FR2856732A1 - Method of influencing temperature of catalytic system in direct injection internal combustion engine exhaust involves determining oxygen storage capacity in system and its components - Google Patents

Method of influencing temperature of catalytic system in direct injection internal combustion engine exhaust involves determining oxygen storage capacity in system and its components Download PDF

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Abstract

Values of the oxygen storage capacity in the pre-catalyzer, OSCVK, the main catalyzer OSCHK and the catalytic system OSCK are determined, and, as a function of these values, selective dispositions are made to influence the temperature of at least one of the components of the exhaust system : There is a pre-catalyzer and at least one main catalyzer. The exhaust system includes at least a pre-catalyzer and at least one main catalyzer downstream of the pre-catalyzer. The storage capacity of the pre-catalyzer is determined by finding the oxygen storage capacity of the system OSCVK and OSCK during two time intervals using a curve of the variation against time of the oxygen concentration downstream of the main catalyzer. During the first time interval TVK, OSCVK must reach a level above a threshold OSCVKS1 and the capacity of the main catalyzer is less than a threshold OSCHKS1, During the second time interval, OSCVK is chosen approximately equal to OSCK; OSCHK is greater than a threshold OSCHLS2 and OSCVK is greater than a threshold OSCVKS2. The capacity OSCHK of the main catalyzer is the difference between OSCK and OSCVK. The time interval TVK is fixed so between its limits, the temperature tempVK of the pre-catalyzer is greater than a light-off temperature TempLOVK and the temperature TempHK of the main catalyzer is less than a light-off temperature TempLOHK. At least one parameter of the catalyzer measuring the sulfur load SHK or NOx storage capacity NOxSFHK is determined and desulfurization or improvement in NOx conversion is carried out as a function of this value or values. desulfurization is carried out when SHK is greater than a threshold SW1 and when SFHK is below a threshold SKSF, preferably as a function of a desulfurization parameter DeS. When DeS is greater than a threshold SW2 desulfurization is carried out and if DeS is less than a threshold SW2 at least one measure is taken to increase NOx conversion. If SFHK is less than SWSF and TempHK is less than a threshold SW3 or SW4, at least one measure is taken to raise the temperature TempK of the catalytic system. SW3 is coordinated with SHK greater than SW1 and SW4 is coordinated with SHK less than SW1. The variation with time of oxygen concentration is used to determine an OSC after passage of at least one lambda value of the engine lambdaM, from a preset poor value, lambda leanto a preset rich value, lambda rich, to a preset poor value, lambda lean. The delay T1, T2 after lambda changes is used for a reaction of lambda downstream of the main catalyzer. At least one of the following arrangements is made as a function of OSCVK, OSCHK and/or OSCK, to know throttled operation with a stratified fuel charge, optimal heating of the catalyzer after the engine is started, abandoning the stratified fuel charge operation in favor of a homogenous function with a poor mixture or offsetting the spark later. An independent claim is made for a device to carry out the above process by measuring the oxygen storage capacity of the pre-catalyzer and main catalyzer and selective arrangements are made to influence the temperature of at least part of the exhaust system as a function of these values.

Description

La présente invention concerne un procédé pour influencer la température d'un système catalytique installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne apte à la charge stratifiée ou au fonctionnement avec un mélange pauvre, avantageusement à injection directe, système qui comprend au moins un précatalyseur et au moins un catalyseur principal disposé en aval du précatalyseur, et un dispositif pour la mise en u̇vre de ce procédé.
Des systèmes catalytiques connus utilisés pour l'épuration des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne comprennent fréquemment au moins un précatalyseur de faible volume disposé à proximité du moteur et au moins un catalyseur principal de plus grand volume, disposé plus loin en aval. Les composants du système peuvent alors être réalisés comme catalyseurs d'oxydation servant à la conversion d'hydrocarbures (HC) imbrûlés et du monoxyde de carbone (CO), comme catalyseurs de réduction servant à réduire les oxydes d'azote NOx ou comme catalyseurs à 3 voies, qui facilitent en même temps les conversions par oxydation et par réduction mentionnées.Dans le cas de moteurs à combustion interne pouvant fonctionner avec un mélange pauvre, le catalyseur principal est en outre équipé d'un composant de stockage des oxydes NOx, qui emmagasine les oxydes d'azote (NOx) pendant les phases de fonctionnement avec un mélange pauvre, au cours desquelles le moteur à combustion interne est alimenté avec un mélange air- carburant riche en oxygène, de valeur , supérieure à 1, pour libérer de nouveau et réduire ces oxydes pendant les intervalles de fonctionnement riches de valeur inférieure à 1.
Les véhicules équipés d'un moteur à allumage par étincelle apte à utiliser un mélange pauvre ou apte à la charge stratifiée avec injection directe, peuvent fonctionner à divers régimes dans la plage inférieure de la charge. Le fonctionnement en charge stratifiée est généralement le plus avantageux du point de vue de la consommation. Pour exploiter le potentiel maximal de ce mode de fonctionnement, on s'efforce d'utiliser le plus souvent possible le mode en charge stratifiée.
La température des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne diminue habituellement lorsque la charge s'abaisse et, dans une moindre mesure, lorsque la vitesse de rotation diminue. Pour des régimes à faible charge de durée prolongée, par exemple ralenti continu, trafic stopand-go, conduite en ville, un catalyseur tout au moins en première place est donc en partie refroidi à un point tel qu'il n'atteint plus sa capacité maximale possible de conversion. En particulier, le fonctionnement en charge stratifiée sollicite très fortement le post-traitement des gaz d'échappement dont les températures sont relativement basses comparativement au fonctionnement stoechiométrique du moteur, pour lambda = 1.C'est principalement dans le cas de systèmes vieillis d'épuration des gaz d'échappement que l'influence du vieillissement conduit à un décalage de la température de mise en route en direction de températures plus hautes et, par conséquent, à une caractéristique de light-off d'autant plus mauvaise du système d'échappement.
Il est connu dans l'art antérieur (document DE 197 29 087 C2) de prendre des mesures d'élévation de la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur lorsque la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur s'abaisse au-dessous des seuils établis. Il est vrai que ces moyens connus garantissent une certaine sûreté d'émission, étant donné qu'un refroidissement des catalyseurs est empêché par un choix correspondant des seuils de températures. Toutefois, au-delà de la simple question des seuils de températures, aucune indication n'est possible en ce qui concerne le régime effectif de température du catalyseur.En conséquence, lorsque la température s'abaisse au-dessous d'un seuil, on doit renoncer habituellement, pour garantir la sûreté d'émission, au fonctionnement en charge stratifiée en faveur du régime homogène "plus chaud" mais entraînant aussi une plus grande consommation de carburant, bien que le refroidissement d'une petite zone partielle d'un catalyseur en dessous d'un seuil de température puisse ordinairement être toléré.
En outre, un catalyseur principal dont le niveau de température se trouve au-dessus d'une température de light-off prédéterminable peut compenser au moins en partie une perte de conversion tout au moins d'un précatalyseur refroidi situé en amont, et des mesures particulières d'élévation de la température ne sont pas nécessaires.
Un remède peut être apporté par des mesures d'élévation d'une température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur en fonction d'un rendement énergétique d'un catalyseur. Un courant thermique nécessaire au catalyseur correspondant, sur la base de la température des gaz d'échappement, en amont du précatalyseur, et d'une température définie de light-off est alors établi et donne par cumul le rendement énergétique du catalyseur. Lors du dépassement de valeurs prédéterminables de seuil pour le rendement énergétique, des mesures peuvent être prises pour élever la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur. Cette détermination est possible tant pour un précatalyseur proche du moteur que pour un catalyseur principal disposé plus en aval.Mais la condition préalable est alors la détermination de l'état de conversion correspondant du précatalyseur et, respectivement, du catalyseur principal. Une connaissance de la capacité actuelle de conversion du précatalyseur et du catalyseur principal avant le démarrage proprement dit du moteur présente déjà un intérêt particulier en combinaison avec l'intervention d'élévation de la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur pendant le fonctionnement du moteur. La caractéristique actuelle de light-off peut ainsi être prise en considération dès le démarrage du moteur par des mesures correspondantes à côté de la fonction dite "fonction de chauffage du catalyseur", qui intervient habituellement dans l'intervalle des 2 à 120 premières secondes après le démarrage du moteur.On peut ainsi réaliser différentes stratégies pour le démarrage du moteur, qui sont fonction de la capacité de conversion des catalyseurs, en particulier du précatalyseur, et permettent donc d'atteindre plus rapidement la température de lightoff.
Pour les mesures mentionnées ci-dessus, la condition présumée est une détermination sélective de la capacité actuelle de conversion d'un catalyseur. Il est connu que la capacité de stockage de l'oxygène (oxygenstorage-capacity OSC) d'un catalyseur est en relation avec la température de light-off, en particulier pour l'oxydation des hydrocarbures imbrûlés.
Les procédés connus de détermination de l'OSC prennent en considération les allures des signaux d'un dispositif de mesure sensible à l'oxygène, installé en amont du système d'épuration des gaz d'échappement, ordinairement une combinaison d'un précatalyseur proche du moteur et d'un catalyseur principal disposé en aval, ou installé à la suite du catalyseur principal. L'OSC est alors déterminée sélectivement par l'intermédiaire des catalyseurs individuels soit au moyen du système total, précatalyseur et catalyseur principal, soit en présence d'un dispositif de mesure additionnel sensible à l'oxygène, disposé entre les catalyseurs.
Le but de la présente invention réside dans la conception d'un procédé et d'un dispositif qui permettent d'une façon simple et peu coûteuse le fonctionnement optimisé d'un système catalytique en fonction d'une OSC établie du précatalyseur ou du catalyseur principal du système catalytique.
L'objectif de la présente invention est atteint par un procédé pour influencer la température d'un système catalytique tel que défini en préambule, caractérisé en ce qu'une valeur OSC VK de capacité de stockage de l'oxygène du précatalyseur OSC_HK du catalyseur principal et OSC_K du système catalytique est déterminée, et, en fonction de ces valeurs, des dispositions sélectives sont prises pour influencer la température d'au moins l'un des composants du système d'échappement, le précatalyseur ou le catalyseur principal.
L'invention concerne également un dispositif pour influencer la température d'un système catalytique, du type défini en préambule, caractérisé en ce qu'il est prévu un appareillage au moyen duquel une valeur OSC VK de capacité de stockage d'oxygène du précatalyseur du catalyseur OSC HK principal et OSC HK du système catalytique est déterminée et, en fonction de ces valeurs, des dispositions sélectives sont prises pour influencer la température d'au moins l'un des composants du système d'échappement, le précatalyseur ou le catalyseur principal.
Conformément à l'invention, il est proposé de prendre des dispositions sélectives d'élévation de la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur pour un système catalytique en fonction d'une valeur OSC établie du précatalyseur et, respectivement du catalyseur principal.
On utilise conformément à l'invention un procédé de détermination sélective de la capacité de stockage de l'oxygène d'un précatalyseur et d'un catalyseur principal, procédé dans lequel la valeur OSC des catalyseurs individuels peut être déterminée sélectivement pour une configuration du système avec un précatalyseur disposé près du moteur et un catalyseur principal disposé en aval, sans appareillage de mesure additionnel sensible à l'oxygène entre les catalyseurs.
A cet effet, on détermine tout d'abord la valeur OSC du précatalyseur chaud prêt à servir, au moment où la valeur OSC du catalyseur principal n'est pas active ou est peu active. A un moment ultérieur, où le précatalyseur ainsi que le catalyseur principal ont atteint leur température de service et, par conséquent, la valeur OSC du système total peut être mesurée, la valeur OSC du catalyseur principal est alors déterminée. La détermination de la valeur OSC est effectuée d'après l'allure d'un signal correspondant d'un appareillage de mesure sensible à l'oxygène (sonde lambda, capteur d'oxydes NOx) en aval du catalyseur principal.La détermination de la valeur OSC du précatalyseur par ce procédé n'est avantageusement effectuée qu'après la fin des dispositions éventuelles préalables de chauffage, mais avant que la température de light-off d'un catalyseur principal se trouvant en aval ait été atteinte ou dépassée.
Le moteur à combustion interne fonctionne alors alternativement entre des mélanges air-carburant riche et pauvre et les allures des signaux différentes dans le temps sont évaluées, par rapport à la masse stockée d'oxygène. Plus le stock d'oxygène d'un catalyseur est grand, plus il s'écoule de temps jusqu'à ce que l'équipement de mesure sensible à l'oxygène en arrière du catalyseur ou du système d'épuration des gaz d'échappement reconnaisse le saut correspondant du mélange.
Au cours du fonctionnement d'un système catalytique, il doit être exclu qu'un empoisonnement éventuel du précatalyseur par le soufre, en particulier du catalyseur de stockage des oxydes NOx, qui conduit également à des valeurs réduites d'OSC, ait pour conséquence, par erreur, des mesures d'élévation de la température des gaz d'échappement et/ou du catalyseur. Des mesures correspondantes sont seulement exigées aussi longtemps que la charge de soufre du catalyseur est inférieure à un seuil applicable. L'empoisonnement du catalyseur de stockage des oxydes NOx par le soufre peut être détecté avantageusement par l'une au moins des mesures suivantes.D'une part, un effondrement d'activité vis-à-vis des oxydes NOx peut être détecté en présence d'un équipement de mesure sensible à l'oxygène (capteur de NOx) en aval du catalyseur de stockage des oxydes NOx, d'autre part une grandeur de valeur fixe à appliquer pour la teneur en soufre du carburant, la quantité de soufre entrant dans le catalyseur, peut être calculée dans un calculateur électronique en fonction de la masse de carburant passée. La différence entre un catalyseur empoisonné par le soufre et un catalyseur vieilli peut dont être faite en combinaison avec les valeurs sélectivement déterminées de OSC du précatalyseur et du catalyseur principal.
La détermination de l'état instantané du catalyseur est effectuée par évaluation des valeurs préétablies de l'OSC. Dans une forme appréciée de réalisation du procédé, cela s'effectue comme suit :
on détermine l'OSC du précatalyseur dans une première étape, tant que la température de light-off du catalyseur principal, et par conséquent son aptitude à stocker ou à rendre de l'oxygène ne sont pas dépassées.
Lorsque le vieillissement des catalyseurs augmente au cours du fonctionnement du véhicule, le procédé devient moins sensible en ce qui concerne les dispersions, du fait que la température de light-off du catalyseur principal est déplacée vers des valeurs plus hautes lorsque le vieillissement augmente. De ce fait, la température à laquelle un fonctionnement alterné richepauvre mène à un stockage ou une extraction d'oxygène augmente également. Pour des concepts comprenant un équipement de mesure sensible à l'oxygène (sonde lambda) en arrière du précatalyseur, cette détermination des valeurs OSC peut être effectuée indépendamment de la température du catalyseur principal.
Dans une deuxième étape, dans laquelle tant le précatalyseur que le catalyseur principal ont atteint leur température de fonctionnement et sont en même temps chauffés à c u̇r, la détermination de la valeur OSC du système total, comme cela est déjà connu, peut être effectuée par l'intermédiaire d'un saut brusque de la sonde derrière le catalyseur principal. La condition présumée pour une détermination reproductible de la valeur OSC est alors le chauffage homogène du système total.
Dans une troisième étape, la valeur OSC qui résulte des valeurs établies pour le catalyseur principal est déterminée : OSC-catprinc = OSC-système - OSC-précat.
Ces valeurs sont ensuite comparées avec des valeurs librement applicables dans un calculateur électronique et valables pour le système catalytique correspondant.
Dans la mesure où la détermination de la valeur OSC du système total et, respectivement, des catalyseurs individuels ne s'abaisse pas en dessous des valeurs prédéterminées, aucune disposition n'est prise en ce qui concerne la désulfuration. Si la détermination de la valeur OSC doit servir à montrer une brèche dans la capacité totale de stockage de l'oxygène, une différenciation entre précatalyseur et catalyseur principal est alors tout d'abord effectuée dans les étapes subséquentes, comme pour la détermination de la capacité de stockage d'oxygène du système total.
Si une brèche dans la capacité de stockage d'oxygène en dessous d'une valeur prédéterminable est établie par évaluation des valeurs sélectives d'OSC du précatalyseur et du catalyseur principal, une différenciation est tout d'abord effectuée entre des brèches des valeurs OSC au niveau du précatalyseur et au niveau du catalyseur principal.
Conformément à l'invention, une valeur de la capacité de stockage d'oxygène du précatalyseur OSC_VK et du catalyseur principal OSC_HK est déterminée et, en fonction de cette valeur, des dispositions sélectives sont prises pour influencer la température d'au moins l'un des composants suivants du système catalytique de l'installation d'échappement, à savoir précatalyseur ou catalyseur principal.
On apprécie la conduite d'adaptations de mesures de chauffage du catalyseur immédiatement après le démarrage du moteur, ou de mesures servant à élever le niveau de température des gaz d'échappement pendant la conduite du véhicule pour entretenir la capacité de conversion du système catalytique.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en u̇vre du procédé conforme à l'invention, comprenant un dispositif de commande qui détermine une valeur sélective OSC VK de la capacité de stockage d'oxygène du précatalyseur ou OSC_HK du catalyseur principal et des mesures sélectives peuvent être prises en fonction de ces valeurs pour influencer la température d'au moins l'un des composants suivants du système catalytique des gaz d'échappement, à savoir précatalyseur ou catalyseur principal.
D'autres aspects et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui suit, faite en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un système d'échappement muni d'un système catalytique, - la figure 2 représente l'allure dans le temps de paramètres choisis de fonctionnement du moteur à combustion interne ainsi que d'un système d'échappement qui y est adjoint, pendant l'exécution d'une moyenne sélective des valeurs OSC selon une forme de réalisation du procédé conforme à l'invention, - la figure 3 est un organigramme illustrant l'exécution de mesures sélectives pour influencer la température d'un système catalytique conforme à l'invention.La figure 1 représente schématiquement un véhicule automobile équipé d'un système d'échappement. Les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne 1 pouvant avantageusement fonctionner avec un mélange pauvre sont amenés par une conduite d'échappement 3, 3' à un système catalytique qui comprend un précatalyseur 2 et un catalyseur principal 11 installé en série en aval. Les gaz d'échappement épurés sortent du système catalytique par la conduite 4 d'échappement. En aval du précatalyseur 2 peut être disposée, entre le moteur à combustion interne 1 et le précatalyseur 2, une sonde 5 pour les gaz d'échappement, qui saisit une valeur lambda du moteur, à savoir la valeur lambda M des gaz d'échappement non purifiés.La sonde 5 pour les gaz d'échappement n'est pas obligatoire, étant donné que la valeur lambda M peut aussi être calculée à partir d'une modélisation du fonctionnement du moteur. Un capteur d'oxygène 6 qui saisit la teneur en oxygène des gaz d'échappement épurés, est disposé en aval du catalyseur principal. La sonde 5 des gaz d'échappement, de même que le capteur 6, sont avantageusement des sondes lambda ou d'autres capteurs sensibles à l'oxygène. Des sondes particulièrement avantageuses sont des sondes lambda à deux positions, des sondes lambda à larges bandes ainsi que des capteurs d'oxydes NOx sensibles à l'oxygène, à fonction de sonde lambda.
Les signaux du capteur 6 sont envoyés à un calculateur 7 qui, entre autres, alimente en carburant le moteur 1 à combustion interne selon les conditions de fonctionnement et/ou en fonction d'une attente du conducteur, agissant par exemple sur l'accélérateur. Le calculateur 7 peut saisir des signaux d'autres capteurs 9, 10, 12, 13, par exemple vitesse de rotation, température du moteur, température du catalyseur, position du papillon des gaz, charge ou puissance exigée du moteur à combustion interne, et il peut doser le carburant en conséquence au moyen d'un système d'alimentation 8 en carburant du moteur à combustion interne 1. En outre, un équipement 7a est prévu pour la détermination d'une valeur OSC d'après l'allure des signaux du capteur d'oxygène 6.
Le précatalyseur 2 est avantageusement un catalyseur à trois voies.
Le catalyseur 11 est avantageusement doué d'aptitude au stockage des gaz NOx et de l'oxygène (02) et stocke les oxydes NOx contenus dans les gaz d'échappement lorsque le moteur à combustion interne 1 fonctionne avec un mélange pauvre. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le catalyseur 11 est avantageusement un catalyseur de stockage des oxydes NOx.
La combinaison entre un catalyseur 2 à 3 voies installé en avant dans le courant des gaz d'échappement et un catalyseur 11 installé en arrière se montre particulièrement efficace pour l'épuration des gaz d'échappement de moteurs capables d'utiliser un mélange pauvre. Le précatalyseur 2 peut servir de catalyseur de démarrage, qui atteint rapidement la température de fonctionnement nécessaire après un démarrage à froid. Pour une valeur lambda M de l'ordre de l'unité, ce précatalyseur opère comme un catalyseur classique à 3 trois voies. Lors du fonctionnement avec un mélange pauvre pour une valeur lambda supérieure à 1, le monoxyde de carbone CO et les hydrocarbures CH sont convertis dans ce précatalyseur. En outre, la formation de nitrate peut être soutenue dans un catalyseur 11 de stockage des oxydes NOx installé en série.
Dans une autre forme de réalisation appréciée de l'invention, deux précatalyseurs sont disposés parallèlement en avant du précatalyseur, avec un point de jonction d'une conduite de gaz d'échappement en amont du catalyseur principal. Une autre forme de réalisation du système d'échappement comprend deux précatalyseurs et deux catalyseurs principaux dans chaque branche d'échappement avec, entre les deux branches d'échappement, une conduite de liaison disposée entre le catalyseur principal et le précatalyseur. Il est en outre possible de disposer aussi en amont du catalyseur principal deux précatalyseurs montés en série dans la conduite des gaz d'échappement.
On connaît dans l'art antérieur un procédé dans lequel la valeur lambda_M est élevée et réduite et la variation apparaissant dans le signal de la sonde à oxygène 6 disposée en aval du système catalytique est évaluée. Le retardement de temps entre le dépassement d'une première valeur lambda pauvre prédéterminée en amont du catalyseur 2 et le dépassement d'une seconde valeur lambda pauvre prédéterminée en aval du catalyseur 11 est utilisé pour la détermination de l'aptitude au stockage de l'oxygène.
A la différence de l'état mentionné de la technique, la forme de réalisation appréciée de l'invention permet une détermination séparée de la capacité de stockage de l'oxygène des composants du système catalytique. Un avantage décisif réside alors dans le fait que, conformément à l'invention, on peut renoncer à la disposition d'un capteur d'oxygène entre les catalyseurs 2 et 11. La forme de réalisation est basée sur la considération de ce qu'une détermination séparée des valeurs OSC d'un composant du système catalytique est effectuée lorsque la valeur OSC mesurable de l'autre composant est égale à 0 ou à une valeur faible négligeable par rapport à la valeur OSC de l'autre composant . Dans ce cas, la détermination séparée de la valeur OSC du composant actif du système catalytique est rendue possible par la mesure de la valeur OSC du système entier.
Il est connu que la OSC mesurable d'un catalyseur est en relation avec sa température. Ce n'est que lors du dépassement de la température de light-off, en particulier du monoxyde de carbone CO, qu'une détermination d'OSC par la méthode décrite ci-dessus est possible. Pour un catalyseur de stockage des oxydes NOx, il est connu que la valeur OSC convient en particulier pour le diagnostic de la fonction à 3 voies et de la conversion des hydrocarbures de ce type de catalyseur.
La détermination de l'OSC est effectuée, conformément à l'invention, d'après l'évaluation de l'allure des signaux du capteur d'oxygène 6 en aval du catalyseur principal 11 au moyen de l'équipement 7a.
Pour la détermination sélective de la capacité d'absorption d'oxygène du précatalyseur, on détermine la valeur OSC VK dans les limites de l'intervalle de temps T_VK dans lequel on s'attend à ce que la valeur OSC_VK soit supérieure à une valeur seuil OSC VKS1 et dans lequel la valeur OSC mesurable du catalyseur principal, OSC_HK, est inférieure à une valeur seuil OSC HKS1, la valeur coordonnée de l'OSC du système catalytique entier, OSC_K. Les valeurs seuils OSC_VKS1 et OSC_HKS1 sont spécifiques du type de catalyseur et peuvent en outre différer en raison de dispersions en série. La détermination de la valeur OSC_K est avantageusement effectuée au moyen de l'évaluation d'un retard de temps de la concentration de l'oxygène en aval du catalyseur principal. La valeur OSC_VK est posée approximativement égale à la valeur OSC_K dans l'intervalle de temps T_VK.
On a représenté sur la figure 2 l'allure dans le temps de quelques paramètres pertinents de fonctionnement du moteur à combustion interne en vue d'une description plus précise d'une forme de réalisation appréciée du procédé conforme à l'invention. Sur la figure 2a, la courbe 100 indique l'allure en fonction du temps d'une température dans le précatalyseur. Il y a alors au départ une température relativement basse, comme il en existe par exemple après le démarrage à froid d'un moteur à combustion interne. Peu après le démarrage du moteur à combustion interne, la température 100 du précatalyseur atteint une température de light-off, dépasse cette température et se rapproche d'une valeur essentiellement stationnaire.La température de light-off est ordinairement définie comme la température d'un catalyseur à laquelle celui-ci est parvenu à un taux de conversion de 50 %. Dans le procédé décrit ici, la température de light-off peut toutefois être délibérément choisie plus haute d'une quantité prédéterminable, afin d'assurer que la plage opérationnelle du catalyseur soit atteinte, autant que possible dans le volume total. Dans le cas présent, on utilise avantageusement une température de light-off pour le monoxyde de carbone CO. Etant donné que le précatalyseur 2 est disposé plus près du moteur à combustion interne que le catalyseur principal 11 situé en aval, une élévation de température du catalyseur principal 11 en raison d'un réchauffement par les gaz d'échappement ne s'effectue qu'à un moment ultérieur et avec un plus faible gradient que le précatalyseur 2.Sur la figure 2a, l'allure de la température dans le catalyseur principal est désignée par la référence 110. Il est évident que l'allure de la température 110 du catalyseur principal 11 ne croît qu'avec un retardement dans le temps par rapport à la température 100 du précatalyseur 2.
On a représenté sur les figures 2b et 2c l'allure dans le temps de chacune des charges actuelles mesurables d'oxygène, OS_VK pour le précatalyseur 2 et OS HK pour le catalyseur principal 11. L'allure de OS_VK est désignée par la référence 400, celle de OS_HK par la référence 410. On peut constater que OS VK prend une valeur nettement supérieure au plus tard au moment où la température Temp VK du précatalyseur est supérieure à la température de lightoff Temp_LOVK du précatalyseur. A ce moment, la température Temp_H du catalyseur principal est nettement en dessous de sa température de light-off Temp_LOHK.En conséquence, la charge actuelle mesurable d'oxygène OS HK, comme on peut le voir d'après l'allure de la courbe 410, est négligeable ou atteint la valeur maximale possible pour la température existante du catalyseur principal, toutefois, elle est nettement inférieure à OSC HKS1. Cette différence de comportement de OS_VK et OS_HK après le démarrage à froid est utilisée pour déterminer séparément les valeurs OSC du précatalyseur.
Par conséquent, dans le cas présent, l'intervalle de temps T_VK dans lequel la valeur OSC_VK est supérieure à un seuil OSC_VKS1 et dans lequel la valeur OSC_HK est inférieure à une valeur seuil OSC_HKS1 est donné par l'intervalle de temps dans lequel la valeur Temp-VK est supérieure à la température de light-off Temp_LOVK et la valeur Temp-HK est inférieure à la température de light-off Temp-LOHK du catalyseur principal. Les valeurs respectives de Temp HK et Temp VK peuvent être déterminées au moyen des capteurs 12 et 13 ou calculées sur la base d'un modèle.Comme on le comprend, le début T_VKS et la fin T_VKE de l'intervalle de temps T VK peuvent aussi essentiellement être établis par un temps minimal et un temps maximal écoulés après un démarrage à froid du moteur à combustion, ou respectivement par une quantité minimale ou maximale de chaleur emmagasinée. Dans la mesure où d'autres facteurs influents tels que la température extérieure, la vitesse du véhicule, les températures des gaz d'échappement, le courant massique des gaz d'échappement, etc., ne sont pas pris en considération dans la détermination du temps minimal ou maximal, on doit toutefois admettre une assez grande imprécision dans cet établissement de l'intervalle de temps T_VK.Par conséquent, on apprécie une détermination de l'intervalle T_VKS ou T_VKE pour laquelle on prend en considération des facteurs influents tels que la température extérieure, la vitesse du véhicule, les températures des gaz d'échappement, le courant massique de ces gaz, ou des facteurs similaires.
Sur la figure 2a, la référence 300 désigne l'allure en fonction du temps de la valeur lambda M moteur en avant du précatalyseur 2. La valeur de lambda_M sur la figure 2a montre un saut de mélange pour la détermination de la valeur OSC_VK. A cet effet, le système d'échappement reçoit avantageusement un gaz d'échappement tout d'abord un peu riche de valeur lambda comprise entre 0,70 et 0,99. A partir d'un temps T F, il y a donc une valeur lambda allouée riche (lambda_riche). L'accumulateur d'oxygène du précatalyseur et du catalyseur principal 11 installé en aval, chargé jusqu'à ce moment lors du démarrage à froid, est vidé. On observe avec un certain retard un brusque passage du signal du côté riche au niveau du capteur 6 en aval du catalyseur principal 11.Le saut de signal peut aussi être utilisé pour la commande, afin d'établir le moment où une alimentation du système d'échappement avec un gaz d'échappement légèrement pauvre (lambda_pauvre) doit ensuite s'effectuer. La valeur lambda se situe alors avantageusement dans une plage allant de 1,005 à 1,5.
Dès que le précatalyseur 2 et le catalyseur principal 11 sont remplis d'oxygène, le signal du capteur passe brusquement à une valeur pauvre SM1. Un retard de temps T1 entre T M et l'intervalle de temps T S est choisi comme mesure de la capacité de stockage d'oxygène, OSC_VK, du précatalyseur.
Etant donné que dans l'intervalle de temps T_VK considéré, la température Temp HK du catalyseur principal est en dessous de la température de light-off Temp_LOHK, la valeur OSC établie ne doit être attribuée par approximation qu'au précatalyseur 2 qui présente dans l'intervalle de temps T_VK considéré une température qui est au-dessus de sa température de light-off, Temp_LOVK.
On doit souligner que l'allure 310, représentée sur la figure 2b, de la valeur lambda derrière le précatalyseur 2 n'est pas utilisée dans cette forme de réalisation de l'invention, car un capteur correspondant n'est pas nécessaire entre le précatalyseur 2 et le catalyseur principal 11. Une longueur de temps d'écoulement du gaz d'échappement depuis le précatalyseur 2 jusqu'au capteur d'oxygène 6 en aval du catalyseur principal 11 est incorporée, comme cela est connu, à une correction du retard de temps de Ti.
Dans une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse, le temps T_F précède le temps de libération du signal du capteur. En particulier, le temps T F peut se situer avant le début d'une élévation de température du capteur 6. Dans ce cas, l'accumulateur d'oxygène du précatalyseur 2 est complètement vidé avant que la libération proprement dite du capteur ait été atteinte. Lorsque le signal a atteint une allure exploitable, une commutation s'effectue alors avec passage à des conditions pauvres au temps T M. On obtient ainsi un temps additionnel auquel le catalyseur principal 11 se trouve encore dans une phase d'élévation de température et, conformément à sa température, il ne peut y avoir qu'un faible stockage d'oxygène.Un avantage particulier est réalisé lorsque l'accumulation d'oxygène du précatalyseur 2 est vidé juste avant la libération proprement dite du capteur.
Le temps T_M peut se situer avant une libération du signal du capteur, telle qu'elle a lieu selon la procédure mentionnée de libération, au cas où les conditions préétablies de libération sont satisfaites. Il est alors judicieusement exigé que le signal du capteur satisfasse à des critères préétablis d'exploitabilité tels que, par exemple, une valeur absolue, la valeur de fluctuations ou de bruit, la caractéristique de saut, ou des critères similaires. En particulier, l'allure du signal du capteur d'oxygène 6 lors de l'utilisation d'une sonde lambda ou d'un capteur d'oxydes NOx montre déjà peu avant le début d'un chauffage une dépendance à partir de laquelle il est possible de conclure une valeur pauvre ou riche des gaz d'échappement ou un changement riche-pauvre ou pauvreriche.Eu égard au changement entre un gaz d'échappement riche et un gaz d'échappement tout au moins pauvre, cette allure de signal permet donc avant même la libération proprement dite du capteur une exploitation du signal. On exploite ici avantageusement une caractéristique correspondante de saut. Il est particulièrement avantageux que la détermination soit effectuée juste avant le début d'un chauffage du capteur par l'intermédiaire d'un saut de mélange OSC_VK. En outre, le temps T M ou T F peut être déterminé de façon prédictive sur la base du temps Ti qui s'établit.
La valeur de OSC K du système catalytique entier peut être déterminée d'après l'allure dans le temps de la concentration en oxygène en aval du catalyseur principal 11 entre les limites d'un intervalle de temps T_K, dans lequel on doit s'attendre à ce que la valeur OSC_HK soit supérieure à une valeur seuil OSC_HKS2 et à ce que la valeur OSC_VK soit supérieure à une valeur seuil OSC_VKS2. L'intervalle de temps T K est déterminé de façon adéquate par le fait que la température Temp VK y est supérieure à la température Temp_LOVK et que la température Temp_HK du catalyseur principal y est supérieure à la température Temp_LOHK, du fait qu'à ces températures, le précatalyseur 2 et le catalyseur principal 11 sont autant l'un que l'autre assez chauds pour le service et actifs.La capacité de stockage d'oxygène de l'ensemble du système catalytique est avantageusement déterminée dans l'intervalle de temps T K à partir d'un retard de temps T2 après un saut de mélange, comme représenté sur la figure 2a-c. L'établissement des limites T KS et T KE de l'intervalle peut aussi être effectué autrement que par la mesure de température, par exemple par l'établissement des temps minimal et optimal après un démarrage à froid du moteur à combustion interne ou par l'apport d'une quantité minimale et maximale de chaleur.
La détermination de la capacité OSC_HK de stockage de l'oxygène est effectuée de façon adéquate par soustraction conformément à l'équation OSC_HK = OSC_K - OSC_VK.
Pour obtenir des valeurs reproductibles lors de la détermination de la capacité de stockage de l'oxygène du système catalytique entier, un chauffage homogène à c u̇r du système entier est nécessaire. Par conséquent, aucune évaluation de l'OSC n'est effectuée en présence de processus fortement dynamiques, qui peuvent conduire à des charges thermiques différentes du précatalyseur 2 et du catalyseur principal 11 et qui fausseraient ainsi les résultats obtenus. Des processus fortement dynamiques sont par exemple une forte accélération suivie d'une vitesse constante de conduite ou un freinage après une vitesse constante. La valeur du retard de temps T2 est corrigée de façon adéquate, de même que le retard de temps T1 d'une durée d'écoulement du gaz d'échappement du précatalyseur 2 jusqu'au capteur d'oxygène 6.
Pour le diagnostic du précatalyseur 2 et du catalyseur principal 11, on peut effectuer à la suite de la détermination des valeurs OSC_VK ou OSC_HK une comparaison avec des valeurs seuils qui sont choisies comme étant caractéristiques d'une fonction en ordre normal du catalyseur. Selon le résultat de la comparaison et en combinaison avec d'autres facteurs à établir, des dispositions sont entreprises telles que, par exemple, une régénération ou une désulfuration du catalyseur principal 11 ou une signalisation d'erreur, qui est déposée dans un système de gestion des fonctions du moteur ou affichée au moyen d'un instrument approprié, en cas de passage audessous de la valeur seuil. Autrement, le diagnostic peut être répété ultérieurement.
Trois états possibles de défauts existent pour un système catalytique constitué d'un précatalyseur et d'un catalyseur principal : - Précatalyseur en ordre VK i.O., catalyseur principal non en ordre HK n.i.O. - Précatalyseur non en ordre VK n.i.O., catalyseur principal non en ordre HK n.i.O. - Précatalyseur non en ordre VK n.i.O, catalyseur principal en ordre HK i.O.
L'expression en ordre désigne ici une valeur suffisamment haute de la capacité OSC.
Selon les valeurs établies de l'OSC, la charge en soufre du catalyseur principal S_HK ainsi que la capacité de stockage des oxydes NOx SF_HK, il est proposé conformément à l'invention une procédure pour la mise en u̇vre de mesures influençant la température du système catalyseur, comme représenté sur la figure 3.
Dans l'organigramme de la figure 3, il est admis que le catalyseur principal est un catalyseur de stockage des oxydes NOx. Il existe une capacité limitée FS_HK de stockage des oxydes NOx lorsque la valeur SF_HK est inférieure ou égale à SW SF. Sur la figure 3, on a utilisé l'abréviation NOx i.O. pour désigner une capacité suffisante de stockage des oxydes NOx. Des interrogations d'états du catalyseur sont indiquées avec un point d'interrogation. Il s'ensuit dans les étapes SI à S4 une détermination des valeurs OSC du précatalyseur, du système catalytique, du catalyseur principal ainsi qu'un diagnostic de la valeur OSC du système entier. Un contrôle est effectué dans l'étape S5 pour savoir si le précatalyseur est en ordre.
VK i.O. - HK n.i.O.
Au cas où le catalyseur principal n'est pas en ordre (S6), un contrôle est effectué dans l'étape S7 pour savoir si la quantité de soufre contenue dans le catalyseur de stockage des oxydes NOx est supérieure à un seuil applicable SW1, étant donné que la charge de soufre d'un catalyseur mène également à une réduction de la capacité OSC disponible. En outre, il est rationnel de contrôler si la capacité de stockage des oxydes NOx du catalyseur de stockage de ces oxydes est déjà limitée. Dans ce cas, il est décidé en fonction d'un seuil SW2 affecté à la désulfuration de désulfurer (Sll) le catalyseur principal, ou bien des dispositions sont prises pour maintenir la conversion des substances nocives du système d'échappement à un niveau suffisamment haut (S13).Le seuil SW2 peut exprimer une dépendance de la distance parcourue jusqu'ici ou de la masse passée de carburant. Une mesure qui convient pour accroître la conversion des substances nocives peut être, par exemple, une limitation du fonctionnement avec un mélange pauvre ou le remplacement du fonctionnement en charge stratifiée par d'autres modes de fonctionnement, par exemple par le fonctionnement pauvre homogène ou le fonctionnement stoechiométrique homogène. Cela mène en outre à une élévation du niveau de température dans l'ensemble du système d'échappement et par conséquent à un accroissement de l'activité totale du précatalyseur et du catalyseur principal.
Tant que la capacité de stockage des oxydes NOx se trouve au-dessus d'un seuil applicable, des dispositions d'élévation de la température ne sont prises, en fonction de la charge actuelle de soufre du catalyseur, que lorsque la température du catalyseur de stockage des oxydes NOx se trouve au-dessous d'un seuil SW3, SW4, pour lequel une conversion nécessaire des substances nocives présentes dans le gaz d'échappemenmt n'est plus assurée (S9, S15). Il peut s'agir en particulier de mesures qui mènent bien à une élévation du niveau de température dans le système d'échappement, mais qui limitent aussi peu que possible le fonctionnement optimal, en matière de consommation, du moteur lors du fonctionnement en charge stratifiée.Ce résultat peut être obtenu par des étapes telles que les suivantes : - fonctionnement étranglé en charge stratifiée, - chauffage optimisé du catalyseur après le démarrage du moteur, renonciation au fonctionnement en charge stratifiée en faveur du fonctionnement homogène avec mélange pauvre. VK n.i.O. - HK n.i.O.
Dans ce cas, on effectue comme dans le procédé décrit ci-dessus pour un précatalyseur reconnu en ordre de marche, tout d'abord une détermination d'une charge de soufre (S21) ou d'une capacité de stockage de NOx (S29), de même qu'on prend des dispositions correspondantes pour entretenir la conversion nécessaire des substances nocives ou une élévation nécessaire de température, à savoir des mesures telles qu'une limitation du fonctionnement en charge stratifiée, le remplacement du fonctionnement en charge stratifiée par un fonctionnement homogène avec mélange pauvre ou un fonctionnement stoechiométrique homogène. Toutefois, des dispositions d'élévation de température sont essentiellement prises pour le précatalyseur S24, S31 afin d'assurer une conversion maximale des substances nocives, en particulier après le démarrage du moteur.Ainsi, on fait avantageusement varier en conséquence une mesure de chauffage par décalage de l'angle d'allumage dans le sens d'un retardement dans l'intervalle des 2 à 120 premières secondes après le "démarrage du moteur".
VK n.i.O. - HK i.O.
Dans ce cas, on effectue tout d'abord un contrôle de la capacité de stockage des oxydes NOx par une méthode analogue à la méthode décrite ci-dessus pour un précatalyseur reconnu non en ordre. S'il advient que malgré un catalyseur principal reconnu en ordre, la capacité de stockage des oxydes NOx est en dessous de son seuil, des mesures correspondantes sont prises après le contrôle de la charge de soufre pour entretenir la conversion nécessaire des substances nocives ou l'élévation de la température, à savoir des mesures telles qu'une limitation du fonctionnement en charge stratifiée, le remplacement du fonctionnement en charge stratifiée par un fonctionnement homogène avec mélange pauvre ou un fonctionnement stoechiométrique homogène, ou une désulfuration du catalyseur.Lorsque la capacité de stockage des oxydes NOx du catalyseur principal est suffisante, seules des dispositions d'élévation de la température sont prises pour le précatalyseur (S20), afin d'assurer une conversion maximale des substances nocives en particulier après le démarrage du moteur, à un moment où la température du catalyseur principal n'a pas encore dépassé la température de light-off. Des dispositions d'élévation de température sont rationnelles aussi bien pour HC_CO que pour NOx. Une mesure de chauffage varie en outre en conséquence dans les limites des 2 à 120 premières secondes après le démarrage du moteur.
Selon une forme particulièrement avantageuse de mise en u̇vre de la méthode, une détermination de la capacité sélective de stockage de l'oxygène devrait autant que possible être effectuée pour chaque trajet du véhicule. Lorsque cela ne peut pas être effectué pour diverses raisons, on bloque les valeurs déterminées lors de la dernière mesure de la capacité OSC, de même qu'on continue d'effectuer le calcul de la puissance kilométrique cumulée depuis la dernière désulfuration ou du volume passé de carburant dans des conditions surstoechiométriques. Une désulfuration du catalyseur est ainsi toujours assurée tout au moins pour un état exceptionnel. En outre, les mesures correspondantes d'élévation de température ou de conversion des substances nocives continuent d'être prises.
Grâce au procédé conforme à l'invention, en particulier dans le cas de systèmes vieillis d'épuration des gaz d'échappement, on parvient par une détermination sélective de la capacité de stockage de l'oxygène et donc également de la capacité de conversion des catalyseurs individuels, à la possibilité adéquate de satisfaire aux différentes exigences du précatalyseur et du catalyseur principal et par conséquent d'entretenir avec la sûreté maximale d'émission le fonctionnement en charge stratifiée, avantageux du point de vue de la consommation, dans une plage de fonctionnement aussi grande que possible du moteur.The present invention relates to a method for influencing the temperature of a catalytic system installed in the exhaust system of an internal combustion engine capable of stratified charge or of operation with a lean mixture, advantageously with direct injection, system which comprises at least one precatalyst and at least one main catalyst disposed downstream of the precatalyst, and a device for implementing this process.
Known catalytic systems used for the purification of exhaust gases from internal combustion engines frequently include at least one small volume precatalyst disposed near the engine and at least one main catalyst of larger volume, located further downstream. The components of the system can then be produced as oxidation catalysts for the conversion of unburnt hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), as reduction catalysts for reducing nitrogen oxides NOx or as catalysts for 3 ways, which facilitate the oxidation and reduction conversions mentioned at the same time. In the case of internal combustion engines which can operate with a lean mixture, the main catalyst is also equipped with a NOx oxide storage component, which stores nitrogen oxides (NOx) during the operating phases with a lean mixture, during which the internal combustion engine is supplied with an air-fuel mixture rich in oxygen, of value, greater than 1, to release again and reduce these oxides during rich operating intervals of value less than 1.
Vehicles fitted with a spark ignition engine capable of using a lean mixture or suitable for stratified charge with direct injection, can operate at various speeds in the lower range of the charge. Operation under stratified charge is generally the most advantageous from the point of view of consumption. To exploit the maximum potential of this operating mode, an effort is made to use the stratified charge mode as often as possible.
The exhaust gas temperature of internal combustion engines usually decreases when the load is lowered and, to a lesser extent, when the speed of rotation decreases. For low-load regimes of extended duration, for example continuous idling, stopand-go traffic, city driving, a catalyst at least in first place is therefore partly cooled to such an extent that it no longer reaches its capacity maximum possible conversion. In particular, the operation under stratified load places great demands on the post-treatment of exhaust gases whose temperatures are relatively low compared to the stoichiometric operation of the engine, for lambda = 1. This is mainly in the case of aged systems of purification of the exhaust gases as the influence of aging leads to a shift in the start-up temperature towards higher temperatures and, consequently, to a light-off characteristic which is all the worse for the exhaust.
It is known in the prior art (document DE 197 29 087 C2) to take measures to raise the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst when the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst s 'lowers below established thresholds. It is true that these known means guarantee a certain emission safety, given that a cooling of the catalysts is prevented by a corresponding choice of temperature thresholds. However, beyond the simple question of temperature thresholds, no indication is possible with regard to the actual temperature regime of the catalyst. Consequently, when the temperature drops below a threshold, must usually renounce, in order to guarantee emission safety, the operation under stratified charge in favor of the homogeneous "warmer" regime but also resulting in greater fuel consumption, although the cooling of a small partial area of a catalyst below a temperature threshold can usually be tolerated.
In addition, a main catalyst whose temperature level is above a predetermined light-off temperature can at least partially compensate for a loss of conversion at least of a cooled precatalyst situated upstream, and measures special temperature rises are not necessary.
A remedy can be provided by measures to raise the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst as a function of the energy efficiency of a catalyst. A thermal current necessary for the corresponding catalyst, on the basis of the temperature of the exhaust gases, upstream of the precatalyst, and of a defined temperature of light-off is then established and gives cumulatively the energy yield of the catalyst. When exceeding predetermined threshold values for energy efficiency, measures can be taken to raise the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst. This determination is possible both for a precatalyst close to the engine and for a main catalyst located further downstream, but the precondition is then the determination of the corresponding conversion state of the precatalyst and, respectively, of the main catalyst. A knowledge of the current conversion capacity of the precatalyst and the main catalyst before the actual start of the engine is already of particular interest in combination with the intervention of raising the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst during the engine operation. The current light-off characteristic can thus be taken into account from the start of the engine by corresponding measures alongside the so-called "catalyst heating function", which usually occurs in the interval from the first 2 to 120 seconds after starting the engine. We can thus carry out different strategies for starting the engine, which are a function of the conversion capacity of the catalysts, in particular of the precatalyst, and therefore allow the lightoff temperature to be reached more quickly.
For the measures mentioned above, the presumed condition is a selective determination of the current conversion capacity of a catalyst. It is known that the oxygen storage capacity (oxygenstorage-capacity OSC) of a catalyst is related to the light-off temperature, in particular for the oxidation of unburnt hydrocarbons.
The known methods for determining the OSC take into account the signal patterns of an oxygen-sensitive measuring device installed upstream of the exhaust gas cleaning system, usually a combination of a nearby precatalyst. of the engine and a main catalyst disposed downstream, or installed after the main catalyst. The OSC is then selectively determined by means of the individual catalysts either by means of the total system, precatalyst and main catalyst, or in the presence of an additional oxygen-sensitive measuring device, placed between the catalysts.
The object of the present invention lies in the design of a method and a device which allow in a simple and inexpensive way the optimized operation of a catalytic system as a function of an established OSC of the precatalyst or of the main catalyst. of the catalytic system.
The objective of the present invention is achieved by a process for influencing the temperature of a catalytic system as defined in the preamble, characterized in that an OSC VK value of oxygen storage capacity of the OSC_HK precatalyst of the main catalyst and OSC_K of the catalytic system is determined, and, according to these values, selective measures are taken to influence the temperature of at least one of the components of the exhaust system, the precatalyst or the main catalyst.
The invention also relates to a device for influencing the temperature of a catalytic system, of the type defined in the preamble, characterized in that an apparatus is provided by means of which an OSC VK value of oxygen storage capacity of the precatalyst of the OSC HK main and OSC HK catalyst of the catalytic system is determined and, according to these values, selective measures are taken to influence the temperature of at least one of the components of the exhaust system, the precatalyst or the main catalyst .
In accordance with the invention, it is proposed to make selective arrangements for raising the temperature of the exhaust gases and / or of the catalyst for a catalytic system as a function of an established OSC value of the precatalyst and, respectively, of the main catalyst. .
In accordance with the invention, a method is used for the selective determination of the oxygen storage capacity of a precatalyst and of a main catalyst, method in which the OSC value of the individual catalysts can be determined selectively for a configuration of the system. with a precatalyst placed near the engine and a main catalyst placed downstream, without additional oxygen-sensitive measuring equipment between the catalysts.
To this end, the OSC value of the ready-to-use hot precatalyst is first of all determined when the OSC value of the main catalyst is not active or is only slightly active. At a later time, when the precatalyst and the main catalyst have reached their operating temperature and, therefore, the OSC value of the total system can be measured, the OSC value of the main catalyst is then determined. The OSC value is determined based on the appearance of a corresponding signal from an oxygen-sensitive measuring device (lambda probe, NOx oxide sensor) downstream of the main catalyst. OSC value of the precatalyst by this process is advantageously carried out only after the end of any prior heating arrangements, but before the light-off temperature of a main catalyst located downstream has been reached or exceeded.
The internal combustion engine then operates alternately between rich and lean air-fuel mixtures and the different signal times over time are evaluated, relative to the stored mass of oxygen. The larger the oxygen stock in a catalyst, the longer it takes until the oxygen-sensitive measuring equipment behind the catalyst or the exhaust gas cleaning system recognize the corresponding jump of the mixture.
During the operation of a catalytic system, it must be excluded that possible poisoning of the precatalyst by sulfur, in particular of the NOx oxide storage catalyst, which also leads to reduced values of OSC, has the consequence, by mistake, measures to raise the temperature of the exhaust gases and / or the catalyst. Corresponding measurements are only required as long as the sulfur loading of the catalyst is below an applicable threshold. The poisoning of the NOx oxide storage catalyst by sulfur can advantageously be detected by at least one of the following measures. On the one hand, a collapse of activity with respect to the NOx oxides can be detected in the presence of oxygen-sensitive measuring equipment (NOx sensor) downstream of the NOx oxide storage catalyst, on the other hand, a quantity of fixed value to be applied for the sulfur content of the fuel, the quantity of sulfur entering in the catalyst, can be calculated in an electronic computer as a function of the mass of fuel passed. The difference between a sulfur poisoned catalyst and an aged catalyst can therefore be made in combination with the selectively determined OSC values of the precatalyst and the main catalyst.
The determination of the instantaneous state of the catalyst is carried out by evaluation of the preset values of the OSC. In a preferred embodiment of the process, this is done as follows:
the OSC of the precatalyst is determined in a first step, as long as the light-off temperature of the main catalyst, and therefore its ability to store or return oxygen, is not exceeded.
As the aging of the catalysts increases during vehicle operation, the process becomes less sensitive with regard to dispersions, since the light-off temperature of the main catalyst is shifted to higher values as the aging increases. As a result, the temperature at which rich-poor alternating operation leads to oxygen storage or extraction also increases. For concepts comprising oxygen-sensitive measuring equipment (lambda probe) behind the precatalyst, this determination of the OSC values can be carried out independently of the temperature of the main catalyst.
In a second step, in which both the precatalyst and the main catalyst have reached their operating temperature and are at the same time heated to heat, the determination of the OSC value of the total system, as is already known, can be carried out by via a sudden jump of the probe behind the main catalyst. The presumed condition for a reproducible determination of the OSC value is then homogeneous heating of the total system.
In a third step, the OSC value which results from the values established for the main catalyst is determined: OSC-catprinc = OSC-system - OSC-precat.
These values are then compared with values freely applicable in an electronic computer and valid for the corresponding catalytic system.
Insofar as the determination of the OSC value of the total system and, respectively, of the individual catalysts does not drop below the predetermined values, no provision is made with regard to the desulfurization. If the determination of the OSC value is to be used to show a breach in the total oxygen storage capacity, a differentiation between precatalyst and main catalyst is then first carried out in the subsequent steps, as for the determination of the capacity oxygen storage of the total system.
If a gap in the oxygen storage capacity below a predetermined value is established by evaluation of the selective OSC values of the precatalyst and the main catalyst, a differentiation is first made between gaps in the OSC values at the level of the precatalyst and at the level of the main catalyst.
In accordance with the invention, a value of the oxygen storage capacity of the precatalyst OSC_VK and of the main catalyst OSC_HK is determined and, as a function of this value, selective arrangements are made to influence the temperature of at least one of the following components of the exhaust system's catalytic system, namely the precatalyst or main catalyst.
We appreciate the conduct of adaptations of heating measures of the catalyst immediately after starting the engine, or of measures serving to raise the temperature level of the exhaust gases while driving the vehicle to maintain the conversion capacity of the catalytic system.
The invention also relates to a device for implementing the method according to the invention, comprising a control device which determines a selective value OSC VK of the oxygen storage capacity of the precatalyst or OSC_HK of the main catalyst and of the measurements Selective can be taken according to these values to influence the temperature of at least one of the following components of the exhaust gas catalytic system, namely the precatalyst or main catalyst.
Other aspects and advantages of the present invention will emerge from the detailed description which follows, given with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine equipped with a system of exhaust fitted with a catalytic system, - Figure 2 shows the pattern over time of selected operating parameters of the internal combustion engine as well as an exhaust system which is attached to it, during the execution of a selective average of the OSC values according to an embodiment of the process according to the invention, - Figure 3 is a flowchart illustrating the execution of selective measurements to influence the temperature of a catalytic system according to the invention. schematically represents a motor vehicle equipped with an exhaust system. The exhaust gases from an internal combustion engine 1 which can advantageously operate with a lean mixture are supplied via an exhaust pipe 3, 3 ′ to a catalytic system which comprises a precatalyst 2 and a main catalyst 11 installed in series in downstream. The purified exhaust gases leave the catalytic system via the exhaust pipe 4. Downstream of the precatalyst 2 can be arranged, between the internal combustion engine 1 and the precatalyst 2, a probe 5 for the exhaust gases, which captures a lambda value of the engine, namely the lambda value M of the exhaust gases The purge probe 5 for exhaust gases is not compulsory, since the lambda value M can also be calculated from a model of the engine operation. An oxygen sensor 6 which captures the oxygen content of the purified exhaust gases, is arranged downstream of the main catalyst. The exhaust gas probe 5, like the sensor 6, are advantageously lambda probes or other sensors sensitive to oxygen. Particularly advantageous probes are two-position lambda probes, wide-band lambda probes as well as oxygen-sensitive NOx oxide sensors, with the function of lambda probe.
The signals from the sensor 6 are sent to a computer 7 which, inter alia, supplies fuel to the internal combustion engine 1 according to the operating conditions and / or according to the driver's expectations, acting for example on the accelerator. The computer 7 can capture signals from other sensors 9, 10, 12, 13, for example rotation speed, engine temperature, catalyst temperature, throttle position, load or power required of the internal combustion engine, and it can dose the fuel accordingly by means of a fuel supply system 8 for the internal combustion engine 1. In addition, equipment 7a is provided for determining an OSC value according to the shape of the signals oxygen sensor 6.
The precatalyst 2 is advantageously a three-way catalyst.
The catalyst 11 is advantageously endowed with the ability to store NOx gases and oxygen (02) and stores the NOx oxides contained in the exhaust gases when the internal combustion engine 1 operates with a lean mixture. In an advantageous embodiment of the invention, the catalyst 11 is advantageously a catalyst for storing NOx oxides.
The combination between a 2 to 3-way catalyst installed in the front in the exhaust gas stream and a catalyst 11 installed in the rear is particularly effective for cleaning the exhaust gases from engines capable of using a lean mixture. The precatalyst 2 can serve as a starting catalyst, which quickly reaches the operating temperature required after a cold start. For a lambda value M of the order of unity, this precatalyst operates as a conventional 3-way 3-way catalyst. During operation with a lean mixture for a lambda value greater than 1, carbon monoxide CO and CH hydrocarbons are converted in this precatalyst. In addition, the formation of nitrate can be supported in a catalyst 11 for storage of NOx oxides installed in series.
In another preferred embodiment of the invention, two precatalysts are arranged in parallel in front of the precatalyst, with a junction point of an exhaust gas pipe upstream of the main catalyst. Another embodiment of the exhaust system comprises two precatalysts and two main catalysts in each exhaust branch with, between the two exhaust branches, a connecting pipe arranged between the main catalyst and the precatalyst. It is also possible to have also upstream of the main catalyst two precatalysts mounted in series in the exhaust gas pipe.
A method is known in the prior art in which the lambda_M value is high and reduced and the variation appearing in the signal of the oxygen sensor 6 disposed downstream of the catalytic system is evaluated. The time delay between exceeding a first predetermined lean lambda value upstream of the catalyst 2 and exceeding a second predetermined lean lambda value downstream of the catalyst 11 is used for determining the storage capacity of the oxygen.
Unlike the mentioned state of the art, the preferred embodiment of the invention allows a separate determination of the oxygen storage capacity of the components of the catalytic system. A decisive advantage then lies in the fact that, in accordance with the invention, it is possible to dispense with the provision of an oxygen sensor between the catalysts 2 and 11. The embodiment is based on the consideration of what a Separate determination of the OSC values of one component of the catalytic system is carried out when the measurable OSC value of the other component is 0 or a negligible low value compared to the OSC value of the other component. In this case, the separate determination of the OSC value of the active component of the catalytic system is made possible by measuring the OSC value of the entire system.
It is known that the measurable OSC of a catalyst is related to its temperature. It is only when the light-off temperature, in particular carbon monoxide CO, is exceeded that a determination of OSC by the method described above is possible. For an NOx oxide storage catalyst, it is known that the OSC value is particularly suitable for diagnosing the 3-way function and the conversion of hydrocarbons from this type of catalyst.
The determination of the OSC is carried out, in accordance with the invention, according to the evaluation of the shape of the signals from the oxygen sensor 6 downstream of the main catalyst 11 by means of the equipment 7a.
For the selective determination of the oxygen absorption capacity of the precatalyst, the OSC VK value is determined within the limits of the time interval T_VK in which it is expected that the OSC_VK value is greater than a threshold value OSC VKS1 and in which the measurable OSC value of the main catalyst, OSC_HK, is less than a threshold value OSC HKS1, the coordinated value of the OSC of the entire catalytic system, OSC_K. The threshold values OSC_VKS1 and OSC_HKS1 are specific to the type of catalyst and may also differ due to series dispersions. The determination of the OSC_K value is advantageously carried out by means of the evaluation of a time delay of the oxygen concentration downstream of the main catalyst. The value OSC_VK is set approximately equal to the value OSC_K in the time interval T_VK.
FIG. 2 shows the appearance over time of a few relevant operating parameters of the internal combustion engine with a view to a more precise description of a preferred embodiment of the method according to the invention. In FIG. 2a, the curve 100 indicates the shape as a function of time of a temperature in the precatalyst. There is then a relatively low temperature at the start, as there is for example after the cold start of an internal combustion engine. Shortly after starting the internal combustion engine, the temperature 100 of the precatalyst reaches a light-off temperature, exceeds this temperature and approaches an essentially stationary value. The light-off temperature is usually defined as the temperature of a catalyst which it has reached a conversion rate of 50%. In the process described here, the light-off temperature may however be deliberately chosen to be higher by a predetermined amount, in order to ensure that the operational range of the catalyst is reached, as far as possible in the total volume. In the present case, a light-off temperature is advantageously used for carbon monoxide CO. Since the precatalyst 2 is disposed closer to the internal combustion engine than the main catalyst 11 located downstream, a rise in temperature of the main catalyst 11 due to heating by the exhaust gases only takes place at a later time and with a lower gradient than the precatalyst 2. In FIG. 2a, the shape of the temperature in the main catalyst is designated by the reference 110. It is obvious that the shape of the temperature 110 of the catalyst main 11 only increases with a delay in time relative to the temperature 100 of the precatalyst 2.
FIGS. 2b and 2c show the shape over time of each of the current measurable oxygen charges, OS_VK for the precatalyst 2 and OS HK for the main catalyst 11. The shape of OS_VK is designated by the reference 400 , that of OS_HK by the reference 410. One can note that OS VK takes a value clearly higher at the latest when the temperature Temp VK of the precatalyst is higher than the temperature of lightoff Temp_LOVK of the precatalyst. At this time, the temperature Temp_H of the main catalyst is significantly below its light-off temperature Temp_LOHK. Consequently, the current measurable oxygen load OS HK, as can be seen from the shape of the curve 410, is negligible or reaches the maximum possible value for the existing temperature of the main catalyst, however, it is significantly lower than OSC HKS1. This difference in behavior of OS_VK and OS_HK after cold start is used to determine the OSC values of the precatalyst separately.
Consequently, in this case, the time interval T_VK in which the value OSC_VK is greater than a threshold OSC_VKS1 and in which the value OSC_HK is less than a threshold value OSC_HKS1 is given by the time interval in which the value Temp-VK is higher than the light-off temperature Temp_LOVK and the Temp-HK value is lower than the light-off temperature Temp-LOHK of the main catalyst. The respective values of Temp HK and Temp VK can be determined by means of sensors 12 and 13 or calculated on the basis of a model. As will be understood, the start T_VKS and the end T_VKE of the time interval T VK can also essentially be established by a minimum time and a maximum time elapsed after a cold start of the combustion engine, or respectively by a minimum or maximum amount of stored heat. Insofar as other influencing factors such as outside temperature, vehicle speed, exhaust gas temperatures, mass flow of exhaust gases, etc. are not taken into account in determining the minimum or maximum time, one must however admit a rather great imprecision in this establishment of the time interval T_VK. Consequently, one appreciates a determination of the interval T_VKS or T_VKE for which one takes into account influencing factors such as outside temperature, vehicle speed, exhaust gas temperatures, mass flow of these gases, or similar factors.
In FIG. 2a, the reference 300 designates the shape as a function of time of the value lambda M engine in front of the precatalyst 2. The value of lambda_M in FIG. 2a shows a jump in mixing for the determination of the value OSC_VK. To this end, the exhaust system advantageously receives an exhaust gas first of all a little rich in lambda value between 0.70 and 0.99. From a time TF, there is therefore a rich allocated lambda value (lambda_riche). The oxygen accumulator of the precatalyst and of the main catalyst 11 installed downstream, charged up to this moment during the cold start, is emptied. There is, with a certain delay, an abrupt passage of the signal from the rich side at the level of the sensor 6 downstream of the main catalyst 11. The signal jump can also be used for the control, in order to establish the moment when a supply of the system d exhaust with a slightly lean exhaust gas (lambda_pauvre) must then be carried out. The lambda value then advantageously lies in a range from 1.005 to 1.5.
As soon as the precatalyst 2 and the main catalyst 11 are filled with oxygen, the sensor signal suddenly changes to a lean value SM1. A time delay T1 between TM and the time interval TS is chosen as a measure of the oxygen storage capacity, OSC_VK, of the precatalyst.
Since in the time interval T_VK considered, the temperature Temp HK of the main catalyst is below the light-off temperature Temp_LOHK, the OSC value established should only be assigned by approximation to precatalyst 2 which is present in l 'time interval T_VK considered a temperature which is above its light-off temperature, Temp_LOVK.
It should be emphasized that the pace 310, shown in FIG. 2b, of the lambda value behind the precatalyst 2 is not used in this embodiment of the invention, since a corresponding sensor is not necessary between the precatalyst 2 and the main catalyst 11. A length of time for the exhaust gas to flow from the precatalyst 2 to the oxygen sensor 6 downstream from the main catalyst 11 is incorporated, as is known, into a correction of the delay of Ti time.
In another particularly advantageous embodiment, the time T_F precedes the release time of the sensor signal. In particular, the time TF may be before the start of a temperature rise of the sensor 6. In this case, the oxygen accumulator of the precatalyst 2 is completely emptied before the actual release of the sensor has been reached. When the signal has reached an exploitable speed, a switching is then carried out with passage to poor conditions at time T M. An additional time is thus obtained at which the main catalyst 11 is still in a temperature raising phase and, according to its temperature, there can only be a low oxygen storage. A particular advantage is achieved when the accumulation of oxygen from the precatalyst 2 is emptied just before the actual release of the sensor.
The time T_M can take place before a release of the sensor signal, as it takes place according to the mentioned release procedure, in the event that the pre-established release conditions are satisfied. It is then judiciously required that the signal from the sensor satisfies predetermined exploitability criteria such as, for example, an absolute value, the value of fluctuations or of noise, the jump characteristic, or similar criteria. In particular, the appearance of the signal from the oxygen sensor 6 when using a lambda probe or an NOx oxide sensor already shows a dependence from which it starts shortly before the start of heating. It is possible to conclude a lean or rich exhaust value or a rich-lean or poor change. With regard to the change between a rich exhaust and an at least lean exhaust, this signal pace allows therefore even before the actual release of the sensor, an exploitation of the signal. A corresponding jump characteristic is advantageously used here. It is particularly advantageous that the determination is carried out just before the start of heating of the sensor by means of a mixing jump OSC_VK. In addition, the time TM or TF can be determined predictively on the basis of the time Ti which is established.
The OSC K value of the entire catalytic system can be determined from the time course of the oxygen concentration downstream of the main catalyst 11 between the limits of a time interval T_K, in which one should expect that the value OSC_HK is greater than a threshold value OSC_HKS2 and that the value OSC_VK is greater than a threshold value OSC_VKS2. The time interval TK is adequately determined by the fact that the temperature Temp VK y is greater than the temperature Temp_LOVK and that the temperature Temp_HK of the main catalyst there is greater than the temperature Temp_LOHK, because at these temperatures, the precatalyst 2 and the main catalyst 11 are both hot enough for service and active. The oxygen storage capacity of the entire catalytic system is advantageously determined in the time interval TK to from a time delay T2 after a mixing jump, as shown in Figure 2a-c. The establishment of the limits T KS and T KE of the interval can also be carried out other than by temperature measurement, for example by establishing the minimum and optimal times after a cold start of the internal combustion engine or by l '' a minimum and maximum amount of heat.
The determination of the oxygen storage capacity OSC_HK is carried out adequately by subtraction in accordance with the equation OSC_HK = OSC_K - OSC_VK.
To obtain reproducible values when determining the oxygen storage capacity of the entire catalytic system, homogeneous heating over the entire system is necessary. Consequently, no evaluation of the OSC is carried out in the presence of highly dynamic processes, which can lead to different thermal loads of the precatalyst 2 and of the main catalyst 11 and which would thus distort the results obtained. Highly dynamic processes are, for example, strong acceleration followed by a constant driving speed or braking after a constant speed. The value of the time delay T2 is corrected adequately, as well as the time delay T1 of a duration of flow of the exhaust gas from the precatalyst 2 to the oxygen sensor 6.
For the diagnosis of the precatalyst 2 and of the main catalyst 11, it is possible, following the determination of the values OSC_VK or OSC_HK, to compare with threshold values which are chosen as being characteristic of a function in normal order of the catalyst. Depending on the result of the comparison and in combination with other factors to be established, arrangements are made such as, for example, regeneration or desulfurization of the main catalyst 11 or an error signal, which is deposited in a system of management of engine functions or displayed by means of an appropriate instrument, in the event of passing below the threshold value. Otherwise, the diagnosis can be repeated later.
Three possible fault states exist for a catalytic system consisting of a precatalyst and a main catalyst: - Precatalyst in order VK iO, main catalyst not in order HK niO - Precatalyst not in order VK niO, main catalyst not in order HK niO - Precatalyst not in VK order niO, main catalyst in HK iO order
The expression in order here designates a sufficiently high value of the OSC capacity.
According to the established values of the OSC, the sulfur load of the main catalyst S_HK as well as the storage capacity of the NOx oxides SF_HK, a procedure is proposed according to the invention for the implementation of measurements influencing the temperature of the system catalyst, as shown in Figure 3.
In the flow diagram of FIG. 3, it is accepted that the main catalyst is a catalyst for the storage of NOx oxides. There is a limited capacity FS_HK for storing NOx oxides when the value SF_HK is less than or equal to SW SF. In FIG. 3, the abbreviation NOx iO has been used to designate a sufficient storage capacity for NOx oxides. Catalyst status interrogations are indicated with a question mark. It follows in steps S1 to S4 a determination of the OSC values of the precatalyst, of the catalytic system, of the main catalyst as well as a diagnosis of the OSC value of the entire system. A check is made in step S5 to know if the precatalyst is in order.
VK iO - HK niO
If the main catalyst is not in order (S6), a check is carried out in step S7 to know if the quantity of sulfur contained in the NOx oxide storage catalyst is greater than an applicable threshold SW1, being since the sulfur loading of a catalyst also leads to a reduction in the available OSC capacity. In addition, it is rational to check whether the storage capacity of the NOx oxides of the catalyst for storing these oxides is already limited. In this case, it is decided according to a threshold SW2 assigned to the desulfurization to desulfurize (Sll) the main catalyst, or else measures are taken to keep the conversion of harmful substances from the exhaust system at a sufficiently high level. (S13) .The threshold SW2 can express a dependence on the distance traveled so far or on the past mass of fuel. A suitable measure to increase the conversion of harmful substances can be, for example, a limitation of the operation with a lean mixture or the replacement of the operation under stratified charge by other modes of operation, for example by the homogeneous lean operation or the homogeneous stoichiometric operation. This also leads to an increase in the temperature level in the entire exhaust system and therefore to an increase in the total activity of the precatalyst and the main catalyst.
As long as the storage capacity of the NOx oxides is above an applicable threshold, arrangements for raising the temperature are not made, depending on the current sulfur load of the catalyst, until the temperature of the catalyst of NOx storage is below a threshold SW3, SW4, for which a necessary conversion of harmful substances present in the exhaust gas is no longer ensured (S9, S15). These may in particular be measures which do lead to a rise in the temperature level in the exhaust system, but which limit as little as possible the optimal operation, in terms of consumption, of the engine during operation under stratified load. This result can be obtained by stages such as the following: - throttled operation under stratified charge, - optimized heating of the catalyst after starting the engine, renouncing operation under stratified charge in favor of homogeneous operation with lean mixture. VK niO - HK niO
In this case, as in the process described above, for a pre-catalyst recognized in operating order, a determination of a sulfur charge (S21) or a NOx storage capacity (S29) is first carried out. , as well as corresponding arrangements are made to maintain the necessary conversion of harmful substances or a necessary rise in temperature, namely measures such as a limitation of the operation under layered load, the replacement of operation under layered load by operation homogeneous with lean mixture or homogeneous stoichiometric operation. However, temperature raising provisions are essentially taken for the precatalyst S24, S31 in order to ensure maximum conversion of the harmful substances, in particular after starting the engine. Thus, a heating measurement is advantageously varied accordingly. shift of the ignition angle in the direction of a delay in the interval from the first 2 to 120 seconds after the "engine start".
VK niO - HK iO
In this case, the storage capacity of the NOx oxides is first of all checked by a method analogous to the method described above for a recognized precatalyst not in order. If it happens that despite a main catalyst recognized in order, the storage capacity of NOx oxides is below its threshold, corresponding measures are taken after controlling the sulfur load to maintain the necessary conversion of harmful substances or l temperature rise, i.e. measures such as limiting operation under stratified charge, replacing operation under stratified charge with homogeneous operation with lean mixture or homogeneous stoichiometric operation, or desulfurization of the catalyst. storage of NOx oxides of the main catalyst is sufficient, only temperature raising arrangements are made for the precatalyst (S20), in order to ensure maximum conversion of harmful substances, in particular after starting the engine, at a time where the temperature of the main catalyst has not yet exceeded the temperature of light-off. Temperature elevation arrangements are rational for both HC_CO and NOx. A heating measurement also varies accordingly within the first 2 to 120 seconds after starting the engine.
According to a particularly advantageous form of implementation of the method, a determination of the selective oxygen storage capacity should as far as possible be carried out for each journey of the vehicle. When this cannot be done for various reasons, the values determined during the last OSC capacity measurement are blocked, as is the calculation of the cumulative kilometer power since the last desulphurization or of the volume passed of fuel under overstoichiometric conditions. Desulfurization of the catalyst is thus always ensured at least for an exceptional state. In addition, the corresponding measures to raise the temperature or convert harmful substances continue to be taken.
Thanks to the process according to the invention, in particular in the case of aged exhaust gas purification systems, this is achieved by a selective determination of the oxygen storage capacity and therefore also of the conversion capacity of the individual catalysts, with the adequate possibility of satisfying the different requirements of the precatalyst and of the main catalyst and consequently of maintaining with maximum safety of emission the operation under stratified charge, advantageous from the point of view of consumption, within a range of engine operation as large as possible.

LISTE DES REFERENCESLIST OF REFERENCES

REVENDICATIONS
Procédé et dispositif pour influencer la température d'un système catalytique 1 Moteur à combustion interne 2 Précatalyseur 3 Conduite d'échappement 3' Conduite d'échappement 4 Conduite d'échappement 5 Sonde lambda 6 Capteur d'oxygène 7 Calculateur (électronique) 7a Equipement de détermination d'une OSC 8 Système d'alimentation en carburant 9 Capteurs 10 Papillon (des gaz) 11 Catalyseur principal 12 Capteur de température 13 Capteur de température 100 Température dans le précatalyseur 110 Température dans le catalyseur principal 200 libération chauffage des capteurs 300 Lambda des gaz d'échappement avant le précatalyseur 310 Lambda des gaz d'échappement après le précatalyseur 320 Lambda des gaz d'échappement après le catalyseur principal 400 Charge d'oxygène précatalyseur 410 Charge d'oxygène catalyseur principal 1.Procédé pour influencer la température d'un système catalytique installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne apte à la charge stratifiée ou au fonctionnement avec un mélange pauvre, avantageusement à injection directe, système qui comprend au moins un précatalyseur et au moins un catalyseur principal disposé en aval du précatalyseur, caractérisé en ce qu'une valeur OSC VK de capacité de stockage de l'oxygène du précatalyseur, OSC HK du catalyseur principal et OSC_K du système catalytique, est déterminée, et, en fonction de ces valeurs, des dispositions sélectives sont prises pour influencer la température d'au moins l'un des composants du système d'échappement, le précatalyseur ou le catalyseur principal. Method and device for influencing the temperature of a catalytic system 1 Internal combustion engine 2 Precatalyst 3 Exhaust pipe 3 'Exhaust pipe 4 Exhaust pipe 5 Lambda probe 6 Oxygen sensor 7 Computer (electronics) 7a Equipment for determining a CSO 8 Fuel supply system 9 Sensors 10 Throttle valve (gas) 11 Main catalyst 12 Temperature sensor 13 Temperature sensor 100 Temperature in the precatalyst 110 Temperature in the main catalyst 200 heating release of the sensors 300 Lambda exhaust gas before precatalyst 310 Lambda exhaust gas after precatalyst 320 Lambda exhaust gas after main catalyst 400 Oxygen charge precatalyst 410 Oxygen charge main catalyst 1.Process to influence the temperature d '' a catalytic system installed in the exhaust system of an internal combustion engine suitable for stratified charge or for operation with a lean mixture, advantageously with direct injection, system which comprises at least one precatalyst and at least one main catalyst disposed downstream of the precatalyst, characterized in that an OSC VK value of storage capacity of the oxygen of the precatalyst, OSC HK of the main catalyst and OSC_K of the catalytic system, is determined, and, as a function of these values, selective measures are taken to influence the temperature of at least one of the components of the system d exhaust, the precatalyst or the main catalyst.

Claims (5)

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la détermination sélective de la valeur de la capacité de stockage de l'oxygène OSC_VK du précatalyseur, entre les limites d'un intervalle de temps T_VK, dans lequel on doit s'attendre à ce que OSC_VK soit supérieur à une valeur seuil OSC VKS1 et dans lequel la capacité OSC du catalyseur principal, OSC HK, est inférieure à une valeur seuil OSC_HKS1, la valeur OSC_K de l'OSC du système catalytique correspondant à l'intervalle de temps T VK est déterminée à partir d'une courbe de variation dans le temps de la concentration en oxygène en aval du catalyseur principal, et la valeur OSC VK est posée approximativement égale à OSC K et entre les limites d'un intervalle de temps T_K dans lequel on doit s'attendre à ce que la valeur OSC_HK soit supérieure à une valeur seuil OSC HKS2 et la valeur OSC VK soit supérieure à une valeur seuil OCS_VKS2, la valeur OSC_K du système catalytique correspondant à l'intervalle de temps T_K est déterminée à partir d'une courbe de variation dans le temps de la concentration en oxygène en aval du catalyseur principal, et la différence entre les valeurs OSC_K et OSC_VK est effectuée pour la détermination sélective de la capacité OSC_HK du catalyseur principal.2. Method according to claim 1, characterized in that, for the selective determination of the value of the oxygen storage capacity OSC_VK of the precatalyst, between the limits of a time interval T_VK, in which one must s' wait until OSC_VK is greater than a threshold value OSC VKS1 and in which the capacity OSC of the main catalyst, OSC HK, is less than a threshold value OSC_HKS1, the value OSC_K of the OSC of the catalytic system corresponding to the interval of time T VK is determined from a time variation curve of the oxygen concentration downstream of the main catalyst, and the value OSC VK is set approximately equal to OSC K and between the limits of a time interval T_K in which we should expect that the value OSC_HK is greater than a threshold value OSC HKS2 and the value OSC VK is greater than a threshold value OCS_VKS2, the value OSC_K of the corresponding catalytic system the time interval T_K is determined from a time variation curve of the oxygen concentration downstream of the main catalyst, and the difference between the values OSC_K and OSC_VK is made for the selective determination of the capacity OSC_HK of the main catalyst. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'intervalle de temps T_VK est fixé de façon telle qu'entre les limites de T_VK, la température Temp VK du précatalyseur soit supérieure à une température de light-off Temp_LOVK du précatalyseur et que la température Temp_HK du catalyseur principal soit inférieure à une température de light-off Temp_LOHK du catalyseur principal.3. Method according to claim 2, characterized in that the time interval T_VK is fixed such that between the limits of T_VK, the temperature Temp VK of the precatalyst is greater than a light-off temperature Temp_LOVK of the precatalyst and the temperature Temp_HK of the main catalyst is lower than a light-off temperature Temp_LOHK of the main catalyst. 4. Procédé suivant au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une valeur d'au moins un paramètre du catalyseur, à savoir charge de soufre S_HK ou capacité de stockage des oxydes NOx SF_HK, est déterminée et une désulfuration ou une amélioration de la conversion des oxydes NOx du catalyseur principal est effectuée en fonction de cette valeur ou de ces valeurs.4. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a value of at least one parameter of the catalyst, namely sulfur load S_HK or storage capacity of NOx oxides SF_HK, is determined and a desulfurization or an improvement in the conversion of the NOx oxides of the main catalyst is carried out as a function of this value or these values. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une désulfuration est effectuée pour une charge en soufre S_HK supérieure à une valeur seuil SW1 et pour une capacité de stockage SF_HK limitée inférieure à une valeur seuil SW_SF, avantageusement en fonction d'un paramètre de désulfuration DeS.5. Method according to claim 4, characterized in that a desulfurization is carried out for a sulfur load S_HK greater than a threshold value SW1 and for a limited storage capacity SF_HK less than a threshold value SW_SF, advantageously as a function of a DesSulfurization parameter DeS. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que si DeS est supérieur à une valeur seuil SW2, une désulfuration est effectuée, et si DeS est inférieur à une valeur seuil SW2, au moins une mesure est prise pour accroître la conversion des oxydes NOx.6. Method according to claim 5, characterized in that if DeS is greater than a threshold value SW2, desulfurization is carried out, and if DeS is less than a threshold value SW2, at least one measure is taken to increase the conversion of the oxides NOx. 7. Procédé suivant au moins l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que si SF_HK est inférieur à SW_SF et si la température Temp_HK du catalyseur principal est inférieure à une valeur seuil SW3 ou SW4, au moins une mesure est prise pour élever la température Temp_K du système catalytique total, SW3 étant coordonné à une valeur S_HK supérieure à SW1 et SW4 étant coordonné à une valeur S_BK inférieure à SW1.7. Method according to at least one of claims 4 to 6, characterized in that if SF_HK is less than SW_SF and if the temperature Temp_HK of the main catalyst is less than a threshold value SW3 or SW4, at least one measurement is taken for raise the temperature Temp_K of the total catalytic system, SW3 being coordinated to a value S_HK greater than SW1 and SW4 being coordinated to a value S_BK less than SW1. 8. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation dans le temps de la concentration en oxygène est exploitée pour la détermination d'une OSC après au moins un passage d'une valeur lambda du moteur, lambda M, d'une valeur pauvre préétablie, lambda_pauvre, à une valeur riche préétablie, lambda_riche, et/ou d'une valeur lambda riche préétablie, lambda_riche, à une valeur lambda pauvre préétablie, lambda_pauvre.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variation over time of the oxygen concentration is used for the determination of an OSC after at least one passage of an engine lambda value, lambda M, from a preset poor value, lambda_poor, to a preset rich value, lambda_riche, and / or from a preset rich lambda value, lambda_riche, to a preset poor lambda value, lambda_poor. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le retard de temps T1, T2 après le changement de la valeur lambda lambda M du moteur est exploité pour une réaction, coordonnée au changement, de la valeur lambda en aval du catalyseur principal (11).9. Method according to claim 8, characterized in that the time delay T1, T2 after the change of the lambda value lambda M of the engine is used for a reaction, coordinated to the change, of the lambda value downstream of the main catalyst ( 11). 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le retard de temps T1, T2 est corrigé d'une longueur de parcours du gaz d'échappement dans le temps du précatalyseur jusqu'au capteur d'oxygène en aval du catalyseur principal.10. Method according to claim 9, characterized in that the time delay T1, T2 is corrected by a path length of the exhaust gas in time from the precatalyst to the oxygen sensor downstream of the main catalyst. 11. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des dispositions suivantes est prise en fonction des valeurs OSC_VK, OSC_HK et/ou OSC_K, à savoir fonctionnement étranglé en charge stratifiée, chauffage optimisé du catalyseur après un démarrage du moteur, abandon du fonctionnement en charge stratifiée en faveur d'un fonctionnement homogène avec mélange pauvre ou décalage vers un retard de l'angle d'allumage.11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the following provisions is taken as a function of the values OSC_VK, OSC_HK and / or OSC_K, namely throttled operation in stratified charge, optimized heating of the catalyst after starting the engine, abandonment of stratified load operation in favor of homogeneous operation with lean mixture or shift towards a delay in the ignition angle. 12. Dispositif pour influencer la température d'un système catalytique installé dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne apte à la charge stratifiée ou au fonctionnement avec un mélange pauvre, avantageusement à injection directe, système qui comprend au moins un précatalyseur et au moins un catalyseur principal disposé en aval du précatalyseur, caractérisé en ce qu'une valeur de capacité de stockage de l'oxygène du précatalyseur OSC VK, du catalyseur principal OSC_HK et du système catalytique OSC_K est déterminée et, en fonction de ces valeurs, des dispositions sélectives sont prises pour influencer la température d'au moins l'un des composants du système d'échappement, le précatalyseur ou le catalyseur principal.12. Device for influencing the temperature of a catalytic system installed in the exhaust system of an internal combustion engine suitable for stratified charge or for operation with a lean mixture, advantageously with direct injection, system which comprises at least one precatalyst and at least one main catalyst disposed downstream of the precatalyst, characterized in that a value of oxygen storage capacity of the OSC VK precatalyst, of the main catalyst OSC_HK and of the catalytic system OSC_K is determined and, as a function of these values, selective measures are taken to influence the temperature of at least one of the components of the exhaust system, the precatalyst or the main catalyst.
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