FR2973832A1

FR2973832A1 - Dispositif de dosage d'injection dans un systeme de reduction catalytique selective

Info

Publication number: FR2973832A1
Application number: FR1153054A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Massot; Vincent Dubois; Thierry Bertin
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-12
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: FR2973832B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de dosage d'un volume de fluide réducteur à injecter dans un système de réduction catalytique sélective pour véhicule automobile. Le volume d'injection est défini par le volume compris entre deux électrovannes (33, 39) et l'injection est réalisée suivant un cycle élémentaire réalisé par une succession de phases (A, B, C, D) d'ouvertures et de fermetures des électrovannes (33, 39). Avantageusement, une pluralité d'électrovannes permettent le choix du volume de gaz à injecter, par le choix judicieux des deux électrovannes à actionner.

Description

DISPOSITIF DE DOSAGE D'INJECTION DANS UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE [0001 L'invention concerne un dispositif de dosage d'injection dans un système de réduction catalytique sélective. L'invention se situe dans le domaine des systèmes de traitement des oxydes d'azote par injection d'un gaz réactif à l'échappement d'un moteur à essence ou Diesel équipant un véhicule. [0002] Les moteurs thermiques, équipant notamment les véhicules automobiles, rejettent dans l'atmosphère des gaz polluants et contribuant à l'effet de serre. C'est le cas notamment des oxydes d'azote, communément désigné par l'acronyme NON. Dans un objectif de préservation de l'environnement, il est nécessaire de limiter l'émission de tels gaz. [0003] Des dispositifs de traitement des gaz polluants sont connus de l'état de la technique. Notamment, il est connu de recourir à un système de post-traitement des oxydes d'azote par injection d'un réactif à l'échappement, ou "réducteur". Un tel système est désigné par le sigle "SCR" correspondant à la terminologie "Selective Catalytic Reduction" ou "réduction catalytique sélective". Un système SCR se fonde sur une réaction chimique entre un agent réactif et les oxydes d'azote, la réaction assurant la transformation de ceux-ci en azote et en eau, dont le rejet dans l'atmosphère terrestre est non-polluant. [0004] La présente invention porte sur l'ensemble des systèmes SCR impliquant des agents injectés en phase gazeuse ou liquide. [0005] Par exemple, un système SCR peut être formé par une ou plusieurs cartouches contenant un sel d'ammoniac à l'état solide, une cartouche libérant de l'ammoniac sous la forme gazeuse lorsque celle-ci est chauffée. Un boîtier d'injection peut être disposé en aval des cartouches, le boîtier pouvant contenir une électrovanne contrôlant l'émission du réducteur. Le boîtier d'injection peut être contrôlé par un calculateur, par exemple le calculateur principal du véhicule. Le dispositif de chauffe d'une cartouche peut par exemple être asservi à la pression du gaz émis par la cartouche si un capteur de pression est disposé en sortie de la cartouche, ou bien à la pression du gaz au niveau du boîtier d'injection, si un capteur de pression est disposé au niveau du boîtier d'injection. Le boîtier d'injection peut être également asservi à la quantité de NO, émise par le système d'échappement du véhicule, par exemple de manière indirecte via un asservissement au régime moteur, ou à des phénomènes plus complexes représentatifs de la quantité de NOX émise. [0006] Différents systèmes SCR existent, suivant différentes configurations : par exemple des systèmes SCR comprennent une seule cartouche et au moins un capteur de pression disposé en amont du boîtier d'injection ; des systèmes peuvent comprendre une cartouche, associe à une cartouche de volume moindre, et au moins un capteur de pression en amont du boîtier d'injection ; des systèmes peuvent comprendre deux cartouches disposées en parallèle, les cartouches étant chacune assorties d'un clapet anti-retour afin que le gaz émis par une cartouche ne pénètre pas dans la cartouche disposée en parallèle, au moins un capteur de pression étant disposé en amont du boîtier d'injection ; des systèmes peuvent également comprendre deux cartouches d'une manière similaire aux systèmes décrits ci-avant, ainsi qu'une cartouche de moindre volume. [000n Il est nécessaire, dans un système SCR, de pouvoir doser de manière précise la quantité de gaz réducteur injectée. Dans les systèmes SCR connus, le débit global d'injection de gaz est régulé par un contrôle de la pression en amont d'une électrovanne comprise dans le boîtier d'injection, et par un contrôle de la fréquence d'ouverture et de fermeture de l'électrovanne. Une telle méthode ne permet cependant pas de contrôler avec une grande précision le volume de réducteur injecté dans le catalyseur. En outre une telle méthode requiert une électrovanne capable de fonctionner avec des fréquences d'ouverture et de fermeture potentiellement élevées, et capable de garantir une tenue en fatigue particulièrement bonne : une telle électrovanne représente une contribution significative au coût global d'un système SCR. [000si La présente invention vise à pallier au moins les inconvénients précités, en proposant un dispositif d'injection pour un système SCR d'un véhicule, permettant un contrôle précis du volume d'agent réducteur injecté dans le catalyseur. [0009] Un avantage de la présente invention est que celle-ci se fonde sur des dispositifs de moindre coût. [0010] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de dosage d'injection pour un boîtier d'injection d'un fluide pour un système de réduction catalytique sélective d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'électrovannes disposées le long d'une conduite du fluide reliée en amont à un dispositif de stockage et en aval à un catalyseur, le dispositif étant configuré pour doser un volume déterminé de fluide réducteur à injecter via la mise en oeuvre d'une séquence d'ouvertures et de fermetures d'une première électrovanne et d'une deuxième électrovanne disposée en aval de la première électrovanne, dans le sens de l'écoulement dudit fluide réducteur, la séquence comprenant : - une première phase d'ouverture de la première électrovanne est ouverte, la deuxième électrovanne étant fermée, - une deuxième phase de fermeture de la première électrovanne, - une troisième phase d'ouverture de la deuxième électrovanne, injectant le volume de fluide réducteur compris entre les première et deuxième électrovannes à ladite deuxième phase, - une quatrième phase de fermeture de la deuxième électrovanne. [0011] Dans un mode de réalisation de l'invention, des moyens de mesure de pression peuvent être formés par un capteur de pression disposé sensiblement entre les première et deuxième électrovannes. [0012] Dans un mode de réalisation de l'invention, des moyens de mesure de pression peuvent être formés par un premier capteur de pression disposé en amont de la première électrovanne et en aval de la deuxième électrovanne. [0013] Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de dosage d'injection peut comprendre une pluralité N supérieure à deux électrovannes, lesdites première et deuxième électrovannes étant sélectionnées par des moyens de sélection, de manière à définir un volume d'injection parmi plusieurs volumes réalisables. [0014] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par les figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 représente un schéma illustrant de manière synoptique un dispositif d'injection de gaz compris dans un système SCR ; - la figure 2 représente un schéma illustrant de manière synoptique le principe d'un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente des phases successives définissant le fonctionnement typique d'un dispositif, selon un exemple de réalisation de l'invention. [0015] En référence à la figure 1, un système SCR peut comprendre une cartouche 11 reliée à un boîtier d'injection 13 contrôlant l'injection d'un gaz réducteur dans un catalyseur non représenté sur la figure. Le boîtier d'injection 13 comprend au moins une électrovanne permettant le blocage ou la libération du gaz réducteur. Une seule cartouche est représentée sur la figure 1, néanmoins la présente invention peut tout également s'appliquer à un système SCR comprenant une pluralité de cartouches. La figure 1 ne constitue qu'un exemple non limitatif de la présente invention. [0016] Selon une spécificité de la présente invention et dont le principe est illustré par la figure 2, il est proposé que le boîtier d'injection contienne une pluralité d'électrovannes disposées le long de la conduite du fluide réducteur. [0017] La figure 2 illustre de manière synoptique un dispositif de dosage d'injection 20 comprenant une conduite de fluide 21, le long de laquelle sont disposées une pluralité d'électrovannes 23, 25, 27, 29. Ainsi, il est possible de définir un volume précis dans l'espace intérieur de la conduite de fluide 21, entre deux électrovannes choisies parmi la pluralité d'électrovannes, c'est-à-dire entre une première électrovanne et une deuxième électrovanne située en aval, dans le sens de l'écoulement du fluide réducteur. Par des phases d'ouvertures et de fermetures des deux électrovannes judicieusement définis et définissant des cycles élémentaires de dosage et d'injection, il est alors possible de contrôler le volume de fluide réducteur injecté. [0018] Avantageusement, il est possible de disposer des moyens de mesure de pression, formés par un capteur de pression 200, par exemple situé entre les deux électrovannes. Dans un mode de réalisation alternatif, il est possible de disposer deux capteurs de pression, respectivement en amont de la première électrovanne et en aval de la deuxième électrovanne. Les capteurs de pression permettent notamment de contrôler une séquence de dosage et d'injection de fluide réducteur. [0019] Dans des modes de réalisation comportant une pluralité N d'électrovanne supérieure à deux, un capteur de pression peut par exemple être disposé sensiblement entre les deux électrovannes dont les positions sont les plus centrales, ou bien deux capteurs de pression peuvent être disposés de part et d'autre des deux électrovannes dont les positions sont les plus extrêmes. [0020] Egalement, des moyens de mesure de la température peuvent être disposés entre les électrovannes ou bien de part et d'autre de celles-ci, les moyens de mesure de la température permettant également de contrôler le bon déroulement de l'injection de fluide réducteur, et d'ajuster les paramètres du boîtier d'injection, selon des techniques en elles-mêmes connues de l'état de la technique. [0021] Le contrôle des ouvertures et des fermetures des électrovannes peut par exemple être géré par un calculateur, le calculateur pouvant être dédié à cet effet, ou bien pouvant être dédié à une pluralité d'autres tâches liées au fonctionnement du véhicule. [0022] Le dosage et l'injection de fluide réducteur est réalisé grâce à l'application d'une séquence judicieusement définie, et présentée ci-après en référence à la figure 3. Dans l'exemple illustré par cette figure, seules deux électrovannes 33, 39 sont représentées, et un capteur de pression 300 est disposé entre les deux électrovannes, tous ces éléments étant disposés le long d'une conduite de fluide réducteur 31. La première électrovanne 33 est disposée en amont de la deuxième électrovanne 39, dans le sens de l'écoulement du fluide réducteur. Il ne s'agit pas d'un exemple limitatif de l'invention, et une pluralité plus grande d'électrovannes peut être envisagée, ainsi qu'une disposition alternative des moyens de mesure de la pression, ainsi que cela est explicité précédemment. [0023] La figure 3 présente une première phase A typique d'un cycle de fonctionnement du dispositif de dosage selon l'invention. Lors de la première phase A, il est procédé à une ouverture de la première électrovanne 33 est ouverte, la deuxième électrovanne 39 étant en position fermée. Lors de cette phase, la pression du volume de fluide compris entre les deux électrovannes 33, 39 atteint de manière quasi-instantanée valeur de la pression en sortie du système de stockage du fluide réducteur. [0024] La figure 3 présente également une deuxième phase B typique d'un cycle de fonctionnement du dispositif de dosage. Lors de la deuxième phase B, il est procédé à la fermeture de la première électrovanne 33. Le volume de fluide compris entre les deux électrovannes 33, 39 est donc emprisonné, à une pression élevée. [0025] La figure 3 présente également une troisième phase C typique d'un cycle de fonctionnement du dispositif de dosage. Lors de la troisième phase C, la première électrovanne 33 est maintenue en position fermée, et la deuxième électrovanne 39 est mise en position ouverte. Ainsi, le volume de fluide compris entre les deux électrovannes 33, 39 retombe rapidement à la pression de la conduite de fluide disposée en aval de la deuxième électrovanne 39. [0026] La figure 3 présente également une quatrième phase D typique d'un cycle de fonctionnement du dispositif de dosage. Lors de la quatrième phase D, la deuxième électrovanne 39 peut être mise en position fermée. Ainsi, le volume de fluide réducteur compris entre les deux électrovannes 33, 39 est emprisonné à une pression basse. [0027] Rigoureusement, les trois premières phases A, B, C précitées permettent l'injection d'un volume de gaz précisément déterminé. La quatrième phase D permet un retour du dispositif dans une configuration initiale, de manière à pouvoir enclencher à nouveau un cycle élémentaire de dosage, en démarrant une nouvelle première phase A. [0028] Avantageusement, un mode de réalisation de l'invention peut comprendre une pluralité N d'électrovannes, de manière à permettre d'ajuster en fonction des besoins, le volume de gaz à doser. Le volume peut être choisi parmi une gamme de volumes réalisables, par un choix approprié des première et deuxième électrovannes parmi la pluralité d'électrovannes. Les première et deuxième électrovannes peuvent alors être actionnées en séquence suivant les phases précitées de manière à permettre la réalisation de cycles élémentaires d'injection, les autres électrovannes étant alors maintenues en position ouverte. Le choix de la paire d'électrovannes à utiliser peut par exemple être contrôlé par des moyens de sélection, par exemple mis en oeuvre via le calculateur précité. [0029] Un avantage procuré par la présente invention, est qu'un dispositif de dosage selon l'un des modes de réalisation décrits précédemment, peut être réalisé avec des électrovannes de moindre coût, celles-ci n'étant notamment pas actionnées avec des fréquences de fonctionnement élevées. Typiquement, un cycle élémentaire de dosage peut avoir une durée de l'ordre de la seconde.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de dosage d'injection (20) pour un boîtier d'injection (13) d'un fluide pour un système de réduction catalytique sélective d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'électrovannes (23, 25, 27, 29) disposées le long d'une conduite du fluide (21) reliée en amont à un dispositif de stockage et en aval à un catalyseur, le dispositif (20) étant configuré pour doser un volume déterminé de fluide réducteur à injecter via la mise en oeuvre d'une séquence d'ouvertures et de fermetures d'une première électrovanne (33) et d'une deuxième électrovanne (39) disposée en aval de la première électrovanne (33), dans le sens de l'écoulement dudit fluide réducteur dans la conduite (21), la séquence comprenant : - une première phase (A) d'ouverture de la première électrovanne (33), la deuxième électrovanne (39) étant fermée, - une deuxième phase (B) de fermeture de la première électrovanne (33), - une troisième phase (C) d'ouverture de la deuxième électrovanne (39), injectant le volume de fluide réducteur compris entre les première et deuxième électrovannes (33, 39) à ladite deuxième phase (B), - une quatrième phase (D) de fermeture de la deuxième électrovanne (39).
2. Dispositif de dosage d'injection (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que des moyens de mesure de pression sont formés par un capteur de pression (300) disposé entre les première et deuxième électrovannes (33, 39).
3. Dispositif de dosage d'injection (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de mesure de pression sont formés par un premier capteur de pression disposé en amont de la première électrovanne (33) et un second capteur de 25 pression en aval de la deuxième électrovanne (39).
4. Dispositif (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité N supérieure à deux électrovannes (23, 25, 27, 29), lesdites première et deuxième électrovannes étantsélectionnées parmi la pluralité N d'électrovannes par des moyens de sélection, de manière à définir un volume d'injection parmi plusieurs volumes réalisables.