FR3048722A1

FR3048722A1 - Methodes et systemes pour diagnostiquer un dispositif de reduction catalytique selective

Info

Publication number: FR3048722A1
Application number: FR1651956A
Authority: FR
Inventors: Vincent Chassefeyre
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: FR3048722B1

Abstract

Procédé pour le diagnostic d'un réducteur catalytique sélectif SCR (22) comprenant : - une mesure du taux de dioxygène dans les gaz d'échappement, à l'entrée et à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22); une mesure, au moyen de sondes (24, 25) NOx ayant une sensibilité croisée au gaz NO, du taux des oxydes d'azote NOx dans les gaz d'échappement à l'entrée et à la sortie du réducteur catalytique sélectif (22) ; - une comparaison du taux de dioxygène et du taux des oxydes d'azote à la sortie du réducteur catalytique sélectif (22) au taux de dioxygène et des oxydes d'azote à l'entrée du réducteur catalytique sélectif (22) ; la détermination d'une défaillance du réducteur catalytique sélectif (22), en fonction de ces comparaisons.

Description

METHODES ET SYSTEMES POUR DIAGNOSTIQUER UN DISPOSITIF DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE

[0001] La présente invention a trait aux méthodes et systèmes pour diagnostiquer le fonctionnement des dispositifs de dépollution des gaz d’échappement émis par un moteur à combustion interne, en particulier d’un réducteur catalytique sélectif.

[0002] L’invention a trait, également, à une ligne d’échappement de gaz pourvue de tels systèmes et à un véhicule équipé d’une telle ligne.

[0003] Les gaz d'échappement des moteurs diesel contiennent des éléments polluants, dont il est préférable de limiter les rejets dans l'atmosphère.

[0004] Ces éléments polluants émanent de la combustion du carburant diesel par l’air, et comprennent généralement (les valeurs numériques étant données à titre d’exemple) : - entre 300 et 1200 ppm de monoxyde de carbone (CO); - entre 20 et 300 ppm de carburant imbrûlé (HC); - des particules de suie; - entre 350 et 1000 ppm de monoxyde d’azote (NO) et de dioxyde d’azote (NO2); - des oxydes de soufre.

[0005] Les oxydes d'azote sont à plus de 90% sous forme de monoxyde NO, à quelques pourcents sous forme de dioxyde NO2, et de manière marginale sous forme de protoxyde N2O, les espèces NO et NO2 étant couramment désignées sous l’acronyme ΝΟχ.

[0006] Ces éléments chimiques, notamment les oxydes d’azote, peuvent être néfastes pour l'environnement et pour la santé, et doivent être traitées avant rejet dans l’atmosphère.

[0007] Pour cela, divers dispositifs de dépollution sont implantés sur la ligne d'échappement, afin de traiter les gaz d'échappement et ainsi réduire les émissions polluantes des véhicules utilisant, en totalité ou en partie, le gasoil comme carburant.

[0008] Ces dispositifs de dépollution, disposés le long de la ligne d’échappement, comprennent typiquement: - un catalyseur d’oxydation, dénommé Catox ou DOC (acronyme anglais de « Diesel Oxydation Catalyst »), configuré pour oxyder certains constituants des gaz d’échappement ; - un réducteur catalytique sélectif SCR (acronyme anglais de « Sélective Catalytic Reductor»), configuré pour réduire la quantité des oxydes d’azote ΝΟχ ; et éventuellement - un filtre à particules.

[0009] L’élimination des ΝΟχ des gaz d’échappement se fait couramment par catalyse, au moyen du réducteur catalytique sélectif SCR. Dans certaines réalisations de l’art antérieur, la réduction sélective des ΝΟχ est effectuée à l’aide des hydrocarbures, en présence d’un excès d’oxygène, ce type de procédé présentant de nombreux inconvénients : activité limitée à des températures basses pour des catalyseurs à base de métaux nobles, et faibles rendements de conversion. Dans d’autres réalisations antérieures, la réduction sélective des ΝΟχ emploie de l’ammoniac, injecté en amont du dispositif SCR. Compte tenu des difficultés de stockage et de la toxicité de l’ammoniac, un mélange d’urée et d’eau (AdBlue ®), provenant d’un réservoir spécifique, est injecté en amont du SCR, l’urée produisant de l’ammoniac qui est le réducteur sélectif des ΝΟχ en présence d’un excès d’oxygène.

[0010] Les principales réactions entre l’ammoniac et les oxydes d’azote sont les suivantes :

4NH3 + 4NO + 02^ 4N2 + 6H2O 2NH3 + NO + NO2 ^ 2N2 + 3H2O 8NH3 + 6NO2 ^ 7N2 + I2H2O des modèles plus complexes proposant des réactions supplémentaires, comme indiqué dans le document US 2010/0122520. Le SCR comprend typiquement une matrice poreuse, généralement en céramique, sur laquelle on vient déposer une composition catalytique, par enduction ou imprégnation des parois de la matrice. La composition de la matrice poreuse et de la composition catalytique (par exemple Cu-zéolite, Fe-zéolite) déterminent les réactions possibles au sein du SCR.

[0011] Pour s’assurer de l’efficacité dans le temps d’un système de réduction catalytique sélective, présent dans une ligne d’échappement, différents procédés de diagnostic de défaillance ont été proposés. Le document EP 2466087 décrit un procédé de diagnostic comprenant la mesure des émissions de ΝΟχ dans la ligne d’échappement, la comparaison des émissions de ΝΟχ à une valeur seuil, et la détermination des conditions favorables à l’établissement d’un diagnostic, et, le cas échéant, rétablissement d’un diagnostic de fonctionnement du SCR. Les conditions favorables à l’établissement d’un diagnostic sont, par exemple, une valeur de couple moteur dans une plage donnée, une température dans la ligne d’échappement dans une plage donnée.

[0012] Dans les procédés antérieurs, une sonde ΝΟχ est configurée pour mesurer la quantité des oxydes d’azote ΝΟχ à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR. Dès que la quantité mesurée de ΝΟχ est supérieure à un seuil prédéfini, un calculateur est en charge de calculer la quantité requise d’additif réducteur des ΝΟχ pour réduire les émissions d’oxydes d’azote ΝΟχ, et commander ou réajuster, en conséquence, l'injection en amont du SCR de cette quantité d’additif réducteur des ΝΟχ.

[0013] Cette technique ne va cependant pas sans inconvénients.

[0014] Un tel réajustement de la quantité d’additif réducteur des ΝΟχ à injecter en amont du réducteur catalytique sélectif SCR, fondé sur la quantité de ΝΟχ mesurée en sortie du SCR, sans diagnostic de ce que s’est passé pendant la réduction catalytique sélective, fait l’impasse sur un éventuel dysfonctionnement du réducteur catalytique sélectif SCR, et n’évite de ce fait nullement les dérives dues à un problème matériel.

[0015] En outre, cette technique ne permet pas d’effectuer un diagnostic fin et détaillé du réducteur catalytique sélectif SCR, de sorte à pouvoir évaluer ses performances.

[0016] Un objectif est de proposer une méthode et un système de diagnostic embarqué du réducteur catalytique sélectif SCR, pour la dépollution des gaz d’échappement d’un véhicule à moteur diesel.

[0017] Un autre objectif est de vérifier l’état de fonctionnement du réducteur catalytique sélectif SCR, dans une ligne d’échappement.

[0018] Un autre objectif est d’identifier les principales réactions de catalyse des ΝΟχ non mises en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR, de sorte à permettre son diagnostic.

[0019] Un autre objectif est de proposer un système et une méthode facilitant l’entretien du réducteur catalytique sélectif SCR.

[0020] Un autre objectif est d’améliorer la dépollution des gaz d’échappement des véhicules à moteur diesel.

[0021] Un autre objectif est de proposer un véhicule automobile comprenant une ligne d'échappement répondant aux objectifs précédents.

[0022] A ces fins, il est proposé, selon un premier aspect, un procédé pour le diagnostic d’un réducteur catalytique sélectif SCR, disposé dans une ligne d’échappement de gaz issus d’un moteur à combustion interne, ce procédé comprenant : - une mesure du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement, à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR ; - une mesure, au moyen d’une première sonde ΝΟχ, du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR, la sensibilité de la première sonde ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la première sonde ΝΟχ pour le dioxyde d’azote, ce procédé comprenant, en outre, - une étape de récupération du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR; - une étape de mesure, au moyen d’une deuxième sonde ΝΟχ, du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR, la sensibilité de la deuxième sonde ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la deuxième sonde ΝΟχ pour le dioxyde d’azote ; une comparaison du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; - une comparaison du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; la détermination d’une défaillance du réducteur catalytique sélectif SCR, en fonction de ces deux comparaisons.

[0023] Ce procédé présente, selon diverses réalisations, les caractéristiques suivantes, le cas échéant combinées: - le procédé comprend une étape de comparaison, à un seuil prédéfini, de la différence entre le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; - le procédé comprend une étape de comparaison, à un seuil prédéfini, de la différence entre le taux du dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR, au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ;

le procédé comprend, en outre, une étape d’estimation, au moyen d’un modèle théorique prédéfini, du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; ou le procédé comprend une étape d’obtention, depuis une cartographie préétablie, du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR le procédé comprend une étape de mesure, au moyen de la deuxième sonde ΝΟχ du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR.

[0024] Il est proposé, selon un deuxième aspect, un système pour le diagnostic d’un réducteur catalytique sélectif SCR, disposé dans une ligne d’échappement de gaz issus d’un moteur à combustion interne, ce système comprenant ; - un capteur, configuré pour mesurer le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR ; une première sonde NO*, configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR, la sensibilité de la première sonde ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de cette première sonde ΝΟχ pour le dioxyde d’azote, ce système comprenant, en outre, - une deuxième sonde ΝΟχ, configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR, la sensibilité de la deuxième sonde ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la deuxième sonde ΝΟχ pour le dioxyde d’azote ; un calculateur configuré pour : O récupérer un taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; O effectuer une comparaison du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR, au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; O effectuer une comparaison du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR, au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; O identifier une défaillance du réducteur catalytique sélectif SCR, en fonction de ces deux comparaisons.

[0025] Ce système présente, selon diverses réalisations, les caractéristiques suivantes, le cas échéant combinées; le calculateur est en outre configuré pour O comparer, à un seuil prédéfini, la différence entre le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR et le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR; O comparer, à un seuil prédéfini, la différence entre le taux du dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR et le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR. ce système comprend, en outre, un modèle théorique prédéfini ou une cartographie préétablie du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; - la deuxième sonde ΝΟχ est configurée pour mesurer le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR ; - le capteur configuré pour mesurer le taux de dioxygène est la première sonde ΝΟχ.

[0026] L’invention se rapporte, selon un troisième aspect, à une ligne d’échappement comprenant un système tel que présenté ci-dessus.

[0027] Dans une mise en oeuvre, la ligne d’échappement comprend un catalyseur d’oxydation DOC, en amont du réducteur catalytique sélectif SCR, selon le sens d’échappement des gaz.

[0028] L’invention se rapporte, selon un quatrième aspect, à un véhicule automobile comprenant un système de diagnostic ou une ligne d’échappement tels que présentés ci-dessus.

[0029] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule automobile comprenant une ligne d'échappement; - la figure 2 illustre schématiquement une ligne d’échappement comprenant, selon divers modes de réalisation, un réducteur catalytique sélectif SCR et deux capteurs pour mesurer le taux de constituants des gaz d’échappement, ces deux capteurs étant connectés à un calculateur.

[0030] Sur la figure 1 est représenté un véhicule 1 automobile comprenant une ligne 2 d'échappement. Par ligne 2 d'échappement, on entend une tubulure, placée en sortie d'un moteur 3 à combustion interne du véhicule 1 qui permet d'évacuer les gaz d'échappement issus de la combustion interne du moteur 3.

[0031] La ligne 2 d’échappement débute à la sortie des chambres de combustion du moteur 3 par un collecteur 4 d’échappement. Ce collecteur 4 d’échappement permet de collecter les gaz d’échappement éjectés des chambres de combustion du moteur 3, pour les réunir dans un conduit 5 débouchant dans l’atmosphère.

[0032] Le long de la ligne 2 d'échappement, les gaz subissent plusieurs traitements de dépollution, afin qu’en soient au moins partiellement extraits certains éléments nocifs.

[0033] Pour cela, la ligne 2 d’échappement comprend, en se référant à la figure 2, un catalyseur d’oxydation DOC 21 et un réducteur catalytique sélectif SCR 22. Sur leur parcours (représenté par la flèche 23 sur la figure 2), les gaz d’échappement rencontrent, dans l’ordre, d’abord le catalyseur 21 d’oxydation DOC, ensuite le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0034] La ligne 2 d’échappement comprend, en outre, - une sonde 24 ΝΟχ amont, disposée en amont, selon le sens d’écoulement 23 des gaz d’échappement dans la ligne 2 d’échappement, du réducteur catalytique sélectif SCR 22; - une sonde 25 ΝΟχ aval, disposée en aval, selon le sens d’écoulement 23 des gaz d’échappement dans la ligne 2 d’échappement, du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0035] Les termes « aval » et « amont » des sondes 24-25 ΝΟχ (ou des capteurs 24-25 ΝΟχ) sont définis, ici, par rapport au sens 23 d’écoulement des gaz d’échappement dans le réducteur catalytique sélectif SCR 22, ou d’une manière équivalente dans la ligne 2 d’échappement.

[0036] La sonde 24 ΝΟχ amont est configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée (ou en amont) du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0037] La sonde 25 ΝΟχ aval est, en outre, configurée pour mesurer le taux de dioxygène O2 (ou la teneur en dioxygène) dans les gaz d’échappement à l’entrée (ou en amont) du réducteur catalytique sélectif SCR 22. Avantageusement, la mesure du taux de dioxygène O2 dans les gaz d’échappement par la sonde 24 ΝΟχ amont permet de s’affranchir d’un capteur dédié, notamment une sonde lambda, pour mesurer la teneur en dioxygène des gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0038] La sonde 25 ΝΟχ aval est configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie (ou en aval) du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0039] La sonde 25 ΝΟχ aval est, en outre, configurée pour mesurer le taux de dioxygène O2 dans les gaz d’échappement à la sortie (ou en aval) du réducteur catalytique sélectif SCR 22. Avantageusement, la mesure du taux de dioxygène O2 dans les gaz d’échappement par la sonde 25 ΝΟχ aval permet de s’affranchir d’un capteur dédié, notamment une sonde lambda, pour mesurer la teneur en dioxygène des gaz d’échappement traités par le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0040] Le réducteur catalytique sélectif SCR 22 permet de convertir les oxydes d’azote ΝΟχ en diazote N2, en eau H2O et éventuellement en NH4NO2, via une réaction chimique avec un additif réducteur des ΝΟχ, typiquement de l’ammoniac (NH3), en présence de dioxygène O2. Cet additif réducteur des ΝΟχ peut être obtenu, à titre d’exemple, via l’injection d’une solution d’urée par un injecteur 26 disposé en amont (selon le sens d’écoulement 23 des gaz d’échappement) du réducteur catalytique sélectif SCR 22 dans la ligne 2 d’échappement.

[0041] L’injecteur 26 d’additif réducteur des ΝΟχ est placé en aval de la sonde 24 ΝΟχ amont et en amont du réducteur catalytique sélectif SCR 22, selon le sens d’écoulement 23 des gaz d’échappement. En d’autres termes, l’injecteur 26 d’additif réducteur des ΝΟχ est monté entre la sonde 24 ΝΟχ amont et le réducteur catalytique sélectif SCR 22. L’additif réducteur des NOx peut être stocké dans un réservoir (non représenté), avant son injection.

[0042] Ainsi, au moyen de l’ammoniac NH3 comme additif réducteur des NOx, le réducteur catalytique sélectif SCR 22 permet d’éliminer, au moins partiellement, les oxydes d’azote ΝΟχ présents dans les gaz d’échappement, via une ou plusieurs réactions, dont certaines s’opèrent en présence de dioxygène O2.

[0043] Parmi les réactions mises en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22, sont prises en compte, à titre d’exemple, les réactions R1-R13 suivantes:

R1 : 4NH3 + 6NO ^ 5N2 + 6H2O

R2 : 4NH3 + 4NO + 02^ 4N2 + 6H2O

R3 : 8NH3 + 6NO2 ^ 7N2 + I2H2O

R4 : 4NH3 + 2NO2 + 02^ 3N2 + 6H2O

R5 : 2NH3 + NO + NO2 ^ 2N2 + 3H2O

R6 : 2NH3 + 8NO ^ 5N2O + 3H2O

R7 : 4NH3 + 4NO + 3O2 ^ 4N2O + 6H2O

R8 : 6NH3 + 8NO2 ^ 7N2O + 9H2O

R9 : 4NH3 + 4NO2 + 02^ 4N2O + 6H2O

R10 : 2NH3 + 2O2 ^ N2O + 3H2O

R11 : 4NH3 + 3O2 ^ 2N2 + 6H2O

R12 : 4NH3 + 5O2 ^ 4N0 + 6H2O

R13 : 2NH3 + 2NO2 ^ NH4NO2 + N2 + H2O

[0044] Ainsi qu’il apparaîtra plus complètement dans la suite de cette description, le procédé permet d’identifier la mise en œuvre des réactions qui consomment des quantités importantes de NH3, par exemple les réactions R3 et R8 dans le modèle de fonctionnement considéré ci-dessus.

[0045] Dans des modes de mise en œuvre, une mesure de température des gaz est effectuée, les réactions dans le SCR présentant une sensibilité à la température.

[0046] Dans certaines mises en œuvre, une mesure du temps de fonctionnement du SCR est prise en compte, les réactions mentionnées ci-dessus ayant des cinétiques différentes.

[0047] Un calculateur 27 est configuré pour récupérer, depuis la sonde 24 NOx amont à laquelle il est connecté, le taux de ΝΟχ et le taux de dioxygène mesurés à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0048] Le calculateur 27 est également configuré pour récupérer, depuis la sonde 25 ΝΟχ aval à laquelle il est connecté, le taux de ΝΟχ et le taux de dioxygène mesurés à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0049] Le calculateur 27 compare le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22 au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0050] En fonction de cette comparaison des taux de dioxygène à la sortie et à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, le calculateur 27 identifie parmi les réaction(s) catalytique R1-R13 celle(s) qui n’est (ne sont) pas mise(s) en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22, de sorte à permettre le diagnostic de ce dernier.

[0051] En effet, si le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement est inchangé entre l’entrée et la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, le calculateur 27 en déduit qu’aucune des réactions de catalyse R2, R4, R7, R9, RIO, R11, R12 n’a eu lieu, et par conséquent, le dysfonctionnement au moins partiel, voire l’absence physique, du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0052] Il est également possible d’estimer, en comparant à des seuils prédéfinis la différence (ou le rapport) entre le taux de dioxygène mesuré à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22 et le taux de dioxygène mesuré à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, la ou les réaction(s) R1-R13 mise(s) en œuvre par ce réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0053] En effet, selon les proportions stœchiométriques, les réactions R2, R4, R7, R9, R10, R11, R12 consomment différentes quantités de dioxygène. Par exemple, la réaction de catalyse R12 consomme 2,5 fois plus de dioxygène que la réaction de catalyse R10.

[0054] Le calculateur 27 compare, en outre, le taux de ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22 au taux de ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0055] En fonction de cette comparaison des taux de ΝΟχ à la sortie et à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, le calculateur 27 identifie parmi les réaction(s) R1-R13 celle(s) qui n’est (ne sont) pas mise(s) pas en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22, de sorte à permettre son diagnostic.

[0056] En effet, en présence d’une diminution du taux de ΝΟχ dans les gaz d’échappement entre l’entrée et la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, le calculateur 27 en déduit la réalisation par le réducteur catalytique sélectif SCR 22 d’au moins une des réactions de catalyse R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R13 (une des celles qui consomment du NO ou du NO2).

[0057] Avantageusement, la sonde 25 ΝΟχ aval n’a pas la même sensibilité pour mesurer le monoxyde d’azote NO et le dioxyde d’azote NO2.

[0058] Dans une mise en œuvre, la sonde 25 ΝΟχ aval est moins sensible au dioxyde d’azote NO2 qu’à l’oxyde d’azote. En exposant la sonde 25 ΝΟχ aval à une même quantité de monoxyde d’azote NO et de dioxyde d’azote NO2, elle mesure une quantité de dioxyde d’azote NO inférieure à celle d’oxyde d’azote NO2.

[0059] A titre d’exemple, exposée à tOOppm d’oxyde d’azote NO, la sonde 24 ΝΟχ mesure 100 ppm de NO. En revanche, en l’exposant à 100 ppm de dioxyde d’azote NO2, la sonde 24 ΝΟχ mesure environ 80ppm de NO2.

[0060] Avantageusement, cette sensibilité est utilisée pour détecter un éventuel changement dans la quantité du dioxyde d’azote NO2 entre l’entrée et la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, et par conséquent pour en déduire la réalisation ou non des réactions R3, R4, R5, R8, R9, et R13.

[0061] Dans une mise en œuvre, la sonde 24 ΝΟχ amont est, de même que la sonde 25 ΝΟχ aval, moins sensible au dioxyde d’azote NO2 qu’à l’oxyde d’azote NO.

[0062] Par ailleurs, en tenant compte des proportions stœchiométriques des réactions de catalyse R1-R13, le calculateur 27 estime la ou les réactions de catalyse non mise(s) en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22 :

[0063] Ainsi, en comparant - le taux de ΝΟχ mesuré, à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, par la sonde 25 ΝΟχ aval (colonne ΝΟχ aval dans le tableau ci-dessus) au taux ΝΟχ mesuré, à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, par la sonde 24 ΝΟχ amont (colonne ΝΟχ amont dans le tableau ci-dessus), et le taux de dioxygène mesuré, à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, par la sonde 25 ΝΟχ aval (colonne O2 aval dans le tableau ci-dessus) au taux dioxygène mesuré, à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, par la sonde 24 ΝΟχ amont (colonne O2 amont dans le tableau ci-dessus), le calculateur 27 peut estimer la ou les réactions de catalyse R1-R13 non mise(s) en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0064] En comparant les taux de O2 et de ΝΟχ en amont et en aval du réducteur catalytique sélectif SCR 22, le calculateur 27 exploite la sensibilité de la sonde 25 ΝΟχ aval pour estimer la ou les réaction(s) de catalyse R1-R13 mise(s) en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0065] Par ailleurs, la comparaison de la différence (ou du rapport) entre le taux ΝΟχ mesuré par la sonde 25 ΝΟχ aval à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22 et le taux ΝΟχ mesuré par la sonde 24 ΝΟχ amont à l’entrée de ce réducteur catalytique sélectif SCR 22 permet d’estimer la ou les réactions R1-R9 et R13 mise(s) en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0066] A titre d’exemple, dés lors que la différence (ou le rapport) entre le taux de ΝΟχ à la sortie (colonne ΝΟχ amont dans le tableau ci-dessus) et le taux de ΝΟχ à l’entrée (colonne ΝΟχ amont dans le tableau ci-dessus) du réducteur catalytique sélectif SCR 22 est supérieure à un seuil prédéfini, le calculateur estime que la réaction R3 et/ou R8 a/ont bien eu lieu. Les proportions stœchiométriques du NO2 dans ces deux réactions de catalyse R3 et R8 sont relativement plus importantes que les proportions stœchiométriques du NO2 dans les autres réactions de catalyse. Le calculateur réajuste, en conséquence, la quantité d’additif réducteur à injecter en amont du réducteur catalytique sélectif SCR 22. Ceci permet, avantageusement, d’optimiser la quantité d’additif à injecter.

[0067] Il est possible d’établir une cartographie des réactions R1-R13 qui s’opèrent dans le réducteur catalytique sélectif SCR 22. En fonction de cette cartographie, le calculateur 27 met en place une stratégie active de diagnostic embarqué du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0068] Dans un mode de réalisation, - les taux de ΝΟχ et les taux de dioxygène mesurés par la sonde 24 ΝΟχ amont et la sonde 25 ΝΟχ aval, et - les déductions faites par le calculateur 27 sur la base de ces taux sont enregistrés par le calculateur 27 sur un support mémoire (sous la forme d’un tableau par exemple), de sorte à permettre le diagnostic du réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0069] Ceci permet, avantageusement, une surveillance optimale des réactions de catalyse R1-R13 mises en oeuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22, et donc un meilleur diagnostic de ce dernier.

[0070] Dans un mode de réalisation, le calculateur 27 est configuré pour - émettre une notification au conducteur, par exemple sous forme d’un témoin lumineux sur le tableau de bord ou un message d’alerte, qui peut être couplée à une certaine déduction du diagnostic du réducteur catalytique sélectif SCR 22 afin d’inciter le conducteur à faire vérifier ce dispositif de dépollution lors d’une opération de maintenance ; - générer des consignes à destination d’autres organes de dépollution compris dans la ligne d’échappement. Par exemple, le calculateur 27 est configuré pour piloter d’une manière dynamique l’injection de l’additif de réduction des ΝΟχ selon des réactions de catalyse R1-R13 estimées mises en œuvre par le réducteur catalytique sélectif SCR 22.

[0071] Dans un mode de réalisation, le taux de dioxygène O2 dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22 est obtenu au moyen d’un modèle théorique préétabli, enregistré dans un module embarqué dans le véhicule 1 automobile, qui peut communiquer avec le calculateur 27 ou être directement embarqué dans ce dernier. Ce modèle donne une estimation du taux de dioxygène O2 à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22 à chaque point de fonctionnement du moteur 3 à combustion interne.

[0072] Dans un mode de réalisation, le taux de dioxygène O2 dans le gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22 est obtenu depuis une cartographie (c.à.d. une table de mesures) préétablie, enregistrée dans un module embarqué dans le véhicule 1 automobile qui peut communiquer avec le calculateur 27 ou être directement embarquée dans ce dernier.

[0073] Plus généralement, le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22 peut être récupéré par le calculateur 27 depuis un modèle théorique, une cartographie, la sonde 24 ΝΟχ amont ou une sonde lambda.

[0074] Dans un mode de réalisation, la teneur en dioxygène O2 des gaz d’échappement, que ce soit à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22 ou à sa sortie, est mesurée par une sonde lambda.

[0075] Dans certaines mises en œuvre, la sonde lambda est de type potentiométrique, et présente une réponse logarithmique, en fonction de la pression partielle d’oxygène. Avantageusement, cette sonde lambda est de type ampérométrique, présentant une réponse linéaire en fonction de la pression partielle d’oxygène. De telles sondes, dites proportionnelles, permettent des mesures précises sur une large bande, le mélange de combustion des véhicules diesel étant en excès d’air.

[0076] Dans un mode de réalisation, le calculateur 27 est un système électronique de diagnostic embarqué OBD (acronyme anglais de « On-Board Diagnostic ») permettant de détecter les défauts et pannes liés au réducteur catalytique sélectif SCR 22, en comparant - les taux de ΝΟχ et de O2 mesurés par la sonde 25 ΝΟχ aval à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR 22, respectivement, au taux de ΝΟχ et de O2 mesurés par la sonde 24 ΝΟχ amont à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR 22, et/ou la différence entre ces taux à des seuils prédéfinis.

[0077] Avantageusement, la comparaison des taux de dioxygène et de ΝΟχ avant et après la catalyse par le réducteur catalytique sélectif SCR 22 permet d’identifier les problèmes de fiabilité, dont notamment un dysfonctionnement de ce dernier, ou encore l’usure prématurée de certains composants de ce dispositif de dépollution destinées à transformer les oxydes d’azote ΝΟχ.

[0078] Avantageusement, les méthodes et systèmes décrits ci-dessus favorisent le respect des réglementations concernant les niveaux d’émissions d’éléments polluants dans l’atmosphère.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour le diagnostic d’un réducteur catalytique sélectif SCR (22), disposé dans une ligne (2) d’échappement de gaz issus d’un moteur à combustion interne, ce procédé comprenant : - une mesure du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement, à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; - une mesure, au moyen d’une première sonde (25) ΝΟχ, du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22); ce procédé étant caractérisé en ce que la sensibilité de la première sonde (25) ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la première sonde (25) ΝΟχ pour le dioxyde d’azote, le procédé comprend - une étape de récupération du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; - une étape de mesure, au moyen d’une deuxième sonde (24) ΝΟχ, du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22), la sensibilité de la deuxième sonde (24) ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la deuxième sonde (24) ΝΟχ pour le dioxyde d’azote ; - une comparaison du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; - une comparaison du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; la détermination d’une défaillance du réducteur catalytique sélectif SCR (22), en fonction de ces deux comparaisons.
2. Procédé de la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de comparaison, à un seuil prédéfini, de la différence entre le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
3. Procédé de la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de comparaison, à un seuil prédéfini, de la différence entre le taux du dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22), au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
4. Procédé de l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, - une étape d’estimation, au moyen d’un modèle théorique prédéfini, du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; ou une étape d’obtention, depuis une cartographie préétablie, du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; ou une étape de mesure, au moyen de la deuxième sonde (24) ΝΟχ du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
5. Système pour le diagnostic d’un réducteur catalytique sélectif SCR (22), disposé dans une ligne (2) d’échappement de gaz issus d’un moteur à combustion interne, ce système comprenant : un capteur, configuré pour mesurer le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; une première sonde (25) ΝΟχ, configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22); ce système étant caractérisé en ce que, la sensibilité de la première sonde (25) ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de cette première sonde (25) ΝΟχ pour le dioxyde d’azote, le système comprend une deuxième sonde (24) ΝΟχ, configurée pour mesurer le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22), la sensibilité de la deuxième sonde (24) ΝΟχ pour le monoxyde d’azote étant différente de la sensibilité de la deuxième sonde (24) ΝΟχ pour le dioxyde d’azote ; - un calculateur (27) configuré pour : O récupérer un taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; ο effectuer une comparaison du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22), au taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; O effectuer une comparaison du taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22), au taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22) ; O identifier une défaillance du réducteur catalytique sélectif SCR (22), en fonction de ces deux comparaisons.
6. Système de la revendication précédente, caractérisé en ce que le calculateur (27) est en outre configuré pour comparer, à un seuil prédéfini, la différence entre le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) et le taux des oxydes d’azote ΝΟχ dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22); comparer, à un seuil prédéfini, la différence entre le taux du dioxygène dans les gaz d’échappement à la sortie du réducteur catalytique sélectif SCR (22) et le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
7. Système de la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, un modèle théorique prédéfini ou une cartographie préétablie du taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
8. Système de la revendication 5 à 7, caractérisé en que la deuxième sonde (24) ΝΟχ est configurée pour mesurer le taux de dioxygène dans les gaz d’échappement à l’entrée du réducteur catalytique sélectif SCR (22).
9. Système de l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le capteur configuré pour mesurer le taux de dioxygène est la première sonde (25) NOx.
10. Ligne d’échappement comprenant un système selon l’une quelconque des revendications 5 à 9.