FR3054597A1 - Procede d’injection a duree augmentee d’un agent de depollution dans une ligne d’echappement de vehicule automobile - Google Patents

Procede d’injection a duree augmentee d’un agent de depollution dans une ligne d’echappement de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un procédé d'injection d'un agent de dépollution dans une ligne d'échappement de véhicule automobile pour l'élimination d'un polluant sélectif, l'agent de dépollution étant injecté dans la ligne d'échappement tant qu'une autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit de gaz d'échappement (deb) est donnée et reste valable, le débit de gaz d'échappement (deb) devant être au-dessus d'une valeur seuil minimale de débit (lim deb) lors d'une telle autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit, caractérisé en ce qu'il est effectué un mélange par rotation des gaz d'échappement avec l'agent de dépollution avec une vitesse de rotation (v rot) au-dessus d'une valeur seuil minimale de vitesse de rotation (lim v rot), une autorisation d'injection (aut inj rot) fonction de la vitesse de rotation étant alors effective et remplaçant l'autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
FR 3 054 597 - A1
154) PROCEDE D'INJECTION A DUREE AUGMENTEE D'ECHAPPEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE.
©) L'invention porte sur un procédé d'injection d'un agent de dépollution dans une ligne d'échappement de véhicule automobile pour l'élimination d'un polluant sélectif, l'agent de dépollution étant injecté dans la ligne d'échappement tant qu'une autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit de gaz d'échappement (deb) est donnée et reste valable, le débit de gaz d'échappement (deb) devant être audessus d'une valeur seuil minimale de débit (lim deb) lors d'une telle autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit, caractérisé en ce qu'il est effectué un mélange par rotation des gaz d'échappement avec l'agent de dépollution avec une vitesse de rotation (v rot) au-dessus d'une valeur seuil minimale de vitesse de rotation (lim v rot), une autorisation d'injection (aut inj rot) fonction de la vitesse de rotation étant alors effective et remplaçant l'autorisation d'injection (aut inj deb) fonction du débit.
D'UN AGENT DE DEPOLLUTION DANS UNE LIGNE
Figure FR3054597A1_D0001
Figure FR3054597A1_D0002
PROCEDE D’INJECTION A DUREE AUGMENTEE D’UN AGENT DE DEPOLLUTION DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L’invention porte sur un procédé d’injection à durée augmentée d’un agent de dépollution dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique de véhicule automobile, cet agent de dépollution étant avantageusement un agent réducteur pour un système de réduction catalytique sélective.
[0002] Dans ce qui va suivre, il va être pris comme polluant à traiter des oxydes d’azote de formule chimique NOx pour regrouper l’oxyde d’azote NO et le dioxyde d’azote NO2 produits par la combustion dans le moteur du véhicule automobile et évacués par la ligne d’échappement avec les gaz. Le système de dépollution est alors un système de réduction catalytique sélective qui est aussi connu sous l’abréviation de système RCS.
[0003] Ceci n’est pas limitatif et la présente invention s’adresse à tout système de dépollution avec injection d’un agent de dépollution dans la ligne d’échappement qui est à mélanger avec les gaz d’échappement.
[0004] Pour la dépollution des oxydes d’azote ou NOx, il est donc fréquemment utilisé un système de réduction catalytique sélective autrement connu sous l’abréviation française de RCS correspondant à l’abréviation anglaise de SCR pour « sélective catalytic réduction ». Par la suite dans la présente demande, le système de réduction catalytique sélective pourra aussi être cité par son abréviation RCS de même que les oxydes d’azote pourront être cités sous leur abréviation NOx et l’ammoniac sous sa formule chimique NH3.
[0005] Dans un système RCS, il est utilisé un agent réducteur liquide destiné à être introduit en quantités prédéfinies et par injections consécutives dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. L’ajout de cet agent réducteur de dépollution effectue le traitement des NOx présents dans la ligne d’échappement du moteur thermique d’un véhicule automobile. Cet agent réducteur RCS est fréquemment de l’ammoniac ou un précurseur de l’ammoniac, par exemple de l’urée ou un dérivé de l’urée, notamment un mélange connu sous la marque Adblue®.
[0006] Un système RCS présente typiquement un réservoir contenant une quantité d’agent réducteur liquide, une pompe pour l’alimentation en agent réducteur liquide d’une ligne d’échappement d’un véhicule automobile à partir d’un injecteur débouchant dans la ligne d’échappement. L’agent réducteur liquide se décompose en ammoniac gazeux, de formule chimique NH3. Le NH3 se stocke dans un catalyseur RCS pour réduire les NOx se trouvant dans les gaz évacués par la ligne d’échappement. Ceci vaut aussi bien pour les véhicules Diesel que pour les véhicules à essence.
[0007] Il est connu que la ligne d’échappement comporte un mixeur fixe placé entre l’injecteur et le catalyseur RCS pour homogénéiser le mélange gaz/agent réducteur afin de faciliter la décomposition et améliorer l’arrosage de gaz.
[0008] La quantité d’agent réducteur à injecter en continu est déterminée par une unité de contrôle-commande RCS à partir de nombreux éléments dont la température dans la ligne et le débit d’échappement afin de s’assurer, entre autres, de la bonne décomposition de l’agent réducteur et d’éviter tout risque d’encrassement résultant de la formation d’un dépôt solide.
[0009] Deux modes d’autorisation d’injection évitant l’encrassement sont possibles. Dans le premier mode il est effectué une injection si la température dans la ligne est suffisante pour assurer la bonne décomposition de l’agent réducteur en NH3. Dans le deuxième mode, il est effectué une injection pour une température plus faible mais avec un débit d’échappement fort pour assurer un bon mélange entre les gaz échappement et l’agent réducteur.
[0010] Sur les profils de roulage urbains, il est possible d’alterner les phases pour lesquelles les conditions pour injecter sont réunies et les phases où il n’est plus possible de le faire. Le système RCS traite alors les NOx avec le NH3 qu’il a gardé en réserve.
[0011] Si la phase sans injection devient trop longue, le stock de NH3 disparaît et l’efficacité de traitement des NOx est alors nulle. Pour pouvoir à nouveau injecter il faut attendre la prochaine phase où les conditions d’autorisation d’injection sont réunies. La dépollution n’est donc plus assurée de manière satisfaisante.
[0012] Le document EP-A-1 878 888 divulgue un système réalisant le dosage, l’injection et le mélange de l’urée avec des gaz d’échappement dans une ligne d’échappement de véhicule automobile. Partant du fait que pour une bonne dispersion du réactif injecté, celuici doit être injecté avec une vitesse proportionnelle à celle des gaz d’échappement, donc que cette vitesse doit pouvoir varier avec la vitesse des gaz, la ligne d’échappement comporte un mélangeur rotatif.
[0013] Ce document propose donc d’optimiser l’injection en permettant un meilleur mélange de l’agent réducteur avec les gaz par utilisation d’un élément rotatif. Il n’évoque toutefois pas les conditions d’interruption de l’injection d’agent réducteur et l’utilisation d’un mélangeur rotatif est spécifiquement destinée à adapter la vitesse de l’agent réducteur dans la ligne à celle des gaz. Il ne donne ni ne suggère aucune solution quant à comment augmenter la durée de phases d’injection d’agent réducteur dans la ligne d’échappement.
[0014] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour un système de dépollution présent dans une ligne d’échappement de véhicule automobile, ce système prévoyant l’injection d’agent réducteur dans la ligne sous certaines conditions de fonctionnement de la ligne d’échappement, d’accroître la durée des phases d’injection d’agent réducteur dans la ligne.
[0015] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé d’injection d’un agent de dépollution dans une ligne d’échappement de véhicule automobile pour l’élimination d’un polluant sélectif, l’agent de dépollution étant injecté dans la ligne d’échappement tant qu’une autorisation d’injection fonction d’un débit de gaz d’échappement est donnée et reste valable, le débit de gaz d’échappement devant être au-dessus d’une valeur seuil minimale de débit lors d’une telle autorisation d’injection fonction du débit, caractérisé en ce qu’il est effectué un mélange par rotation des gaz d’échappement avec l’agent de dépollution avec une vitesse de rotation au-dessus d’une valeur seuil minimale de vitesse de rotation, une autorisation d’injection fonction de la vitesse de rotation étant alors effective et remplaçant l’autorisation d’injection fonction du débit.
[0016] L’effet technique est d’obtenir une augmentation de la durée des phases pendant lesquelles l’injection d’agent de dépollution est possible par la création d’un mélange par rotation des gaz avec l’agent de dépollution. Tant que la vitesse de rotation estimée ou mesurée est suffisante pour assurer une bonne décomposition de l’agent de dépollution, l’injection pourra être prolongée.
[0017] Le mélange en rotation compense la perte de débit et une possible température faible dans la ligne d’échappement. Ce mélange en rotation n’a pas seulement pour but d’améliorer le mélange de l’agent réducteur avec les gaz par utilisation brassage rotatif mais surtout d’augmenter la phase d’injection en compensant la perte de débit par un brassage rotatif.
[0018] L’objectif est d’augmenter les durées des phases d’injection sur les roulages urbains qui contiennent de nombreuses phases de ralenti du moteur. Il est possible de recaler périodiquement la vitesse de mélange en rotation sur une vitesse limite vers laquelle la vitesse doit physiquement tendre lorsque le ralenti a été suffisamment long.
[0019] Ainsi, il est obtenu une augmentation des phases et de leur durée pour lesquelles l’injection d’agent de dépollution est autorisée, ce qui devrait permettre de traiter davantage d’oxydes d’azote dans les roulages urbains, roulages pour lesquels la température des gaz et/ou le débit de gaz sont parfois insuffisants pour procéder à une injection.
[0020] Avantageusement, l’injection de l’agent de dépollution est en opération tant qu’au moins une des deux autorisations d’injection respectivement fonction du débit et fonction de la vitesse de rotation est effective. On cumule ainsi deux autorisations d’injection dont la durée ne se chevauche que partiellement, ce qui procure une durée d’injection d’agent de dépollution augmentée, l’injection commençant par exemple par une autorisation d’injection fonction du débit et se poursuivant avec une autorisation d’injection fonction de la vitesse de rotation.
[0021] Avantageusement, la mise en rotation est effectuée par au moins un mixeur entraîné en rotation par le débit des gaz d’échappement. Un mixeur entraîné en rotation est une des meilleures solutions pour provoquer un mélange des gaz d’échappement avec l’agent de dépollution par brassage rotatif mais cette solution n’est pas la seule. On pourrait par exemple prévoir un flux de gaz auxiliaire formant un tourbillon ou des formes présentes dans la ligne d’échappement créant des turbulences.
[0022] Avantageusement, la vitesse de rotation du mixeur est mesurée par un capteur. La vitesse de rotation est alors précisément connue mais la présence d’un capteur de vitesse de rotation accroît le coût de la mise en œuvre du procédé.
[0023] Avantageusement, la vitesse de rotation du mixeur est calculée par intégration en fonction du temps. Cette solution a l’avantage d’être purement logicielle mais peut se révéler moins précise que l’utilisation d’un capteur de vitesse de rotation, le débit dans la ligne d’échappement étant estimé et non mesuré.
[0024] Avantageusement, la vitesse de rotation d’un mixeur circulaire est déterminée à partir de l’équation suivante :
Jdeo/dt = Cgaz (QM, ω) - Cfrottements (liaison mixeur/axe) dans laquelle ω est la vitesse de rotation, J le moment d’inertie du mixeur, Cfrottements le couple résistif dû aux frottements du mixeur sur son axe et Cgaz le couple moteur généré par la circulation des gaz en étant fonction du rayon R du mixeur, de son rendement spécifique Cp, du débit masse de gaz Qm et de sa densité p et de la vitesse de rotation ω.
[0025] Avantageusement, le couple moteur Cgaz généré par la circulation des gaz est calculé selon l’équation suivante :
Cgaz = Cp.Qm3 /2 ω.ρ2.ττ2Ρ4 [0026] Avantageusement, le débit de gaz Qm dans la ligne d’échappement est estimé à partir d’un débit d’admission d’air mesuré et d’un débit de carburant estimé ou mesuré à l’entrée du moteur thermique.
[0027] L’invention concerne un ensemble d’une ligne d’échappement de véhicule automobile et d’une unité de contrôle commande de la ligne, la ligne comportant au moins un système de dépollution par injection d’un agent de dépollution dans la ligne pour l’élimination d’un polluant sélectif, le système de dépollution présentant un injecteur d’agent de dépollution dans la ligne en amont d’au moins un mixeur rotatif, caractérisé en ce que l’ensemble met en oeuvre un tel procédé d’injection d’agent réducteur, l’unité de contrôle commande présentant des éléments d’estimation d’un débit de gaz d’échappement et des éléments de mesure ou d’estimation de la vitesse de rotation du mixeur rotatif, des moyens de mémorisation de valeurs seuils respectives pour le débit de gaz et la vitesse de rotation et des moyens de commande de l’injecteur en opération quand au moins le débit ou la vitesse de rotation est supérieur à sa valeur seuil respective.
[0028] L’utilisation d’un mixeur rotatif et d’une estimation embarquée de sa vitesse de rotation est la solution la moins coûteuse en étant très efficace. Cependant, il est aussi possible d’utiliser un capteur de vitesse de rotation ce qui simplifie le programme logiciel dans l’unité de contrôle commande de la ligne, la vitesse de rotation mesurée par le capteur étant directement transmise à l’unité de contrôle-commande et comparée avec la valeur seuil minimale de vitesse de rotation.
[0029] En ce qui concerne le mixeur rotatif, celui-ci peut être seul ou associé à un mixeur fixe.
[0030] D’autre part, il est à garder à l’esprit que si le système de dépollution présente une propre unité de contrôle commande, cette unité peut se charger du contrôle du procédé selon l’invention à la place ou en complément de l’unité de contrôle-commande de la ligne d’échappement.
[0031] Avantageusement, le système de dépollution est un système de réduction catalytique sélective et le mixeur rotatif présente des pales et un axe s’étendant longitudinalement à la ligne d’échappement. Actuellement, un système de réduction catalytique sélective est un des seuls systèmes de dépollution avec injection d’agent de dépollution dans la ligne d’échappement.
[0032] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est montre plusieurs courbes montrant différents cas de figure d’autorisation d’injection selon un procédé d’optimisation d’injection conforme à la présente invention, une première autorisation d’injection étant subordonnée à un débit des gaz dans la ligne d’échappement et une deuxième autorisation d’injection étant subordonné à une vitesse de rotation d’un mixeur rotatif, les durées d’injection pouvant être en conséquence augmentées dans certains cas de figure,
- la figure 2 est une représentation schématique d’une coupe longitudinale d’une portion de ligne d’échappement faisant partie d’un ensemble selon la présente invention, la ligne d’échappement comportant un injecteur d’agent de dépollution en amont d’un mixeur rotatif entraîné par les gaz d’échappement évacués par la ligne,
- la figure 3 est une représentation schématique d’une vue de face d’un mixeur entraîné en rotation avec des pales et un axe central, le mixeur faisant partie d’un ensemble selon la présente invention.
[0033] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
[0034] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0035] En se référant aux figures et notamment à la figure 1 prise en combinaison avec la figure 2, la présente invention concerne un procédé d’injection d’un agent de dépollution dans une ligne 1 d’échappement de véhicule automobile pour l’élimination d’un polluant sélectif. L’agent de dépollution, avantageusement un agent réducteur d’un système RCS à base d’urée, est injecté dans la ligne 1 d’échappement tant qu’une autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit de gaz d’échappement deb est donnée et reste valable.
[0036] Pour qu’une telle autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit de gaz d’échappement deb soit délivrée et maintenue, le débit de gaz d’échappement deb doit être au-dessus d’une valeur seuil minimale de débit lim deb et doit le rester tant que cette autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit perdure.
[0037] A la figure 1, il est montré les courbes d’un débit deb massique, par exemple en kg/h, d’une valeur seuil minimale de débit lim deb qui est constante mais peut être calibrée et d’une autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit.
[0038] Selon l’invention, il est effectué un mélange par rotation des gaz d’échappement avec l’agent de dépollution avec une vitesse de rotation v rot au-dessus d’une valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot. Tant que la vitesse de rotation v rot est audessus de la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot, une autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation est alors effective et remplace, si besoin est, l’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit si celle-ci n’est plus effective.
[0039] A la figure 1, Il est montré une courbe de vitesse de rotation v rot estimée ou mesurée, avantageusement en tours/minute, une courbe de valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot, restant constante mais pouvant être calibrée et une courbe d’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation.
[0040] L’injection de l’agent de dépollution peut être en opération tant qu’au moins une des deux autorisations aut inj deb, aut inj rot respectivement fonction du débit et fonction de la vitesse de rotation est effective. A la figure 1 il est visible que les autorisations aut inj deb, aut inj rot fonction du débit et fonction de la vitesse de rotation se chevauchent en se complétant et en offrant une durée d’injection plus grande ensemble que prises séparément.
[0041] Selon le débit d’échappement, la vitesse de rotation v rot initiale lors du mélange pouvant être créée par le débit d’échappement va être plus ou moins élevée. Lors d’une réduction du débit deb, la vitesse de rotation v rot permettra quand même d’effectuer le mélange des gaz d’échappement avec l’agent de dépollution et ne diminuera que progressivement du fait d’une inertie mécanique.
[0042] L’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation sera effective pendant toute la diminution tant que la vitesse de rotation v rot reste au-dessus de la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot.
[0043] Il peut y avoir une période de temps t où aucune des deux autorisations d’injection aut inj deb, aut inj rot fonctions respectivement du débit et de la vitesse de rotation v rot n’est valable, une autre période de temps t où seulement une des deux autorisations est effective, et enfin une période de temps t où les deux autorisations sont effectives.
[0044] Comme il est visible à la figure 1, notamment en cas d’accélération relativement forte puis de décélération, l’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit commence avant l’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation mais l’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation se prolonge après la fin de l’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit.
[0045] Ceci est dû à l’inertie de la mise en rotation pour effectuer le mélange, cette mise en rotation pouvant être provoquée par le débit de gaz d’échappement deb. Il est cependant possible d’effectuer la mise en rotation pour le mélange par un autre moyen d’entraînement que les gaz.
[0046] A la figure 1, il est représenté quatre situations de vie pour lesquels on suppose que la température est suffisante pour évaporer l’agent de dépollution qui est à injecter.
[0047] Le premier cas de vie en partant de la gauche à la figure 1 montre une rampe de débit deb d’échappement représentative d’une accélération brève et modérée du véhicule. On parvient à dépasser la valeur seuil minimale de débit lim deb pour pouvoir injecter en fonction du débit. L’accélération est cependant trop faible et trop courte pour faire tourner suffisamment le mélange gaz et agent de dépollution. La vitesse de rotation peut être estimée par une unité de contrôle-commande embarquée, soit une unité de contrôlecommande de la ligne d’échappement ou soit une unité de contrôle-commande du système de dépollution.
[0048] La rotation du mélange se fait avantageusement dans au moins un mixeur rotatif, qui sera référencé 3 aux figures 2 et 3. Il est possible que le mixeur rotatif soit pris unitairement ou associé avec un autre élément, par exemple comme un mixeur fixe.
[0049] L’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit est stoppée dès que le débit deb redescend sous la valeur seuil minimale de débit lim deb. Il n’y a pas d’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation étant donné la trop faible vitesse de rotation v rot en dessous de la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot.
[0050] Le deuxième cas de vie présente une rampe de débit d’échappement représentative d’une accélération prolongée et modérée du véhicule. Même si la phase d’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit est plus longue, on reste dans la même situation que pour le premier cas de vie. Il n’est pas atteint la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot pour prolonger l’injection par une autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation, avantageusement lors de la rotation d’un mixeur entraîné en rotation.
[0051] Le troisième cas de vie est représentatif d’une accélération brève mais forte du véhicule. On parvient à dépasser la valeur seuil minimale de débit lim deb pour l’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit puis la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot pour l’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation, la vitesse de rotation v rot étant estimée ou mesurée. Quand le débit chute l’autorisation d’injection aut inj deb fonction du débit est stoppée, mais une injection est maintenue par une autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation.
[0052] Dans le quatrième cas de vie, la rampe de débit d’échappement est représentative d’une accélération prolongée et forte du véhicule. Le maintien d’une vitesse de rotation v rot au niveau du mélange des gaz avec l’agent de dépollution au-dessus de la valeur seuil minimale de vitesse de rotation lim v rot permet de prolonger la durée où l’injection est autorisée, ceci avantageusement par l’inertie mécanique du mixeur entraîné en rotation. De plus, le mixeur ayant atteint une vitesse de rotation v rot maximale plus importante, l’injection sera maintenue par une autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation restant en vigueur plus longtemps.
[0053] Dans un mode préférentiel de réalisation de la présente invention, en se référant aux figures 1 à 3, la mise en rotation est effectuée par un mixeur 3 entraîné en rotation par le débit de gaz d’échappement deb. Pour que l’autorisation d’injection aut inj rot fonction de la vitesse de rotation v rot soit émise, il convient de mesurer ou d’estimer la vitesse de rotation v rot du mixeur 3.
[0054] Dans un possible premier mode de réalisation du suivi de la vitesse de rotation v rot du mixeur 3, la vitesse de rotation v rot du mixeur 3 peut être mesurée par un capteur, par exemple un capteur inductif.
[0055] Dans un possible deuxième mode de réalisation du suivi de la vitesse de rotation v rot du mixeur 3, la vitesse de rotation v rot du mixeur 3 peut être calculée par intégration en fonction du temps t. Il va maintenant être détaillé un mode de calcul de la vitesse de rotation v rot du mixeur 3.
[0056] La vitesse de rotation du mixeur 3, qui est circulaire et présente un axe de rotation 4 peut être déterminée à partir de l’équation suivante:
Jdeo/dt = Cgaz QM, ω - Cfrottements liaison mixeur 3/axe 4 dans laquelle ω est la vitesse de rotation, J le moment d’inertie du mixeur 3, Cfrottements le couple résistif dû aux frottements du mixeur 3 sur son axe 4 de rotation et Cgaz le couple moteur généré par la circulation des gaz en étant fonction du rayon R du mixeur 3 quand celui-ci est circulaire, de son rendement spécifique Cp, du débit masse de gaz Qm et de sa densité p et de la vitesse de rotation ω.
[0057] On peut intégrer cette équation pour déterminer la vitesse de rotation du mixeur 3, ses caractéristiques physiques étant supposées connues. A partir du débit dans l’échappement, déjà disponible en continu dans une unité de contrôle-commande en charge du fonctionnement de la ligne 1 d’échappement, il est possible d’estimer en continu la vitesse de rotation du mixeur 3.
[0058] Avantageusement, le couple moteur Cgaz généré par la circulation des gaz est calculé selon l’équation suivante :
Cgaz = Cp.Qm3 /2 ω.ρ2.ττ2Ή4 [0059] Le débit de gaz deb dans la ligne 1 d’échappement peut être estimé à partir d’un débit d’admission d’air mesuré et d’un débit de carburant estimé ou mesuré à l’entrée du moteur thermique.
[0060] En se référant toujours aux figures 1 à 3 et plus particulièrement à la figure 2, l’invention concerne un ensemble d’une ligne 1 d’échappement de véhicule automobile et d’une unité de contrôle commande de la ligne 1. La ligne 1 comporte au moins un système de dépollution par injection d’un agent de dépollution dans la ligne 1 pour l’élimination d’un polluant sélectif, le système de dépollution présentant un injecteur 2 d’agent de dépollution dans la ligne 1 en amont d’un mixeur 3 entraîné en rotation.
[0061] A la figure 2, le parcours des gaz d’échappement dans la ligne 1 en amont du mixeur 3 entraîné en rotation est symbolisé par les flèches Fg, le parcours de l’agent de dépollution est symbolisé par les flèches Fag. Les gaz d’échappement et l’agent de dépollution sont mélangés dans le mixeur 3 entraîné en rotation et le mélange en aval du mixeur 3 est symbolisé par les flèches Fg+ag.
[0062] Selon l’invention, l’ensemble met en œuvre un procédé d’injection d’agent réducteur tel que précédemment décrit. L’unité de contrôle commande présente des éléments d’estimation d’un débit de gaz d’échappement deb et des éléments de mesure ou d’estimation de la vitesse de rotation v rot du mixeur 3 entraîné en rotation. L’unité de contrôle commande présente aussi des moyens de mémorisation de valeurs seuils lim deb, lim v rot respectives pour le débit de gaz et la vitesse de rotation v rot et des moyens de commande de l’injecteur 2 en opération quand au moins le débit ou la vitesse de rotation v rot est supérieur à sa valeur seuil lim deb, lim v rot respective.
[0063] Il est possible que le système de dépollution comporte une unité de contrôle commande spécifique. Dans ce cas, cette unité de contrôle commande spécifique peut communiquer avec l’unité de contrôle commande de la ligne 1, principalement en charge de la dépollution dans la ligne 1 et de son fonctionnement optimal. Comme précédemment mentionné, le système de dépollution peut être un système de réduction catalytique sélective.
[0064] D’une manière générale, comme il est visible à la figure 3, le mixeur 3 entraîné en rotation peut présenter des pales dont une seule est référencée 5 à la figure 3 et un axe 4 s’étendant longitudinalement à la ligne 1 d’échappement au centre du mixeur 3 avantageusement de forme circulaire. Le sens de rotation des pales 5 dans le mixeur 3 entraîné en rotation est symbolisé par la flèche Fr.
[0065] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé d’injection d’un agent de dépollution dans une ligne (1) d’échappement de véhicule automobile pour l’élimination d’un polluant sélectif, l’agent de dépollution étant injecté dans la ligne (1) d’échappement tant qu’une autorisation d’injection (aut inj deb) fonction du débit de gaz d’échappement (deb) est donnée et reste valable, le débit de gaz d’échappement (deb) devant être au-dessus d’une valeur seuil minimale de débit (lim deb) lors d’une telle autorisation d’injection (aut inj deb) fonction du débit, caractérisé en ce qu’il est effectué un mélange par rotation des gaz d’échappement avec l’agent de dépollution avec une vitesse de rotation (v rot) au-dessus d’une valeur seuil minimale de vitesse de rotation (lim v rot), une autorisation d’injection (aut inj rot) fonction de la vitesse de rotation étant alors effective et remplaçant l’autorisation d’injection (aut inj deb) fonction du débit.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’injection de l’agent de dépollution est en opération tant qu’au moins une des deux autorisations d’injection (aut inj deb, aut inj rot) respectivement fonction du débit et fonction de la vitesse de rotation (v rot) est effective.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la mise en rotation est effectuée par au moins un mixeur (3) entraîné en rotation par le débit de gaz d’échappement (deb).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la vitesse de rotation (v rot) du mixeur (3) est mesurée par un capteur.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la vitesse de rotation (v rot) du mixeur (3) est calculée par intégration en fonction du temps (t).
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la vitesse de rotation du mixeur (3) de forme circulaire est déterminée à partir de l’équation suivante :
    Jdeo/dt = Cgaz (QM, ω) - Cfrottements (liaison mixeur (3)/axe (4)) dans laquelle ω est la vitesse de rotation, J le moment d’inertie du mixeur (3), Cfrottements le couple résistif dû aux frottements du mixeur (3) sur son axe (4) et Cgaz le couple moteur généré par la circulation des gaz en étant fonction du rayon R du mixeur (3), de son rendement spécifique Cp, du débit masse de gaz Qm, de sa densité p et de la vitesse de rotation ω.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le couple moteur Cgaz généré par la circulation des gaz est calculé selon l’équation suivante :
    Cgaz = Cp.Qm3 /2 tu.p2.TT2.R4
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le débit de gaz (deb) dans la ligne (1) d’échappement est estimé à partir d’un débit d’admission d’air mesuré et d’un débit de carburant estimé ou mesuré à l’entrée du moteur thermique.
  9. 9. Ensemble d’une ligne (1) d’échappement de véhicule automobile et d’une unité de contrôle commande de la ligne (1), la ligne (1) comportant au moins un système de dépollution par injection d’un agent de dépollution dans la ligne (1) pour l’élimination d’un polluant sélectif, le système de dépollution présentant un injecteur (2) d’agent de dépollution dans la ligne (1) en amont d’au moins un mixeur (3) entraîné en rotation, caractérisé en ce que l’ensemble met en oeuvre un procédé d’injection d’agent réducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’unité de contrôle commande présentant des éléments d’estimation d’un débit de gaz d’échappement (deb) et des éléments de mesure ou d’estimation de la vitesse de rotation (v rot) du mixeur (3) entraîné en rotation, des moyens de mémorisation de valeurs seuils (lim deb, lim v rot) respectives pour le débit de gaz (deb) et la vitesse de rotation (v rot) et des moyens de commande de l’injecteur (2) en opération quand au moins le débit (deb) ou la vitesse de rotation (v rot) est supérieur à sa valeur seuil (lim deb, lim v rot) respective.
  10. 10. Ensemble selon la revendication 9, dans lequel le système de dépollution est un système de réduction catalytique sélective et le mixeur (3) entraîné en rotation présente des pales (5) et un axe (4) s’étendant longitudinalement à la ligne (1) d’échappement.
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GB357108A (en) * 1929-03-11 1931-09-14 Rateau Soc A device for regularising the velocity of a column of gas endowed with a pulsating movement, and for lessening the noise due to said movement
JPH05187249A (ja) * 1992-01-14 1993-07-27 Nobuyoshi Kishimoto 内燃機関の排気管構造
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