L'invention se situe dans le domaine de la dépollution diesel. Afin de répondre à la baisse des seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles, des systèmes de post-traitement des gaz de plus en plus complexes sont disposés dans la ligne d'échappement des moteurs à mélange pauvre. Ceux-ci permettent de réduire notamment les émissions de particules et d'oxydes d'azote, en plus du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés. Contrairement à un catalyseur d'oxydation traditionnel, ces systèmes fonctionnent de manière discontinue ou alternative, c'est-à-dire qu'en fonctionnement normal, ils piègent les polluants mais ne les traitent que lors des phases de régénération. Ainsi pour être régénérés, ces pièges nécessitent des modes de combustion spécifiques, afin de garantir les niveaux de température 15 et/ou de richesse nécessaires. Quand il faut envisager une phase de régénération d'un filtre à particules, la désulfuration d'un piège à oxyde d'azote NOx (éliminer le soufre stocké pour un regain d'efficacité) ou, plus généralement, le traitement de polluants à température élevée, on choisit un point de 20 fonctionnement du moteur favorable au processus de régénération. Pour améliorer l'efficacité de ces régénérations, il est nécessaire de produire une température interne aux systèmes de post-traitement supérieure à la température normale des gaz d'échappement et ce quelque soit le point de fonctionnement du moteur. Ainsi, par exemple, 25 pour un filtre à particules (FAP), l'oxydation des suies se fait de manière optimale vers 600°C. Lors des phases de régénération de ces moyens de post-traitement, un catalyseur d'oxydation (DOC) peut être utilisé pour élever la température des gaz d'échappement en aval de celui-ci. 30 La réaction exothermique permettant de fournir la température nécessaire à la régénération des systèmes de post-traitement est réalisé par une post injection et/ou par un cinquième injecteur . Ainsi, en matière de .post-injection, ou distingue la post-injection proche de la post-injection éloignée. 35 Selon la première technique, on injecte du gazole entre 20 et 70° après le point mort haut (après l'injection principale). Cette injection est destinée à brûler complètement dans le cylindre de façon à produire une élévation de la température avant turbine et, par conséquent, en entrée du catalyseur. Malgré tout, sur certains points de fonctionnement, la combustion n'est que partielle et génère une quantité de réducteurs et une réaction exothermique dans le catalyseur. Selon la seconde technique, on injecte le gazole entre 80° et 150° après le point mort haut. Cette injection est destinée à produire la quantité de réducteurs nécessaires qui, lors de leur traitement dans le DOC, permettront d'atteindre le niveau de température requis en entrée du système de post-traitement. L'énergie produite sur le vilebrequin est généralement nulle ou très faible. L'injecteur à l'échappement, souvent appelé Sème injecteur , est utilisé pour remplacer la post-injection, celui-ci ne produisant pas de dilution de l'huile par le carburant. Toutefois, ce dernier est limité dans sa plage d'utilisation. Le principe de cette stratégie est d'injecter le carburant directement dans les gaz d'échappement pour qu'il réagisse dans le DOC, créant ainsi la réaction exothermique permettant la régénération des systèmes de post-traitement placés en aval. Cependant, l'oxydation du carburant injecté dans les gaz d'échappement entrant dans le catalyseur d'oxydation nécessite une quantité minimale d'oxygène présent dans ces gaz d'échappement. Or, il arrive que dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, la quantité d'oxygène disponible soit insuffisante. Ceci a pour conséquence l'émission de fumées blanches et d'hydrocarbures (HO) imbrûlés par le véhicule. Il y a alors un risque de non-respect des normes de pollution, et un effet indésirable vis-à-vis du client. Actuellement, la consigne d'injection supplémentaire de carburant, que ce soit par post-injection ou par un Sème injecteur , est déterminée par le biais d'un contrôle de la température de sortie du DOC (TsDOC) ou de la température en entrée du filtre à particules. Ces stratégies peuvent être mises en oeuvre en faisant usage : -de cartographies de quantité de carburant à injecter suivant le point de fonctionnement ; -d'une boucle fermée sur la température (utilisation d'un capteur de température), -d'un calcul analytique d'exotherme à fournir pour obtenir la température souhaitée. Or, la teneur en oxygène des gaz d'échappement n'est pas prise en compte et il est possible qu'une certaine quantité de carburant puisse ne pas réagir dans le DOC à cause du manque d'oxygène disponible. Ceci a pour conséquence l'émission de HC et CO vers le filtre à particules, voire directement à l'atmosphère. Dans la littérature, il est parfois fait mention de l'utilisation d'un catalyseur d'oxydation à capacité de stockage d'oxygène ( OSC pour 10 Oxygen Storage Capacity ). Ce type de catalyseur a la capacité de piéger de l'oxygène. Ce piégeage se met en oeuvre lorsque l'oxygène est en excès dans les gaz d'échappement, et il se décharge lorsque l'oxygène est en défaut. Son intérêt majeur est de parvenir à compenser partiellement 15 les défauts d'oxygène nécessaires pour oxyder les réducteurs contenus dans le carburant et, ainsi, limiter les risque de fumées ou d'HC imbrûlés lors de l'utilisation du 5ème injecteur ou de la post-injection. Toutefois, la limitation de cette technique est liée au comportement dynamique du taux d'introduction du carburant dans la ligne 20 d'échappement. Par ailleurs, la capacité de stockage étant limitée, il est impossible par cette solution de garantir la non production de fumées/HC imbrûlés. Enfin, le surcoût engendré par cette solution n'est pas 25 négligeable. D'autres solutions s'appuient sur la modélisation de la concentration en oxygène des gaz, ou modélisent l'OSC du DOC et donc l'oxygène qu'il contient. C'est notamment le cas des documents US-A-2002/0073965 et US-A-2002/0062640. 30 La présente invention a pour but d'améliorer cette technique de calcul de la consigne de carburant injecté à l'échappement, afin de maintenir le profil de température en sortie du catalyseur d'oxydation, tout en prévenant les risques d'émettre des HC/CO en sortie catalyseur d'oxydation. 35 Ainsi, selon un premier aspect, l'invention se rapporte à un procédé pour abaisser les émissions de fumées blanches et d'hydrocarbures imbrulés lors de la régénération d'un équipement catalytique comprenant un catalyseur d'oxydation et un dispositif de post-traitement tel qu'un filtre à particules, placé sur la ligne d'échappement d'un moteur diesel de véhicule automobile, par. élévation de température consécutive à une injection de carburant, caractérisé par le fait qu'il consiste à détecter, à l'aide d'une sonde binaire à oxygène placée entre ledit catalyseur et ledit dispositif de post-traitement, le défaut ou l'excès d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie de catalyseur. Selon des caractéristiques avantageuses de ce procédé : -lorsque ladite sonde détecte le passage d'un excès à un défaut d'oxygène, on coupe ladite injection de carburant ; - l'on procède à nouveau à l'injection de carburant lorsque ladite sonde détecte le passage d'un défaut à un excès d'oxygène. Un autre aspect de l'invention est relatif à un dispositif pour abaisser les émissions de fumées blanches et d'hydrocarbure imbrulés lors de la régénération d'un équipement catalytique comprenant un catalyseur d'oxydation et un dispositif de post-traitement tel qu'un filtre à particules, placé sur la ligne d'échappement d'un moteur diesel de véhicule automobile, par élévation de température consécutive à une injection de carburant. Selon l'invention, ce dispositif comprend une sonde binaire à oxygène placée entre ledit catalyseur et ledit dispositif de post-traitement, apte à détecter le défaut ou l'excès d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie de catalyseur, ainsi que des moyens de coupure de l'injection de carburant lorsque ladite sonde détecte le passage d'un excès à un défaut d'oxygène. Avantageusement, ce dispositif comporte des moyens pour rétablir l'injection de carburant lorsque ladite sonde détecte le passage d'un défaut à un excès d'oxygène. The invention lies in the field of diesel depollution. In order to meet the lower thresholds for emissions of gaseous pollutants from motor vehicles, increasingly complex gas after-treatment systems are arranged in the exhaust line of lean-burn engines. These reduce particulate and nitrogen oxide emissions, in addition to carbon monoxide and unburned hydrocarbons. In contrast to a traditional oxidation catalyst, these systems operate discontinuously or alternatively, that is to say that in normal operation they trap pollutants but only treat them during regeneration phases. Thus, to be regenerated, these traps require specific modes of combustion, in order to guarantee the necessary temperature and / or wealth levels. When it is necessary to envisage a regeneration phase of a particulate filter, the desulphurization of a NOx nitrogen oxide trap (to eliminate the sulfur stored for a return of efficiency) or, more generally, the treatment of pollutants at temperature high, one chooses an operating point of the engine favorable to the regeneration process. To improve the efficiency of these regenerations, it is necessary to produce an internal temperature of the after-treatment systems greater than the normal temperature of the exhaust gas and whatever the point of operation of the engine. Thus, for example, for a particulate filter (DPF), oxidation of soot is optimally at about 600 ° C. During the regeneration phases of these post-treatment means, an oxidation catalyst (DOC) may be used to raise the temperature of the exhaust gas downstream thereof. The exothermic reaction to provide the temperature necessary for the regeneration of the post-treatment systems is achieved by a post injection and / or by a fifth injector. Thus, in terms of post-injection, or distinguishes the post-injection close to the distant post-injection. According to the first technique, diesel is injected between 20 and 70 ° after the top dead center (after the main injection). This injection is intended to burn completely in the cylinder so as to produce a rise in the temperature before the turbine and, consequently, at the inlet of the catalyst. Nevertheless, on some operating points, the combustion is only partial and generates a quantity of reducing agents and an exothermic reaction in the catalyst. According to the second technique, the diesel fuel is injected between 80 ° and 150 ° after the top dead center. This injection is intended to produce the quantity of necessary reducers which, during their treatment in the DOC, will achieve the required temperature level at the input of the post-treatment system. The energy produced on the crankshaft is generally zero or very low. The exhaust injector, often called the Injector, is used to replace the post-injection, which does not produce dilution of the oil by the fuel. However, the latter is limited in its range of use. The principle of this strategy is to inject the fuel directly into the exhaust gases to react in the DOC, thus creating the exothermic reaction for the regeneration of downstream post-treatment systems. However, the oxidation of the fuel injected into the exhaust gas entering the oxidation catalyst requires a minimal amount of oxygen present in these exhaust gases. However, it happens that under certain operating conditions of the engine, the amount of available oxygen is insufficient. This results in the emission of white smoke and hydrocarbons (HO) unburned by the vehicle. There is a risk of non-compliance with pollution standards and an undesirable effect on the customer. Currently, the additional fuel injection instruction, either by post-injection or by a Seeme injector, is determined by means of a control of the DOC exit temperature (TsDOC) or the temperature at the inlet of the particle filter. These strategies can be implemented by making use of: fuel quantity maps to be injected according to the operating point; a closed loop on the temperature (use of a temperature sensor), an analytical exotherm calculation to be provided to obtain the desired temperature. However, the oxygen content of the exhaust gas is not taken into account and it is possible that a certain amount of fuel may not react in the DOC because of the lack of available oxygen. This results in the emission of HC and CO to the particulate filter, or even directly to the atmosphere. In the literature, reference is sometimes made to the use of Oxygen Storage Capacity Oxygen Oxidation Catalyst (OSC). This type of catalyst has the ability to trap oxygen. This entrapment takes place when the oxygen is in excess in the exhaust gas, and it is discharged when the oxygen is in default. Its major advantage is to partially compensate for the oxygen deficits necessary to oxidize the reducing agents contained in the fuel and thus limit the risk of fumes or unburned HC when using the 5th injector or the post -injection. However, the limitation of this technique is related to the dynamic behavior of the fuel introduction rate in the exhaust line. Furthermore, the storage capacity is limited, it is impossible by this solution to ensure the non production of fumes / unburned HC. Finally, the extra cost generated by this solution is not negligible. Other solutions rely on the modeling of the gas oxygen concentration, or model the DOC OSC and therefore the oxygen it contains. This is particularly the case of US-A-2002/0073965 and US-A-2002/0062640. The object of the present invention is to improve this technique for calculating the fuel charge injected at the exhaust, in order to maintain the temperature profile at the outlet of the oxidation catalyst, while preventing the risks of emitting HC / CO output oxidation catalyst. Thus, according to a first aspect, the invention relates to a method for lowering the emissions of white fumes and unburned hydrocarbons during the regeneration of a catalytic equipment comprising an oxidation catalyst and a post-treatment device. such as a particulate filter, placed on the exhaust line of a motor vehicle diesel engine, by. temperature rise following a fuel injection, characterized in that it consists in detecting, by means of an oxygen binary probe placed between said catalyst and said post-treatment device, the defect or the excess of oxygen in the exhaust gas at the catalyst outlet. According to advantageous features of this method: when said probe detects the passage of an excess to a lack of oxygen, said fuel injection is cut off; - Fuel is again injected when said probe detects the passage of a defect to an excess of oxygen. Another aspect of the invention relates to a device for lowering the emissions of white smoke and unburned hydrocarbon during the regeneration of a catalytic equipment comprising an oxidation catalyst and a post-treatment device such as a particulate filter, placed on the exhaust line of a diesel engine of a motor vehicle, by raising the temperature following a fuel injection. According to the invention, this device comprises an oxygen binary probe placed between said catalyst and said post-treatment device, able to detect the defect or excess of oxygen in the exhaust gas at the catalyst outlet, as well as means for cutting off the fuel injection when said probe detects the passage of an excess to an oxygen deficiency. Advantageously, this device comprises means for restoring the fuel injection when said probe detects the passage of a defect to an excess of oxygen.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue simplifiée d'un moteur diesel et d'une 35 ligne d'échappement avec lesquels le présent procédé peut être mis en oeuvre ; - la figure 2 est une courbe montrant, en fonction du temps, l'évolution du signal d'une sonde binaire à oxygène implantée au sein d'une telle installation ; - les figures 3 et 4 sont des courbes montrant l'évolution, en parallèle et en fonction du temps, de la quantité de carburant injecté, selon que l'on ne met pas, respectivement que l'on met en oeuvre le procédé selon l'invention. A la figure 1 annexée est représenté un moteur diesel M pourvus de quatre cylindres C. Sa ligne d'échappement 2 comprend un système de post-traitement 1 avec un catalyseur d'oxydation DOC et un filtre à particules FAP. Les références I et J désignent respectivement le système d'injection intégré au moteur, et un injecteur additionnel, placé sur la ligne d'échappement 2, juste en amont du DOC. Other features and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows. This description will be made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a simplified view of a diesel engine and an exhaust line with which the present method can be implemented; FIG. 2 is a curve showing, as a function of time, the evolution of the signal of an oxygen binary probe implanted within such an installation; FIGS. 3 and 4 are curves showing the evolution, in parallel and as a function of time, of the quantity of fuel injected, according to whether the method according to the invention is not implemented respectively. 'invention. Appended FIG. 1 shows a diesel engine M provided with four cylinders C. Its exhaust line 2 comprises a post-treatment system 1 with a DOC oxidation catalyst and a particulate filter FAP. The references I and J respectively designate the injection system integrated into the engine, and an additional injector placed on the exhaust line 2 just upstream of the DOC.
Une sonde binaire à oxygène, ou sonde Lambda 3, est placé au sein du dispositif 1 entre le catalyseur DOC et le filtre FAP. Elle mesure la teneur en oxygène des gaz d'échappement qui quittent le DOC pour entrer dans le FAP. La quantité de carburant destinée à réagir dans le catalyseur d'oxydation DOC en cours de régénération du filtre à particules FAP peut-être injectée dans les gaz d'échappement par la post-injection I et/ou par l'injecteur additionnel J placé en amont ou en aval de la turbine. La quantité de carburant injectée est déterminée par la stratégie de régulation de la température du filtre à particules FAP. An oxygen binary probe, or Lambda probe 3, is placed within the device 1 between the DOC catalyst and the FAP filter. It measures the oxygen content of exhaust gases leaving the DOC to enter the FAP. The quantity of fuel intended to react in the DOC oxidation catalyst during regeneration of the particulate filter FAP can be injected into the exhaust gases by the post-injection I and / or by the additional injector J placed in upstream or downstream of the turbine. The amount of fuel injected is determined by the temperature control strategy of the particulate filter FAP.
Le principe à la base de la présente invention repose sur l'utilisation d'une sonde lambda 3, ou sonde binaire, placée entre le DOC et le FAP, et destinée à indiquer si les gaz d'échappement en sortie du catalyseur d'oxydation DOC sont en défaut ou en excès d'oxygène. La sonde lambda peut être dans deux états : - Premier état : La sonde est à l'état pauvre (lean û état 1) : Elle indique la présence d'oxygène dans les gaz sortant du DOC. L'oxygène est en excès lors de la réaction dans le DOC. Il n'y a donc pas de risque de production de fumées et le carburant supplémentaire injecté pour créer l'exotherme destiné à oxyder les suies contenues dans le filtre à particules peut réagir entièrement avec l'oxygène des gaz. Dans ce cas là, la consigne de carburant injecté à l'échappement définie par la stratégie de régulation de la température du filtre à particules n'est pas modifiée. - Deuxième état : La sonde est à l'état riche (rich û état 0) . Elle indique un défaut d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie du DOC. Dans ce cas, l'oxygène est présent en quantité insuffisante pour oxyder la totalité du carburant injecté par la post-injection (éloignée) ou le Sème injecteur. Au moment du basculement de l'état pauvre (état 1) à l'état riche (état 0) , on se propose donc de couper l'injection supplémentaire de carburant pour éviter ainsi tout risque de fumées blanche ou d'HC imbrûlés en sortie de l'échappement. Dans le même temps, les intégrateurs de la stratégie de contrôle de la température en entrée du filtre FAP sont figés, afin d'éviter des dérives de commande, et le risque d'une déstabilisation du contrôleur. The principle underlying the present invention is based on the use of a lambda probe 3, or binary probe, placed between the DOC and the FAP, and intended to indicate whether the exhaust gas at the outlet of the oxidation catalyst DOC are in default or in excess of oxygen. The lambda probe can be in two states: - First state: The probe is in the lean state (lean state 1): It indicates the presence of oxygen in the gases leaving the DOC. The oxygen is in excess during the reaction in the DOC. There is therefore no risk of producing smoke and the additional fuel injected to create the exotherm intended to oxidize the soot contained in the particulate filter can react entirely with the oxygen of the gases. In this case, the fuel setpoint injected into the exhaust defined by the temperature control strategy of the particulate filter is not changed. - Second state: The probe is in the rich state (rich state 0). It indicates an oxygen deficiency in the exhaust gas at the DOC outlet. In this case, the oxygen is present in insufficient quantity to oxidize all the fuel injected by the post-injection (remote) or the fifth injector. When switching from the lean state (state 1) to the rich state (state 0), it is therefore proposed to cut the additional injection of fuel to avoid any risk of white smoke or unburned HC output exhaust. At the same time, the integrators of the input temperature control strategy of the FAP filter are frozen, in order to avoid control drifts, and the risk of destabilization of the controller.
Lorsque la sonde repasse à l'état pauvre , l'injection est à nouveau autorisée, et la stratégie de contrôle reprend son bon fonctionnement. On peut représenter le fonctionnement du procédé selon l'invention à l'aide des figures 2 à 4 annexées. When the probe returns to the lean state, the injection is again allowed, and the control strategy resumes its proper operation. The operation of the method according to the invention can be represented by means of the appended FIGS. 2 to 4.
Ainsi, à la figure 1 est représenté en fonction du temps, le signal enregistré par la sonde 3. A la figure 3, la valeur Qinj théorique représente la quantité de carburant qui aurait été injectée sans l'utilisation de l'information de la sonde binaire 3. La valeur Qinj réel de la figure 4 est la quantité de carburant qui est injectée en faisant usage du procédé selon l'invention. Ainsi, la présente invention permet de tenir compte de la présence ou non d'oxygène dans les gaz d'échappement et entraîne, par ce biais, une baisse des émissions de fumées blanches et d'HC imbrûlés lors des régénérations des systèmes de post-traitement. Thus, in FIG. 1, the signal recorded by the probe 3 is represented as a function of time. In FIG. 3, the theoretical value Qinj represents the quantity of fuel that would have been injected without the use of the probe information. binary 3. The actual value Qinj of Figure 4 is the amount of fuel that is injected by making use of the method according to the invention. Thus, the present invention makes it possible to take into account the presence or absence of oxygen in the exhaust gases and thereby leads to a decrease in the emissions of white fumes and unburned HC during regenerations of the post-combustion systems. treatment.
Selon une variante, il peut être envisagé d'apprendre le débit maximum injectable à l'échappement en décrémentant la consigne d'injection lors de l'état 0 jusqu'à obtenir de nouveau de l'oxygène dans les gaz d'échappement (état 1 ), et ce dans des conditions stables de fonctionnement du moteur. According to one variant, it is possible to envisage learning the maximum injectable flow rate at the exhaust by decrementing the injection setpoint during state 0 until oxygen is again obtained in the exhaust gases (state 1), under stable engine operating conditions.