FR2979381A1

FR2979381A1 - Gestion optimisee d'un catalyseur scr de vehicule automobile

Info

Publication number: FR2979381A1
Application number: FR1157648A
Authority: FR
Inventors: Pierre-Yves Le-Morvan; Aurelien Ramseyer; Linda Hadjiat
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-01
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: FR2979381B1

Abstract

Un procédé de gestion d'un groupe motopropulseur comportant un dispositif de post-traitement de gaz d'échappement comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective d'oxydes d'azote contenus dans les gaz, comprend les étapes suivantes de surveiller au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif de post-traitement permettant de détecter un risque ou une présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur, puis en cas de détection de risque ou de présence de fuite, d'augmenter la quantité d'oxydes d'azote dans le catalyseur pour diminuer la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur jusqu'à supprimer le risque ou la présence de fuite. L'invention concerne aussi un groupe motopropulseur et un véhicule automobile.

Description

Gestion optimisée d'un catalyseur SCR de véhicule automobile Domaine technique de l'invention L'invention concerne un groupe motopropulseur avec un dispositif de post-traitement comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective (SCR) pour la réduction d'oxydes d'azote NOx contenus dans les gaz émis par un moteur interne d'un véhicule automobile ainsi qu'un procédé de gestion du groupe motopropulseur pour optimiser son fonctionnement. Elle concerne aussi un véhicule automobile en tant que tel équipé d'un tel groupe motopropulseur. État de la technique Les moteurs à combustion interne génèrent principalement des oxydes d'azote (NOx, principalement NO et NO2), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures (HC) et des particules. Des systèmes de post- traitement des gaz d'échappement de plus en plus complexes sont disposés dans les lignes d'échappement des moteurs à mélange pauvre pour répondre à la baisse des seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles.

Une manière de réduire ces émissions polluantes est de disposer un catalyseur de réduction catalytique sélective (SCR) d'oxydes d'azote, par un agent réducteur (comme par exemple de l'ammoniac NH3), contenus dans les gaz d'échappement. Un tel catalyseur fonctionne par injection d'une solution réductrice dans la ligne d'échappement en amont du catalyseur, cette solution étant apte à former l'agent réducteur après réaction chimique. Une solution réductrice connue est l'AdBlue®.

Le dispositif de post-traitement nécessite en général l'adjonction d'un réservoir contenant la solution réductrice, d'un dispositif d'injection spécifique en amont du catalyseur et d'un dispositif permettant de mélanger la solution réductrice ou l'agent réducteur avec les gaz d'échappement afin d'homogénéiser le mélange entrant dans le catalyseur pour améliorer le traitement des oxydes d'azote. L'optimisation d'un dispositif de post-traitement basé sur un catalyseur SCR nécessite une adaptation fine de la quantité d'agent réducteur (que celui-ci soit stocké ou injecté) par rapport à celle des oxydes d'azote à traiter. En effet, un surdosage d'agent réducteur conduit à augmenter les consommations de réducteur inutilement, ainsi que les émissions par exemple d'ammoniac à l'échappement qui est composé fortement odorant et très toxique et cette situation n'est évidemment pas satisfaisante. Un sous-dosage au contraire ne permet pas d'éliminer tous les oxydes d'azote et le catalyseur SCR présente alors une efficacité insuffisante.

Ainsi, pour assurer une bonne efficacité de traitement des oxydes d'azote, il est nécessaire de réguler la masse d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à un niveau résultant d'un compromis : suffisamment élevé pour garantir une bonne conversion des oxydes d'azote (éviter un sous-dosage), mais suffisamment faible pour éviter des fuites d'agent réducteur (situation de surdosage). Or l'efficacité de traitement des oxydes d'azote et la quantité d'agent réducteur maximale (au-delà de laquelle les fuites d'agent réducteur apparaissent) qu'il est possible de stocker dans le catalyseur dépendent des conditions de température et de débit des gaz d'échappement dans le catalyseur SCR. Notamment, la courbe représentative de la quantité d'agent réducteur maximale, en fonction de la température, présente une forme de cloche avec une partie décroissante pour les plus hautes températures. Il en résulte des risques de fuites d'agent réducteur en cas de dépassement de la quantité réelle d'agent réducteur au-delà de la quantité maximale selon la courbe, par exemple en cas d'augmentation de température des gaz (résultant par exemple d'une sollicitation accrue du moteur) dans un temps insuffisant pour permettre dans le même temps de diminuer suffisamment la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur pour ne pas dépasser la quantité maximale. En effet, le problème vient du fait que, même si aucune injection d'agent réducteur n'est réalisée pendant l'augmentation de température, la quantité d'agent réducteur stockée baisse lentement car elle ne dépend que de la quantité d'oxydes d'azote traités par le catalyseur SCR.

C'est pourquoi pour limiter de tels risques, la technique connue de régulation de la masse d'agent réducteur dans le catalyseur SCR passe par une estimation de la température des gaz dans le catalyseur, puis une détermination d'une valeur cible autour de laquelle la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR doit ensuite être régulée. Les valeurs cibles sont préétablies au cours d'essais préalables et correspondent, pour chaque température, à la quantité maximale d'agent réducteur à laquelle une marge suffisamment grande est soustraite pour éviter des dépassements de la quantité réelle d'agent réducteur au-delà des quantités maximales au cours de la dynamique d'évolution des températures des gaz dans le catalyseur SCR. Autrement dit, cette technique de régulation impose une marge importante entre la quantité d'agent réducteur maximale admissible et celle réellement présente dans le catalyseur, correspondant plus ou moins à la valeur cible.

Cependant, cette régulation présente l'inconvénient de pénaliser fortement l'efficacité de traitement des oxydes d'azote. En effet, étant donné la limitation de la quantité d'agent réducteur stocké ou injecté (en raison de l'existence de la marge importante) pour limiter les risques de fuites d'agent réducteur, l'efficacité de traitement des oxydes d'azote se trouve concomitamment limitée.

Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution de post-traitement des gaz d'échappement à base de catalyseur SCR qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus, permettant notamment un traitement optimisé et plus performant. En particulier, un objet de l'invention consiste à fournir une régulation de la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR (par injection et éventuellement stockage dans le catalyseur) qui permette de limiter les risques de fuites d'agent réducteur tout en améliorant l'efficacité de traitement. Un premier aspect de l'invention concerne un procédé de gestion d'un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne et un dispositif de post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective d'oxydes d'azote contenus dans les gaz, le procédé de gestion comprenant un procédé de régulation de la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur. Le procédé de régulation comprend les étapes suivantes : - surveiller au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif de post-traitement permettant de détecter un risque ou une présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur, - en cas de détection de risque ou de présence de fuite, augmenter la quantité d'oxydes d'azote dans le catalyseur pour diminuer la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur jusqu'à supprimer le risque ou la présence de fuite. L'agent réducteur peut être de l'ammoniac. La deuxième étape du procédé de régulation peut comprendre une modification de l'injection du carburant dans le moteur à combustion interne, et/ou une modification de la commande d'air admis dans le moteur à combustion interne. La première étape du procédé de régulation comprend une mesure et/ou une évaluation de la quantité d'agent réducteur en aval du catalyseur pour détecter directement la présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur. 15 La première étape du procédé de régulation peut comprendre une mesure et/ou une évaluation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur. 20 Le procédé de régulation peut comprendre les étapes supplémentaires de : - définir une valeur cible d'agent réducteur dans le catalyseur au moins en fonction de la température des gaz au niveau du catalyseur, - réguler la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur à 25 partir de la valeur cible définie. Le procédé de régulation peut comprendre une étape supplémentaire de comparaison de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur avec la valeur cible. 10 30 La deuxième étape du procédé de régulation peut être déclenchée si la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur et la valeur cible est supérieure à un seuil prédéfini.

L'augmentation de la quantité d'oxyde d'azote selon la deuxième étape du procédé de régulation peut être interrompue lorsque la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur et la valeur cible est inférieure au seuil prédéfini.

L'étape de régulation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur à partir de la valeur cible, peut comprendre une commande de l'injection d'agent réducteur en amont du catalyseur dépendant d'une consigne d'injection fonction de la valeur cible définie et de la quantité d'agent réducteur stockée dans le catalyseur.

Le procédé de régulation peut comprendre une détermination du débit des gaz d'échappement, la définition de la valeur cible étant fonction du débit déterminé.

La définition de la valeur cible peut comprendre la lecture d'un abaque prédéfini prenant en entrée la valeur de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur et fournissant en sortie la valeur cible. La valeur cible fournie en sortie à chaque point de l'abaque peut correspondre à la valeur maximale admissible d'agent réducteur dans le catalyseur, au-delà de laquelle une fuite d'agent réducteur est présente en aval du catalyseur, à laquelle une marge prédéterminée est soustraite. Le procédé de régulation peut comprendre une détermination de la quantité d'oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement en amont et/ou en aval du catalyseur.

Un deuxième aspect de l'invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, une voie d'échappement et un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement émis par le moteur comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective d'oxydes d'azote contenus dans les gaz. Il peut comprendre au moins un capteur de mesure du paramètre de fonctionnement et une unité de commande électronique qui met en oeuvre le procédé de gestion, et un injecteur pour solution réductrice en amont du catalyseur.

Le capteur de mesure peut consister en un capteur disposé en aval du catalyseur apte à mesurer et/ou évaluer la quantité d'agent réducteur en aval du catalyseur afin de détecter directement la présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur.

Le capteur de mesure peut consister en un capteur apte à mesurer et/ou évaluer la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur. Un troisième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un tel groupe motopropulseur, apte à réduire la quantité des oxydes d'azote contenus dans les gaz. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - les figures 1 et 2 représentent schématiquement un exemple de dispositif de post-traitement selon l'invention, - la figure 3 est un organigramme représentant les étapes d'un exemple de procédé de gestion selon l'invention, - la figure 4 illustre la courbe d'évolution, en fonction de la température des gaz d'échappement dans le catalyseur SCR, de la 5 quantité maximale d'agent réducteur NH3 dans le catalyseur SCR ainsi que de la valeur cible et de la valeur de déclenchement, - la figure 5 représente la courbe d'un exemple d'évolution dans le temps de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur SCR, 10 - la figure 6 représente, en fonction du temps, la quantité maximale d'agent réducteur NH3, la valeur cible, la quantité réelle d'agent réducteur et la valeur de déclenchement, pour la stratégie selon l'art antérieur, - et la figure 7 représente, pour la stratégie selon l'invention, en 15 fonction du temps, la quantité maximale d'agent réducteur NH3, la valeur cible, la quantité réelle d'agent réducteur et la valeur de déclenchement. Description de modes préférentiels de l'invention 20 L'invention sera décrite ci-dessous en application à un agent réducteur constitué par le cas particulier de l'ammoniac NH3 formé par exemple à partir d'une solution réductrice à base d'urée telle que le produit vendu sous la dénomination commerciale AdBlue® correspondant à la solution AUS32 à 32,5% d'urée. Il reste toutefois que l'invention peut être 25 transposée à tout autre agent réducteur. Les figures 1 et 2 représentent un groupe motopropulseur de véhicule automobile, avec un dispositif de post traitement comprenant un catalyseur SCR repéré 10 monté sur une voie d'échappement 11 pour 30 les gaz émis par un moteur à combustion interne 12. Un dispositif d'injection 13 est monté en amont du catalyseur 10, suivant le sens d'écoulement 14 des gaz le long de la voie 11. Le dispositif d'injection 13 est alimenté par une entrée 15 en une solution aqueuse d'urée, l'urée ayant la propriété de se décomposer en ammoniac NH3 à haute température, de sorte à pouvoir injecter dans la voie d'échappement 11 la quantité d'ammoniac exigée par le catalyseur 10. L'entrée 15 est alimentée par un réservoir 16 contenant de la solution réductrice. Ce dispositif comprend de plus plusieurs capteurs : un capteur de température 17 configuré pour déterminer (par mesure ou évaluation) la température des gaz au niveau du catalyseur SCR, un capteur d'oxydes d'azote 18 en amont et/ou en aval du catalyseur SCR 10. De préférence, ce capteur 18 peut avoir la propriété de mesurer aussi la concentration d'ammoniac NH3 dans les gaz d'échappement en aval du catalyseur SCR 10. Enfin, le dispositif comprend un catalyseur d'oxydation (DOC) repéré 19 et un filtre à particules 20 en amont ou en aval du catalyseur SCR 10 sur la voie d'échappement 11, permettant de piéger d'autres éléments polluants des gaz d'échappement. Le dispositif comprend de plus une unité de commande électronique (ECU) 21, composée d'éléments matériel (hardware) et/ou logiciel (software), qui se présente généralement sous la forme d'un ordinateur de bord. Cette unité ECU reçoit les données des mesures des différents capteurs du dispositif de post traitement. A partir de ces données et/ou de modèles mémorisés, l'unité ECU met en oeuvre un procédé de gestion du dispositif de post traitement, décrit ci-après. Notamment, l'unité ECU commande l'injection d'urée (limitation ou augmentation) afin de réaliser une régulation de la quantité ou stock-tampon d'ammoniac dans le catalyseur SCR. Dans le cas où la solution réductrice à base d'urée telle que l'AdBlue® 30 est injectée dans la voie d'échappement 11 en amont du catalyseur SCR, celle-ci en s'évaporant se transforme en urée et en eau. La décomposition ultérieure de l'urée en ammoniac et en dioxyde de carbone s'effectue en deux étapes de thermolyse et d'hydrolyse. Puis l'ammoniac et les oxydes d'azote NOx interagissent dans le catalyseur SCR sous forme de réaction d'oxydoréduction, pour réduire toute ou partie des oxydes d'azote NOx. L'injection d'ammoniac dans les voies d'échappement 11 permet ainsi de réduire les oxydes d'azote NOx des gaz d'échappement par une réaction favorisée par le catalyseur SCR. Les formules suivantes décrivent les réactions chimiques qui permettent 10 de créer de l'ammoniac NH3 à partir de l'AdBlue® : 1- Evaporation d'eau : AdBlue -> NH2-CO-NH2 + H2O 2- Pyrolyse Urée : NH2-CO-NH2 -> NH3 + HNCO 3- Hydrolyse de HCNO : HNCO + H2O -> NH3 + CO2 15 Cette formation d'ammoniac se décrit en 3 étapes : - d'abord, il s'agit d'évaporer l'AdBlue® injecté afin de former de l'Urée (NH2-CO-NH2) et de l'eau (H2O), - deuxièmement, on observe une réaction de pyrolyse de l'urée qui va se transformer en ammoniac (NH3) et en une autre molécule, HNCO, 20 - la dernière étape consiste justement à transformer cette dernière molécule (HNCO) avec l'eau (H2O) en ammoniac (NH3) et dioxyde de carbone (CO2). Un procédé de gestion du groupe motopropulseur met en oeuvre les 25 étapes essentielles suivantes d'un procédé de régulation du stock- tampon d'agent réducteur dans le catalyseur SCR, i.e. de régulation de la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR : (El ) - surveiller au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif de post-traitement permettant de détecter un risque ou une présence de 30 fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR, (E2) - en cas de détection de risque ou de présence de fuite, augmenter la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans le catalyseur SCR pour diminuer la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR jusqu'à supprimer le risque ou la présence de fuite.

Ainsi, le principe exposé ci-dessus est applicable soit en cas de détection directe d'une fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR, soit encore plus avantageusement, préalablement à une telle présence, c'est-à-dire dès qu'un risque de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR est détecté. Une solution de surveillance de ce risque sera décrite plus en détail. Comme évoqué précédemment, la technique connue dans l'art antérieur est de couper l'injection d'agent réducteur lorsque l'on souhaite diminuer le stock d'agent réducteur dans le catalyseur SCR. De cette façon, la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR diminue en fonction de la quantité de NOx arrivant en amont du SCR. Cependant, si la quantité de NOx en amont du catalyseur SCR est faible, la diminution de quantité est lente : dans les cas critiques, cette dynamique peut être insuffisante, entraînant ainsi une fuite d'agent réducteur en cas de dépassement de la quantité réelle au-delà de la quantité maximale admissible. Le principe de prévoir une augmentation temporaire de la quantité d'oxydes d'azote NOx au niveau du catalyseur SCR permet de résoudre ces problèmes en permettant durant la même période d'augmenter, i.e. d'accélérer, la vitesse de diminution de la quantité d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR. Ce principe peut être obtenu par une augmentation de la quantité d'oxydes d'azote en amont du catalyseur SCR, pour augmenter les quantités en réaction d'oxydoréduction dans le catalyseur, par rapport aux périodes en dehors de l'étape E2. En outre, les étapes El et E2 permettent que la marge appliquée entre la quantité maximale d'agent réducteur et la valeur cible peut éventuellement être abaissée, permettant in fine d'améliorer l'efficacité de traitement. Pour parvenir à une telle augmentation temporaire, volontaire et contrôlée, de la quantité d'oxydes d'azote en amont du catalyseur SCR, la deuxième étape (E2) du procédé de régulation comprend notamment une modification de l'injection du carburant dans le moteur à combustion interne, et/ou une modification de la commande d'air admis dans le moteur à combustion interne et/ou une modification du taux de gaz recirculés. Toutefois il peut être envisagé tout autre moyen permettant d'augmenter temporairement la quantité de NOx émise par le moteur à combustion interne. Pour la mise en oeuvre du procédé, le groupe motopropulseur comprend 15 au moins un capteur de mesure du paramètre de fonctionnement relié à l'unité de commande électronique (ECU) 21 qui met en oeuvre le procédé de gestion. Ainsi pour la surveillance de la présence de fuite en aval du catalyseur 20 SCR, la première étape (El ) du procédé de régulation comprend une mesure et/ou une évaluation de la quantité d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR pour détecter directement la présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR. Cette opération peut être accomplie par un capteur de mesure spécifiquement implanté et/ou par le 25 capteur 18 qui présente en outre la fonction principale de détermination de la quantité des oxydes d'azote en aval du catalyseur SCR. Dans le cas d'une surveillance des risques de fuites d'agent réducteur avant que la fuite proprement dite ne se produise (une surveillance 30 combinée étant d'ailleurs envisageable), la première étape (El ) du procédé de régulation comprend une mesure et/ou une évaluation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR. Tout capteur de mesure idoine peut être prévu. Le procédé de régulation comprend les étapes supplémentaires de : - définir une valeur cible d'agent réducteur dans le catalyseur SCR au moins en fonction de la température des gaz au niveau du catalyseur SCR, - réguler la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à partir de la valeur cible définie, - éventuellement comparer la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR avec la valeur cible. L'étape El est préférentiellement accomplie de manière continue ou périodique afin de réaliser une surveillance récurrente et non ponctuelle tandis que les trois étapes ci-dessus sont préférentiellement menées en même temps que l'étape E1, pour la régulation proprement dite. La deuxième étape E2 du procédé de régulation est déclenchée par exemple si la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR et la valeur cible est supérieure à un seuil prédéfini, c'est-à-dire si la quantité réelle devient supérieure à une valeur de déclenchement égale en pratique à la somme de la valeur cible et dudit seuil prédéfini. L'augmentation de la quantité d'oxyde d'azote NOx selon la deuxième étape E2 du procédé de régulation est interrompue lorsque la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR et la valeur cible est inférieure audit seuil prédéfini, c'est-à-dire quand la quantité réelle devient inférieure à la valeur de déclenchement telle que définie ci-dessus. La définition de la valeur cible, à chaque instant et en fonction de la 30 température des gaz au moins au niveau du catalyseur SCR, peut comprendre la lecture d'un abaque prédéfini prenant en entrée la valeur de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur SCR et fournissant en sortie la valeur cible. Concrètement, la valeur cible fournie en sortie à chaque point de l'abaque correspond à la valeur maximale admissible d'agent réducteur dans le catalyseur SCR, établie au cours d'essais dédiés, au-delà de laquelle une fuite d'agent réducteur est présente en aval du catalyseur SCR, et à laquelle la marge prédéterminée est soustraite. Ces opérations sont répétées pour chacune des températures envisageables au niveau du catalyseur SCR.

La figure 4 illustre la courbe d'évolution (courbe Cl) connue de la quantité maximale d'agent réducteur NH3 dans le catalyseur SCR, en fonction de la température des gaz d'échappement dans le catalyseur SCR. Cette courbe Cl présente une forme de cloche avec une première partie croissante pour les plus basses températures et une deuxième partie décroissante pour les plus hautes températures. Les première et deuxièmes parties sont raccordées par un point d'inflexion correspondant à une abscisse d'environ 300°C par exemple et à une ordonnée de 0,8g environ de NH3.

La figure 4 illustre également la courbe d'évolution, toujours en fonction de la température des gaz d'échappement dans le catalyseur SCR, de la valeur cible (courbe C2) et de la valeur de déclenchement (courbe C3). La valeur de la marge utilisée (représentée ici au point d'inflexion par la double flèche) entre la valeur maximale admissible (courbe C1) et la valeur cible (courbe C2) peut ne pas être constante et au contraire évoluer en fonction de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur SCR. De même, la valeur du seuil prédéfini (et de ce fait la différence entre la valeur cible (courbe C2) et la valeur de déclenchement (courbe C3)) peut ne pas être constante et au contraire évoluer en fonction de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur SCR. La marge et le seuil prédéfini peuvent en outre évoluer dans des proportions différentes. La zone hachurée au-dessus de la courbe C3 matérialise la zone où il est procédé à une augmentation de la quantité de NOx en amont du SCR.

Un mode de réalisation de la gestion précédemment décrite est illustré par l'organigramme de la figure 3. Ainsi, pendant une première phase Pl, la quantité d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est déterminée grâce au capteur dédié à cette opération. Cette détermination peut correspondre à une mesure et/ou à une estimation. Puis dans une deuxième phase P2, l'unité 21 détermine si la quantité d'agent réducteur déterminée à la phase P1 est supérieure à la valeur cible qui sera donc établie préalablement, par exemple de la manière décrite ci-dessus à l'aide d'un abaque. Dans la négative (branche de droite), il est commandé une autorisation d'injection d'agent réducteur (ou pour le moins de solution réductrice) en amont du catalyseur SCR (troisième phase P3). Dans l'affirmative au contraire (branche de gauche), l'unité 21 détermine ensuite dans une quatrième phase P4 si la quantité d'agent réducteur déterminée à la phase P1 est supérieure à la valeur de déclenchement. Autrement dit, dans la quatrième phase P4, l'unité 21 examine si l'écart entre la valeur cible et la quantité déterminée à la phase P1 est supérieure au seuil prédéfini. Dans la négative (branche de droite), il est commandé une coupure de l'injection (cinquième phase P5) d'agent réducteur ou pour le moins de solution réductrice en amont du catalyseur SCR. Dans l'affirmative (branche de gauche), il est commandé dans une sixième phase P6 une coupure de l'injection comme dans la phase P5 en même temps qu'une augmentation de la quantité des oxydes d'azote NOx dans le catalyseur SCR pour diminuer la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR. Puis les phases P5 et P6 sont bouclées sur la phase P1. Les phases P1 et P2, outre la fonction de régulation proprement dite en combinaison avec les phases P3 et P5, correspondent à la mise en oeuvre de l'étape El de surveillance. D'autre part, les phases P4 et P6 participent à la mise en oeuvre de l'étape E2 d'augmentation conditionnée des NOx. Le procédé de régulation peut comprendre également une détermination du débit des gaz d'échappement (la définition de la valeur cible étant alors fonction du débit déterminé) et/ou de la quantité d'oxydes d'azote NOx présents dans les gaz d'échappement en amont et/ou en aval (capteur 18) du catalyseur SCR.

En pratique, l'étape de régulation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à partir de la valeur cible, peut comprendre ensuite une commande de l'injection d'agent réducteur en amont du catalyseur SCR réalisée par le dispositif d'injection 13, dépendant d'une consigne d'injection établie en fonction de la valeur cible définie et de la quantité d'agent réducteur stockée, i.e. déjà présente, dans le catalyseur SCR. Le principe de gestion exposé ci-dessus permet de réguler tout type d'agent réducteur quel que soit le type de catalyseur SCR utilisé, notamment que ce dernier soit conçu ou non pour stocker de l'agent réducteur. Dans le cas où le catalyseur SCR n'est pas conçu pour réaliser un stockage proprement dit d'agent réducteur, le stock-tampon d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est directement fonction de l'injection d'agent réducteur ou de solution réductrice en amont du catalyseur SCR. Au contraire dans le cas d'un stockage d'agent réducteur dans le catalyseur SCR, la régulation de la quantité réelle d'agent réducteur autour de la valeur cible préalablement définie passe par un contrôle du stock d'agent réducteur dans le catalyseur SCR en même temps qu'un contrôle de l'injection en amont de ce dernier.

Un exemple va être décrit dans ses principes avec les figures 5 à 7.

On se place dans l'hypothèse où le conducteur accélère fortement : ceci crée une augmentation de la température en entrée de la ligne d'échappement qui se répercute quelques secondes plus tard sur l'entrée du catalyseur SCR. La courbe C4 de la figure 5 illustre cette augmentation de la température des gaz au niveau du catalyseur SCR (en ordonnée) en fonction du temps (en abscisse). La figure 6 illustre les courbes d'évolution dans le temps de différents paramètres dans le contexte de la figure 5 lorsque une stratégie selon l'art antérieur est appliquée. À partir de la courbe Cl représentant la quantité maximale d'agent réducteur en fonction de la température des gaz au catalyseur SCR et de la courbe C4 d'évolution dans le temps de cette température, il en résulte l'établissement de la courbe C5 représentative de la quantité maximale d'agent réducteur admissible dans le catalyseur SCR en fonction du temps. Comme expliqué précédemment, une courbe C6 représentative de l'évolution de la valeur cible en fonction du temps est déterminée en soustrayant, en chaque point temporel correspondant finalement à chaque valeur de température selon la courbe C4, une marge à la quantité maximale selon la courbe C5. Sur la figure 6, la marge est non constante et diminue lorsque la température des gaz au niveau du catalyseur SCR augmente. A chaque instant, la valeur cible (courbe C6) est utilisée pour réaliser la régulation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR.

L'évolution de cette quantité réelle en fonction du temps correspond à la courbe C7 en pointillés. La figure 6 illustre le cas où la quantité d'oxyde d'azote NOx en amont du catalyseur SCR est trop faible pour permettre à la quantité réelle d'agent réducteur de suivre la valeur cible. En effet, la diminution de la courbe C7 ne dépend que de la quantité de NOx avec laquelle elle réagit par oxydoréduction et la diminution de quantité réelle est insuffisante pour suivre la courbe C6, entraînant ainsi une fuite d'agent réducteur pendant la période de dépassement de la quantité réelle au-delà de la quantité maximale admissible. Cette période de fuite d'agent réducteur où la courbe C7 s'étend au-dessus de la courbe C5 est symbolisée par la zone hachurée.

La figure 7 illustre les courbes d'évolution dans le temps des différents paramètres dans le contexte de la figure 5 lorsque la stratégie objet de l'invention est appliquée. Les courbes C8 et C9 représentant l'évolution dans le temps respectivement de la quantité maximale d'agent réducteur admissible dans le catalyseur SCR et de la valeur cible, sont identiques aux courbes C5 et C6 de la figure 6. La courbe C10 représente l'évolution dans le temps de la valeur de déclenchement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de régulation selon l'invention, la différence entre la courbe C10 et la courbe C9, qui est ici constante mais ceci n'étant pas exclusif, correspondant au seuil prédéfini. La courbe C11 quant à elle représente l'évolution dans le temps de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR. Le point A représente le moment où la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR (courbe C11) et la valeur cible (courbe C9) est supérieure au seuil prédéfini, c'est-à-dire au moment où la quantité réelle (courbe Cl 1) devient supérieure à la valeur de déclenchement (courbe C10), laquelle est égale à la somme de la valeur cible (courbe C9) et dudit seuil prédéfini. Au moment du point A, il est prévu une augmentation temporaire de la quantité d'oxydes d'azote NOx au niveau du catalyseur SCR, en référence à l'étape E2. Cette augmentation est prise en référence par rapport à la quantité de NOx qui serait présente dans le catalyseur SCR dans les procédés de régulation de l'art antérieur dans lesquels la quantité de NOx n'est pas pilotée et ne dépend au contraire que de l'utilisation qui est faite du moteur à combustion interne.

II en résulte, à partir du point A, une accélération de la vitesse de diminution de la quantité d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR. C'est pourquoi la courbe Cl 1, à partir du point A, s'abaisse bien plus vite que la courbe C7. L'augmentation temporaire de la quantité d'oxyde d'azote NOx est ensuite interrompue lorsque la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR (courbe C11) et la valeur cible (courbe C9) est inférieure audit seuil prédéfini, c'est-à- dire quand la quantité réelle (courbe Cl 1) devient inférieure à la valeur de déclenchement (courbe C10). Ce moment d'interruption de l'augmentation temporaire de la quantité de NOx est symbolisé sur la figure 7 par le point B.

L'invention a été décrite dans le cas d'un catalyseur SCR d'un véhicule automobile, ce dernier devant s'entendre au sens très large. En effet, la stratégie de régulation décrite fonctionne dans le cadre de tous les moteurs à combustion interne utilisant comme système de post- traitement un catalyseur SCR. Il est possible de l'utiliser dans le cadre d'une application pour un poids lourd ou pour un moteur statique ou un système statique. Enfin l'invention porte sur un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur tel que présenté ci-dessus, apte à réduire la quantité des oxydes d'azote NOx contenus dans les gaz.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne (12) et un dispositif de post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective (SCR) (10) d'oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz, le procédé de gestion comprenant un procédé de régulation de la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR, caractérisé en ce que le procédé de régulation comprend les étapes suivantes : (El ) - surveiller au moins un paramètre de fonctionnement du dispositif de post-traitement permettant de détecter un risque ou une présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR, (E2) - en cas de détection de risque ou de présence de fuite, augmenter la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans le catalyseur SCR pour diminuer la quantité d'agent réducteur dans le catalyseur SCR jusqu'à supprimer le risque ou la présence de fuite.
2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent réducteur est de l'ammoniac (NH3).
3. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la deuxième étape (E2) du procédé de régulation comprend une modification de l'injection du carburant dans le moteur à combustion interne, et/ou une modification de la commande d'air admis dans le moteur à combustion interne.
4. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première étape (El ) du procédé de régulationcomprend une mesure et/ou une évaluation de la quantité d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR pour détecter directement la présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR.
5. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première étape (El ) du procédé de régulation comprend une mesure et/ou une évaluation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR.
6. Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé de régulation comprend les étapes supplémentaires de : - définir une valeur cible d'agent réducteur dans le catalyseur SCR au moins en fonction de la température des gaz au niveau du catalyseur SCR, - réguler la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à partir de la valeur cible définie.
7. Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le procédé de régulation comprend une étape supplémentaire de comparaison de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR avec la valeur cible.
8. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième étape (E2) du procédé de régulation est déclenchée si la différence entre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR et la valeur cible est supérieure à un seuil prédéfini.
9. Procédé de gestion selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'augmentation de la quantité d'oxyde d'azote (NOx) selon la deuxième étape (E2) du procédé de régulation est interrompue lorsque la différenceentre la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR et la valeur cible est inférieure au seuil prédéfini.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'étape de régulation de la quantité réelle d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à partir de la valeur cible, comprend une commande de l'injection d'agent réducteur en amont du catalyseur SCR dépendant d'une consigne d'injection fonction de la valeur cible définie et de la quantité d'agent réducteur stockée dans le catalyseur SCR.
11. Procédé de gestion selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le procédé de régulation comprend une détermination du débit des gaz d'échappement, la définition de la valeur cible étant fonction du débit déterminé.
12. Procédé de gestion selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la définition de la valeur cible comprend la lecture d'un abaque prédéfini prenant en entrée la valeur de la température des gaz d'échappement au niveau du catalyseur SCR et fournissant en sortie la valeur cible.
13. Procédé de gestion selon la revendication 12, caractérisé en ce que la valeur cible fournie en sortie à chaque point de l'abaque correspond à la valeur maximale admissible d'agent réducteur dans le catalyseur SCR, au-delà de laquelle une fuite d'agent réducteur est présente en aval du catalyseur SCR, à laquelle une marge prédéterminée est soustraite.
14. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le procédé de régulation comprend unedétermination de la quantité d'oxydes d'azote NOx présents dans les gaz d'échappement en amont et/ou en aval du catalyseur SCR.
15. Groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne (12), une voie d'échappement (11) et un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement émis par le moteur comprenant un catalyseur de réduction catalytique sélective (SCR) d'oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de mesure du paramètre de fonctionnement et une unité de commande électronique (ECU) (21) qui met en oeuvre le procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 14, et un injecteur pour solution réductrice en amont du catalyseur SCR.
16. Groupe motopropulseur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le capteur de mesure consiste en un capteur (18) disposé en aval du catalyseur SCR apte à mesurer et/ou évaluer la quantité d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR afin de détecter directement la présence de fuite d'agent réducteur en aval du catalyseur SCR.
17. Groupe motopropulseur selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le capteur de mesure consiste en un capteur apte à mesurer et/ou évaluer la quantité réelle d'agent réducteur dans le 20 catalyseur SCR.
18. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l'une des revendications 15 à 17, apte à réduire la quantité des oxydes d'azote NOx contenus dans les gaz.