FR2833300A1 - Functional process of purification units in a vehicle exhaust system, optimizes emission of pollutants and the functioning of the engine by adjustment of the air/fuel ratio (lambda coefficient) - Google Patents
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Abstract
Description
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L'invention concerne un procédé d'exploitation de dispositifs d'épuration des gaz d'échappement. The invention relates to a method for operating exhaust gas cleaning devices.
Du fait que les moteurs à combustion interne classiques actuels exigent un post-traitement des gaz d'échappement à cause des émissions brutes relativement importantes de polluants ou d'autres composants indésirables de ces gaz, des dispositifs d'épuration des gaz d'échappement, en particulier des dispositifs catalyseurs, sont installés conjointement avec des capteurs appropriés dans le système d'échappement de ces moteurs. Because conventional internal combustion engines require an aftertreatment of exhaust gases because of the relatively large gross emissions of pollutants or other undesirable components of these gases, exhaust gas cleaning devices, in particular catalyst devices, are installed jointly with appropriate sensors in the exhaust system of these engines.
Pour différencier la perception des émissions de polluants, il est alors connu d'établir séparément les taux d'émission des différents composants des gaz d'échappement. Sous ce rapport, le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 5 329 764 fait connaître un système de contrôle de moteur servant à optimiser le rendement de conversion d'un dispositif catalyseur installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui présente un capteur d'oxydes d'azote (NO,) et un capteur de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures (HC). Les deux capteurs sont installés en aval du dispositif catalyseur. Un signal différentiel qui est généré à partir des signaux des deux capteurs est envoyé comme variable de feedback à un dispositif régulateur de carburant pour régler un rapport air/carburant voulu. Le signal différentiel sert alors de signal correcteur pour le réglage de la valeur lambda des gaz d'échappement, en vue d'atteindre un rendement maximal de conversion du dispositif catalyseur. Toutefois, l'optimisation du régime d'émission que ce système connu doit permettre d'atteindre est limitée à une seule plage pour un rapport stoechiométrique air/carburant, ce qui fait que là aussi, en raison de l'influence exercée par d'autres grandeurs telles que des fuites dans le système d'échappement, une correction imprécise est seule possible. To differentiate the perception of pollutant emissions, it is then known to establish separately the emission rates of the various components of the exhaust gas. In this regard, U.S. Patent No. 5,329,764 discloses an engine control system for optimizing the conversion efficiency of a catalyst device installed in the exhaust system of a combustion engine. internal, which has a sensor of nitrogen oxides (NO,) and a sensor of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC). Both sensors are installed downstream of the catalyst device. A differential signal that is generated from the signals of both sensors is sent as a feedback variable to a fuel control device to set a desired air / fuel ratio. The differential signal then serves as a corrective signal for adjusting the lambda value of the exhaust gas, in order to achieve a maximum conversion efficiency of the catalyst device. However, the optimization of the emission regime that this known system has to achieve is limited to a single range for a stoichiometric air / fuel ratio, which makes it here also, because of the influence exerted by other quantities such as leaks in the exhaust system, imprecise correction is only possible.
Le document DE 195 11 548 Al a en outre fait connaître un procédé de réduction du taux d'azote dans les gaz DE 195 11 548 A1 also discloses a method for reducing the nitrogen content in gases
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d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel la teneur de ce gaz en hydrocarbures, en monoxyde de carbone ou en oxydes d'azote est mesurée en aval d'un accumulateur d'oxydes d'azote, et il est procédé à une commutation dans chaque cas d'une phase stoechiométrique ou d'exploitation avec enrichissement à une phase d'exploitation avec appauvrissement aussitôt que la teneur en hydrocarbures ou en monoxyde de carbone a dépassé une valeur prescrite ou aussitôt que la teneur en oxydes d'azote s'est abaissée au-dessous d'une valeur prescrite. exhaust system of an internal combustion engine, in which the content of this gas in hydrocarbons, carbon monoxide or nitrogen oxides is measured downstream of a nitrogen oxide accumulator, and is carried out switching in each case from a stoichiometric phase or enriched operation to a depletion operating phase as soon as the content of hydrocarbons or carbon monoxide has exceeded a prescribed value or as soon as the oxides content of nitrogen has dropped below a prescribed value.
Le passage d'une phase d'exploitation avec appauvrissement à une phase stoechiométrique ou phase d'exploitation avec enrichissement s'effectue aussitôt que la teneur mesurée en oxydes d'azote s'élève au-dessus d'une valeur prescrite. The transition from a depleted operation phase to a stoichiometric phase or enrichment phase is carried out as soon as the measured nitrogen oxide content rises above a prescribed value.
Le brevet allemand nO 195 432 19 a déjà fait connaître un procédé d'exploitation d'un moteur diesel dont le conduit d'échappement est équipé d'un catalyseur à accumulation dans lequel les oxydes d'azote peuvent être absorbés, désorbés et réduits, et d'un capteur disposé en aval du catalyseur à accumulation, servant à détecter la concentration en NOx dans le courant de gaz d'échappement. German Patent No. 195 432 19 has already disclosed a method of operating a diesel engine whose exhaust pipe is equipped with a storage catalyst in which the nitrogen oxides can be absorbed, desorbed and reduced, and a sensor disposed downstream of the storage catalyst for detecting the NOx concentration in the exhaust gas stream.
Lorsqu'un seuil d'accumulation des oxydes NOx qui varient en fonction de la vitesse de rotation et de la charge a été atteint, ce capteur permet la commutation d'une exploitation avec une valeur lambda supérieure à 1 à une exploitation avec une valeur lambda inférieure à 1. La commande de régénération du catalyseur d'accumulation des oxydes NOx pour lambda < 1 s'effectue au moyen d'un capteur de HC. Ce capteur reconnaît l'intégralité de la régénération dans l'exploitation avec lambda < 1, du fait que les émissions de HC augmentent fortement en service riche, aussitôt que la régénération du catalyseur à accumulation de NOx est achevée. En outre, ce document décrit aussi un système catalyseur structuré comprenant un catalyseur à accumulation des oxydes NOx proche du moteur et un catalyseur de bas de caisse, dans lequel la fenêtre When a NOx oxide accumulation threshold that varies as a function of the rotation speed and the load has been reached, this sensor makes it possible to switch an operation with a lambda value greater than 1 to an operation with a lambda value. less than 1. The regeneration control of NOx oxidation catalyst for lambda <1 is carried out by means of an HC sensor. This sensor recognizes the entire regeneration in the operation with lambda <1, since the HC emissions increase strongly in rich service, as soon as the regeneration of the NOx accumulation catalyst is completed. In addition, this document also discloses a structured catalyst system comprising a NOx oxide storage catalyst near the engine and a rocker catalyst, in which the window
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de température des deux catalyseurs est adaptée à une stratégie de dosage des oxydes NOx et de dosage des hydrocarbures conduite selon la température du gaz d'échappement, et l'absorption, la désorption et la réduction des oxydes NOx peuvent ainsi être effectuées et influencées dans le système de catalyseur. Dans la fenêtre efficace de température du catalyseur à accumulation des
oxydes NOx, les hydrocarbures sont réinjectés conformément à la quantité existante de NOx. Au début de la fenêtre de température efficace pour la désorption et la réduction, la réinjection d'hydrocarbures est utilisée rationnellement pour élever la température et modifier la composition du gaz d'échappement.
the temperature of the two catalysts is adapted to a NOx oxidation and hydrocarbon dosing strategy conducted according to the temperature of the exhaust gas, and the absorption, desorption and reduction of the NOx oxides can thus be carried out and influenced in the catalyst system. In the effective temperature window of the catalyst for accumulation of
NOx oxides, the hydrocarbons are reinjected according to the existing amount of NOx. At the beginning of the effective temperature window for desorption and reduction, hydrocarbon re-injection is used rationally to raise the temperature and change the composition of the exhaust gas.
On connaît en outre d'après le brevet européen nO 0 899 563, le document WO 79/47 962, le brevet européen nO 090 941 et le brevet allemand n 198 31 424 des capteurs servant à déterminer la concentration de constituants de gaz d'échappement, en particulier à déterminer la concentration d'un ou plusieurs des gaz NOx, CO, H2 et des hydrocarbures de préférence non saturés. Ces capteurs sont utilisés pour optimiser des réactions de combustion et pour reconnaître des défauts de fonctions de composants. A la différence d'autres types de capteurs connus, en particulier des capteurs appelés sondes lambda pour la détermination de la valeur de l'air sur la base de l'effet Nernst, ils permettent la détermination des valeurs absolues de composants des gaz d'échappement. Also known from European Patent No. 0 899 563, WO 79/47 962, European Patent No. 090 941 and German Patent No. 198 31 424, sensors for determining the concentration of gas constituents. exhaust, in particular to determine the concentration of one or more gases NOx, CO, H2 and preferably unsaturated hydrocarbons. These sensors are used to optimize combustion reactions and to recognize component function faults. Unlike other types of known sensors, in particular sensors called lambda probes for the determination of the value of air on the basis of the Nernst effect, they allow the determination of the absolute values of gas components. exhaust.
Le problème des procédés conformes à l'invention est de permettre une optimisation de l'exploitation d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement avec pour objectif la sûreté des émissions et l'efficacité, notamment en ce qui concerne la durée de vie du dispositif d'épuration des gaz d'échappement et la consommation de carburant. The problem of the processes according to the invention is to allow an optimization of the operation of an exhaust gas cleaning device with the objective of safety of emissions and efficiency, particularly with regard to the duration of exhaust gas purification device life and fuel consumption.
Ce problème est résolu conformément à l'invention comme suit : This problem is solved according to the invention as follows:
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Conformément à l'invention, en vue de l'exploitation d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, les valeurs d'émission de l'un au moins des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2, ou d'au moins deux, et de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 ou d'un polluant contenant du soufre dans les gaz d'échappement sont mesurées en aval du dispositif d'épuration des gaz d'échappement, comparées avec des valeurs de consigne prédéterminées et, en fonction du résultat de la comparaison, la température d'exploitation du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est amenée à varier en vue de l'optimisation d'un taux de conversion de ce dispositif. According to the invention, for the purpose of operating an exhaust gas cleaning device installed in the exhaust system of an internal combustion engine, the emission values of at least one exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2, or at least two, and optimally at least three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 or a pollutant containing sulfur in the exhaust gas are measured downstream of the exhaust gas purification device, compared with predetermined setpoints and, depending on the result of the comparison , the operating temperature of the exhaust gas purification device is varied to optimize a conversion rate of this device.
Etant donné que le comportement du dispositif d'épuration des gaz d'échappement pour les composants d'échappement NOx, CO, HC, NH3, S02, H2S et COS est fonction, de différentes manières, de la température de service de ce dispositif, le procédé conforme à l'invention rend possible un fonctionnement sensiblement plus efficace du dispositif d'épuration des gaz d'échappement. Une plus grande stabilité de l'exploitation vis-à-vis de perturbations est atteinte lorsque, selon une forme de réalisation appréciée de l'invention, la température d'exploitation du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est réglée à une valeur prédéterminée en fonction du résultat de la comparaison. Etant donné qu'à l'intérieur d'une fenêtre de température préétablie, le taux de conversion augmente en même temps que la température d'exploitation du dispositif d'épuration des gaz d'échappement, il est prévu selon une autre forme de réalisation de l'invention que la température d'exploitation de ce dispositif soit élevée jusqu'à ce que le résultat de la comparaison corresponde au passage en Since the behavior of the exhaust gas purification device for the exhaust components NOx, CO, HC, NH3, SO2, H2S and COS is a function, in different ways, of the operating temperature of this device, the process according to the invention makes possible a substantially more efficient operation of the exhaust gas purification device. Greater stability of the operation with respect to disturbances is achieved when, according to a preferred embodiment of the invention, the operating temperature of the exhaust gas cleaning device is set to a certain value. predetermined according to the result of the comparison. Since within a pre-established temperature window the conversion rate increases with the operating temperature of the exhaust gas cleaning device, it is provided according to another embodiment. of the invention that the operating temperature of this device is high until the result of the comparison corresponds to the transition to
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dessous de valeurs prescrites d'émission de l'un au moins des composants des gaz d'échappement. below prescribed emission values of at least one of the components of the exhaust gas.
Selon une forme de réalisation appréciée du procédé de l'invention, la température d'exploitation varie dans la zone d'une phase de light-off du dispositif d'épuration des gaz d'échappement, ce qui permet une optimisation de l'exploitation de ce dispositif compte tenu de cette phase, en particulier de différents taux de conversion pour différents composants des gaz d'échappement. According to a preferred embodiment of the method of the invention, the operating temperature varies in the zone of a light-off phase of the exhaust gas purification device, which allows optimization of the operation. of this device taking into account this phase, in particular different conversion rates for different components of the exhaust gas.
Dans une autre forme de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, le dispositif d'épuration des gaz d'échappement comprend au moins un précatalyseur. Dans ce cas, une mesure des valeurs d'émission est effectuée en aval du précatalyseur et le cas échéant en amont d'un second catalyseur installé en série, de préférence un catalyseur à accumulation de NOx, en même temps que le réglage ou la régulation de la valeur lambda des gaz d'échappement arrivant au précatalyseur à une valeur préétablie. On apprécie alors particulièrement une forme de réalisation dans laquelle, à partir d'une valeur lambda supérieure à 1 pour un résultat de comparaison qui correspond à un passage au-dessous des seuils préétablis des valeurs d'émission, les gaz d'échappement sont ramenés à une valeur lambda plus faible, de préférence lambda = 1. In another embodiment of the process according to the invention, the exhaust gas purification device comprises at least one precatalyst. In this case, a measurement of the emission values is carried out downstream of the precatalyst and optionally upstream of a second catalyst installed in series, preferably a NOx accumulation catalyst, at the same time as the regulation or regulation. the lambda value of the exhaust gas to the precatalyst at a pre-established value. An embodiment is particularly preferred in which, from a lambda value greater than 1 for a comparison result which corresponds to a passage below the preset thresholds of the emission values, the exhaust gases are brought back at a lower lambda value, preferably lambda = 1.
Etant donné que dans la phase de light-off, le taux de conversion dépend fortement de la valeur lambda pour une valeur donnée de la température d'exploitation, le spectre d'émission subit alors une influence particulièrement forte. Since in the light-off phase, the conversion rate depends strongly on the lambda value for a given value of the operating temperature, the emission spectrum then undergoes a particularly strong influence.
Un autre objectif de la présente invention consiste à créer un procédé d'exploitation d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement, dans lequel l'émission de polluants en aval de ce dispositif sert au diagnostic de l'état de service du dispositif d'épuration. Another object of the present invention is to create a method of operating an exhaust gas purification device, wherein the emission of pollutants downstream of this device is used to diagnose the service state of the engine. purification device.
Conformément à l'invention, la température d'exploitation du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est According to the invention, the operating temperature of the exhaust gas purification device is
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déterminée, les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux et, dans le cas optimal, d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, Os, H2 ou d'un polluant contenant du soufre sont mesurées en aval du dispositif d'épuration, comparées avec des valeurs de consigne dépendant de la valeur de la température d'exploitation et des déductions en matière de pollution sont tirées de la valeur de comparaison. L'invention part du fait connu que chaque taux de conversion se reflète dans les valeurs d'émission des divers composants des gaz d'échappement pour une température donnée d'exploitation d'un dispositif catalyseur, et que l'altération du catalyseur peut à son tour être estimée à partir de ces valeurs.
determined, the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two and, in the optimal case, at least three of the components Exhaust HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, Os, H2 or a sulfur-containing pollutant are measured downstream of the purification device, compared with setpoints depending on the value of the operating temperature and deductions for pollution are derived from the comparison value. The invention is based on the fact that each conversion rate is reflected in the emission values of the various components of the exhaust gases for a given operating temperature of a catalyst device, and that the alteration of the catalyst can in turn, be estimated from these values.
Dans une forme appréciée de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on mesure en outre les valeurs d'émission d'au moins deux des composants mentionnés des gaz d'échappement en amont du dispositif d'épuration de ces gaz et on les compare avec les valeurs d'émission mesurées en aval de ce dispositif et on établit à partir de cette comparaison un rendement d'épuration, en particulier un taux de conversion d'un dispositif catalyseur. Cette façon d'opérer offre une plus grande précision dans la détermination du degré d'altération. In a preferred form of implementation of the process according to the invention, the emission values of at least two of the mentioned components of the exhaust gas upstream of the purification device of these gases are also measured and compare them with the emission values measured downstream of this device and from this comparison a purification efficiency, in particular a conversion rate of a catalyst device, is established. This way of operating offers a greater precision in the determination of the degree of alteration.
On apprécie un procédé dans lequel la mesure des valeurs d'émission est effectuée dans la zone d'une fenêtre prédéterminée de température du dispositif catalyseur, parce qu'on peut ainsi exploiter la haute efficacité du dispositif catalyseur qui diffère en fonction de la température d'exploitation. On apprécie particulièrement un procédé dans lequel on détermine à partir des valeurs mesurées d'émission la température de light-off du dispositif catalyseur et on la compare avec une valeur de consigne prédéterminée, dépendant en particulier de la valeur lambda des gaz d'échappement, et on tire de la A method is preferred in which the measurement of the emission values is carried out in the region of a predetermined temperature window of the catalyst device, because it is thus possible to exploit the high efficiency of the catalyst device which differs according to the temperature of the catalyst. exploitation. A method is particularly preferred in which the light-off temperature of the catalyst device is determined from the measured emission values and is compared with a predetermined reference value, depending in particular on the lambda value of the exhaust gas. and we draw from
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valeur de comparaison des déductions sur l'altération du catalyseur. Cela permet un diagnostic extrêmement précis d'une altération éventuellement présente du dispositif catalyseur, étant donné que sa température de light-off est décalée en raison de processus de vieillissement. comparison value of the deductions on catalyst deterioration. This allows an extremely accurate diagnosis of an eventual alteration of the catalyst device, since its temperature of light-off is shifted due to aging process.
Pour la variation de la température d'exploitation du dispositif catalyseur, on fait varier de façon appropriée un taux de recyclage des gaz d'échappement, une position de la soupape à papillon, un temps d'allumage, un temps d'injection, une pression de charge, un supplément d'amenée de carburant ou un paramètre similaire. For the variation of the operating temperature of the catalyst device, an exhaust gas recirculation rate, a position of the butterfly valve, an ignition time, an injection time, a load pressure, additional fuel supply or a similar parameter.
En vue d'améliorer l'exploitation d'un catalyseur à accumulation de NOx en matière d'émission des oxydes d'azote ainsi que du dioxyde de carbone, des hydrocarbures et de l'ammoniac, on propose un procédé perfectionné de régénération d'un catalyseur à accumulation de NOx. In order to improve the exploitation of a NOx accumulation catalyst with regard to the emission of nitrogen oxides as well as carbon dioxide, hydrocarbons and ammonia, an improved method for the regeneration of NOx is proposed. a NOx accumulation catalyst.
Conformément à l'invention, les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, COs, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux, et dans le cas optimal d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, Ho, NH3, CH4, 02, H2 ou d'un polluant contenant du soufre en aval du catalyseur à accumulation de NOx, on compare ces valeurs à des valeurs de consigne préétablies et on fait varier en fonction du résultat de la comparaison une valeur lambda de régénération des gaz d'échappement au moins pendant une phase de régénération. Cela permet une optimisation de la régénération du catalyseur à accumulation de NOx en fonction des valeurs d'émission mesurées des composants d'échappement au nombre de deux au minimum. According to the invention, the emission values of at least one of the exhaust components CO, COs, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two, and in the optimal case of at least three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, Ho, NH3, CH4, O2, H2 or a sulfur-containing pollutant downstream of the NOx accumulation catalyst, these values are compared with pre-established setpoints and, depending on the result of the comparison, a lambda value of regeneration of the exhaust gas is varied at least during a regeneration phase. This allows optimization of the regeneration of the NOx accumulation catalyst as a function of the measured emission values of the exhaust components of which there are at least two.
Dans une forme de réalisation appréciée de l'invention, la phase de régénération est achevée en fonction de l'instant auquel le résultat de la comparaison correspond à une percée d'un ou plusieurs des composants d'échappement. On évite ainsi une régénération exagérément longue du catalyseur à accumulation de NOx et In a preferred embodiment of the invention, the regeneration phase is completed as a function of the time at which the result of the comparison corresponds to a breakthrough of one or more of the exhaust components. This avoids an excessively long regeneration of the NOx accumulation catalyst and
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l'augmentation consécutive de l'émission de polluants et de la consommation de carburant. the resulting increase in pollutant emissions and fuel consumption.
Une adaptation des paramètres du processus de régénération à l'état du catalyseur à accumulation de NOx, en particulier aux phénomènes de vieillissement et/ou d'altération, peut être obtenue lorsque la valeur lambda de régénération pendant au moins une phase subséquente de régénération est élevée d'une quantité prédéterminée, pour le cas où une percée d'un ou plusieurs composants des gaz d'échappement survient plus tôt qu'à l'instant prescrit. An adaptation of the parameters of the regeneration process to the state of the NOx accumulation catalyst, in particular to aging and / or weathering phenomena, can be obtained when the regeneration lambda value during at least one subsequent regeneration phase is of a predetermined quantity, in the case where a breakthrough of one or more components of the exhaust gas occurs earlier than at the prescribed time.
La présente invention a en outre pour objectif de réaliser un procédé d'exploitation d'un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, procédé dans lequel les valeurs d'émission du moteur sont utilisées pour diagnostiquer une contamination par le soufre du catalyseur
à accumulation de NO,,. Conformément à l'invention, les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux, et dans le cas optimal d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H20, NH3, CH4, O2, H2 ou d'un polluant contenant du soufre sont mesurées en amont du catalyseur à accumulation de NOx, comparées à des valeurs de consigne préétablies et un degré de contamination par le soufre du catalyseur à accumulation de NOx est déduit du résultat de la comparaison. L'invention part du fait connu que la contamination par le soufre d'un catalyseur à accumulation de NOx qui a lieu dans le cas de l'utilisation d'un carburant contenant du soufre dépend non seulement des valeurs d'émission des composants contenant du soufre dans les gaz d'échappement, mais aussi des composants Noix, HC, CO et/ou NH3 de ces gaz. It is another object of the present invention to provide a method of operating a NOx accumulation catalyst installed in the exhaust system of an internal combustion engine, wherein the emission values of the engine are used. to diagnose sulfur contamination of the catalyst
with accumulation of NO ,,, According to the invention, the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two, and in the optimal case of at least two three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 or a sulfur-containing pollutant are measured upstream of the NOx accumulation catalyst, compared to predetermined set values and a degree of sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst is deduced from the result of the comparison. The invention is based on the fact that the sulfur contamination of a NOx accumulation catalyst which takes place in the case of the use of a sulfur-containing fuel depends not only on the emission values of the components containing the sulfur in the exhaust gases, but also components Nuts, HC, CO and / or NH3 of these gases.
On apprécie un procédé dans lequel les valeurs d'émission d'au moins un composant d'échappement S02, H2S, COS contenant du soufre et/ou de l'un des composants NOx, HC, CO, H2 ou NH3 sont en outre mesurées en aval du A method is preferred in which the emission values of at least one sulfur-containing SO 2, H 2 S, COS exhaust component and / or one of the NO x, HC, CO, H 2 or NH 3 components are furthermore measured. downstream from
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catalyseur à accumulation de NOx et sont comparées avec les valeurs d'émission mesurées en amont, un bilan du soufre est établi à partir du résultat de cette comparaison et un degré de contamination par le soufre du catalyseur à accumulation de NOx en est déduit. Cette façon d'opérer offre l'avantage que le degré de contamination par le soufre peut être déterminé avec une plus grande précision. NOx accumulation catalyst and are compared with the emission values measured upstream, a sulfur balance is established from the result of this comparison and a degree of sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst is deduced. This way of operating has the advantage that the degree of sulfur contamination can be determined with greater precision.
Pour éliminer le soufre d'un catalyseur à accumulation de NOx mis en place dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, on détermine un degré de sulfuration selon l'un des procédés décrits ci-dessus pour le diagnostic de contamination par du soufre. On règle alors pour un intervalle de temps de désulfuration une température minimale du catalyseur à accumulation de NOx et une valeur lambda inférieure à 1 des gaz d'échappement et on fixe la longueur de l'intervalle de temps de désulfuration en fonction du degré déterminé de contamination par du soufre. Etant donné que l'intervalle de désulfuration peut être mieux adapté au degré effectivement existant de contamination par le soufre sur la base d'un tel degré de contamination déterminé de façon plus précise, on évite un intervalle de temps de désulfuration trop long ou trop court. In order to eliminate sulfur from a NOx accumulation catalyst placed in the exhaust system of an internal combustion engine, a degree of sulfurization is determined according to one of the processes described above for the diagnosis of contamination. by sulfur. A minimum temperature of the NOx accumulation catalyst and a lambda value of less than 1 of the exhaust gas are then adjusted for a period of desulphurization time and the length of the desulfurization time interval is set according to the determined degree of sulfur contamination. Since the desulphurisation range may be better adapted to the actual degree of sulfur contamination based on such a more precisely determined degree of contamination, a desulfurization time interval that is too long or too short is avoided. .
Un autre problème à la base de l'invention réside dans le perfectionnement d'un procédé de désulfuration réglé en fonction de la valeur lambda, connu selon le brevet allemand nO 19 923 483 pour un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne. Conformément à l'invention, on mesure en aval du catalyseur à accumulation de NOx, au moins pendant un intervalle de temps de désulfuration, des valeurs d'émission de sulfure d'hydrogène et/ou d'au moins l'un des constituants d'échappement hydrocarbure (HC), monoxyde de carbone (CO), ammoniac (NH3), oxydes d'azote (NOx), hydrogène (H2) ou d'un autre composant d'échappement contenant du soufre et on fait varier la valeur lambda des Another problem underlying the invention lies in the improvement of a desulfurization process adjusted according to the lambda value, known according to German Patent No. 19 923 483 for a NOx accumulation catalyst installed in the system. exhaust of an internal combustion engine. According to the invention, emission values of hydrogen sulfide and / or at least one of the constituents of hydrogen sulphide are measured downstream of the NOx accumulation catalyst, at least during a period of desulfurization time. hydrocarbon exhaust (HC), carbon monoxide (CO), ammonia (NH3), nitrogen oxides (NOx), hydrogen (H2) or other exhaust component containing sulfur and the lambda value is varied of the
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gaz d'échappement en fonction du résultat de la comparaison. On peut alors réaliser une optimisation de la désulfuration en vue d'éviter des concentrations perturbatrices de sulfure d'hydrogène et/ou des percées d'autres composants des gaz d'échappement. exhaust gas according to the result of the comparison. Optimization of the desulphurization can then be carried out to avoid disturbing concentrations of hydrogen sulfide and / or breakthroughs of other components of the exhaust gas.
On apprécie particulièrement une forme de mise en oeuvre du procédé dans laquelle, en partant d'une valeur lambda inférieure à 1, on règle pour un résultat de comparaison correspondant à une percée de H2S une valeur lambda supérieure à 1, étant donné qu'une suppression efficace et rapide de concentrations perturbatrices de sulfure d'hydrogène dans les gaz d'échappement peut alors être empêchée. Particularly preferred is a form of implementation of the method in which, starting from a lambda value of less than 1, a result of comparison corresponding to an H2S breakthrough is set to a lambda value greater than 1, since Effective and rapid removal of hydrogen sulfide disturbance concentrations in the exhaust gas can then be prevented.
Une plus grande précision dans la mise en oeuvre des procédés est obtenue lorsqu'on utilise pour la mesure de la concentration des composants des gaz d'échappement des capteurs optiques, en particulier des capteurs à infrarouges, notamment des capteurs de spectroscopie infrarouge par réflexion. Cela permet la mesure de concentrations absolues des composants. La mesure éventuellement effectuée de la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement se rapporte alors à la teneur effective en oxygène et non à la mesure connue de l'excès d'oxygène par des dispositifs de mesure sensibles à l'oxygène. Greater precision in the implementation of the processes is obtained when the exhaust gas components of the optical sensors, in particular infrared sensors, in particular infrared reflection spectroscopy sensors, are used for measuring the concentration of the components. This allows the measurement of absolute concentrations of components. The measurement possibly made of the oxygen content in the exhaust gas then relates to the effective oxygen content and not to the known measurement of the excess oxygen by oxygen-sensitive measuring devices.
L'invention est illustrée en détail ci-après en regard des dessins d'après un exemple de réalisation duquel on peut déduire d'autres avantages et particularités de l'invention. The invention is illustrated in detail below with reference to the drawings according to an embodiment of which one can deduce other advantages and features of the invention.
Les dessins annexés représentent schématiquement : la figure 1, un moteur à combustion interne auquel est adjoint un système d'échappement, la figure 2, un diagramme du taux de conversion d'un catalyseur à trois voies pour le monoxyde de carbone et les hydrocarbures, en fonction de la température du catalyseur ; la figure 3, un diagramme du taux de conversion d'un catalyseur à trois voies pour les hydrocarbures en fonction The attached drawings show schematically: FIG. 1, an internal combustion engine to which an exhaust system is attached, FIG. 2, a diagram of the conversion rate of a three-way catalyst for carbon monoxide and hydrocarbons, depending on the temperature of the catalyst; FIG. 3, a diagram of the conversion rate of a three-way catalyst for hydrocarbons based on
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de la température d'exploitation du catalyseur, dans chaque cas pour un catalyseur neuf et pour un catalyseur âgé, dans chaque option pour deux valeurs lambda différentes ; les figures 4 à 6, des courbes de variation de la valeur lambda en fonction du temps pour un catalyseur à accumulation de NOx avec des phases de régénération et d'accumulation. the operating temperature of the catalyst, in each case for a new catalyst and for an aged catalyst, in each option for two different lambda values; FIGS. 4 to 6 show curves of variation of the lambda value as a function of time for a NOx accumulation catalyst with regeneration and accumulation phases.
La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur 1 à combustion interne, par exemple d'un moteur à allumage par étincelle pouvant fonctionner avec un mélange pauvre ou d'un moteur diesel, comprenant un système d'échappement 2 et un appareil 3 de commande de moteur, de préférence pour le fonctionnement d'un véhicule automobile. FIG. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine 1, for example a spark ignition engine that can operate with a lean mixture or a diesel engine, comprising an exhaust system 2 and an apparatus 3 motor control unit, preferably for the operation of a motor vehicle.
Le moteur 1 à combustion interne présente plusieurs rangées de cylindres 4 (les composants correspondants ne sont affectés que d'un seul signe de référence), suivies chacune de leur propre voie d'échappement 5. Un dispositif d'épuration des gaz d'échappement comprenant un précatalyseur 6 et un catalyseur principal 7 est installé dans le système d'échappement 2 pour la conversion de composants nocifs ou indésirables des gaz d'échappement en d'autres composants. Le précatalyseur 6 est réalisé de préférence comme catalyseur à trois voies et le catalyseur principal 7 est réalisé comme catalyseur à accumulation de NOx. En aval des rangées de cylindres 4 sont disposés dans les voies d'échappement 5 des capteurs 8 avec lesquels les concentrations de composants des gaz d'échappement passant par le système d'échappement 2 du moteur à combustion interne 1 peuvent être mesurées. Par exemple, il peut s'agir de HC, NOx, CO, COs, HO, NHs, Lt, Oz, Hz ou d'un polluant contenant du soufre. En amont du précatalyseur 6 est en outre disposé un autre capteur 8'servant à la mesure des composants des gaz d'échappement. Un autre capteur 9 servant à déterminer la concentration de polluants dans les gaz d'échappement est disposé dans la zone du système d'échappement 2 entre le précatalyseur 6 et The internal combustion engine 1 has several rows of cylinders 4 (the corresponding components are assigned only one reference sign), each followed by their own escape route 5. An exhaust gas purification device comprising a precatalyst 6 and a main catalyst 7 is installed in the exhaust system 2 for the conversion of harmful or undesirable components of the exhaust gas into other components. The precatalyst 6 is preferably carried out as a three-way catalyst and the main catalyst 7 is carried out as a NOx accumulation catalyst. Downstream of the rows of cylinders 4 are arranged in the exhaust paths 5 of the sensors 8 with which the concentrations of components of the exhaust gas passing through the exhaust system 2 of the internal combustion engine 1 can be measured. For example, it may be HC, NOx, CO, COs, HO, NHs, Lt, Oz, Hz or a sulfur-containing pollutant. Upstream of the precatalyst 6 is further disposed another sensor 8 for measuring the components of the exhaust gas. Another sensor 9 for determining the concentration of pollutants in the exhaust gas is disposed in the zone of the exhaust system 2 between the precatalyst 6 and
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le catalyseur principal 7, en aval du précatalyseur 6 et en amont du catalyseur principal 7. Un autre capteur 10 est prévu en aval du catalyseur principal 7 dans le système d'échappement 2. Il va de soi que dans le cas d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement à plusieurs parties, des capteurs peuvent être disposés en amont ou en aval des parties concernées. the main catalyst 7, downstream of the precatalyst 6 and upstream of the main catalyst 7. Another sensor 10 is provided downstream of the main catalyst 7 in the exhaust system 2. It goes without saying that in the case of a device multi-part exhaust gas purification, sensors may be arranged upstream or downstream of the parts concerned.
En ce qui concerne les capteurs 8, 8', 9 et 10 qui ne sont représentés que schématiquement sur la figure 1, il peut s'agir de capteurs à plusieurs composants, dont chacun est à même de capter plus d'un composant dans les gaz d'échappement, ou de plusieurs capteurs, rassemblés sur les dessins pour plus de simplicité, dont chacun mesure séparément divers composants des gaz d'échappement. With regard to the sensors 8, 8 ', 9 and 10 which are shown only schematically in FIG. 1, they may be multi-component sensors, each of which is capable of picking up more than one component in the exhaust gas, or multiple sensors, collated in the drawings for simplicity, each of which separately measures various components of the exhaust gas.
On utilise avantageusement des capteurs optiques à plusieurs composants, de préférence des capteurs de spectroscopie infrarouge par réflexion, comme capteurs 8, 8', 9 et/ou 10 qui peuvent déterminer la concentration absolue en composants des gaz d'échappement au moyen d'un procédé spectrographique connu. De tels capteurs opèrent de façon extrêmement rapide, avec des temps de mesure inférieurs ou égaux à 500 microsecondes. La brièveté des temps de mesure permet des intervalles de mesure de, par exemple, 200 microsecondes. En outre, de tels capteurs possèdent une stabilité physique et chimique suffisamment grande, en ce qui concerne en particulier les paramètres température, encrassement et réactions chimiques dans les gaz d'échappement. Toutefois, à côté de capteurs optiques, on considère aussi des capteurs électrochimiques, par exemple à base d'oxyde de zirconium, avec plus d'une pompe à oxygène. Les capteurs utilisés permettent avantageusement, en plus de la mesure de la concentration de composants des gaz d'échappement, également la mesure du rapport lambda air/carburant. Advantageously, multicomponent optical sensors, preferably infrared reflection spectroscopy sensors, are used as sensors 8, 8 ', 9 and / or 10 which can determine the absolute concentration of exhaust gas components by means of a known spectrographic method. Such sensors operate extremely fast, with measurement times less than or equal to 500 microseconds. The shortness of the measurement times allows measurement intervals of, for example, 200 microseconds. In addition, such sensors have a sufficiently high physical and chemical stability, particularly with regard to temperature, fouling and chemical reactions in the exhaust gas. However, next to optical sensors, electrochemical sensors, for example based on zirconium oxide, are also considered with more than one oxygen pump. The sensors used advantageously make it possible, in addition to measuring the concentration of exhaust gas components, also to measure the lambda air / fuel ratio.
En plus des capteurs mentionnés, on prévoit en amont et en aval du précatalyseur 6 et en amont du catalyseur In addition to the mentioned sensors, upstream and downstream of the precatalyst 6 and upstream of the catalyst are provided.
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principal 7 des sondes lambda 11 et 12 de même que des capteurs de température 13, 13'servant à déterminer la température de fonctionnement des dispositifs catalyseurs.
main 7 lambda probes 11 and 12 as well as temperature sensors 13, 13'aservant to determine the operating temperature of the catalyst devices.
Il va de soi qu'en variante ou en outre, d'autres capteurs de température peuvent être prévus pour la mesure de la température de fonctionnement du dispositif d'épuration des gaz d'échappement ou de parties de ce dispositif. Pour le recyclage des gaz d'échappement, le moteur à combustion interne 1 présente un dispositif 14 de recyclage des gaz muni d'une soupape 15 réglable. Of course, alternatively or in addition, other temperature sensors may be provided for measuring the operating temperature of the exhaust gas cleaning device or parts thereof. For the recirculation of the exhaust gas, the internal combustion engine 1 has a device 14 for recycling the gases provided with an adjustable valve.
L'appareil 3 de commande de moteur saisit d'une manière connue au moyen d'autres capteurs non représentés des paramètres de fonctionnement du moteur 1 à combustion interne tels que, par exemple, la position de la soupape à papillon, la vitesse de recyclage des gaz d'échappement, l'instant d'allumage, l'instant de l'avance à l'injection, de l'injection principale et du retard à l'injection, la pression d'injection, la position du clapet de Tumble, la pression de charge, les organes de réglage de phase de l'arbre à came, la vitesse de rotation, la position de la pédale d'accélérateur, la charge, la vitesse de conduite, etc., et il peut éventuellement influencer ces paramètres au moyen d'organes de réglage (non représentés), un système de câbles 14 ou un système similaire étant prévu pour la communication entre l'appareil 3 de commande de moteur et les capteurs ou les organes de réglage. The engine control apparatus 3 captures, in a known manner by means of other non-illustrated sensors, operating parameters of the internal combustion engine 1 such as, for example, the position of the butterfly valve, the recycling speed. Exhaust gas, timing of ignition, timing of injection advance, main injection and injection delay, injection pressure, Tumble valve position , the load pressure, the camshaft phase adjusters, the speed of rotation, the position of the accelerator pedal, the load, the driving speed, etc., and it can possibly influence these parameters by means of adjusting members (not shown), a cable system 14 or a similar system being provided for communication between the motor control apparatus 3 and the sensors or adjusting members.
L'appareil 3 de commande de moteur comprend en particulier un système de réglage lambda servant à la régulation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement, autrement dit de la valeur lambda. Par l'intermédiaire de la valeur lambda, on peut aussi exercer une influence sur l'émission brute de composants de gaz d'échappement, en particulier HC, CO et NOx. The engine control apparatus 3 comprises in particular a lambda control system for regulating the oxygen concentration in the exhaust gas, in other words, the lambda value. Through the lambda value, it is also possible to influence the gross emission of exhaust gas components, in particular HC, CO and NOx.
En outre, l'émission totale de polluants dépend de façon décisive de la valeur lambda, en particulier du fait que le rendement d'épuration, en particulier les fonctions In addition, the total emission of pollutants depends decisively on the lambda value, in particular the fact that the purification efficiency, in particular the functions
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de conversion de dispositifs d'épuration de gaz d'échappement, en particulier de dispositifs catalyseurs, sont sous la dépendance de la valeur lambda. Un catalyseur 7 à accumulation de NOx fonctionne ordinairement selon un cycle d'accumulation qui comprend au moins un mode d'absorption ordinairement lent et un mode de régénération plus rapide. Mais l'accumulation par absorption s'effectue à une valeur lambda supérieure à 1, le retrait à un moment ultérieur pour une valeur lambda inférieure ou égale à 1. conversion of exhaust gas cleaning devices, in particular catalyst devices, are dependent on the lambda value. A NOx accumulation catalyst 7 usually operates in an accumulation cycle which comprises at least one usually slow absorption mode and a faster regeneration mode. But the accumulation by absorption takes place at a lambda value greater than 1, the withdrawal at a later time for a lambda value less than or equal to 1.
De tels catalyseurs à accumulation sont par conséquent utilisés principalement dans le cas de moteurs fonctionnant avec un mélange pauvre. A la différence de ces catalyseurs à accumulation, on exploite des catalyseurs à trois voies le plus possible en maintenant avec précision une valeur lambda égale à 1. On les utilise donc principalement pour des moteurs classiques à allumage par étincelle ou comme précatalyseur pendant une phase d'échauffement, avant qu'un catalyseur d'accumulation des oxydes NOx n'aient atteint la température nécessaire pour l'accumulation de ces oxydes, dans le cas de moteurs à allumage par étincelle fonctionnant avec un mélange pauvre. Etant donné que les moteurs à combustion interne peuvent fonctionner avec un excès d'air, c'est-à-dire avec une valeur lambda supérieure à 1, on peut assurément utiliser des catalyseurs à
accumulation des gaz NO, accumulation des gaz NOx pour réduire l'émission de ces gaz, toutefois des mesures particulières telles qu'un recyclage important des gaz d'échappement ou l'injection de carburant dans le système d'échappement sont nécessaires pour décharger les catalyseurs d'accumulation et pour convertir les oxydes NOx pour une valeur lambda inférieure à 1. Dans le cas de moteurs à combustion interne à injection directe, il est en outre avantageux, à cause des émissions de particules qui apparaissent, de doter en outre le dispositif d'épuration des gaz d'échappement d'un filtre à particules, d'un dispositif réduisant en continu la Such accumulation catalysts are therefore mainly used in the case of engines operating with a lean mixture. Unlike these storage catalysts, three-way catalysts are exploited as much as possible by accurately maintaining a lambda value equal to 1. They are therefore used mainly for conventional spark-ignition engines or as a precatalyst during a phase. heating, before a NOx oxide storage catalyst has reached the temperature necessary for the accumulation of these oxides, in the case of spark ignition engines operating with a lean mixture. Since internal combustion engines can operate with an excess of air, that is to say with a lambda value greater than 1, it is certainly possible to use catalysts with
accumulation of NO gases, accumulation of NOx gases to reduce the emission of these gases, however special measures such as a significant recycling of exhaust gas or fuel injection into the exhaust system are necessary to unload the storage catalysts and to convert the NOx oxides to a lambda value of less than 1. In the case of internal combustion engines with direct injection, it is furthermore advantageous, because of the emissions of particles that appear, to further provide the device for cleaning the exhaust gases of a particulate filter, a device continuously reducing the
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proportion de particules ou d'un catalyseur à particules, ce qui n'est toutefois pas représenté sur le dessin. proportion of particles or a particulate catalyst, which is however not shown in the drawing.
La figure 2 est une représentation schématique du taux de conversion d'un catalyseur à trois voies pour les émissions de CO et HC en fonction de la température de service du catalyseur. Figure 2 is a schematic representation of the conversion rate of a three-way catalyst for CO and HC emissions as a function of the service temperature of the catalyst.
Comme on peut le constater, le taux de conversion ne dépasse une valeur de 50 % qu'à partir d'une température minimale, c'est-à-dire la température appelée I1température de light-off". En outre, on peut reconnaître sur la figure 2 que la température de light-off du catalyseur est différente pour les divers composants des gaz d'échappement, d'où il résulte un spectre d'émission en fonction de la température qui est différent pour les divers composants des gaz d'échappement en aval du catalyseur. Pour le scénario représenté sur la figure 2, la température de light-off TCO pour le composant CO des gaz d'échappement est plus basse que la température de lightoff THC pour le composant HC de ces gaz. As can be seen, the conversion rate exceeds a value of 50% only from a minimum temperature, ie the temperature referred to as the "light-off temperature." In addition, it is possible to recognize in FIG. 2 that the light-off temperature of the catalyst is different for the various components of the exhaust gases, which results in a temperature-dependent emission spectrum which is different for the various components of the exhaust gases. Exhaust downstream of the catalyst For the scenario shown in Figure 2, the TCO light-off temperature for the CO component of the exhaust gas is lower than the THC lightoff temperature for the HC component of these gases.
La figure 3 représente le taux de conversion de HC d'un catalyseur à trois voies à l'état frais et à l'état vieilli pour différentes valeurs lambda, à savoir lambda = 1 et lambda = 1,05. On peut constater que la température de light-off pour un catalyseur vieilli se situe plus haut que pour un catalyseur frais. On peut en outre remarquer que pour une valeur lambda de 1,05, la température de light-off est plus basse que pour lambda = 1. Cette dernière remarque résulte du fait que l'oxydation de HC est facilitée par la plus forte proportion de Os dans des gaz d'échappement pauvres pour lambda = 1,05. L'élévation de la température de light-off pour un catalyseur vieilli est le résultat d'une désactivation des métaux nobles actifs présents dans le catalyseur, par exemple par formation d'oxyde. En outre, le vieillissement conduit à un taux maximal de conversion de moins de 100 %, par exemple à un taux de conversion réduit de 10 %. Les décalages de température de 30 K et de Fig. 3 shows the HC conversion ratio of fresh and aged three-way catalyst for different lambda values, i.e. lambda = 1 and lambda = 1.05. It can be seen that the light-off temperature for an aged catalyst is higher than for a fresh catalyst. It can also be noted that for a lambda value of 1.05, the temperature of light-off is lower than for lambda = 1. This last remark results from the fact that the oxidation of HC is facilitated by the highest proportion of Bones in poor exhaust for lambda = 1.05. The rise of the light-off temperature for an aged catalyst is the result of deactivation of the noble active metals present in the catalyst, for example by formation of oxide. In addition, aging leads to a maximum conversion rate of less than 100%, for example at a reduced conversion rate of 10%. Temperature offsets of 30 K and
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70 K indiqués sur les dessins sont des valeurs typiques qui peuvent toutefois s'écarter, dans un cas particulier, des valeurs indiquées ici. 70 K shown in the drawings are typical values which may deviate, in a particular case, from the values given here.
Le comportement d'accumulation et de régénération de catalyseurs à accumulation de NOx dépend aussi de la température. Un stockage de NOx a lieu en milieu pauvre dans une plage de températures d'environ 250 à 500 C. La libération de NOx et la réduction de NOx en N2 s'effectue en atmosphère inférieure à la stoechiométrie. Au-dessus d'une température d'environ 250 C, une oxydation de HC a lieu dans des gaz d'échappement pauvres ou stoechiométriques. The accumulation and regeneration behavior of NOx accumulation catalysts also depends on the temperature. NOx storage takes place in a lean environment in a temperature range of about 250 to 500 C. The release of NOx and the reduction of NOx in N2 takes place in a lower atmosphere than the stoichiometry. Above a temperature of about 250 C, oxidation of HC occurs in poor or stoichiometric exhaust.
Conformément à l'invention, les valeurs d'émission par exemple des composants HC et CO des gaz d'échappement sont mesurées en aval du dispositif catalyseur et comparées avec des valeurs de consigne préétablies. La température de service des catalyseurs 6 et 7 est modifiée en fonction du résultat de la comparaison en vue d'optimiser le taux de conversion. Les valeurs de consigne préétablies pour les valeurs d'émission forment des diagrammes caractéristiques qui modèlent le comportement de conversion du catalyseur à accumulation de NOx. Les diagrammes caractéristiques sont choisis en fonction de paramètres tels que la température de service du catalyseur et/ou la valeur lambda des gaz d'échappement arrivant au catalyseur à accumulation de NOx. La température de service des catalyseurs 6 et 7 peut en particulier être réglée à une valeur préétablie en fonction du résultat de la comparaison. La température de service des catalyseurs 6 et 7 peut être élevée en particulier dans les limites d'une fenêtre préétablie de température jusqu'à ce que le résultat de la comparaison corresponde au passage en dessous de seuils prédéterminés des valeurs d'émission de l'un au moins des composants d'échappement. On peut aussi améliorer en particulier le rendement de light-off du dispositif catalyseur. According to the invention, the emission values, for example, of the HC and CO components of the exhaust gases are measured downstream of the catalyst device and compared with pre-established setpoint values. The operating temperature of the catalysts 6 and 7 is modified according to the result of the comparison in order to optimize the conversion rate. The preset setpoints for the emission values form characteristic diagrams that model the conversion behavior of the NOx accumulation catalyst. The characteristic diagrams are chosen according to parameters such as the catalyst operating temperature and / or the lambda value of the exhaust gases arriving at the NOx accumulation catalyst. The operating temperature of the catalysts 6 and 7 can in particular be adjusted to a preset value depending on the result of the comparison. The operating temperature of the catalysts 6 and 7 can be raised in particular within the limits of a preset temperature window until the result of the comparison corresponds to the passage below predetermined thresholds of the emission values of the at least one of the exhaust components. In particular, the light-off efficiency of the catalyst device can also be improved.
La variation de la température de service du dispositif catalyseur est influencée d'une manière connue The variation of the operating temperature of the catalyst device is influenced in a known way
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par une variation de la valeur d'une position de la soupape à papillon, d'un taux de recyclage des gaz d'échappement, ou par l'apport de quantités supplémentaires de carburant. by varying the value of a throttle valve position, an exhaust gas recirculation rate, or by adding additional quantities of fuel.
Lorsque le dispositif catalyseur comprend un précatalyseur 6, de préférence un catalyseur à trois voies ainsi qu'un catalyseur 7 à accumulation de NOx comme représenté sur la figure 1, une mesure des valeurs d'émission peut s'effectuer en aval au moins du précatalyseur 6 et/ou du catalyseur 7 à accumulation de NOx. When the catalyst device comprises a precatalyst 6, preferably a three-way catalyst and a NOx accumulation catalyst 7 as shown in FIG. 1, a measurement of the emission values can be carried out downstream of at least the precatalyst 6 and / or NOx accumulation catalyst 7.
En outre, au cas où le dispositif d'épuration des gaz d'échappement est constitué d'un précatalyseur et d'un catalyseur à accumulation de Noix, les températures de service du précatalyseur et du catalyseur à accumulation de NOx peuvent varier séparément. In addition, in the case where the exhaust gas purification device consists of a precatalyst and a nut storage catalyst, the operating temperatures of the precatalyst and the NOx storage catalyst may vary separately.
Lorsque le dispositif d'épuration des gaz d'échappement comprend au moins un précatalyseur réalisé comme catalyseur à trois voies, les gaz d'échappement arrivant au précatalyseur sont ramenés à partir d'une valeur lambda supérieure à 1 à une valeur préétablie, de préférence lambda = 1, lorsque le résultat de la comparaison correspond à un abaissement en dessous de seuils préétablis des valeurs d'émission en aval du catalyseur à trois voies. When the exhaust gas purification device comprises at least one precatalyst produced as a three-way catalyst, the exhaust gases arriving at the precatalyst are brought back from a lambda value of greater than 1 to a preset value, preferably lambda = 1, when the result of the comparison corresponds to a lowering below pre-established thresholds of the emission values downstream of the three-way catalyst.
Conformément à l'invention, une altération du catalyseur est mise en évidence d'après le comportement de conversion en fonction de la température du dispositif catalyseur. La température de service du précatalyseur est alors déterminée et les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH H2 ou d'au moins deux, et de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 ou d'un polluant contenant du soufre sont mesurées en aval du précatalyseur et comparées à des valeurs de consigne dépendant de la valeur de la température de service. Des déductions concernant l'altération du According to the invention, an alteration of the catalyst is demonstrated according to the conversion behavior as a function of the temperature of the catalyst device. The operating temperature of the precatalyst is then determined and the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH H2 or at least two, and optimally at least three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 or a sulfur-containing pollutant are measured downstream of the precatalyst and compared with set values depending on the value the service temperature. Deductions concerning the alteration of the
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catalyseur sont tirées du résultat de la comparaison. Cette opération s'accomplit de préférence dans une fenêtre de température comprise dans une plage de 200 à 600 C, notamment de 250 à 400 C. catalyst are derived from the result of the comparison. This operation is preferably performed in a temperature window ranging from 200 to 600 ° C., in particular from 250 to 400 ° C.
En général, la température de light-off est plus haute pour un précatalyseur vieilli que pour un précatalyseur frais. En particulier, un précatalyseur vieilli doit être chauffé pendant un laps de temps plus long qu'un catalyseur frais, pour l'amener dans la plage de températures de light-off. Par conséquent, c'est en particulier le comportement de light-off d'un précatalyseur qui est mis à profit pour le diagnostic de son altération possible. In general, the light-off temperature is higher for an aged precatalyst than for a fresh precatalyst. In particular, an aged precatalyst must be heated for a longer period of time than a fresh catalyst, to bring it into the light-off temperature range. Therefore, it is in particular the light-off behavior of a precatalyst that is used for the diagnosis of its possible alteration.
Selon un développement de l'invention, les valeurs d'émission d'au moins un composant d'échappement NOx, CO, HC, NH3, S02, H2S, COS, CH4, H2, 021 CO2, H20 sont mesurées en amont du précatalyseur et comparées avec les valeurs d'émission mesurées en aval du précatalyseur. Un taux de conversion du précatalyseur peut en être déduit et comparé avec les valeurs de consigne de conversion dépendant de la valeur de la température de service du précatalyseur. Le degré d'altération éventuellement existante du catalyseur est établi d'après le résultat de la comparaison. According to a development of the invention, the emission values of at least one exhaust component NOx, CO, HC, NH3, SO2, H2S, COS, CH4, H2, CO2 and H2O are measured upstream of the precatalyst and compared with emission values measured downstream of the precatalyst. A conversion rate of the precatalyst can be deduced and compared with the conversion setpoint values depending on the value of the operating temperature of the precatalyst. The degree of possible alteration of the catalyst is established according to the result of the comparison.
Comme on l'a déjà mentionné, la température de lightoff varie en fonction du processus de vieillissement du catalyseur. Par conséquent, l'altération du catalyseur peut être estimée d'après la température de light-off établie comparativement à une valeur de consigne préétablie. La valeur de consigne de la température de light-off est de préférence déterminée à partir de la température de lightoff d'un dispositif catalyseur encore inutilisé, et un calibrage individuel qui prend en compte les dispersions exemplaires est alors possible. Etant donné que la température de light-off dépend généralement de la valeur lambda, les valeurs de consigne préétablies sont choisies non seulement en fonction de la valeur de la température de As already mentioned, the lightoff temperature varies depending on the aging process of the catalyst. Therefore, the alteration of the catalyst can be estimated from the established light-off temperature compared to a pre-set setpoint. The set value of the light-off temperature is preferably determined from the lightoff temperature of a still unused catalyst device, and an individual calibration which takes into account the exemplary dispersions is then possible. Since the temperature of light-off usually depends on the lambda value, the preset setpoints are chosen not only according to the value of the temperature of the lamp.
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service du dispositif catalyseur, mais aussi de la valeur lambda des gaz d'échappement. service of the catalyst device, but also of the lambda value of the exhaust gases.
Lorsqu'une altération du catalyseur est mise en évidence, un dispositif indicateur peut être activé par l'intermédiaire de l'appareil 3 de commande à moteur et/ou une indication de défaut est consignée dans un accumulateur de données. When an alteration of the catalyst is detected, an indicating device can be activated via the motor control apparatus 3 and / or a fault indication is recorded in a data accumulator.
L'exploitation des valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux et, dans le cas optimal, d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, Haro, NH3, CH4, Os, H2 ou d'un polluant contenant du soufre en aval d'un catalyseur à accumulation de NOx permet une commande de régénération plus efficace et présentant une meilleure sécurité d'émission. A cet effet, conformément à l'invention, les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux et, dans le cas optimal, d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, 02, H2 ou d'un polluant contenant du soufre du capteur 10 sont mesurées en aval du catalyseur 7 à accumulation de NOx et comparées avec des valeurs de consigne prédéterminées. The exploitation of the emission values of at least one of the CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two exhaust components and, in the optimal case, at least three of the Exhaust components HC, NOx, CO, CO2, Haro, NH3, CH4, Os, H2 or a sulfur-containing pollutant downstream of a NOx accumulation catalyst allows a more efficient regeneration control and presenting better security of emission. For this purpose, according to the invention, the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two and, in the optimal case, at least three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 or a pollutant containing sulfur of the sensor 10 are measured downstream of the NOx accumulation catalyst 7 and compared with predetermined set values.
Pendant la phase de régénération, des catalyseurs à accumulation de NOx fonctionnent principalement avec une valeur lambda de régénération inférieure à 1, toutefois au maximum avec une valeur lambda égale à 1,05. Etant donné que la proportion de carburant pour lambda < 1 domine la proportion d'oxygène, il se forme en assez grande proportion des agents réducteurs qui servent à la réduction des oxydes d'azote inclus. Le monoxyde de carbone est le principal composant de régénération pour ces valeurs lambda. Conformément à l'invention, la valeur lambda de régénération des gaz d'échappement pendant la phase de régénération est fixée en fonction des émissions mesurées d'au moins un composant d'échappement. During the regeneration phase, NOx accumulation catalysts operate mainly with a regeneration lambda value of less than 1, but at most with a lambda value equal to 1.05. Since the proportion of fuel for lambda <1 dominates the proportion of oxygen, reducing agents are formed in relatively large proportions which serve to reduce the nitrogen oxides included. Carbon monoxide is the main regeneration component for these lambda values. According to the invention, the lambda regeneration value of the exhaust gas during the regeneration phase is set according to the measured emissions of at least one exhaust component.
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Les valeurs de consigne préétablies pour les valeurs d'émission forment des diagrammes caractéristiques qui modèlent le comportement de régénération du catalyseur à accumulation de NOx. Les diagrammes caractéristiques sont choisis de préférence en fonction de paramètres tels que la température de service du catalyseur et/ou la valeur lambda des gaz d'échappement arrivant au catalyseur à accumulation de NOx. Une valeur lambda de régénération est établie d'après la comparaison des valeurs d'émission mesurées des composants d'échappement avec les valeurs de consigne. The preset setpoints for the emission values form characteristic diagrams that model the regeneration behavior of the NOx accumulation catalyst. The characteristic diagrams are preferably chosen according to parameters such as the catalyst operating temperature and / or the lambda value of the exhaust gases arriving at the NOx accumulation catalyst. A lambda regeneration value is established based on the comparison of the measured emission values of the exhaust components with the setpoints.
Si les valeurs d'émission mesurées passent en dessous des valeurs de seuil préétablies, la valeur lambda de régénération peut être réduite conformément à l'invention pendant la phase de régénération afin d'obtenir ainsi un temps de régénération au total plus court. If the measured emission values fall below the pre-established threshold values, the regeneration lambda value can be reduced in accordance with the invention during the regeneration phase to thereby obtain a shorter total regeneration time.
Ce sont de préférence les valeurs d'émission des principaux composants de réduction CO et HC qui sont mesurées et exploitées. Dans le cas des composants HC, une mesure différentielle de composants telle que CH4 peut aussi être effectuée. En outre, les valeurs d'émission de composants des gaz d'échappement contenant du soufre et/ou de NH3 peuvent être comparées avec des grandeurs correspondantes du diagramme caractéristique. Les valeurs d'émission de NOx peuvent en outre être prises aussi en considération dans l'établissement de la valeur lambda dans la phase de régénération. It is preferably the emission values of the main CO and HC reduction components that are measured and used. In the case of HC components, a differential measurement of components such as CH4 can also be performed. In addition, the component emission values of sulfur-containing and / or NH3-containing exhaust gases can be compared with corresponding magnitudes of the characteristic diagram. The NOx emission values can also be taken into account in the determination of the lambda value in the regeneration phase.
Les proportions de CO, HC, NH3 ainsi que de composants des gaz d'échappement contenant du soufre peuvent être abaissées par oxydation par une élévation de la valeur lambda pendant la phase de régénération. En particulier, la phase de régénération peut être terminée en fonction d'un instant auquel une percée d'un ou plusieurs des composants d'échappement mentionnés apparaît. Sous ce rapport, on considère comme percée le passage au-dessus d'une valeur de seuil préétablie. En outre, on peut détecter dès le début d'une phase de régénération le moment où une percée d'un ou The proportions of CO, HC, NH3 as well as sulfur-containing exhaust gas components can be lowered by oxidation by raising the lambda value during the regeneration phase. In particular, the regeneration phase can be terminated depending on a time when a breakthrough of one or more of the mentioned exhaust components appears. In this respect, it is considered as a breakthrough the passage over a pre-established threshold value. Moreover, from the beginning of a regeneration phase, the moment when a breakthrough of one or
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plusieurs des composants d'échappement apparaît. several of the escape components appear.
L'intervalle de temps correspondant est mémorisé. Si une percée s'effectue à un moment plus précoce dans une phase ultérieure de régénération, la valeur lambda de régénération peut être élevée d'une quantité prédéterminée pendant au moins une phase de régénération subséquente. The corresponding time interval is stored. If a breakthrough occurs at an earlier time in a subsequent regeneration phase, the lambda regeneration value may be raised by a predetermined amount during at least one subsequent regeneration phase.
La figure 4 illustre pour deux cas de figure, l'allure dans le temps d'une valeur lambda de régénération dans un intervalle de temps de régénération entre Tl et T2. Pour le cas A, la valeur lambda est élevée à partir d'une valeur plus basse et de la valeur lambda de régénération au temps Tl, jusqu'au temps T2, c'est-à-dire la fin de la phase de régénération. La courbe B en traits interrompus présente une pente plus forte comparativement à celle de la courbe A. Conformément à l'invention, on choisit de préférence une allure dans le temps de la valeur lambda de régénération avec une plus forte pente lorsque les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants mentionnés des gaz d'échappement passent au-dessus de seuils préétablis. FIG. 4 illustrates, for two cases, the pace over time of a lambda regeneration value in a regeneration time interval between T1 and T2. For case A, the lambda value is raised from a lower value and the regeneration lambda value at the time T1, up to the time T2, that is to say the end of the regeneration phase. Curve B in dashed lines has a steeper slope compared to that of curve A. In accordance with the invention, a pace in time is preferably chosen for the regeneration lambda value with a steeper slope when the values of emission of at least one of the mentioned components of the exhaust gas passes above pre-established thresholds.
La figure 5 représente l'allure dans le temps de la valeur lambda de régénération au cours de deux intervalles de temps Tl, T2 et Tl', T2'. Dans ce cas, Tl représente le début et T2 la fin d'une phase de régénération. Le terme de la régénération au temps T2 peut être établi en fonction de critères connus. Sur la figure 5, TD représente un temps dans les limites de l'intervalle Tl, T2 pour lequel une percée d'un ou plusieurs composants des gaz d'échappement a été établie. Dans ce cas, la valeur lambda de régénération est relevée dans l'intervalle de régénération Tl', T2' suivant ; la courbe correspondante de la valeur lambda est désignée par la lettre D sur la figure 5. FIG. 5 represents the time course of the regeneration lambda value during two time intervals T1, T2 and T1 ', T2'. In this case, T1 represents the beginning and T2 the end of a regeneration phase. The term of regeneration at time T2 can be established according to known criteria. In FIG. 5, TD represents a time within the range T1, T2 for which a breakthrough of one or more components of the exhaust gas has been established. In this case, the lambda regeneration value is recorded in the regeneration interval T1 ', T2' following; the corresponding curve of the lambda value is designated by the letter D in FIG.
La figure 6 représente une autre courbe appréciée de la valeur lambda de régénération en fonction du temps. Le lambda de régénération est alors élevé dans l'intervalle de régénération Tl, T2 depuis le temps Tl jusqu'à un temps TS. FIG. 6 represents another preferred curve of the regeneration lambda value as a function of time. The regeneration lambda is then raised in the regeneration interval T1, T2 from the time T1 until a time TS.
Le temps TS est déterminé par le fait que le lambda de The time TS is determined by the fact that the lambda of
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régénération a alors atteint sa valeur de seuil S. Dans la poursuite de la régénération, le lambda de régénération est maintenu à sa valeur S. La valeur initiale du lambda de régénération peut alors être déterminée tout autant que le seuil S de la valeur lambda en fonction de valeurs d'émission mesurées des composants d'échappement mentionnés. regeneration then reached its threshold value S. In the continuation of the regeneration, the regeneration lambda is maintained at its value S. The initial value of the regeneration lambda can then be determined as much as the threshold S of the lambda value in measured emission values of the exhaust components mentioned.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les valeurs d'émission mentionnées des gaz d'échappement sont établies avec le capteur 9 disposé en amont du catalyseur 7 à accumulation de NOx. Après la comparaison des valeurs d'émission mesurées avec le capteur 10 disposé en aval, un bilan de réaction pour les composants individuels d'échappement dans le catalyseur 7 à accumulation de NOx peut être calculé. A cet effet, la différence entre les valeurs d'émission mesurées en amont et en aval est établie. Ce bilan de réaction de plusieurs composants est comparé avec des seuils préétablis qui dépendent généralement de la valeur lambda et de la température et est utilisé pour fixer la valeur lambda de régénération. In another embodiment of the invention, the mentioned emission values of the exhaust gases are established with the sensor 9 disposed upstream of the NOx accumulation catalyst 7. After comparing the measured emission values with the downstream sensor 10, a reaction balance for the individual exhaust components in the NOx accumulation catalyst 7 can be calculated. For this purpose, the difference between the emission values measured upstream and downstream is established. This reaction balance of several components is compared with pre-established thresholds which generally depend on the lambda value and the temperature and is used to set the lambda regeneration value.
En vue d'établir une sulfuration possible du catalyseur 7 à accumulation de NOx dans le cas de l'utilisation d'un carburant contenant du soufre, la charge des gaz d'échappement avec au moins un composant contenant du soufre tel que SOz, H28, COS est établie conformément à l'invention avec le capteur 9 disposé en amont. With a view to establishing a possible sulphurization of the NOx accumulation catalyst 7 in the case of the use of a fuel containing sulfur, the charge of the exhaust gases with at least one sulfur-containing component such as SO 2, H 2 O COS is established according to the invention with the sensor 9 arranged upstream.
En variante, il est aussi possible de mesurer les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement contenant du soufre et d'au moins l'un des composants d'échappement NOx, HC, CO et/ou NH3. Les valeurs mesurées sont comparées avec des valeurs de consigne et un degré de contamination par le soufre du catalyseur à accumulation de NOx est établi d'après le résultat de la comparaison. La relation entre le résultat de la comparaison et le degré de contamination par le soufre peut Alternatively, it is also possible to measure the emission values of at least one of the sulfur-containing exhaust components and at least one of the exhaust components NOx, HC, CO and / or NH3. The measured values are compared with setpoints and a degree of sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst is established from the result of the comparison. The relationship between the result of the comparison and the degree of sulfur contamination
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être déterminé d'après un calcul-type et/ou expérimentalement. to be determined from a standard calculation and / or experimentally.
En outre, la charge des gaz d'échappement avec des composants S02, H2S, COS contenant du soufre de même qu'avec les composants d'échappement NOx, HC, CO, H2 et/ou NH3 peut en outre être établie avec le capteur 10 installé en aval d'un catalyseur 7 à accumulation de NOx. Une comparaison avec les valeurs d'émission établies par le capteur 9 en amont du catalyseur 7 à accumulation de NOx permet le calcul d'un bilan du soufre pour le catalyseur 7 à accumulation de NOx. Le degré de contamination par le soufre du catalyseur 7 à accumulation de NOx est établi à partir du bilan du soufre par intégration en fonction du temps. In addition, the exhaust gas charge with S02, H2S, COS components containing sulfur as well as NOx, HC, CO, H2 and / or NH3 exhaust components can be additionally established with the sensor. 10 installed downstream of a NOx accumulation catalyst 7. A comparison with the emission values established by the sensor 9 upstream of the NOx accumulation catalyst 7 allows the calculation of a sulfur balance for the NOx accumulation catalyst 7. The degree of sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst 7 is established from the sulfur balance by integration over time.
Etant donné que la formation de sulfate liée à la contamination par le soufre conduit à une lente désactivation de catalyseurs à accumulation de NOx et qu'une élimination du soufre n'est effectuée qu'à des températures supérieures à une température du catalyseur d'environ 6500C à cause de la plus grande stabilité chimique des sulfates, l'introduction de soufre dans un catalyseur à accumulation de NOx doit non seulement être surveillée dans l'intérêt d'une sûreté suffisante des émissions, mais des mesures doivent éventuellement être prises pour l'élimination du soufre. Pendant une élimination du soufre, les sulfates introduits sont réduits à une valeur lambda inférieure à 1 et à des températures élevées. Conformément à l'invention, l'élimination du soufre est effectuée suivant les nécessités par fixation d'un intervalle de temps d'élimination du soufre dont le début et la longueur sont déterminés en fonction du degré établi de contamination par le soufre du catalyseur à accumulation de NOx. En outre, la température d'élimination du soufre et la valeur lambda sont fixées pendant l'élimination du soufre en fonction du degré établi de contamination par le soufre. Une élimination du soufre trop Since sulphate formation due to sulfur contamination leads to slow deactivation of NOx accumulation catalysts and sulfur removal is only carried out at temperatures above a catalyst temperature of approx. 6500C because of the higher chemical stability of the sulphates, the introduction of sulfur into a NOx accumulation catalyst must not only be monitored for the sake of sufficient emission safety, but elimination of sulfur. During sulfur removal, the sulphates introduced are reduced to a lambda value below 1 and at elevated temperatures. In accordance with the invention, sulfur removal is carried out as necessary by setting a sulfur removal time interval whose onset and length are determined according to the established degree of sulfur contamination of the catalyst. NOx accumulation. In addition, the sulfur removal temperature and the lambda value are set during sulfur removal as a function of the established degree of sulfur contamination. Sulfur elimination too
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fréquente et/ou trop longue et la surconsommation inutile de carburant qui y est liée sont ainsi évitables en particulier. De plus, une grande sûreté d'émission est, de ce fait, également assurée en cas d'approvisionnement avec des carburants à forte teneur en soufre dépassant 500 ppm. Une élimination active du soufre peut être arrêtée immédiatement pour une décharge mesurée totale du soufre. Frequent and / or too long and the unnecessary overconsumption of fuel related thereto are thus preventable in particular. In addition, high emission safety is therefore also ensured in case of supply with fuels with a high sulfur content exceeding 500 ppm. Active sulfur removal can be stopped immediately for a total measured discharge of sulfur.
Etant donné que du sulfure d'hydrogène est produit dans un catalyseur à accumulation de NOx sous l'influence des conditions réductrices pendant l'élimination du soufre dans le dioxyde de soufre, principalement à des températures élevées du catalyseur et pour de faibles valeurs lambda, et que ce sulfure d'hydrogène peut être déchargé dans l'atmosphère, l'apparition de sulfure d'hydrogène dans les gaz d'échappement est en outre contrôlée au moyen du capteur 10. Lorsque les valeurs prescrites d'émission de H2S sont dépassées, la valeur lambda est modifiée en conséquence de même que le cas échéant la température du catalyseur. En particulier, la valeur lambda des gaz d'échappement peut être amenée à passer d'une valeur inférieure à 1 à une valeur supérieure à 1 pour parvenir à la terminaison rapide d'une décharge de H2S. Since hydrogen sulfide is produced in a NOx storage catalyst under the influence of reducing conditions during removal of sulfur in sulfur dioxide, mainly at high catalyst temperatures and at low lambda values, and that this hydrogen sulfide can be discharged into the atmosphere, the appearance of hydrogen sulfide in the exhaust gas is further controlled by means of the sensor 10. When the prescribed values of H2S emission are exceeded the lambda value is changed accordingly, as is the catalyst temperature, if necessary. In particular, the lambda value of the exhaust gas can be increased from a value of less than 1 to a value greater than 1 to achieve the rapid termination of an H2S discharge.
En outre, les valeurs d'émission de HC, CO, H2 et/ou NH3 peuvent être mesurées en aval du catalyseur 7 à accumulation de NOx pendant l'élimination du soufre et lorsque des percées de ces composants d'échappement se produisent, il est possible de passer de l'exploitation riche à l'exploitation pauvre. En présence d'une température minimale d'élimination du soufre, le catalyseur 7 à accumulation de NOx continue de recevoir des gaz d'échappement pauvres jusqu'à ce qu'une percée de NOx soit mesurée en aval du catalyseur. Ensuite, une commutation avec retour à l'exploitation riche est possible, jusqu'à un moment ultérieur où des valeurs élevées d'émission de HC, CO, H2, NH3 et/ou H2S sont mesurées. Par un changement In addition, the emission values of HC, CO, H2 and / or NH3 can be measured downstream of the NOx accumulation catalyst 7 during the sulfur removal and when breakthroughs of these exhaust components occur, is possible to go from rich exploitation to poor exploitation. In the presence of a minimum sulfur removal temperature, the NOx storage catalyst 7 continues to receive lean exhaust gas until a NOx breakthrough is measured downstream of the catalyst. Then, a return to rich operation switching is possible, until a later moment when high values of HC, CO, H2, NH3 and / or H2S emission are measured. By a change
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périodique entre gaz d'échappement riches et gaz d'échappement pauvres, une consommation totale de l'oxygène stocké dans le catalyseur est alors évitée et la formation de H2S est largement maîtrisée. Il est par conséquent tout aussi possible d'obtenir une élimination totale du soufre que d'éviter une décharge notable de H2S. periodic between rich exhaust gas and poor exhaust gas, a total consumption of oxygen stored in the catalyst is then avoided and the formation of H2S is largely controlled. It is therefore equally possible to obtain total sulfur removal as to avoid a significant discharge of H2S.
Dans les procédés conformes à l'invention, des capteurs sont préférentiellement utilisés pour les composants d'échappement CO, NO, N02, NH3, S02, H2S, COS, CH4, H2 ainsi que d'autres composants HC qui sont en même temps détectables séparément les uns des autres. La mesure peut alors être effectuée en continu ou en discontinu. In the methods according to the invention, sensors are preferably used for the exhaust components CO, NO, NO 2, NH 3, SO 2, H 2 S, COS, CH 4, H 2 as well as other HC components which are at the same time detectable. separately from each other. The measurement can then be carried out continuously or discontinuously.
La manière spécifique dont les capteurs assument leur fonction est essentiellement sans importance pour l'invention décrite ci-dessus. Toutefois, on utilise de préférence des capteurs optiques, en particulier des capteurs à infrarouges, dans le cas optimal des capteurs de spectroscopie infrarouge par réflexion, qui permettent en particulier une détermination de la concentration absolue des composants dans les gaz d'échappement. Ces capteurs permettent des temps de mesure très courts, par exemple de moins de 500 microsecondes et des intervalles de mesure de, par exemple, moins de 200 microsecondes, et une exploitation d'autant plus rapide et précise des valeurs d'émission concernées. The specific manner in which the sensors assume their function is essentially irrelevant to the invention described above. However, optical sensors, in particular infrared sensors, are preferably used in the optimal case of reflection-infrared spectroscopy sensors, which make it possible in particular to determine the absolute concentration of the components in the exhaust gas. These sensors allow very short measurement times, for example less than 500 microseconds and measurement intervals of, for example, less than 200 microseconds, and a faster and more precise operation of the emission values concerned.
En définitive, une possibilité d'amélioration considérable, avec une faible dépense supplémentaire, du comportement d'émission d'un moteur à combustion interne est créée par les procédés conformes à l'invention. Un avantage particulier réside dans le fait que ces procédés peuvent être utilisés pour les types les plus divers de moteurs à combustion interne, de moteurs à allumage par étincelle de type classique ou fonctionnant avec un mélange pauvre, de moteurs diesel ou de moteurs similaires et en association avec divers dispositifs catalyseurs et diverses Finally, a considerable possibility of improvement, with a small additional expense, of the emission behavior of an internal combustion engine is created by the methods according to the invention. A particular advantage lies in the fact that these methods can be used for the most diverse types of internal combustion engines, spark ignition engines of conventional type or operating with a lean mixture, diesel engines or similar engines and association with various catalysts and various devices
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stratégies pour la réduction des valeurs d'émission des gaz d'échappement. strategies for reducing exhaust emission values.
Plus généralement, il est rappelé que l'invention a trait à un procédé d'exploitation d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que les valeurs d'émission d'au moins l'un des
composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux, de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NO,, CO, CO2, H20, NH3, CH4, O2, H2 ou d'un polluant contenant du soufre dans les gaz d'échappement en aval d'au moins une partie du dispositif d'épuration des gaz, comparées avec des valeurs de consigne préétablies et, en fonction du résultat de la comparaison, la température d'exploitation du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est amenée à varier en vue d'optimiser un taux de conversion de ce dispositif. More generally, it is recalled that the invention relates to a method of operating an exhaust gas cleaning device installed in the exhaust system of an internal combustion engine, characterized in that the emission values of at least one of the
exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two, optimally at least three of the exhaust components HC, NO ,, CO, CO2, H20, NH3, CH4, O2, H2 or a pollutant containing sulfur in the exhaust gas downstream of at least a part of the gas purification device, compared with preset setpoint values and, depending on the result of the comparison, the operating temperature of the exhaust gas purification device is varied to optimize a conversion rate of this device.
L'invention propose également un procédé destiné au diagnostic d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que la température d'exploitation d'une partie au moins du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est déterminée, en ce que les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux, de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NO,, CO, CO2, HsO, NH3, CH4, Os, H2 ou d'un polluant contenant du soufre sont mesurées en aval d'une partie au moins du dispositif d'épuration des gaz d'échappement, comparées avec les valeurs de consigne dépendant de la valeur de la température d'exploitation et des déductions de l'altération d'au moins certains éléments du dispositif d'épuration des gaz d'échappement sont tirées de la valeur de comparaison. The invention also proposes a method for the diagnosis of an exhaust gas purification device installed in the exhaust system of an internal combustion engine, characterized in that the operating temperature of a part at least of the exhaust gas purification device is determined, in that the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or from at least two, optimally at least three of the exhaust components HC, NO ,, CO, CO2, HsO, NH3, CH4, Os, H2 or a sulfur-containing pollutant are measured downstream of a portion of at least the exhaust gas purification device, compared with the set values depending on the value of the operating temperature and the deductions of the alteration of at least some elements of the gas cleaning device. exhaust are derived from the comparison value.
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Elle a également trait à un procédé destiné au diagnostic d'un dispositif d'épuration des gaz d'échappement installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que la température d'exploitation d'une partie au moins du dispositif d'épuration des gaz d'échappement est déterminée, les valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au
moins deux, de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, C02, H20, NH3, CH4, O2, H2 ou d'un polluant contenant du soufre sont mesurées en amont d'un élément du dispositif d'épuration des gaz d'échappement et comparées avec des valeurs d'émission mesurées en aval d'au moins l'élément en question, un taux de conversion de l'élément ou des éléments est établi et comparé avec des valeurs de consigne de conversion dépendant de la valeur de la température d'exploitation, et en ce que des déductions sur le degré d'altération du ou des éléments sont tirées du résultat de la comparaison. It also relates to a method for the diagnosis of an exhaust gas cleaning device installed in the exhaust system of an internal combustion engine, characterized in that the operating temperature of a part at least the exhaust gas cleaning device is determined, the emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or from
at least two, optimally at least three of the exhaust components HC, NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, O2, H2 or a sulfur-containing pollutant are measured upstream of an element of the exhaust gas purification device and compared with emission values measured downstream of at least the element in question, a conversion rate of the element or elements is established and compared with setpoint values conversion dependent on the value of the operating temperature, and in that deductions on the degree of alteration of the element or elements are derived from the result of the comparison.
Elle propose en outre un procédé d'exploitation d'au moins un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne et pouvant être exploité dans des phases d'accumulation et de régénération, caractérisé en ce que des valeurs d'émission d'au moins l'un des composants d'échappement CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 ou d'au moins deux, de façon optimale d'au moins trois des composants d'échappement HC, NOx, CO, CO2, H20, NH3, CH4, Os, H2 ou d'un polluant contenant du soufre (S02, H2S, COS) sont mesurées en aval du ou des catalyseurs à accumulation de NOx, comparées avec des valeurs de consigne préétablies et une valeur lambda de régénération des gaz d'échappement est amenée à varier en fonction du résultat de la comparaison au moyen d'un dispositif de régulation de la valeur lambda au moins pendant une phase de régénération. It also proposes a method of operating at least one NOx accumulation catalyst installed in the exhaust system of an internal combustion engine and which can be operated in phases of accumulation and regeneration, characterized in that that emission values of at least one of the exhaust components CO, CO2, H2O, NH3, CH4, H2 or at least two, optimally at least three of the HC exhaust components , NOx, CO, CO2, H2O, NH3, CH4, Os, H2 or a sulfur-containing pollutant (SO2, H2S, COS) are measured downstream of the NOx accumulation catalyst (s), compared with setpoints pre-established and a lambda value of regeneration of the exhaust gas is caused to vary according to the result of the comparison by means of a device for regulating the lambda value at least during a regeneration phase.
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L'invention a aussi pour objet un procédé d'exploitation d'au moins un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel l'émission de polluants du moteur à combustion interne est utilisée pour diagnostiquer la contamination par du soufre du catalyseur à accumulation de NOx, caractérisé par le fait qu'en amont du ou des catalyseurs à accumulation de NOx, des valeurs d'émission d'au moins l'un des composants contenant du soufre des gaz d'échappement (SOs, H28, COS) ainsi que d'au moins l'un des composants hydrocarbures (HC), monoxyde de carbone (CO), ammoniac (NH2) ou oxydes d'azote (NOx) des gaz d'échappement sont mesurées, comparées avec des valeurs de consigne préétablies et un degré de contamination par le soufre du ou des catalyseurs à accumulation de NOx est déterminé à partir du résultat de la comparaison. The invention also relates to a method of operating at least one NOx accumulation catalyst installed in the exhaust system of an internal combustion engine, in which the emission of pollutants from the internal combustion engine is used to diagnose the sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst, characterized in that upstream of the NOx accumulation catalyst (s), emission values of at least one of the sulfur-containing components of the exhaust gases (SOs, H28, COS) as well as at least one of the hydrocarbon components (HC), carbon monoxide (CO), ammonia (NH2) or nitrogen oxides (NOx) Exhaust rates are measured, compared with predetermined setpoint values and a degree of sulfur contamination of the NOx accumulation catalyst (s) is determined from the result of the comparison.
Elle a encore pour objet un procédé pour éliminer le soufre d'au moins un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel une température minimale du ou des catalyseurs à accumulation de NOx et une valeur lambda inférieure à 1 des gaz d'échappement sont établies pour un intervalle de temps d'élimination du soufre, caractérisé en ce qu'un degré de contamination par le soufre est établi comme décrit supra et la longueur de l'intervalle de temps d'élimination du soufre est fixée en fonction du degré établi de contamination par le soufre. It also relates to a process for removing sulfur from at least one NOx accumulation catalyst installed in the exhaust system of an internal combustion engine, wherein a minimum temperature of the NOx accumulation catalyst (s) and a lambda value less than 1 of the exhaust gas is established for a sulfur elimination time interval, characterized in that a degree of sulfur contamination is established as described above and the length of the time interval Sulfur removal is based on the established degree of sulfur contamination.
Elle propose enfin un procédé d'élimination du soufre d'au moins un catalyseur à accumulation de NOx installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier selon le procédé qui vient d'être décrit, caractérisé par le fait qu'en aval du ou des catalyseurs à accumulation de NOx, au moins pendant un intervalle de temps d'élimination du soufre, des valeurs d'émission de sulfure d'hydrogène (H2S) et/ou d'au moins l'un des composants d'échappement hydrocarbure (HC), Finally, it proposes a process for removing sulfur from at least one NOx accumulation catalyst installed in the exhaust system of an internal combustion engine, in particular according to the process just described, characterized by the downstream of the NOx storage catalyst (s), at least during a sulfur removal time interval, hydrogen sulphide (H2S) emission values and / or at least one hydrocarbon exhaust (HC) components,
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monoxyde de carbone (CO), ammoniac (NH3), hydrogène (H, oxydes d'azote (NOx) ou d'un autre composant des gaz d'échappement contenant du soufre sont mesurées et comparées avec des valeurs de consigne préétablies, et en ce que la valeur lambda des gaz d'échappement est amenée à varier en fonction du résultat de la comparaison. carbon monoxide (CO), ammonia (NH3), hydrogen (H, nitrogen oxides (NOx) or other sulfur-containing exhaust component are measured and compared with pre-established setpoints, and the lambda value of the exhaust gas is varied according to the result of the comparison.
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