moteur est constitué, par exemple, de la charge d'une structure en nids d'abeilles (support) d'un matériau de céramique poreuse avec un agent absorbant les NOx qui présente la capacité d'absorption et de stockage des NOx en présence d'oxygène, et un catalyseur en métal précieux (métal précieux) qui a la capacité d'oxyder les hydrocarbures (HC).
Le catalyseur pour NOx a pour caractéristique d'absorber les NOx durant un état où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement est élevée (le rapport air-carburant de l'échappement est du côté pauvre en carburant d'un état stoechiométrique). Si HC, CO, etc. existent dans le gaz d'échappement lorsque le NOx est libéré du catalyseur pour NOx dans le gaz d'échappement, le catalyseur en métal précieux accélère l'oxydation de HC et CO, en provoquant ainsi des réactions d'oxydo-réduction entre les NOx servant de composants
Figure img00010001

oxydants et HC et CO servant de composants réducteurs. C'est-àdire que HC et CO sont oxydés en C02 et H20 et NOx est réduit en N2.
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Cependant, même durant l'état où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement est élevée, le catalyseur pour NOx devient incapable d'absorber le NOx si le catalyseur pour NOx a absorbé une quantité limite prédéterminée de NOx. De ce fait, dans un moteur à combustion interne caractéristique comportant un tel catalyseur pour NOx dans un conduit d'échappement, un agent de réduction, tel qu'un carburant diesel ou autre, est fourni dans le conduit d'échappement en amont du catalyseur pour NOx avant que la quantité de NOx stockée dans le catalyseur pour NOx atteigne une proportion limite. La fourniture de l'agent réducteur amène le NOx absorbé dans le catalyseur pour NOx à être libéré de celui-ci, et réduit le NOx libéré, rétablissant ainsi la capacité d'absorption de NOx du catalyseur pour NOx. En général, cette commande (commande de récupération) est répétée à des intervalles prédéterminés.
Cependant, un carburant ordinaire d'un moteur à combustion interne contient des composants soufrés, de sorte que le gaz d'échappement contient des oxydes de soufre (SOx) ayant pour origine les composants soufrés du carburant, en plus du NOx. Le SOx dans le gaz d'échappement est absorbé dans le catalyseur pour NOx avec un rendement supérieur à celui du NOx. En outre, le SOx absorbé dans le catalyseur pour NOx n'est pas facilement libéré du catalyseur, même dans une condition qui est suffisante pour que le NOx soit libéré du catalyseur (une condition où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement est en dessous d'une valeur prédéterminée). Pour cette raison, durant la poursuite du fonctionnement d'un moteur, le SOx provenant du gaz d'échappement se dépose dans le catalyseur pour NOx en provoquant ainsi un empoisonnement au soufre.
Une mesure connue pour empêcher ou mitiger l'empoisonnement au soufre est une commande avec laquelle la température du catalyseur pour NOx est relevée (par exemple vers ou au-dessus de 600 C) et le rapport air-carburant de l'échappement est ajusté à un rapport air-carburant stoechiométrique ou bien à un rapport air-carburant qui est légèrement du côté riche en carburant du rapport air-carburant stoechiométrique (appelée ciaprès"commande de récupération après empoisonnement au soufre") (décrite par exemple dans la publication mise à la disposition du public de la demande de brevet japonais N02001-227 333). En raison de l'exécution de la commande de récupération après
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empoisonnement au soufre, la réduction des composants du gaz d'échappement dont le rapport air-carburant a été ajusté au rapport air-carburant stoechiométrique, ou à un rapport aircarburant légèrement riche en carburant, décompose et élimine le SOx déposé dans le catalyseur.
De manière à décomposer et à éliminer efficacement les SOx et les particules déposés dans le catalyseur pour NOx, il est nécessaire de satisfaire les deux conditions suivantes : (1) que la température du catalyseur pour NOx soit au-dessus d'une valeur prédéterminée (par exemple 6000C), et (2) que le catalyseur pour NOx reçoive une grande quantité de composants réducteurs. De ce fait, lors de la mise en oeuvre de la commande de récupération après empoisonnement au soufre, il est de pratique normale d'adopter une procédure de commande selon laquelle, après que la température du catalyseur pour NOx est relevée à une valeur prédéterminée ou au-dessus de celle-ci (par exemple 6000C) par un certain procédé, une grande quantité de composants réducteurs est fournie en amont du catalyseur pour NOx dans le gaz d'échappement.
RESUME DE L'INVENTION [Problèmes à résoudre par l'invention
Cependant, lorsque les composants réducteurs dans le gaz d'échappement décomposent le SOx et autres déposés dans le catalyseur pour NOx, de la chaleur est produite par les réactions des composants réducteurs, de sorte que le catalyseur continue à être chauffé. Donc, la température du catalyseur peut monter de façon excessive.
L'invention a été réalisée au vu des circonstances mentionnées précédemment. C'est un but de l'invention d'empêcher de façon convenable la surchauffe d'un catalyseur pour NOx disposé dans un système d'échappement du moteur à combustion interne au moment de l'exécution d'une commande de décomposition et d'élimination du SOx et autres déposés dans le catalyseur pour NOx et d'un procédé de commande du dispositif.
De manière à atteindre l'objectif mentionné précédemment, la présente invention fournit un dispositif de contrôle d'émissions
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d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend : un catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction disposé dans un conduit d'échappement du moteur à combustion interne capable d'un fonctionnement à combustion pauvre, le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction absorbant du NOx lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté pauvre, et libérant du NOx stocké et réduisant le NOx en N2 lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté riche, un moyen de fourniture de réducteur destiné à fournir un réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction, un moyen de détermination de l'instant d'exécution d'une récupération après empoisonnement destiné à déterminer si l'instant d'exécution d'un processus de récupération après empoisonnement au SOx consistant à libérer du SOx à partir du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction est atteint, et un moyen de commande de quantité de réducteur destiné à commander une quantité du réducteur fournie par le moyen de fourniture de réducteur de façon à chauffer le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction, et à libérer le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction, et à récupérer le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction après l'empoisonnement au SOx, s'il est déterminé par le moyen de détermination d'instant d'exécution de récupération après empoisonnement que l'instant de l'exécution est atteint, dans lequel le réducteur est fourni par intermittence de façon à empêcher une surchauffe du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction.
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Conçu comme décrit ci-dessus, le dispositif de contrôle d'émissions de l'invention ajuste l'équilibre thermique du catalyseur qui varie de façon correspondante avec un temps de réponse prédéterminé d'une opération consistant à fournir le réducteur, en fournissant par intermittence le réducteur, de façon à empêcher une surchauffe du catalyseur provoquée par exemple par un débordement. De ce fait, le dispositif de contrôle d'émissions facilite le maintien de la température du catalyseur à l'intérieur d'une plage optimale. Le moyen de fourniture par intermittence mentionné précédemment signifie que dans le but de libérer le SOx, la fourniture du réducteur n'est pas poursuivie, mais est arrêtée et ensuite relancée de manière à ce que la température du catalyseur soit inférieure ou égale à une température qui n'implique pas une dégradation thermique du catalyseur, et l'arrêt ainsi que le redémarrage de la fourniture du carburant sont répétés, et ne signifient pas que la quantité du réducteur nécessaire à l'occasion est fournie en exécutant une opération d'injection plusieurs fois.
Il est préférable que le dispositif de contrôle des émissions de l'invention, conçu comme décrit ci-dessus, comprenne en outre un moyen de chauffage pour fournir une condition où la température du catalyseur est au-dessus d'une valeur prédéterminée, en tant que préalable au chauffage du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction. Il est possible de choisir une conception dans laquelle le moyen de fourniture de réducteurs remplit également la fonction du moyen de chauffage.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les buts, caractéristiques et avantages de l'invention qui précèdent et d'autres seront mis en évidence d'après la description suivante des modes de réalisation préférés en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels des références numériques identiques sont utilisées pour représenter des éléments identiques et dans lesquels :
La figure 1 est un schéma de conception simplifiée illustrant un système de moteur diesel conforme à un mode de réalisation de l'invention,
Les figures 2A à 2D sont des diagrammes d'exemple indiquant des transitions de la quantité de SOx libérée à partir d'un catalyseur pour NOx et de la température du catalyseur pour NOx
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durant l'exécution d'une commande de récupération après empoisonnement au soufre dans le mode de réalisation, sur la base d'un axe des temps commun,
La figure 3 est un organigramme illustrant une procédure d'exécution d'une commande d'élévation de température du mode de réalisation,
La figure 4 est un organigramme illustrant une procédure d'exécution d'une commande de fourniture des composants réducteurs dans le mode de réalisation, et
La figure 5 est un organigramme illustrant une procédure d'exécution d'une commande de fourniture de composants réducteurs appliquée dans un autre mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERS [Modes de réalisation de l'invention (PREMIER MODE DE REALISATION)
Un premier mode de réalisation dans lequel le dispositif de contrôle d'émissions d'un moteur à combustion interne de l'invention est appliqué à un système de moteur diesel sera décrit ci-dessous.
STRUCTURE ET FONCTION DU SYSTEME DE MOTEUR]
En se référant à la figure 1, un moteur à combustion interne (appelé ci-après"moteur") 1 est un système de moteur diesel à quatre cylindres en ligne qui comprend un système d'alimentation en carburant 10, des chambres de combustion 20, un système d'admission 30, un système d'échappement 40, etc., en tant que composants principaux.
Le système d'alimentation en carburant 10 comporte une pompe d'alimentation 11, une rampe commune 12, des injecteurs de carburant 13, une vanne d'arrêt 14, une vanne de dosage 16, une vanne de délivrance de réducteur 17, un conduit de carburant du moteur PI, un conduit de carburant supplémentaire P2, etc.
La pompe d'alimentation 11 met sous pression du carburant pompé à partir d'un réservoir à carburant (non représenté), et fournit du carburant à haute pression à la rampe commune 12 par l'intermédiaire du conduit de carburant du moteur PI. La rampe commune 12 présente une fonction de chambre d'accumulation de pression qui maintient le carburant à haute pression fourni depuis la pompe d'alimentation 11 à une pression prédéterminée (accumulation de pression). La rampe commune 12 distribue le
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carburant sous pression aux injecteurs de carburant 13. Chaque injecteur de carburant 13 est une électrovanne comportant un électroaimant électromagnétique (non représenté) dans celle-ci, et est ouvert de façon appropriée pour injecter du carburant directement dans une chambre correspondante parmi les chambres de combustion 20.
La pompe d'alimentation 11 fournit une partie de carburant pompé à partir du réservoir à carburant à la vanne de délivrance de réducteur 17 par l'intermédiaire du conduit de carburant supplémentaire P2. La vanne d'arrêt 14 et la vanne de dosage 16 sont disposées dans le conduit de carburant supplémentaire P2 consécutivement dans cet ordre, depuis le côté de la pompe d'alimentation 11 vers le côté de la vanne de délivrance de réducteur 17. La vanne d'arrêt 14 coupe le conduit de carburant supplémentaire P2 pour arrêter la fourniture du carburant dans le cas d'une urgence. La vanne de dosage 16 commande la pression du carburant (pression de carburant) PG fourni à la vanne de délivrance de réducteur 17. D'une manière similaire aux injecteurs de carburant 13, la vanne de délivrance de réducteur 17 est une électrovanne comportant un électroaimant électromagnétique (non représenté) dans celle-ci. La vanne de délivrance de réducteur 17 fournit du carburant qui sert d'agent de réduction ou réducteur, dans une quantité appropriée et à un instant approprié, dans le système d'échappement 40 en amont d'un pot catalytique 42.
Le système d'admission 30 forme un conduit d'air d'admission à fournir dans les chambres de combustion 20 (conduit d'admission). Le système d'échappement 40 forme un conduit de gaz d'échappement rejeté des chambres de combustion 20 (conduit d'échappement).
Le moteur 1 est muni d'un surcompresseur connu (turbocompresseur) 50. Le turbocompresseur 50 comporte des éléments de rotation 52,55 qui sont interconnects par un arbre 51. Parmi les deux éléments de rotation, un élément de rotation (roue de turbine) 52 est exposé au gaz d'échappement dans le système d'échappement 40, et l'autre élément de rotation (roue de compresseur) 53 est exposé à l'air d'admission dans le système d'admission 30. Avec la conception décrite ci-dessus, le turbocompresseur 50 exécute une opération appelée d'une manière générale surcompression dans laquelle la roue de compresseur 53
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est entraînée en rotation pour augmenter la pression d'admission en utilisant les flux de gaz d'échappement (pression d'échappement) que reçoit la roue de turbine 52.
Dans le système d'admission 30, un refroidisseur intermédiaire 31 prévu pour le turbocompresseur 50 refroidit de façon forcée l'air d'admission qui a été chauffé par la surcompression. Un papillon des gaz 32 est prévu en aval du refroidisseur intermédiaire 31. Le papillon des gaz 32 est une vanne d'ouverture-fermeture commandée électroniquement dont le degré d'ouverture peut être ajusté en continu. Le papillon des gaz 32 a pour fonction de modifier la surface du trajet d'écoulement de l'air d'admission pour ajuster la quantité d'alimentation en air d'admission (valeur du flux d'air d'admission) dans une condition prédéterminée.
Le moteur 1 est muni d'un conduit de recirculation de gaz d'échappement (conduit RGE) 60 s'étendant entre un emplacement (le système d'admission 30) en amont des chambres de combustion 20 et un emplacement (le système d'échappement 40) en aval des chambres de combustion 20. Le conduit de recirculation RGE 60 a pour fonction de faire revenir une partie du gaz d'échappement dans le système d'admission 30 de façon appropriée. Le conduit de recirculation RGE 60 est muni d'une vanne de recirculation RGE 61 qui est ouverte et fermée d'une manière continue ou sans pas grâce à une commande électronique de façon à ajuster la valeur du flux du gaz d'échappement (gaz de recirculation RGE) au travers du conduit, d'un refroidisseur de recirculation RGE 62 destiné à refroidir le gaz d'échappement qui circule (est renvoyé) au travers du conduit de recirculation RGE 60.
Dans le système d'échappement 40, le pot catalytique 42 contenant un catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (appelé ci-après simplement"catalyseur pour NOx") est prévu en aval d'un emplacement de raccordement entre le système d'échappement 40 et le passage de recirculation RGE 60.
Les divers capteurs sont montés à divers emplacements dans le moteur 1, et fournissent en sortie des signaux concernant les conditions d'environnement au niveau des emplacements, l'état de fonctionnement du moteur 1, etc.
C'est-à-dire qu'un capteur de pression de rampe 70 fournit en sortie un signal de détection correspondant à la pression du carburant accumulée dans la rampe commune 12. Un capteur de
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pression de carburant 71 fournit en sortie un signal de détection correspondant à la pression (pression de carburant) PG du carburant introduit dans la vanne de délivrance de réducteur 17 par l'intermédiaire de la vanne de dosage 16, du carburant qui circule au travers du conduit de carburant supplémentaire P2. Un débitmètre d'air 72 fournit en sortie un signal de détection correspondant à la valeur du flux GN (valeur d'admission) de l'air (air d'admission) introduit dans le système d'admission 30. Un capteur de rapport air-carburant (A/C) 73 fournit en sortie un signal de détection qui varie continuellement conformément à la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement, dans le système d'échappement 40 en amont du pot catalytique 42. Un capteur de température d'échappement 74 est monté sur un emplacement d'orifice d'entrée de gaz d'échappement sur le pot catalytique 42 dans le système d'échappement 40, et fournit en sortie un signal de détection correspondant à la température TEX (température d'échappement) du gaz d'échappement à cet emplacement. Un capteur de NOx 75 fournit en sortie un signal de détection qui varie continuellement conformément à la concentration de NOx dans le gaz d'échappement circulant au travers du système d'échappement 40 en aval du pot catalytique 42.
Un capteur de position d'accélérateur 76 est fixé à une pédale d'accélérateur (non représentée) du moteur 1, et fournit en sortie un signal de détection correspondant à la valeur d'enfoncement ACC de la pédale. Un capteur d'angle de vilebrequin 77 fournit en sortie un signal de détection (impulsion) pour chaque angle de rotation prédéterminé d'un arbre de sortie (vilebrequin) du moteur 1. Ces capteurs 70 à 77 sont reliés électriquement à une unité de commande électronique (ECU) 90.
L'unité ECU 90 comporte une unité de traitement centrale (UC) 91, une mémoire morte (ROM) 92, une mémoire vive (RAM) 93, une mémoire vive de secours 94, un temporisateur compteur 95, etc. L'unité de commande électronique 90 comporte un circuit d'opération logique qui est formé en reliant les composants 91 à 95, un circuit d'entrée externe 96 qui comprend un convertisseur A/N, et un circuit de sortie externe 97 par l'intermédiaire d'un bus bidirectionnel 98.
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L'unité ECU 90 conçue comme on l'a décrit ci-dessus reçoit en entrée des signaux de détection provenant des divers capteurs par l'intermédiaire du circuit d'entrée externe 96 et, sur la base de ces signaux, exécute diverses commandes concernant l'état de fonctionnement du moteur 1, y compris une commande pour l'opération d'ouverture-fermeture des injecteurs de carburant 13, le réglage du degré d'ouverture de la vanne de recirculation RGE 61, le réglage du degré d'ouverture du papillon des gaz 32, etc.
STRUCTURE ET FONCTION DU POT CATALYTIQUE
Parmi les éléments constitutifs décrits ci-dessus du moteur 1, le pot catalytique 42 disposé dans le système d'échappement 40 sera décrit en détail en ce qui concerne la structure et la fonction de celui-ci.
Le pot catalytique 42 contient dans celui-ci un catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (appelé ci-après "catalyseur pour NOx").
Le catalyseur pour NOx est fabriqué en utilisant par exemple une structure en nids d'abeilles (filtre particulaire) constituée principalement d'alumine (ail203) en tant que support, et en chargeant les surfaces du filtre particulaire (support) avec un métal alcalin, tel que du potassium (K), du sodium (Na), du lithium (Li), du césium (Cs), etc., un alcalino-terreux, tel que du baryum (Ba), du calcium (Ca), etc., une terre rare, telle que du lanthane (La), de l'yttrium (Y), etc., et un métal précieux, tel que du platine (Pt) ou autres, qui sert de catalyseur d'oxydation (catalyseur en métal précieux).
L'agent d'absorption de NOx présente la caractéristique d'absorber et de stocker le NOx durant un état où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement (rapport aircarburant du gaz d'échappement) est élevée (du côté pauvre) et de libérer le NOx durant un état où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement est faible. S'il existe du HC, CO, etc., dans le gaz d'échappement lorsque le NOx est libéré dans le gaz d'échappement, le catalyseur en métal précieux accélère l'oxydation du HC et du CO, provoquant ainsi des réactions d'oxydo-réduction entre les NOx servant de composants d'oxydation et HC ainsi que CO servant de composants de réduction. C'est-à-dire que HC et CO sont oxydés en CO2 et H20, et NOx est réduit en N2.
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Cependant, même durant l'état où la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement est élevée, le catalyseur pour NOx devient incapable d'absorber le NOx si le catalyseur pour NOx a absorbé une quantité limite prédéterminée de NOx. Dans le moteur l, un agent de réduction (le carburant dans ce mode de réalisation) est fourni dans le conduit d'échappement en amont du pot catalytique 42 avant que la quantité de NOx stockée dans le catalyseur pour NOx contenu dans le pot catalytique 42 atteigne une valeur limite. De cette manière, le NOx stocké dans le catalyseur pour NOx est libéré, et est éliminé par réduction, de façon à retrouver la capacité d'absorption de NOx du catalyseur pour NOx. Cette commande est répétée à des intervalles prédéterminés.
En outre, le filtre particulaire formant le support de l'agent d'absorption de NOx et le catalyseur en métal précieux élimine des particules, telles que de la suie et autres, et des composants nocifs, tels que NOx et autres, provenant du gaz d'échappement sur la base du mécanisme suivant.
Le catalyseur pour NOx répète l'absorption, la libération et -l'élimination de NOx conformément à la concentration en oxygène et à la quantité des composants réducteurs présents dans le gaz d'échappement, en raison d'une coopération de l'agent d'absorption de NOx et du métal précieux prédisposé dans le catalyseur pour NOx, comme cela est décrit ci-dessus. Le catalyseur pour NOx présente comme caractéristique de générer auxiliairement de l'oxygène actif dans le processus d'élimination de NOx comme on l'a décrit ci-dessus. Lorsque du gaz d'échappement passe au travers du filtre particulaire, des particules telles que de la suie et autres, présentes dans le gaz d'échappement, sont piégées par la structure du support (matériau poreux). Il doit être noté ici que l'oxygène actif généré par le catalyseur pour NOx présente une très forte réactivité (activité) en tant qu'agent d'oxydation. De ce fait, parmi les particules piégées, les particules déposées sur ou à proximité des surfaces du catalyseur pour NOx réagissent rapidement avec de l'oxygène actif (sans produire de flammes lumineuses), et sont donc éliminées.
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DESCRIPTION GENERALE DE LA COMMANDE D INJECTION DE
CARBURANT
L'unité de commande électronique ECU 90 exécute une commande d'injection de carburant fondée sur l'état de fonctionnement du moteur 1, déterminé d'après les signaux de détection provenant des divers capteurs. Dans ce mode de réalisation, la commande d'injection de carburant se réfère à une série de traitements de réglage des paramètres, tels que la quantité d'injection de carburant Q, une synchronisation d'injection, un profil d'injection, etc., et d'exécution des opérations d'ouverturefermeture des injecteurs de carburant individuels 13 sur la base des paramètres établis, en relation avec l'exécution de l'injection de carburant dans les chambres de combustion 20 par l'intermédiaire des injecteurs de carburant 13.
L'unité ECU 90 exécute de façon répétitive la série de traitements décrite ci-dessus à chaque instant prédéterminé durant le fonctionnement du moteur 1. La quantité d'injection de carburant Q et la synchronisation de l'injection sont déterminées fondamentalement en faisant référence à une mappe préétablie (non représentée) fondée sur la valeur d'enfoncement ACC de la pédale d'accélérateur, le régime de rotation du moteur NE (un paramètre qui peut être calculé d'après le signal d'impulsion provenant du capteur de vilebrequin).
En ce qui concerne le réglage du profil d'injection de carburant, l'unité ECU 90 exécute une injection de carburant principale dans chaque cylindre à proximité du point mort haut de compression, en obtenant ainsi une puissance du moteur. En outre, l'unité ECU 90 exécute une injection de carburant avant une injection de carburant principale (appelée ci-après"préinjection"), et une injection de carburant qui suit une injection principale (appelée ci-après"post-injection") en tant qu'injection secondaire à un instant choisi de façon appropriée, et en fonction des cylindres sélectionnés de façon appropriée.
[PRE-INJECTION]
En général, dans les moteurs diesel, la température de la chambre de combustion atteint une température qui induit l'inflammation spontanée du carburant durant une période tardive du temps de compression. Si la quantité de carburant à fournir pour la combustion est injectée dans une chambre de combustion en une fois, en particulier lorsque l'état de fonctionnement du
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moteur est dans une région de charge intermédiaire à forte, le carburant brûle de façon explosive en faisant du bruit.
Cependant, si une pré-injection est exécutée, le carburant fourni avant l'injection principale sert de source de chaleur (flamme pilote). La source de chaleur s'étend progressivement dans la chambre de combustion, en atteignant la combustion. De ce fait, l'état de combustion du carburant dans la chambre de combustion est relativement lent. En outre, la pré-injection réduit le temps de retard à l'allumage. De ce fait, le bruit impliqué dans le fonctionnement du moteur est réduit, et la quantité de NOx présent dans le gaz d'échappement est également réduite.
[POST-INJECTION]
Le carburant fourni dans une chambre de combustion 20 par la post-injection se reforme en HC léger dans le gaz de combustion, et est rejeté dans le système d'échappement 40. C'est-à-dire qu'en raison de la post-injection, du HC léger qui sert de réducteur est ajouté dans le système d'échappement 40, augmentant ainsi la concentration des composants de réduction du gaz d'échappement. Les composants de réduction ajoutés dans le système d'échappement 40 réagissent, sur le catalyseur pour NOx dans le pot catalytique 42, avec le NOx libéré du catalyseur pour NOx, et d'autres composants d'oxydation présents dans le gaz d'échappement. La chaleur de la réaction ainsi produite augmente la température du catalyseur pour NOx.
DESCRIPTION GENERALE DE LA COMMANDE DE RECIRCULATION RGE]
L'unité ECU 90 exécute une commande de recirculation RGE sur la base de l'état de fonctionnement du moteur 1 déterminé d'après les signaux de détection provenant des divers capteurs.
Dans ce mode de réalisation, la commande de recirculation RGE se réfère à un traitement de mise en oeuvre de la vanne à ouverture-fermeture commandée électroniquement (vanne de recirculation RGE) 61 de façon à régler la quantité d'écoulement de gaz au travers du conduit de recirculation RGE, c'est-à-dire la valeur de l'écoulement du gaz d'échappement renvoyée depuis le système d'échappement 40 vers le système d'admission 30.
La valeur d'ouverture de la vanne de recirculation RGE 61 qui sert de valeur cible (ci-après appelée"valeur cible de l'ouverture de vanne") est déterminée fondamentalement en faisant référence à une mappe préétablie (non représentée) sur
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la base des états de fonctionnement du moteur 1, tels que la charge du moteur, le régime de rotation du moteur, etc. Le système d'échappement 40 rafraîchit la valeur cible d'ouverture de vanne à chaque instant prédéterminé durant le fonctionnement du moteur 1, et fournit successivement en sortie un signal de commande au circuit d'attaque de la vanne de recirculation RGE 61 de sorte que la valeur réelle d'ouverture de vanne de la vanne de recirculation RGE 61 devient égale à la valeur cible rafraîchie de l'ouverture de vanne.
COMBUSTION A BASSE TEMPERATURE FONDEE SUR UNE COMMANDE DE RECIRCULATION RGE]
Lorsqu'une partie du gaz d'échappement est remise en circulation vers le système d'admission 30 grâce au processus décrit ci-dessus, la quantité de composants de gaz inerte présents dans le mélange air-carburant fournie pour la combustion augmente conformément à la valeur de recirculation.
Il en résulte que dans une condition prédéterminée, la quantité de NOx présents dans le gaz d'échappement est réduite, et pratiquement aucune fumée n'est produite.
En raison de la conduction de la combustion à basse température, la valeur du HC non brûlé (composant de réduction) dans le gaz d'échappement augmente. Il en résulte que du HC léger qui sert d'agent de réduction est ajouté dans le système d'échappement 40, augmentant ainsi la concentration des agents de réduction dans le gaz d'échappement.
COMMANDE DE DELIVRANCE DE CARBURANT
La délivrance directe du carburant (réducteur) dans le système d'échappement 40 par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 augmente également la concentration du réducteur dans le gaz d'échappement comme dans le cas de la post-injection, de sorte que la température du catalyseur pour NOx augmente. Le carburant ajouté par la vanne de délivrance de réducteur 17 tend à maintenir un état moléculaire élevé et devient non uniformément réparti dans le gaz d'échappement, par comparaison au carburant fourni par la post-injection. En outre, l'addition de carburant par la vanne de délivrance de réducteur 17 profite des degrés de liberté plus élevés pour la quantité de carburant qui peut être ajoutée en une fois, et de l'instant d'addition, que l'addition du carburant par une post-injection.
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DESCRIPTION GENERALE D'UNE COMMANDE DE RECUPERATION APRES EMPOISONNEMENT AU SOUFRE S]
La pré-injection, la post-injection, et la combustion à basse température ainsi que la commande de délivrance de carburant fonctionnent de façon à augmenter la quantité de composants de réduction dans le gaz d'échappement. De ce fait, en exécutant de façon répétitive des commandes appropriées parmi les commandes à des intervalles prédéterminés, le NOx stocké dans le catalyseur pour NOx peut être libéré et peut être réduit, de sorte que la capacité d'absorption de NOx du catalyseur pour NOx sera récupérée.
En outre, l'unité ECU 90 exécute une commande consistant à fournir une grande quantité de composants de réduction au catalyseur pour NOx après le chauffage du catalyseur pour NOx à une température prédéterminée ou supérieure (par exemple environ 600 C) de manière à éliminer du SOx et autres qui se déposent progressivement dans le catalyseur pour NOx à mesure que le fonctionnement du moteur 1 se poursuit (appelé ci-après "commande de récupération après empoisonnement au soufre").
L'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au soufre permet qu'une grande quantité de réducteurs fournis au catalyseur pour NOx se décompose et d'éliminer le dépôt de SOx dans le catalyseur dans une condition de température élevée. En tant que partie de la commande après l'empoisonnement au soufre, l'unité ECU 90 exécute l'une de la pré-injection, de la post-injection, de la combustion à basse température et de la commande de délivrance de carburant de manière à chauffer le catalyseur pour NOx à une température prédéterminée. Après cela, l'unité ECU 90 exécute une commande consistant par exemple à fournir une quantité de carburant (composant de réduction), qui est supérieure à la quantité de carburant qui est nécessaire pour la libération et la réduction du NOx stocké dans le catalyseur pour NOx, vers le système d'échappement 40 en amont du catalyseur pour NOx, en passant par la vanne de délivrance de réducteur 17 (appelée ci-après "commande de fourniture de composants de réduction").
Conformément à la commande de récupération après empoisonnement au soufre, une grande quantité de composants de réduction est fournie au système d'échappement en amont du catalyseur pour NOx après satisfaction, par exemple, d'une
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condition telle que la température du catalyseur pour NOx soit maintenue à 6000C ou plus, comme cela est décrit ci-dessus.
Cependant, les composants de réduction fournis en. grande quantité dans le système d'échappement ont pour caractéristique que les composants de réduction remplissent la fonction de décomposer les dépôts de SOx et autres dans le catalyseur pour NOx sous une condition de température élevée, et augmentent en outre la température du catalyseur pour NOx. Pour cette raison, si une grande quantité de composants de réduction est fournie dans le système d'échappement en amont du catalyseur pour NOx dans un état de fonctionnement ordinaire du moteur, un souci apparaît alors à propos d'une surchauffe du catalyseur pour NOx.
De ce fait, dans le moteur 1, la surchauffe du catalyseur pour NOx est empêchée pendant que le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est efficacement libéré, en répétant la fourniture de carburant et l'arrêt de celle-ci par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 après avoir lancé la commande de fourniture des composants de réduction.
Les figures 2A à 2D représentent des diagrammes d'exemple fondés sur un axe de temps commun, illustrant des transitions du signal de commande d'ouverture de vanne pour la vanne de délivrance de réducteur 17 (figure 2A), de la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement en amont du catalyseur pour NOx (figure 2B), de la quantité de SOx libérée à partir du catalyseur pour NOx (figure 2C) et de la température du catalyseur pour NOx (figure 2D) observée après satisfaction de la condition que, la température du catalyseur pour NOx soit maintenue à 6000C ou plus"durant l'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au soufre conforme au mode de réalisation. La valeur de référence CO de la concentration en oxygène indiquée sur la figure 2B correspond à la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement produite en tant que résultat d'une combustion d'un mélange de gaz au rapport aircarburant stoechiométrique. Une augmentation de la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement représente une diminution de la concentration des composants de réduction dans le gaz d'échappement, et une diminution de la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement représente une augmentation de la concentration des composants de réduction dans le gaz
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d'échappement (se reporter à la figure 2B). Sur la figure 2D, la température Tl correspond à une température de limite inférieure (6000C dans ce mode de réalisation) qui permet une libération efficace du SOx à partir du catalyseur pour NOx, et la température T2 correspond à une température limite supérieure qui n'implique pas le risque que la fonction du catalyseur pour NOx se dégrade en raison d'une surchauffe.
Si une demande concernant la libération du SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est présente et que la condition telle que la température du catalyseur pour NOx est maintenue à 6000C ou plus est remplie, l'unité ECU 90 fournit en sortie un signal de commande pour ouvrir la vanne de délivrance de réducteur 17 (appelée ci-après"signal de commande d'ouverture de vanne") de façon à commencer à délivrer du carburant dans le système d'échappement 40 par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 (instant tl), comme indiqué sur la figure 2A.
Pour l'exécution de la délivrance du carburant, l'unité ECU 90 fournit par intermittence en sortie le signal de commande d'ouverture de vanne sur une période prédéterminée (appelée ci- après période d'alimentation") Atl de façon à injecter par intermittence du carburant pulvérisé par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17. Après cela, l'unité ECU 90 arrête de fournir en sortie le signal de commande d'ouverture de vanne (instant t2) de façon à maîtriser une surchauffe du catalyseur pour NOx. Après un temps prédéterminé (appelé ciaprès"période d'arrêt") At2, l'unité ECU 90 recommence l'injection de carburant. Fondamentalement, si la commande de récupération après empoisonnement au soufre (commande de fourniture de composants de réduction) est lancée, l'alimentation et l'arrêt du carburant sont exécutés de façon répétitive de la manière décrite ci-dessus jusqu'à ce que le SOx et autres, déposés dans le catalyseur pour NOx, soient libérés et que la fonction du catalyseur soit correctement récupérée.
Lorsque la fourniture du carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 démarre (instant tel), la concentration en oxygène diminue dans le gaz d'échappement, et devient alors inférieure à la valeur de référence CO (figure 2B). De façon pratiquement synchrone avec l'action d'ouverture de la vanne de délivrance de réducteur 17 et une diminution correspondante de la concentration en oxygène, la quantité de
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SOx libérée à partir du catalyseur pour NOx augmente. Lorsque la fourniture du carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 s'arrête (instant t2), la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement augmente, et devient ensuite supérieure à la valeur de référence CO (figure 2B). La quantité de SOx libérée à partir du catalyseur pour NOx diminue (figure 2C) pratiquement de façon synchrone avec l'action de fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17 et une augmentation correspondante de la concentration en oxygène. Ainsi, la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement et la quantité de SOx libérée à partir du catalyseur pour NOx varient pratiquement de façon synchrone avec l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17.
La température du catalyseur pour NOx augmente en raison du début de la fourniture de carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17, et chute en raison de l'arrêt de la fourniture de carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17. Cependant, la caractéristique de réponse et de poursuite de la variation de la température du catalyseur pour NOx est remarquablement inférieure à celle de la variation de la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement ou bien de la variation de la quantité de SOx libérée à partir du catalyseur pour NOx. La caractéristique de réponse et de poursuite de la température du catalyseur pour NOx par rapport à l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17 est déterminée par des paramètres, tels que les caractéristiques physiques et chimiques (par exemple la capacité calorifique) du catalyseur pour NOx, les caractéristiques (par exemple la température, la valeur du débit, etc. ) du gaz d'échappement qui circule dans le catalyseur, etc.
De ce fait, dans la commande de récupération après empoisonnement au soufre de ce mode de réalisation, une période d'alimentation optimale Atl et une période d'arrêt optimale At2 se combinant dans la caractéristique de réponse et de poursuite de la température du catalyseur pour NOx en fonction de l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17 sont établies sur la base des caractéristiques physiques ou chimiques du catalyseur pour NOx, ou bien de la caractéristique
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du gaz d'échappement apparaissant au moment de l'exécution de la commande mentionnée précédemment. Avec cette conception de la commande, il devient possible de libérer efficacement le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx et de maintenir l'augmentation de température du catalyseur à l'intérieur d'une plage appropriée R (se reporter à la figure 2D).
PROCEDURE D'EXECUTION SPECIFIQUE DE LA COMMANDE DE RECUPERATION APRES EMPOISONNEMENT AU SOUFRE]
Le contenu en opérations spécifiques de la commande de récupération après empoisonnement au soufre (empoisonnement au SOx) conforme au mode de réalisation sera décrit ci-dessous. La commande de récupération après empoisonnement au soufre comprend une commande pour chauffer le catalyseur pour NOx à une température prédéterminée (appelée ci-après"commande d'élévation de température"), et une commande consistant à fournir une grande quantité de composants de réduction au catalyseur pour NOx dans une condition où la température du catalyseur pour NOx est au-dessus d'une température prédéterminée en raison de la commande élevant la température (appelée ci-après"commande de fourniture de composants de réduction"). C'est-à-dire que l'unité ECU 90 exécute la commande d'élévation de température et la commande de fourniture de composants de réduction en tant que parties de la commande de récupération après empoisonnement au soufre.
La figure 3 est un organigramme illustrant une procédure (programme) d'exécution de la commande d'élévation de température. Ce programme est exécuté par l'unité ECU 90 à chaque instant prédéterminé durant le fonctionnement du moteur 1.
Lorsque l'exécution du programme débute, l'unité ECU 90 détermine à l'étape S101 s'il existe une demande d'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au Sox, c'est- à-dire si l'empoisonnement au soufre du catalyseur pour NOx s'est développé. Par exemple, si un temps prédéterminé s'est écoulé après l'exécution précédente de la commande de récupération après empoisonnement au soufre, ou bien si l'on se rend compte que la fonction d'élimination de NOx du catalyseur pour NOx s'est dégradée sur la base de l'historique du signal de détection provenant du capteur de NOx 75, l'unité ECU 90 détermine qu'il existe une demande de chauffage du catalyseur
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pour NOx avant de fournir une grande quantité de composants de réduction au catalyseur pour NOx.
Si la détermination à l'étape S101 est négative, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme. Inversement, si la détermination à l'étape S101 est affirmative, l'unité ECU 90 passe à l'étape S102, dans laquelle l'unité ECU 90 élève la température du catalyseur pour NOx à une température prédéterminée ou supérieure (par exemple 6000C) et maintient l'état de température du catalyseur. C'est-à-dire que l'unité ECU 90 élève la température du catalyseur pour NOx à 6000C ou plus (ou maintient la température du catalyseur à un niveau tel) en exécutant l'une de la pré-injection, de la post-injection, de la combustion à basse température ainsi que la commande de délivrance de carburant. Après l'étape S102, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme.
La figure 4 est un organigramme illustrant une procédure (programme) d'exécution de la commande de délivrance de composants de réduction exécutée conjointement avec la commande d'élévation de température, en tant que partie de la commande de récupération après empoisonnement au soufre. Ce programme est également exécuté par l'unité ECU 90 à chaque instant prédéterminé durant le fonctionnement du moteur 1.
Lors de l'entrée dans le programme, l'unité ECU 90 détermine à l'étape S201 s'il existe une demande d'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au soufre. Si la détermination est affirmative, l'unité ECU 90 passe à l'étape S202. Inversement, si la détermination est négative, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme. La détermination affirmative à l'étape S201 signifie que la température du catalyseur pour NOx est en augmentation, ou est maintenue à 6000C ou plus en raison de la commande d'élévation de température.
Si une détermination affirmative est faite à l'étape S201, l'unité ECU 90 détermine à l'étape S202 si la température du catalyseur pour NOx est devenue supérieure ou égale à 600 C. La température du catalyseur pour NOx peut être estimée, par exemple, sur la base de l'historique de la température du gaz d'échappement TEX. Si la détermination à l'étape S202 est affirmative, l'unité ECU 90 passe à l'étape S203. Si la
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détermination à l'étape S202 est négative, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme.
A l'étape S203, l'unité ECU 90 évalue la température du gaz d'échappement actuelle TEX.
A l'étape S204, l'unité ECU 90 établit une période d'alimentation Atl (se reporter à la figure 2A) fondée sur la température du gaz d'échappement TEX et la température du catalyseur pour NOx (valeur estimée), en faisant référence à une mappe (non représentée). Ensuite, l'unité ECU 90 exécute la fourniture du carburant au système d'échappement 40 par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 sur la période d'alimentation actuellement établie Atl (S205).
A l'étape S206, l'unité ECU 90 contrôle si la libération du SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est terminée. S'il est déterminé que la libération du SOx n'est pas terminée, l'unité ECU 90 établit une période d'arrêt prédéterminée At2 à l'étape S207. Après l'écoulement de la période prédéterminée At2 (S208), l'unité ECU 90 établit une nouvelle période d'alimentation Atl dans le programme suivant et exécute à nouveau la fourniture de carburant.
Inversement, s'il est déterminé à l'étape S206 que la libération du SOx est terminée, l'unité ECU 90 estime que la présente commande de récupération après empoisonnement au soufre est terminée (cette estimation se reflète dans la détermination à l'étape S201 du programme suivant), et sort alors temporairement du programme.
Du fait que cette conception de la commande est appliquée au moteur 1 pour exécuter la commande de récupération après empoisonnement au soufre, le SOx déposé progressivement dans le catalyseur pour NOx durant le fonctionnement du moteur 1 est décomposé efficacement et éliminé de façon à retrouver la fonction de commande de contrôle d'émissions du catalyseur pour NOx en fournissant continuellement des composants de réduction au gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx dans une condition où la température du catalyseur pour NOx est audessus d'une valeur prédéterminée (par exemple 6000C).
La fourniture continue des composants de réduction est susceptible d'impliquer une surchauffe du catalyseur pour NOx.
Bien que le comportement de la température du catalyseur pour NOx soit déterminé fondamentalement par l'équilibre thermique du
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catalyseur pour NOx et la caractéristique physique ou chimique du catalyseur pour NOx, il existe un temps de réponse avant que l'opération de fourniture de composants de réduction par le moyen de fourniture de composants de réduction affecte la température du catalyseur pour NOx. Pour cette raison, même si le fonctionnement du moyen de fourniture de composants de réduction à un instant prédéterminé est commandé sur la base de la température du catalyseur pour NOx détectée à l'instant prédéterminé, c'est après l'écoulement d'un temps prédéterminé que l'opération du moyen de fourniture de composants de réduction se reflète sur la température du catalyseur pour NOx.
C'est-à-dire qu'il est très difficile de maintenir la température du catalyseur pour NOx à l'intérieur d'une plage désirée en utilisant le procédé de commande décrit ci-dessus.
De ce point de vue, la conception de la commande conforme au mode de réalisation est capable d'éliminer efficacement le SOx et autres déposés dans le catalyseur pour NOx et d'empêcher une surchauffe du catalyseur pour NOx en reflétant un temps de réponse tel que mentionné ci-dessus dans la commande de température du catalyseur pour NOx.
De ce fait, la perte de la fonction du catalyseur pour NOx due à une surchauffe est empêchée, de sorte que la fonction du catalyseur pour NOx dure pendant une longue période.
Dans ce mode de réalisation, la commande de fourniture des composants de réduction adopte un procédé consistant à délivrer du carburant dans le système d'échappement 40 par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 en tant que procédé pour fournir en permanence des composants de réduction dans le gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx. Cependant, ce procédé n'est pas restrictif. Par exemple, la fourniture des composants de réduction dans le gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx peut être accomplie grâce à l'exécution de la post-injection ou autre.
[AUTRES MODES DE REALISATION]
Conformément au mode de réalisation qui précède, pour l'exécution de la commande de fourniture de composants de réduction, la période d'alimentation Atl est établie conjointement avec l'instant de début de fourniture du carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17 (par exemple l'instant tl sur la figure 2), et la période
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d'arrêt At2 est réglée conjointement avec l'instant de fourniture de carburant au moteur (c'est-à-dire l'instant t2 sur la figure 2). En dehors de l'application de la conception de la commande décrite ci-dessus, il est possible d'ajouter une logique de commande consistant à augmenter ou à réduire de façon appropriée la période de fourniture initialement établie Atl en faisant référence à des paramètres concernant l'état de fonctionnement du moteur 1 durant l'exécution de l'alimentation en carburant (durant la période de fourniture Atl), ou bien une logique de commande consistant à augmenter ou à réduire de façon appropriée la période d'arrêt établie initialement At2 en faisant référence à des paramètres concernant l'état de fonctionnement du moteur 1 durant un arrêt de la fourniture de carburant (pendant la période d'arrêt At2). C'est-à-dire qu'en tant que moyen de correction de quantité de réducteur, la quantité d'un réducteur fournie comme on l'a mentionné ci-dessus est corrigée grâce au réglage de la période de fourniture Atl durant laquelle le réducteur est fourni. Dans ce cas, il est possible d'adopter par exemple une conception dans laquelle une constante de temps de la température du catalyseur pour NOx (cible de la commande) par rapport à l'alimentation (entrée) du réducteur est prémémorisée ou est calculée ou apprise de façon appropriée, et le temps mentionné précédemment est réglé (corrigé) sur la base de la constante de temps.
Par exemple, la figure 5 illustre un programme de commande d'exemple qui est applicable pour pouvoir augmenter ou réduire la période de fourniture Atl durant l'exécution de l'alimentation en carburant (pendant la période de fourniture Atl) ou bien augmenter ou réduire la période initialement établie Atl, At2 durant un arrêt de la fourniture de carburant (durant la période d'arrêt At2) pour l'exécution de la commande de fourniture de composants de réduction.
Ce programme est exécuté par l'unité ECU 90 à chaque instant prédéterminé durant le fonctionnement du moteur 1, au lieu de la procédure d'exécution décrite ci-dessus de la commande de fourniture de composants de réduction (figure 4).
Lors de l'entrée dans le programme, l'unité ECU 90 détermine à l'étape S301 s'il existe une demande d'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au SOx. Si la détermination est affirmative, l'unité ECU 90 passe à l'étape
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S302. Si la détermination est négative, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme. La détermination affirmative à l'étape S301 signifie que la température du catalyseur pour NOx est en augmentation en raison de la commande d'élévation de température, ou bien est maintenue à 6000C ou plus.
Si la détermination à l'étape S301 est affirmative, l'unité ECU 90 détermine à l'étape S302 si la température du catalyseur pour NOx est devenue supérieure ou égale à 6000C. La température du catalyseur pour NOx peut être estimée par exemple sur la base de la température du gaz d'échappement TEX. Si la détermination à l'étape S302 est affirmative, l'unité ECU 90 passe à l'étape S303. Si la détermination est négative, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme.
A l'étape S303, l'unité ECU 90 exécute une estimation concernant le processus de la commande actuelle (une estimation de ce que la commande se fait pendant la période de fourniture Atl ou la période d'arrêt At2, et une estimation concernant le
Figure img00240001

temps écoulé qui suit l'entrée dans la période de fourniture Atl ou la période d'arrêt At2). Par exemple, l'unité ECU 90 effectue une estimation de ce que la commande est à l'intérieur de la période de fourniture Atl et que 3 secondes se sont écoulées après l'entrée dans la période de fourniture Atl, ou bien une estimation de ce que la commande est à l'intérieur de la période d'arrêt At2 et que 5 secondes se sont écoulées après l'entrée dans la période d'arrêt At2.
Ensuite, à l'étape S304, l'unité ECU 90 acquiert des informations nécessaires pour la mise à jour de la période de fourniture Atl ou la période d'arrêt At2. Des variations de la température du gaz d'échappement TEX ou bien de la température du catalyseur pour NOx correspondent aux informations mentionnées ci-dessus nécessaires à la mise à jour des périodes Atl, At2.
A l'étape S305, l'unité ECU 90 établit ou met à jour la période de fourniture Atl ou la période d'arrêt At2 sur la base des informations acquises à l'étape S304.
Enfin, l'unité ECU 90 exécute un traitement approprié (S306) consistant par exemple à lancer l'alimentation en carburant par l'intermédiaire de la vanne de délivrance de réducteur 17, ou bien à continuer l'exécution de la fourniture du carburant, ou bien à arrêter la fourniture du carburant, ou bien à poursuivre
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l'arrêt de la fourniture du carburant, ou bien à arrêter la commande de fourniture des composants de réduction, sur la base de la période de fourniture Atl ou de la période d'arrêt At2 établie ou mise à jour à l'étape S305. Après cela, l'unité ECU 90 sort temporairement du programme.
En appliquant la conception de la commande décrite cidessus, il devient possible d'améliorer davantage la précision de commande de fourniture des composants de réduction conformément au mode de réalisation. C'est-à-dire qu'il devient possible d'améliorer davantage l'avantage de l'élimination du SOx et autres déposés dans le catalyseur pour NOx et d'empêcher une surchauffe du catalyseur pour NOx en reflétant le temps de réponse de la température du catalyseur pour NOx par rapport à l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17, dans la commande de température du catalyseur pour NOx.
AVANTAGES DE L'INVENTION
Comme cela est évident d'après la description ci-dessus, l'invention règle l'équilibre thermique du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction qui varie de façon correspondante avec un temps de réponse prédéterminé par rapport à l'opération consistant à fournir un réducteur, et facilite le maintien de la température du catalyseur pour NOx à l'intérieur d'une plage optimale.
En outre, il devient possible de refléter le temps de réponse de l'équilibre thermique (la température) du catalyseur par rapport à l'opération de fourniture de réducteur dans la commande de température du catalyseur avec une haute précision.
De ce fait, il devient possible d'empêcher une surchauffe du catalyseur avec une fiabilité accrue tout en exécutant efficacement l'élimination du SOx et autres déposés dans le catalyseur (récupération après empoisonnement au SOx). De ce fait, une fonction de contrôle d'émissions stable du catalyseur pour NOx sera assurée pendant longtemps.
L'unité ECU 90 destinée à la commande générale de l'état de fonctionnement d'un moteur 1 exécute une commande consistant à fournir une grande quantité de carburant dans le système d'échappement 40 en amont du catalyseur pour NOx par l'intermédiaire d'une vanne de délivrance de réducteur 17 après la satisfaction d'une condition comme la température du
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catalyseur pour NOx devant être maintenue à 6000C ou plus. Grâce à cette commande, le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est libéré et décomposé. Pour cette commande, une période d'alimentation en carburant optimale ou bien une période d'arrêt du carburant optimale se combinant dans la vitesse de réponse de la température du catalyseur pour NOx par rapport à l'action d'ouverture-fermeture de la vanne de délivrance de réducteur 17 sont réglées sur une caractéristique du catalyseur pour NOx et une caractéristique du gaz d'échappement apparaissant au moment de l'exécution de la commande. Cette conception de la commande empêche de façon fiable une surchauffe du catalyseur pour Nox, tout en libérant efficacement le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle d'émissions d'un moteur à combustion interne (1), caractérisé en ce qu'il comprend : un catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) disposé dans un conduit d'échappement (40) du moteur à combustion interne (1) capable d'un fonctionnement à combustion pauvre, le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction absorbant du NOx lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté pauvre, et libérant du NOx stocké et réduisant le NOx en N2 lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté riche, un moyen de fourniture de réducteur (17) destiné à fournir un réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), un moyen de détermination de l'instant d'exécution d'une récupération après empoisonnement (S201, S202) destiné à déterminer si l'instant d'exécution d'un processus de récupération après empoisonnement au SOx consistant à libérer du SOx à partir du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) est atteint, et un moyen de commande de quantité de réducteur (S204) destiné à commander une quantité du réducteur fournie par le moyen de fourniture de réducteur (17) de façon à chauffer le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), et à libérer le SOx déposé dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), et à récupérer le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) après l'empoisonnement au SOx, s'il est déterminé par le moyen de détermination d'instant d'exécution de récupération après empoisonnement (S201, S202) que l'instant de l'exécution est atteint, dans lequel le réducteur est fourni par intermittence de façon à empêcher une surchauffe du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
2. Dispositif de contrôle d'émissions selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de correction de quantité de réducteur destiné à corriger la quantité de réducteur fournie par le moyen de fourniture de réducteur (17) sur la base d'un temps de réponse de la
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température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) par rapport à la fourniture du réducteur.
3. Dispositif de contrôle d'émissions selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité du réducteur est corrigée en modifiant une période (Atl) durant laquelle le réducteur est fourni au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
4. Dispositif de contrôle d'émissions selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps de réponse se réfère à un temps écoulé depuis la fourniture du réducteur jusqu'à ce qu'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) devienne élevée en raison d'une concentration du réducteur dans le gaz d'échappement en amont du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) qui devient élevée par la fourniture du réducteur.
5. Dispositif de contrôle d'émissions selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une séquence consistant à fournir par intermittence le réducteur est déterminée sur la base d'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et d'une température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
6. Dispositif de contrôle d'émissions selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le moyen de fourniture de réducteur (17) règle la température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) à une température limite supérieure ou en dessous qui n'implique pas une perte d'une fonction du catalyseur pour NOx du type à stockageréduction (42), en fournissant le réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) suivant un intervalle.
7. Dispositif de contrôle d'émissions selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le moyen de fourniture de réducteur (17) met à jour un temps (Atl) durant lequel le réducteur est temporairement fourni, et un temps (At2) durant lequel la fourniture du réducteur est temporairement
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arrêtée, sur la base d'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et d'une température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
8. Dispositif de contrôle d'émissions selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une séquence consistant à fournir par intermittence le réducteur est déterminée en faisant référence à un paramètre concernant un état de fonctionnement du moteur à combustion interne (1).
9. Dispositif de contrôle d'émissions selon la revendication 8, caractérisé en ce que le paramètre concernant un état de fonctionnement comprend une valeur de variation de la température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et une valeur de variation de la température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
10. Procédé de commande destiné à un dispositif de contrôle des émissions d'un moteur à combustion interne (1) comprenant un catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) absorbant du NOx lorsqu'un rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté pauvre, et libérant du NOx stocké et réduisant le NOx en N2 lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement entrant est du côté riche, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à : fournir par intermittence un réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) de façon à empêcher une surchauffe du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à : corriger une quantité du réducteur fournie au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) sur la base d'un temps de réponse de la température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) par rapport à la fourniture du réducteur.
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12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que : la quantité du réducteur est corrigée en modifiant une période (Atl) durant laquelle le réducteur est fourni au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que : le temps de réponse se réfère à un temps écoulé depuis la fourniture du réducteur jusqu'à ce qu'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) devienne élevée en raison d'une concentration du réducteur dans le gaz d'échappement en amont du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) qui devient élevée par la fourniture du réducteur.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 13, caractérisé en ce que : une séquence consistant à fournir par intermittence le réducteur est déterminée sur la base d'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et d'une température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 14, caractérisé en ce que : la température du catalyseur pour NOx du type à stockageréduction (42) est réglée à une température limite supérieure ou en dessous qui n'implique pas de perte d'une fonction du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), en fournissant le réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) suivant un intervalle.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à : mettre à jour un temps (Atl) durant lequel le réducteur est temporairement fourni, et un temps (At2) durant lequel la fourniture du réducteur est temporairement arrêtée, sur la base d'une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-
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réduction (42) et d'une température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockageréduction (42).
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 16, caractérisé en ce que : une séquence consistant à fournir par intermittence le réducteur est déterminée en faisant référence à un paramètre concernant un état de fonctionnement du moteur à combustion interne (1).
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que : le paramètre concernant un état de fonctionnement comprend une valeur de variation de la température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et une valeur de variation de la température (TEX) du gaz d'échappement circulant dans le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42).
19. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à : déterminer s'il existe une demande d'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au soufre, (S201), déterminer si une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) est devenue supérieure ou égale à une température prédéterminée, (S202), estimer une température du gaz d'échappement actuelle (TEX), (S203), établir une période de fourniture (Atl) sur la base de la température du gaz d'échappement (TEX) et une température estimée du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), (S204), fournir un réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) sur la période d'alimentation (Atl), (S205), contrôler si la libération du SOx déposé dans le catalyseur pour NOx est terminée, (S206), établir une période d'arrêt prédéterminée (At2), (S207), arrêter la fourniture du réducteur pendant la période d'arrêt, (S208).
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20. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à : déterminer s'il existe une demande d'exécution de la commande de récupération après empoisonnement au soufre (S301), déterminer si une température du catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) est devenue supérieure ou égale à la température prédéterminée, (S302), estimer le traitement de commande actuel, (S303), acquérir des informations nécessaires à la mise à jour d'une période entre la période de fourniture (Atl) destinée à fournir un réducteur au catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42) et la période d'arrêt (At2) destinée à arrêter le réducteur vers le catalyseur pour NOx du type à stockage-réduction (42), (S304), établir ou mettre à jour une période entre la période de fourniture (Atl) et la période d'arrêt (At2) sur la base des informations, (S305), exécuter un traitement approprié sur la base des informations acquises.
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