FR3063770A1

FR3063770A1 - Procede de purge d’un piege a oxydes d’azote dans une ligne d’echappement de vehicule automobile

Info

Publication number: FR3063770A1
Application number: FR1752011A
Authority: FR
Inventors: Martin Ribault-Menetiere; Thomas Le Tallec; Alejandro Yarce
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-14

Abstract

L'invention porte sur un procédé de purge d'un piège (2a) à oxydes d'azote actif présent dans une ligne (L) d'échappement d'un moteur (1) thermique de véhicule automobile, le piège (2a) stockant chimiquement des oxydes d'azote et les traitant lors de la purge, le véhicule disposant d'un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d'une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule. Il est tenu compte de la position de destination pour effectuer une purge du piège (2a) à oxydes d'azote, la purge étant déclenchée à une distance ou à une durée paramétrable finissant avec une arrivée du véhicule en position de destination et suffisante pour assurer une purge complète du piège (2a) à oxydes d'azote.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

£4) PROCEDE DE PURGE D'UN PIEGE A OXYDES D'AZOTE DANS UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE.

FR 3 063 770 - A1 (57) L'invention porte sur un procédé de purge d'un piège (2a) à oxydes d'azote actif présent dans une ligne (L) d'échappement d'un moteur (1 ) thermique de véhicule automobile, le piège (2a) stockant chimiquement des oxydes d'azote et les traitant lors de la purge, le véhicule disposant d'un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d'une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule. Il est tenu compte de la position de destination pour effectuer une purge du piège (2a) à oxydes d'azote, la purge étant déclenchée à une distance ou à une durée paramétrable finissant avec une arrivée du véhicule en position de destination et suffisante pour assurer une purge complète du piège (2a) à oxydes d'azote.

PROCEDE DE PURGE D’UN PIEGE A OXYDES D’AZOTE DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention concerne un procédé de purge d’un piège à oxydes d’azote présent dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique de véhicule automobile. Un tel piège stocke chimiquement des oxydes d’azote et les traites lors de la purge. Dans la présente invention, le véhicule dispose d’un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d’une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule.

[0002] La présente invention concerne principalement le domaine technique de la dépollution des moteurs Diesel, conventionnels ou hybrides, essentiellement sur le traitement des oxydes d’azote issus de la combustion dans le moteur thermique. La présente invention peut donc concerner toute motorisation avec la présence d’un piège en oxydes d’azote dans la ligne d’échappement du moteur thermique.

[0003] Il existe plusieurs moyens de dépollution en oxydes d’azote ou NOx des gaz d’échappement. Le premier moyen de dépollution en oxydes d’azote est un système de réduction catalytique sélective ou système RCS. Le deuxième moyen de dépollution en oxydes d’azote est un piège à oxydes d’azote passif. Le troisième moyen de dépollution en oxydes d’azote est un piège à oxydes d’azote actif. Dans ce qui va suivre, il sera utilisé la dénomination système RCS pour qualifier un système de réduction catalytique sélective. Il en ira de même pour les oxydes d’azote pouvant aussi être désignés par NOx et pour l’ammoniac pouvant aussi être désigné par NH3.

[0004] Un système RCS fonctionne par injection dans la ligne d’échappement d’un agent de dépollution dit réducteur RCS, cet agent étant avantageusement mais non limitativement de l’urée ou un dérivé de l’urée, précurseur de l’ammoniac qui est utilisé pour réduire les oxydes d’azote ou NOx. L’agent réducteur est injecté en amont d’un catalyseur RCS qu’il atteint après avoir été mélangé avec les gaz d’échappement dans la ligne d’échappement et après s’être décomposé en NH3.

[0005] Un piège à NOx passif, aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de PNA, accumule efficacement les oxydes d'azote à basse température, c'est-à-dire de la température ambiante jusqu'à 200 °C. Au-delà de cetfe température, les NOx sont relâchés sans être traités dans le piège à NOx passif mais traités en aval. Ceci peut être fait par un système RCS disposé en aval du piège à NOx passif qui réduit les NOx que le piège à

NOx passif a libérés, ceci après avoir augmenté sa quantité d’agent réducteur injectée pour tenir compte de l’accroissement des NOx dans les gaz d’échappement dû à la libération des NOx précédemment stockés dans le piège à NOx passif.

[0006] Un piège à NOx actif, aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de LNT, en plus de pouvoir traiter les hydrocarbures ou HC et le monoxyde de carbone ou CO en assurant une fonction de catalyseur d’oxydation, avantageusement un catalyseur d’oxydation Diesel, est capable de stocker et de traiter les NOx. Les NOx sont retenus chimiquement dans le piège à NOx actif.

[0007] Les NOx sont transformés et stockés de façon chimique sur des sites dédiés du piège à NOx actif. Le stockage se fait sous certaines conditions, comme la température des gaz d’échappement, le débit de ces gaz dans la ligne d’échappement et la quantité de NOx présents dans ces gaz.

[0008] L’efficacité de stockage du piège à NOx actif est cependant également dépendante de la masse de NOx stockés : plus cette masse est importante et moins le piège à NOx actif est efficace. Si tous les sites dans le piège à NOx actif sont occupés, les NOx émis par le moteur traversent le piège à NOx actif sans y être retenus. Si le débit de gaz d’échappement est élevé et/où si la température des gaz est trop chaude, par exemple supérieure à 350°C, les NOx stockés dans lepiège à NOx actif ou passif peuvent être relâchés de façon naturelle.

[0009] Dans un piège à NOx actif, le traitement des NOx, quant à lui, se fait par un changement du mode de combustion du moteur thermique, initié par un superviseur de piège à NOx actif avec une richesse de carburant dans le mélange carburant/air passant légèrement au-dessus de 1, permettant le traitement des NOx.

[0010] II y a alors des hydrocarbures ou HC et du monoxyde de carbone ou CO non utilisés lors de la combustion en excès dans les gaz d’échappement et les HC et CO réagissent avec les NOx stockés pour être transformés à l’intérieur du piège à NOx actif en diazote ou N2. Le piège à NOx est dit actif car il effectue lui-même l’élimination des NOx dans certaines conditions de combustion. Ce traitement pour le piège à NOx actif se fait à partir de 200°C environ, 250°C étant la tem|érature pour laquelle la purge est très efficace.

[0011] Un autre élément de dépollution pour les particules est un filtre à particules. Le filtre à particules d’une ligne d’échappement sert à la rétention de particules de suie en son intérieur. Un système de réduction peut être intégré dans un filtre à particules, ceci en alternative à un système de réduction indépendant ou en complément d’un tel système. Le filtre à particules est alors imprégné d’un revêtement de métaux précieux de type RCS pour effectuer une réduction catalytique sélective des NOx. Il peut y avoir deux systèmes de réduction dans la même ligne d’échappement. Il est à considérer que le piège à NOx n’est pas aux oxydes d’azote ce que le filtre à particules est pour les particules car le piège à NOx actif n’assure pas une fonction de filtre mais de capture chimique des NOx.

[0012] Le stockage d’un piège à NOx actif est plus ou moins efficace suivant la température. Suivant les technologies, une efficacité de 80% est observée à partir de 200250°C. Avant, cette efficacité est nettement moindie, jusqu’à être nulle sous 50°C. Il est donc évident que durant les quelques secondes suivant le démarrage du moteur, il n’y a aucun stockage des NOx dans un piège à NOx actif. Ceci peut être extrapolé à un piège à NOx passif.

[0013] De plus, un système RCS est peu efficient à ces températures basses. Un système RCS est pénalisé à froid, car il faut une température minimale pour la décomposition de l’urée en ammoniac qui est d’environ 175°C. Il faut aussi tenir compte de la température d’amorçage d’un système RCS qui est d’environ 200 °C.

[0014] Le stockage dans un piège à NOx actif, le cas échéant dans un piège à NOx passif, va ensuite se réaliser, de façon plus efficace en fonction de la montée de la température. Or, comme il a déjà été mentionné, un stockage déjà important de NOx dans le piège grève cette capacité de stockage maximale, car les sites où sont retenus les NOx sont déjà utilisés.

[0015] On comprend ainsi qu’un piège à NOx au démarrage du moteur thermique avec une masse importante de NOx stockés ne pourra pas, ou très peu, stocker des NOx, ce qui ne garantit pas une bonne dépollution en NOx. La température étant alors trop faible pour lancer une purge du piège, tous les NOx émis durant cette phase froide se retrouveront à la sortie de la ligne d’échappement et dans l’air ambiant.

[0016] Le document FR-A-2 865 767 décrit un procédé de régénération d'une installation de traitement aval de gaz d'échappement notamment d'un filtre à particules dans un moteur à combustion interne équipant un véhicule, comprenant une installation de commande commandant les cycles de régénération. On régénère de manière optimisée l'installation de traitement en fournissant à l'installation de commande les données d'information relatives au trajet et en commandant les cycles de régénération en tenant compte de ces données d'information.

[0017] Les données d'information sont fournies par un système de détermination de la position globale, un système télématique de circulation, un calculateur de trajet et/ou un système de navigation. En fonction des données d'information, l'installation de commande détermine si, à partir de la demande de régénération d'un système de traitement aval des gaz d'échappement, il faut avancer ou retarder l'opération de régénération. On modifie le cycle de régénération le cas échéant en fonction de ce résultat de détermination.

[0018] L’enseignement relatif à une régénération d’un filtre à particules n’est pas transposable à un piège à NOx. En effet, ce qu’il faut éviter dans une régénération d’un filtre à particules est l’interruption de la régénération se traduisant par des régénérations successives et brèves. Il faut aussi éviter que le filtre à particules n’atteigne pas une température trop élevée qui pourrait l’endommager. Il faut également éviter de le laisser se remplir sans le régénérer, car celui-ci peut se boucher, dégradant dans un premier temps les prestations du véhicule, pouvant aller jusqu’à sa casse. L’utilisation d’un système de détermination de la position globale sert, pour un filtre à particules à avoir connaissance si la distance à parcourir est suffisante ou présente de bonnes opportunités pour effectuer une régénération complète du filtre à particules. De même, la connaissance d’un parcours autoroutier est avantageuse pour effectuer une régénération du filtre à particules. Ces problèmes ne sont pas ceux auxquels est confronté un piège à NOx.

[0019] Le problème à la base de la présente invention est, pour une ligne d’échappement comprenant un piège à oxydes d’azote comme élément de dépollution, de garantir que le piège à oxydes d’azote soit le plus efficient possible au démarrage du véhicule, ceci même à des températures en dessous de ses températures optimales de fonctionnement.

[0020] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de purge d’un piège à oxydes d’azote actif présent dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique de véhicule automobile, le piège stockant chimiquement des oxydes d’azote et les traitant lors de la purge, le véhicule disposant d’un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d’une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule, caractérisé en ce qu’il est tenu compte de la position de destination pour effectuer une purge du piège à oxydes d’azote, la purge étant déclenchée à une distance ou à une durée paramétrable une arrivée du véhicule en position de destination et suffisante pour assurer une purge complète du piège à oxydes d’azote.

[0021] L’effet technique est d’obtenir une amélioration de l’efficacité de stockage des NOx au démarrage du moteur, en ayant préparé le piège à NOx pour qu’il soit à son potentiel maximal d’efficacité. Or, il existe de nombreux cas de vie lors d’un roulage où le piège à NOx n’est pas dans les bonnes dispositions pour être purgé. En effet, un régime moteur trop élevé, ou une charge d’accélération trop élevée, empêche de lancer une purge du piège à NOx. Si le conducteur arrête son moteur juste après ce type de roulage, le piège à NOx pourrait être fortement chargé.

[0022] La proposition d’invention consiste à utiliser le parcours du conducteur tel qu’il l’a rentré dans un système de positionnement global. Connaissant la destination, un superviseur du piège demande une purge quelques secondes avant l’arrivée au point final du trajet. Le piège à NOx se retrouve ainsi vide et le demeure pendant l’arrêt du véhicule. Au redémarrage du moteur, même dans des conditions froides, le piège à NOx est ainsi capable de stocker une grande partie des NOx avec une efficacité maximale pour une température en vigueur avant qu’une purge ne soit réalisable.

[0023] Il convient de garder à l’esprit que si un système de positionnement global a pu être utilisé, conformément à l’état de la technique le plus proche, pour lancer des régénérations de filtre à particules, la finalité de ces régénérations étaient toute autre que celle des purges d’un piège à NOx. En effet, dans le cadre de la présente invention, il est recherché que le piège à NOx soit purgé en fin de roulage pour être complètement vide pour le roulage suivant.

[0024] Ceci n’a jamais été un but de l’utilisation d’un système de positionnement global pour la tenue de régénérations de filtres à particules, d’autres paramètres, comme la longueur du roulage ou le type de roulage, par exemple sur autoroute, étant déterminants et choisis. Par contre, lancer une régénération en fin de roulage n’a jamais été une préoccupation pour un filtre à particules qui n’a pas besoin d’être vide au démarrage pour fonctionner correctement.

[0025] Pour régénérer un filtre à particules, il y a beaucoup de conditions favorables à réunir, la meilleure étant un parcours sur autoroute ou un parcours long à forte vitesse. Suivant le type de conducteur et de roulage, il se peut que le filtre à particules soit très dur à régénérer voire impossible. C’est le cas, par exemple, d’un conducteur en ville, ce qui peut aboutir au colmatage du filtre à particules et au pire à sa casse. On peut certes retarder le déclenchement de la régénération mais jusqu’à un certain seuil. L’état de la technique cité relatif à un filtre à particules propose d’étudier le parcours pour détecter s’il y aura une bonne condition pour régénérer même si dans l’absolu le besoin de régénération du filtre n’était pas encore primordial.

[0026] Dans le cas de la présente invention, un piège à NOx n’est pas un filtre. Le piège stocke chimiquement les NOX donc ne présente aucun risque de colmatage ou de casse. En revanche, plus il est rempli et moins il est efficace pour stocker les NOx, surtout à froid, comme lors d’un démarrage et les minutes qui suivent. A ce moment, la dépollution peut être critique en n’étant plus assurée.

[0027] La proposition d’invention n’utilise pas le parcours pour optimiser les purges du piège à NOx mais uniquement la localisation finale du trajet afin de purger le piège à NOx au plus proche de l’arrêt afin qu’une fois le moteur du véhicule arrêté, le piège à NOx soit vide. Au redémarrage du moteur, la dépollution sera ainsi optimale pour la température des gaz d’échappement en vigueur.

[0028] En résumé l’état de la technique le plus proche est concerné par le risque de casse du filtre à particules alors que la présente invention permet de résoudre un risque de pollution par les NOx à un démarrage du moteur thermique en effectuant une purge en fin de roulage précédant le roulage.

[0029] La durée ou distance doit être suffisante pour réaliser une purge complète, la purge terminant dans ce cas avant la complétion de cette durée ou distance.

[0030] Avantageusement, la purge est une purge préventive et prédictive se faisant avec un piège non forcément complètement rempli d’oxydes d’azote. Le but recherché est d’avoir un piège à NOx vide lors du prochain démarrage : la purge est donc préventivement déclenchée même si le piège à NOx n’est pas complètement rempli. Cette purge est prédictive car elle se fait à la fin de chaque roulage, en supposant que ce roulage est suffisant pour avoir une masse de NOx non négligeable stockée dans le piège à NOx.

[0031] En considérant les paramètres de la température et du débit des gaz échappements, des émissions de NOx sortie moteur, et des NOx déjà stockés dans le LNT, il est facile d’affiner l’estimation de charge du piège à NOx et donc de déterminer une distance ou une durée de purge spécifiquement adaptées à la charge du piège à NOx.

[0032] Avantageusement, la purge du piège se fait par modification d’un mode de combustion dans le moteur thermique avec une richesse en carburant supérieure à un entraînant une présence d’un excès d’hydrocarbures et de monoxyde de carbone dans la ligne d’échappement, les hydrocarbures et le monoxyde de carbone réagissant avec les oxydes d’azote pour donner du diazote. Ceci est particulièrement approprié pour un piège à NOx actif pour lequel la réduction des NOx se fait par des HC et des CO directement dans le piège à NOx.

[0033] Avantageusement, le système de positionnement global pour la localisation du véhicule informe une unité de contrôle moteur en charge du fonctionnement du moteur et de son mode de combustion d’un début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination, l’unité de contrôle moteur modifiant le mode de combustion du moteur en un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un dès le début de la distance ou de la durée paramétrable. Ceci permet une purge accélérée du piège à NOx.

[0034] L’invention concerne aussi un procédé d’optimisation de la dépollution en oxydes d’azote des gaz d’échappement traversant une ligne d’échappement de moteur thermique de véhicule automobile, la dépollution en oxydes d’azote étant assurée au moins par un piège à oxydes d’azote actif, caractérisé en ce que le piège à oxydes d’azote est purgé conformément à un tel procédé de purge, le piège à oxydes d’azote étant vide d’oxydes d’azote avant chaque démarrage du moteur thermique du véhicule automobile, la purge étant effectuée au début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination lors du roulage précédant le démarrage.

[0035] L’objectif principal de la purge avantageusement préventive et prédictive de la présente invention est d’assurer un piège à NOx vide au prochain démarrage afin qu’il puisse stocker le plus de NOx possible même par une température dans la ligne d’échappement relativement froide. La dépollution en NOx en situation de démarrage du véhicule en est fortement améliorée, étant donné que la possible présence d’un système RCS n’était d’aucun secours pour assurer la dépollution dans des conditions de démarrage.

[0036] La présente invention cherche à diminuer les émissions de NOx à l’échappement au démarrage à froid, en ayant effectué au roulage précédent une purge du piège à NOx, afin qu’il soit au maximum de ses capacités de stockage. Un gain quantifiable en dépollution de NOx est ainsi obtenu au démarrage du véhicule, qui est la portion de roulage du véhicule pour laquelle la dépollution en NOx est la moins efficace.

[0037] L’invention concerne aussi un véhicule automobile comportant un moteur thermique et une ligne d’échappement de gaz de combustion hors du moteur thermique, la ligne d’échappement comprenant un ou des éléments de dépollution dont au moins un piège à oxydes d’azote stockant chimiquement des oxydes d’azote et les traitant lors de sa purge, une unité de contrôle moteur comportant des moyens de contrôle et de commande d’une combustion dans le moteur thermique et intégrant un superviseur en charge du fonctionnement du piège à oxydes d’azote dont une commande de sa purge, le véhicule automobile logeant un système de positionnement global présentant des moyens de mémorisation d’une position de destination pour le véhicule et des moyens de suivi d’une distance ou d’une durée avant l’atteinte de la position de destination, caractérisé en ce que la purge est réalisée conformément à un tel procédé de purge ou la dépollution en oxydes d’azote de la ligne d’échappement suit un tel procédé d’optimisation de la dépollution, le système de positionnement global et au moins le superviseur présentant des moyens d’interconnexion transmettant, d’une part, au système une distance ou durée de purge du piège à oxydes d’azote calculée par des moyens de calcul du superviseur, et d’autre part, au superviseur le début de la distance ou durée avant l’atteinte de la position de destination.

[0038] L’unique rajout nécessité par la mise en œuvre de la présente invention est une interconnexion qui doit exister entre l’unité de contrôle moteur, plus spécifiquement le superviseur du piège à NOx intégré dans l’unité de contrôle moteur et une interface du système de positionnement global logé dans le véhicule. La connaissance précise, valable sur au moins 100 mètres du lieu de destination permet de purger le piège à NOx optimisant la dépollution des NOx pour le redémarrage suivant.

[0039] II s’agit d’une dépollution prédictive, où la fin connue du trajet du conducteur va permettre d’anticiper une coupure du moteur thermique, et donc de préparer le piège à NOx pour une efficacité maximale au prochain roulage.

[0040] Avantageusement, le superviseur ou le système de positionnement global présentent des moyens d’interconnexion avec l’unité de contrôle moteur signalant l’atteinte de la distance ou durée à l’unité de contrôle moteur présentant des moyens de mise en œuvre d’un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un. Ceci est particulièrement bien adapté pour la purge d’un piège à NOx actif par réaction des oxydes d’azote avec des hydrocarbures et de monoxydes de carbone.

[0041] Avantageusement, une sonde à oxydes d’azote ou à oxygène est disposée en amont et en aval du piège 2a à NOx.

[0042] Avantageusement, la ligne d’échappement comprend au moins un système de réduction catalytique sélective. La présente invention est valable sur un véhicule équipé au moins d’un seul piège à NOx actif, de plusieurs pièges à NOx actifs ou passifs, le cas échéant, avec un ou plusieurs systèmes RCS, avantageusement en aval du ou des pièges à NOx en se référant au sens de parcours des gaz dans la ligne d’échappement.

[0043] La présence d’un système RCS n’est pas essentielle pour la mise en œuvre de la présente invention, étant donné qu’un système RCS n’a qu’une action limitée pour la dépollution à NOx lors d’un démarrage du moteur thermique mais est avantageuse dans d’autres circonstances, notamment quand le piège à NOx est un piège à NOx passif qui requiert que les oxydes d’azote qu’il libère dans certaines conditions soient réduits.

[0044] 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 une représentation schématique d’une vue longitudinale d’une ligne d’échappement présentant notamment un système RCS et un piège à NOx, cette ligne pouvant servir à la mise en œuvre du procédé de purge selon la présente invention.

- la figure 2 illustre une courbe d’efficacité de stockage d’un piège à NOx en fonction de la masse de NOx déjà stockée dans le piège, cette efficacité décroissant avec la masse de NOx déjà stockée d’où l’intérêt des procédés de purge et d’optimisation de la dépollution selon la présente invention,

- la figure 3 illustre une courbe de capacité de stockage d’un piège à NOx en fonction de la température des gaz d’échappement circulant dans la ligne d’échappement où se trouve le piège, le stockage augmentant puis décroissant avec la température, d’où l’intérêt de la mise en œuvre du procédé d’optimisation de la dépollution en NOx selon la présente invention.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] En se référant à toutes les figures et notamment à la figure 1, la présente invention concerne un procédé de purge d’un piège 2a à oxydes d’azote ou piège à NOx actif présent dans une ligne L d’échappement d’un moteur 1 thermique de véhicule automobile.

[0048] La figure 1 montre un exemple de ligne L d’échappement munie d’éléments de dépollution avec son unité de contrôle 6 associée. L’élément de dépollution important pour la mise en oeuvre de la présente invention est au moins un piège 2a à oxydes d’azote actif, ici intégré dans un catalyseur d’oxydation, ce qui n’est aucunement limitatif, la présence d’un catalyseur d’oxydation n’étant pas essentielle pour la présente invention.

[0049] A partir du collecteur 1a d’échappement de la ligne L d’échappement, donc d’amont en aval, il est prévu sur cette ligne L un piège 2a à NOx avec une fonction de stockage des oxydes d’azote et de traitement des oxydes d’azote, puis un catalyseur RCS 7 et ensuite un filtre à particules 3. Ceci n’est pas limitatif et d’autres éléments de dépollution peuvent être implantés dans la ligne L d’échappement.

[0050] Le catalyseur RCS 7 est associé avec un réservoir d’agent réducteur 8, relié à la ligne L d’échappement par un injecteur 9 d’agent RCS débouchant dans la ligne L en amont du catalyseur RCS 7 et donc alimentant en agent RCS la ligne L avant le catalyseur RCS 7 en se référant au parcours des gaz d’échappement dans la ligne L.

[0051] A la figure 1, il peut être avantageusement prévu une sonde 4 à oxydes d’azote en amont et en aval 10 du piège 2a à NOx, ces sondes pouvant être remplacés aussi par des sondes à oxygène de même qu’une sonde 5 à oxydes d’azote en aval du catalyseur RCS 7 et, de manière avantageuse, en amont du filtre à particules 3. Les relevés de ces sondes 4, 5 et de celle rajoutée à oxydes d’azote ou à oxygène sont envoyés à un microprocesseur d’une unité de contrôle 6 des émissions, notamment des émissions d’oxydes d’azote, dans la ligne L d’échappement. Un superviseur du piège à NOx peut être intégré dans l’unité de contrôle 6 et l’unité de contrôle peut aussi être l’unité de contrôle du moteur thermique.

[0052] D’autres éléments de dépollution non montrés à cette figure peuvent aussi être prévus dans la ligne L d’échappement, du type catalyseur ou catalyseur de réduction ainsi que d’autres moyens de mesure des émissions, par exemple une ou des sondes à oxygène. Ces éléments ne sont pas essentiels pour la mise en oeuvre de la présente invention.

[0053] Le piège 2a à oxydes d’azote peut être un piège à oxydes d’azote actif pour lequel les oxydes d’azote sont réduits dans le piège 2a lors d’une purge par mise en œuvre d’une combustion spécifique du moteur 1 thermique augmentant la présence d’hydrocarbures et de monoxyde de carbone dans la ligne L d’échappement.

[0054] Dans le cadre de la présente invention, il est possible de prévoir deux pièges 2a à NOx disposés l’un après l’autre dans la ligne L d’échappement du véhicule automobile, par exemple un piège 2a à NOx actif et un piège 2a à NOx passif, configuration qui est fréquente dans une ligne L d’échappement de véhicule automobile avec le bénéfice d’un accroissement du domaine de température de rétention des oxydes d’azote par ces deux pièges 2a combinés. Dans ce cas, ce qui est énoncé dans ce qui suit pour un piège 2a à NOx peut s’appliquer pour les deux pièges 2a à NOx.

[0055] Un piège 2a à NOx stocke chimiquement des oxydes d’azote dans des sites, ce qui n’est pas comparable à ce que fait un filtre à particules qui amasse sans transformation chimique des particules de suie. Le piège 2a à NOx traite les NOx lors de la purge et est ainsi vidé des NOx préalablement chimiquement stockés.

[0056] Dans le cadre de l’invention, le véhicule dispose d’un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d’une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule. Ce système peut être un système amovible du véhicule et regrouper toutes sortes de systèmes comme un système télématique de circulation, un calculateur de trajet et/ou un système de navigation.

[0057] L’important pour la mise en œuvre de l’invention est que le système puisse déterminer les coordonnées d’un point de destination, généralement introduit par le conducteur. Ce système peut donc être simplifié par rapport à un système de positionnement global en ne possédant pas toutes les fonctions de ce système de positionnement qui ne sont pas essentielles pour la mise en œuvre de la présente invention.

[0058] Selon l’invention, il est tenu compte de la position de destination pour effectuer une purge du piège 2a à oxydes d’azote, la purge étant déclenchée à une distance ou à une durée paramétrable finissant avec une arrivée du véhicule en position de destination et suffisante pour assurer une purge complète du piège 2a à oxydes d’azote.

[0059] Cette distance ou durée est suffisante pour assurer une purge complète. Ceci est le but du paramétrage de la durée ou de la distance qui peut tenir compte d’une estimation du remplissage du piège 2a à NOx.

[0060] Ce paramétrage de la distance ou de la durée peut se faire selon un nombre de kilomètres parcourus par le véhicule depuis la dernière purge. Plus de kilomètres seront parcourus depuis la dernière purge, plus le piège 2a à NOx sera rempli d’oxydes d’azote et donc plus sa purge risque de durer. Comme la purge se fait dans une période précédant l’arrêt escompté véhicule avec son arrivée à destination, cette purge est avantageusement préventive, dans le sens où le piège 2a n’est pas forcément rempli complètement de NOx et prédictive, car cette purge se fait en fin de parcours du véhicule automobile, à condition que le piège 2a à NOx ne soit pas vide ou très peu vide.

[0061] La purge du piège 2a se fait par modification d’un mode de combustion dans le moteur 1 thermique avec une richesse en carburant supérieure à un entraînant une présence d’un excès d’hydrocarbures et de monoxyde de carbone dans la ligne L d’échappement, les hydrocarbures et le monoxyde de carbone réagissant avec les oxydes d’azote pour donner du diazote.

[0062] Le système de positionnement global pour la localisation du véhicule peut informer une unité de contrôle moteur 6 en charge du fonctionnement du moteur 1 et de son mode de combustion d’un début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination donc d’un début d’une tenue de purge. L’unité de contrôle moteur 6 modifie alors le mode de combustion du moteur 1 en un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un dès le début de la distance ou de la durée paramétrable, afin que les conditions de purge et de traitement des oxydes d’azote soient réunies.

[0063] Le but du procédé de purge d’un piège 2a à NOx est d’avoir un piège 2a vide au démarrage du véhicule suivant la purge effectuée à la fin d’un parcours de roulage précédent, afin que ce piège 2a à NOx soit placé en conditions optimales pour la capture des oxydes d’azote dans les premiers instants suivant le démarrage, notamment la première dizaine de kilomètres pour laquelle la température des gaz d’échappement est en dessous de 200°C.

[0064] L’invention concerne donc aussi un procédé d’optimisation de la dépollution en oxydes d’azote des gaz d’échappement traversant une ligne L d’échappement de moteur 1 thermique de véhicule automobile lors d’une période après démarrage du véhicule automobile, la dépollution en oxydes d’azote étant assurée au moins par un piège 2a à oxydes d’azote actif. Il peut y avoir plusieurs pièges 2a à NOx, par exemple l’association d’un piège 2a à NOx actif et d’un piège 2a à NOx passif.

[0065] Selon l’invention, le ou les pièges 2a à oxydes d’azote actifs sont purgés conformément à un procédé de purge tel que précédemment décrit. Le ou les pièges 2a à NOx sont alors vides d’oxydes d’azote avant chaque démarrage du moteur 1 thermique du véhicule automobile, la purge étant effectuée au début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination lors du roulage précédant le démarrage.

[0066] La figure 2 illustre une courbe d’efficacité de stockage E stock en pourcentage % d’un piège à NOx en fonction de la masse de NOx M NOx en gramme g déjà stockée dans le piège 2a. L’efficacité E stock décroît fortement avec l’augmentation de la masse M NOx, d’où l’intérêt de travailler avec un piège 2a à NOx faiblement rempli ou vide.

[0067] Cet intérêt est confirmé par l’enseignement de la figure 3, prise en combinaison avec la figure 1. A la figure 3, il est montré une courbe de capacité de stockage C stock en gramme g d’un piège à NOx en fonction de la température T en degrés Celsius C°des gaz d’échappement circulant dans la ligne L d’échappement où se trouve le piège 2a.

[0068] La capacité de stockage C stock augmente avec la température en partant d’une température des gaz d’échappement froids au démarrage du véhicule jusqu’à un palier correspondant à des températures de fonctionnement optimale du piège à NOx pour lesquelles la capacité de stockage n’augmente plus avec la température, ce palier dépendant du piège 2a à NOx et pouvant être entre 250 et 300 °C ou sur une plus large fenêtre. Au dessus de cette température, se produit une libération des NOx stockés d’où une décroissance de la capacité de stockage C stock du piège 2a à NOx.

[0069] A la figure 2, au point x pour une masse M NOx relativement élevée, l’efficacité de stockage E stock est faible, ce qui est référencé par E stock f. A la figure 3, toujours au point x, si on considère le point x comme représentant la charge du piège 2a à NOx au démarrage qui est référencée CH LNT dem, une réserve tampon Rt NOx est possible en étant définie par la distance verticale reliant le point x à la courbe de capacité de stockage C stock, la courbe indiquant la masse maximale stockable au démarrage M maxi dem. Cette réserve tampon Rt NOx est ainsi faible et il est donc utile de descendre le point x pour avoir la plus grande réserve tampon Rt NOx, c’est-à-dire de vider le piège 2a à NOx afin qu’il soit vide au démarrage du véhicule.

[0070] En prenant en compte les figures 2 et 3, il peut être compris que, lors d’un démarrage du moteur 1 thermique du véhicule automobile, avec un piège 2a à NOx relativement chargé de masse d’oxydes d’azote, il ne pourra y avoir une capacité de stockage C stock importante, d’autant plus que l’efficacité E stock sera mauvaise !

[0071] L’invention concerne aussi un véhicule automobile comportant un moteur 1 thermique et une ligne L d’échappement de gaz de combustion hors du moteur 1 thermique, la ligne L d’échappement comprenant un ou des éléments de dépollution dont au moins un piège 2a à oxydes d’azote stockant chimiquement des oxydes d’azote et les restituant lors de sa purge.

[0072] Le véhicule automobile comprend aussi une unité de contrôle moteur 6 comportant des moyens de contrôle et de commande d’une combustion dans le moteur 1 thermique et intégrant un superviseur en charge du fonctionnement du piège 2a à oxydes d’azote dont une commande de sa purge.

[0073] Enfin, le véhicule automobile loge un système de positionnement global ou équivalent présentant des moyens de mémorisation d’une position de destination pour le véhicule et des moyens de suivi d’une distance ou d’une durée avant l’atteinte de la position de destination.

[0074] Selon l’invention, la purge est réalisée conformément à un procédé de purge tel que précédemment mentionné ou la dépollution en oxydes d’azotes suit un procédé d’optimisation de la dépollution tel que précédemment décrit. Le système de positionnement global et au moins le superviseur présentent des moyens d’interconnexion transmettant, d’une part, au système une distance ou durée de purge du piège 2a à oxydes d’azote calculée par des moyens de calcul du superviseur, et d’autre part, au superviseur le début de la distance ou durée avant l’atteinte de la position de destination.

[0075] S’il y a une destination émise du conducteur sur son système de géolocalisation, le système va envoyer une information au superviseur du piège 2a à NOx quand le véhicule se retrouve par exemple à 100 mètres de la fin de destination du trajet, ce qui n’est pas limitatif, cette distance étant paramétrable.

[0076] Le superviseur déclenche alors une purge du piège 2a à NOx. Lors du redémarrage moteur 1, le superviseur du piège 2a à NOx a mémorisé la masse de NOx stockée qui est nulle et peut ainsi gérer de façon plus efficace le traitement des NOx, de façon passive, et ce jusqu’à l’atteinte de la température minimale au déclenchement d’une purge ou aussi d’une purge préventive juste avant l’atteinte de la destination finale du véhicule.

[0077] Au moins un des deux éléments entre le superviseur ou le système de positionnement global peut présenter des moyens d’interconnexion avec l’unité de contrôle moteur 6 signalant l’atteinte de la distance ou durée à l’unité de contrôle moteur 6 présentant des moyens de mise en œuvre d’un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un, ceci pour la purge du piège 2a à NOx.

[0078] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de purge d’un piège (2a) à oxydes d’azote actif présent dans une ligne (L) d’échappement d’un moteur (1) thermique de véhicule automobile, le piège (2a) stockant chimiquement des oxydes d’azote et les traitant lors de la purge, le véhicule disposant d’un système de positionnement global pour la localisation du véhicule avec une mise en mémoire d’une position de destination pour un roulage en vigueur du véhicule, caractérisé en ce qu’il est tenu compte de la position de destination pour effectuer une purge du piège (2a) à oxydes d’azote, la purge étant déclenchée à une distance ou à une durée paramétrable finissant avec une arrivée du véhicule en position de destination et suffisante pour assurer une purge complète du piège (2a) à oxydes d’azote.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel un paramétrage de la distance ou de la durée se fait selon un nombre de kilomètres parcourus par le véhicule depuis la dernière purge.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la purge est une purge préventive et prédictive se faisant avec un piège (2a) non forcément complètement rempli d’oxydes d’azote.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la purge du piège (2a) se fait par modification d’un mode de combustion dans le moteur (1) thermique avec une richesse en carburant supérieure à un entraînant une présence d’un excès d’hydrocarbures et de monoxyde de carbone dans la ligne (L) d’échappement, les hydrocarbures et le monoxyde de carbone réagissant avec les oxydes d’azote pour donner du diazote.
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le système de positionnement global pour la localisation du véhicule informe une unité de contrôle moteur (6) en charge du fonctionnement du moteur (1) et de son mode de combustion d’un début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination, l’unité de contrôle moteur (6) modifiant le mode de combustion du moteur (1) en un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un dès le début de la distance ou de la durée paramétrable.
6. Procédé d’optimisation de la dépollution en oxydes d’azote des gaz d’échappement traversant une ligne (L) d’échappement de moteur (1) thermique de véhicule automobile, la dépollution en oxydes d’azote étant assurée au moins par un piège (2a) à oxydes d’azote actif, caractérisé en ce que le piège (2a) à oxydes d’azote est purgé conformément à un procédé de purge selon l’une quelconque des revendications précédentes, le piège (2a) à oxydes d’azote étant vide d’oxydes d’azote avant chaque démarrage du moteur (1) thermique du véhicule automobile, la purge étant effectuée au début de la distance ou de la durée paramétrable finissant avec l’arrivée du véhicule en position de destination lors du roulage précédant le démarrage.
7. Véhicule automobile comportant un moteur (1) thermique et une ligne (L) d’échappement de gaz de combustion hors du moteur (1) thermique, la ligne (L) d’échappement comprenant un ou des éléments de dépollution dont au moins un piège (2a) à oxydes d’azote stockant chimiquement des oxydes d’azote et les traitant lors de sa purge, une unité de contrôle moteur (6) comportant des moyens de contrôle et de commande d’une combustion dans le moteur (1) thermique et intégrant un superviseur en charge du fonctionnement du piège (2a) à oxydes d’azote dont une commande de sa purge, le véhicule automobile logeant un système de positionnement global présentant des moyens de mémorisation d’une position de destination pour le véhicule et des moyens de suivi d’une distance ou d’une durée avant l’atteinte de la position de destination, caractérisé en ce que la purge est réalisée conformément à un procédé de purge selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 ou la dépollution en oxydes d’azote de la ligne (L) d’échappement suit un procédé d’optimisation de la dépollution selon la revendication 6, le système de positionnement global et au moins le superviseur présentant des moyens d’interconnexion transmettant, d’une part, au système une distance ou durée de purge du piège (2a) à oxydes d’azote calculée par des moyens de calcul du superviseur, et d’autre part, au superviseur le début de la distance ou durée avant l’atteinte de la position de destination.
8. Véhicule automobile selon la revendication précédente, dans lequel le superviseur ou le système de positionnement global présentent des moyens d’interconnexion avec l’unité de contrôle moteur (6) signalant l’atteinte de la distance ou durée à l’unité de contrôle moteur (6) présentant des moyens de mise en œuvre d’un mode de combustion avec une richesse en carburant supérieure à un.
9. Véhicule automobile selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel une sonde à oxydes d’azote ou à oxygène est disposée en amont 4 et en aval 10 du piège 2a à NOx.
10. Véhicule automobile selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, 5 dans lequel dans lequel la ligne (L) d’échappement comprend au moins un système de réduction catalytique sélective (7, 8, 9).

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