FR3076573A1 - Procede d’identification de la nature de rejets d’un systeme de reduction catalytique selective dans une ligne d’echappement - Google Patents

Procede d’identification de la nature de rejets d’un systeme de reduction catalytique selective dans une ligne d’echappement Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'identification si les rejets mesurés par une sonde (11) d'oxydes d'azote disposée en aval d'un système de réduction dans une ligne d'échappement d'un moteur d'un véhicule sont des rejets d'ammoniac ou des rejets d'oxydes d'azote, la sonde (11) mesurant un courant de pompage d'oxygène entre une chambre de mesure (7) et un canal de référence (9). Il est détecté une phase de coupure d'injection de carburant dans le moteur et au début de coupure, quand des rejets d'ammoniac ou d'oxydes d'azote sont encore effectifs dans la ligne, après passage dans une chambre préalable (8) d'élimination de l'oxygène, il est mesuré une valeur de courant de pompage d'oxygène dans la sonde (11) en aval, cette valeur de courant de pompage d'oxygène étant représentative soit d'un rejet d'ammoniac ou soit d'un rejet d'oxydes d'azote.

Description

PROCEDE D’IDENTIFICATION DE LA NATURE DE REJETS D’UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT
[0001] L’invention porte sur un procédé d’indentification de la nature de rejets d’un système de réduction catalytique sélective dans une ligne d’échappement de moteur thermique de véhicule automobile, la ligne d’échappement étant munie d’une sonde d’oxydes d’azote en aval du système de réduction.
[0002] II est connu qu’une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique comprenne plusieurs éléments de dépollution sélective d’un polluant, dont un système de réduction catalytique sélective et, le cas échéant, un filtre à particules.
[0003] Un tel système de Réduction Catalytique Sélective et dénommé sous l’acronyme RCS est aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de SCR. 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.
[0004] Dans ce qui va suivre, il sera utilisé la dénomination système de réduction pour qualifier un système de réduction catalytique sélective ou aussi système RCS. II 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. Une sonde à oxydes d’azote pourra être désignée par sonde NOx et l’agent réducteur RCS simplement par agent réducteur.
[0005] Le filtre à particules d’une ligne d’échappement sert à la rétention de suies 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 catalyseur pour effectuer une réduction catalytique sélective des NOx. II peut y avoir deux systèmes de réduction dans la même ligne d’échappement.
[0006] D’autres éléments de dépollution peuvent être présents dans la ligne d’échappement dont, sans ce que cela soit limitatif, un piège actif à oxydes d’azote, un piège passif à oxydes d’azote, un catalyseur d’oxydation, un catalyseur de réduction, un catalyseur trois voies et un catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac non utilisés lors de la réduction sélective dans le système de réduction. Ces éléments de dépollution peuvent être aussi doublés.
[0007] Dans un système de réduction, le NH3 issu de la transformation de l’urée injectée dans la ligne d’échappement peut être en quantité supérieure à celle qui est requise pour le traitement des NOx. Ce NH3 non utilisé pour la catalyse, aussi dénommé fuite de NH3 ou rejet en NH3, n’ayant pas été utilisé pour la réduction sort du système de réduction et est évacué par la ligne d’échappement.
[0008] Comme la législation en vigueur ne permet pas à un véhicule automobile de relâcher du NH3 dans l’environnement, une ligne d’échappement peut comprendre un catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac, aussi dénommé Clean Up Catalyst ou Ammonia Slip Catalyst en langue anglo-saxonne, pour éliminer le surplus de NH3 non utilisé pour la réduction catalytique sélective du système de réduction présent dans la ligne d’échappement.
[0009] Le catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac se trouve en aval du système de réduction dans la ligne d’échappement, avantageusement dans la portion d’extrémité aval de la ligne d’échappement, c’est-à-dire vers sa sortie en se référant au sens de parcours des gaz d’échappement dans la ligne. Ce catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac coûte cependant cher et il serait préférable de limiter les rejets de NH3 à la source en diminuant la quantité d’agent réducteur inutilement injectée dans la ligne d’échappement.
[0010] Des éléments d’aide à la dépollution assurant principalement un fonctionnement optimal de la ligne d’échappement et des éléments de dépollution cités ou servant au contrôle de la dépollution dans la ligne d’échappement peuvent aussi être présents, par exemple un silencieux acoustique, un mélangeur d’agent réducteur avec les gaz d’échappement associé au système de réduction catalytique sélective, une sonde à oxygène, un capteur de suies associée à un filtre à particules, au moins une sonde à oxydes d’azote ainsi que des capteurs de pression.
[0011] Des normes législatives en vigueur ou à venir dans de nombreux pays imposent de contrôler les émissions de polluant notamment le dioxyde de carbone ou CO2, le monoxyde de carbone ou CO, les hydrocarbures ou HC, les oxydes d’azote ou NOX dont le monoxyde d’azote ou NO et le dioxyde d’azote ou NO2 et l’ammoniac ou NH3.
[0012] Pour asservir le système de réduction, il est en effet utilisé une sonde NOx en aval du système de réduction pour mesurer le taux de NOx vers la sortie de la ligne d’échappement. Les sondes NOx s’appuient sur une technologie basée sur le Zirconium en céramique où l’on mesure la migration des ions oxygène O2-. Cette sonde doit être chauffée vers les 800°C pour permettre cette migrafon.
[0013] Un capteur d’oxydes d’azote ou capteur NOx présente une double sensibilité aux oxydes d’azote et au NH3. Ceci est donc le cas pour une sonde NOx disposée en aval du système RCS. II n’est alors pas possible de savoir si ce sont des oxydes d’azote qui sont détectés, auquel cas la dépollution est déficiente et la quantité d’agent réducteur à injecter doit être augmentée ou si c’est du NH3 qui est détecté, auquel cas la quantité d’agent réducteur est trop forte et un surplus de NH3 non utilisé et non stocké se forme, ce qui devrait conduire à une commande de diminution de la quantité d’agent réducteur à injecter.
[0014] Assimiler une détection d’un surplus de NH3 à une présence d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement en aval du système RCS conduit à augmenter la quantité d’agent réducteur injecté et donc à créer encore plus de fuite de NH3.
[0015] Si on expose la sonde NOx à du NH3, la sonde va transmettre un signal comme si elle mesurait effectivement mesure des NOx. C’est la sensibilité croisée au NH3. Pour une commande adaptative d’injection d’agent réducteur dans la ligne d’échappement, il subsiste toujours un doute concernant le fait d’être en phase de surplus d’ammoniac rejeté ou de surplus de NOx non réduit. II n’est donc pas possible de corriger les lois de commande sur l’injection d’urée.
[0016] Le document FR-A- 3 021 068 décrit un système de réduction sélective catalytique assurant un traitement des oxydes d'azote présents dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit système comportant des moyens pour introduire dans ladite ligne d'échappement un agent réducteur en amont d'un catalyseur de réduction des oxydes d'azote.
[0017] Ce document n’est pas concerné par la différenciation entre NOx et NH3 pour une sonde NOx aval présente dans la ligne d’échappement en aval du catalyseur RCS mais simplement par la détection d’un dysfonctionnement du système SCR équipant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, en déterminant si ce dysfonctionnement est dû à un simple encrassement du système ou se révèle plus complexe en étant provoqué par un vieillissement et/ou un endommagement du système.
[0018] Le problème à la base de la présente invention est de déterminer si les mesures effectuées par une sonde à oxydes d’azote disposée en aval d’un système de réduction catalytique sélectif dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique sont relatives à un surplus d’ammoniac ou un surplus d’oxydes d’azote en sortie de la ligne d’échappement, la sonde ne pouvant seule différencier ces deux surplus dans des conditions normales de fonctionnement.
[0019] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé d’identification si les rejets mesurés par une sonde d’oxydes d’azote disposée en aval d’un système de réduction catalytique sélective dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique d’un véhicule automobile sont soit des rejets d’ammoniac ou soit des rejets d’oxydes d’azote, la sonde d’oxydes d’azote mesurant un courant de pompage d’oxygène entre une chambre de mesure et un canal de référence, des réactions chimiques ayant lieu dans la chambre de mesure sur les rejets d’ammoniac consommant plus d’oxygène que pour les rejets d’oxydes d’azote, caractérisé en ce qu’il est détecté une phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique et qu’au début de cette phase de coupure d’injection, quand des rejets d’ammoniac ou des rejets d’oxydes d’azote sont encore effectifs dans la ligne d’échappement, après passage dans une chambre préalable d’élimination de l’oxygène contenu dans un air admis au moteur n’ayant pas subi une combustion, il est mesuré une valeur de courant de pompage d’oxygène dans la sonde d’oxydes d’azote en aval, cette valeur de courant de pompage d’oxygène étant représentative soit d’un rejet d’ammoniac ou soit d’un rejet d’oxydes d’azote.
[0020] L’effet technique est d’obtenir une identification entre un rejet d’ammoniac et un rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement, ce qui n’était pas possible en fonctionnement normal de la sonde aval. II est profité d’une phase de coupure d’injection pour faire cette identification, ces deux rejets ne pouvant se faire simultanément. Dans une telle phase, aucun oxyde d’azote n’est produit dans le moteur étant donné qu’il n’y a pas de combustion et la présence d’oxydes d’azote ou d’ammoniac est dû à un surplus résultant antérieurement d’une dépollution insuffisante par manque d’agent réducteur injecté pour le rejet d’oxydes d’azote ou d’une trop grande quantité d’agent réducteur injecté pour le rejet d’ammoniac.
[0021] La présente invention profite des différences de réactions chimiques dans la chambre de mesure lors, d’une part, de la réduction des oxydes d’azote et, d’autre part, lors de la dégradation de l’ammoniac requérant tout d’abord de l’oxygène pour se transformer en azote ou oxydes d’azote, les oxydes d’azote se réduisant ensuite en azote. Si un manque d’oxygène est détecté, les rejets étaient des rejets d’ammoniac et inversement. Les échanges d’oxygène impliquant des courants de pompage se font entre les gaz d’échappement épurés préalablement en oxygène se trouvant dans la chambre de mesure et un gaz de référence contenu dans le canal de référence. Comme ce gaz de référence peut être sélectionné parmi plusieurs gaz, comme par exemple de l’air ou des gaz d’échappement, ce gaz de référence peut contenir plus ou moins d’oxygène et la valeur de courant de pompage d’oxygène peut changer selon le gaz de référence utilisé. II est aussi possible que les courants de pompage soit de sens différents pour un rejet d’ammoniac, les réactions chimiques sur l’ammoniac requérant au début de l’oxygène qui ne devrait plus se trouver dans les gaz d’échappement épurés en oxygène contenus dans la chambre de mesure, que pour un rejet d’oxydes d’azote, produisant de l’oxygène, mais ceci n’est pas obligatoire.
[0022] Avantageusement, la phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique est détectée par un lâcher de pied du conducteur sur une pédale d’accélérateur du véhicule automobile, cette détection étant transmise à la sonde d’oxydes d’azote en aval afin que la sonde effectue une mesure de la valeur de courant de pompage d’oxygène.
[0023] II est en effet nécessaire que dans la chambre de mesure, l’oxygène ne provienne que de la réduction des oxydes d’azote. Pour l’ammoniac, il peut être nécessaire d’apporter de l’oxygène prélevé dans le canal de référence.
[0024] Avantageusement, il est respecté une durée de latence avant la transmission de la détection à la sonde d’oxydes d’azote en aval afin qu’une durée du lâcher de pied soit supérieure à une durée minimale prédéterminée.
[0025] Pour que les identifications par différenciation des rejets d’ammoniac et d’oxydes d’azote soient possibles et fiables, il convient que la coupure d’injection soit suffisamment longue pour que les mesures effectuées soient représentatives. Inversement si la coupure d’injection dure longtemps et si les quantités d’oxygène consommées sont moyennées ou intégrées sur une trop longue période, il peut y avoir des variations à la baisse de l’estimation des rejets d’ammoniac ou d’oxydes d’azote ou des estimations faussées par l’épuisement des rejets d’ammoniac ou d’oxydes d’azote en fin de coupure d’injection.
[0026] Avantageusement, les réactions chimiques sur un rejet d’ammoniac dans la chambre de mesure sont les suivantes :
4NH3 + 5O2 —MNO + 6H2O
4NH3 + 3O2 —>2N2 + 6H2O
4NH3 + 4O2 —>2NO2 + 6H2O tandis que les réactions chimiques dans la chambre de mesure sur un rejet d’oxydes d’azote sont les suivantes : 2NO2 —> 2NO + 02 2N0 —> N2 + 02 [0027] II peut ainsi être constaté que les réactions chimiques avec l’ammoniac consomment initialement de l’oxygène puis produisent de l’oxygène lors de la réduction des oxydes d’azote produits alors que les réductions des oxydes d’azote produisent de l’oxygène, ce qui permet de différencier les rejets d’ammoniac des rejets d’oxydes d’azote par leur consommation ou leur production d’oxygène.
[0028] Avantageusement, la quantité de rejet d’ammoniac ou la quantité de rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement est estimée selon la valeur de courant de pompage d’oxygène mesurée en tenant compte d’une quantité d’oxygène dans un gaz de référence contenu dans le canal de référence. S’il y a une production d’oxygène dans la chambre de mesure, ce qui est le cas lors de réactions chimiques sur les oxydes d’azote et si le gaz de référence contenu dans le canal de référence présente une concentration en quantité d’oxygène plus faible un courant d’oxygène peut s’établir de la chambre de mesure vers le canal de référence et inversement pour une consommation d’oxygène dans la chambre de mesure.
[0029] La présente invention concerne un procédé de correction des lois de commande d’un injecteur d’agent réducteur faisant partie d’un système de réduction catalytique dans une ligne d’échappement de véhicule automobile, le système de réduction catalytique comprenant une unité de contrôle commande supervisant une quantité cible d’agent réducteur à injecter, caractérisé en ce qu’il est procédé à une identification du rejet d’amoniac ou du rejet d’oxydes d’azote conformément à un tel procédé, la quantité cible d’agent réducteur étant diminuée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’ammoniac estimée ou la quantité cible d’agent réducteur étant augmentée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’oxydes d’azote estimée.
[0030] II existe un rapport entre la quantité d’agent réducteur injectée et la quantité d’oxydes d’azote à réduire dans la ligne d’échappement, une quantité d’injection nominale d’agent réducteur étant définie. De plus, quand il n’y a pas ou plus de réduction d’oxydes d’azote toute la quantité d’agent réducteur restante injectée reste sous forme d’ammoniac. Une quantité de rejet d’ammoniac identifié correspond à une quantité trop importante d’agent réducteur injecté et une quantité de rejet d’oxydes d’azote identifié correspond à une quantité insuffisante d’agent réducteur injecté. II est alors possible de réduire ou d’augmenter la quantité d’agent réducteur injecté en conséquence.
[0031] La présente invention concerne aussi un ensemble d’une ligne d’échappement et d’une unité de contrôle moteur en charge du fonctionnement du moteur thermique d’un véhicule automobile munie de moyens de détection d’une coupure d’injection de carburant, la ligne d’échappement comprenant un système de réduction catalytique et une sonde d’oxydes d’azote disposée en aval du système de réduction en comportant une chambre préalable et une chambre de mesure traversées par des gaz d’échappement de la ligne d’échappement et un canal de référence, avec des moyens de mesure d’une valeur d’un courant de pompage d’oxygène passant de la chambre de mesure au canal de référence ou inversement, l’ensemble mettant en œuvre un tel procédé d’identification ou un tel procédé de correction, caractérisé en ce que l’unité de contrôle moteur comprend des moyens d’information d’une unité de contrôle de la sonde aval d’une coupure d’injection, les moyens de mesure mesurant une valeur de courant de pompage d’oxygène au début de cette coupure, l’unité de contrôle de la sonde aval présentant des moyens de mémorisation de valeurs de courant de pompage d’oxygène spécifiques respectivement pour un rejet d’ammoniac et un rejet d’oxydes d’azote et des moyens de comparaison des valeurs de courant prédéterminées avec la valeur de courant mesurée, l’unité de contrôle de la sonde aval comprenant des moyens d’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement en aval du système de réduction selon que la valeur de courant mesurée est proche de la valeur prédéterminée spécifique à un rejet d’ammoniac ou à un rejet d’oxydes d’azote.
[0032] Selon la consommation d’oxygène dans la chambre de mesure ou inversement la production d’oxygène dans cette chambre de mesure, il est possible qu’en fonction de la concentration en oxygène dans la chambre mesure, un courant d'ions d'oxygène puisse se créer de la chambre de mesure vers le canal de référence ou du canal de référence vers la chambre de mesure. Ce courant peut être mesuré et connaissant la quantité d’oxygène du gaz de référence dans le canal de référence, il est possible de connaître la quantité d’oxygène produite ou consommée lors des réactions chimiques dans la chambre de mesure.
[0033] Avantageusement, une première électrode est disposée dans la chambre de mesure et une deuxième électrode est disposée dans le canal de référence en étant reliée par un électrolyte solide conducteur d'ions d'oxygène à la première électrode, le canal de référence étant rempli d’un gaz de référence.
[0034] Avantageusement, la chambre préalable comprend des moyens d’élimination de l’oxygène dans les gaz d’échappement la traversant. Ceci permet d’attribuer tout l’oxygène dans la chambre de mesure à l’oxygène produit lors des réactions chimiques de réduction des oxydes d’azote.
[0035] Avantageusement, le système de réduction comprend une unité de supervision d’une quantité d’agent réducteur à injecter, l’unité de supervision comprenant des moyens de réception en provenance de l’unité de contrôle de la sonde aval de l’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote et, le cas échéant, une estimation de la quantité d’ammoniac ou d’oxydes d’azotes rejetée, l’unité de supervison modifiant une quantité nominale d’agent réducteur injectée en fonction de cette identification.
[0036] 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’un premier mode de réalisation d’une ligne d’échappement pouvant servir dans le cadre d’un procédé de d’identification dans la ligne selon la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique du fonctionnement d’une sonde NOx présente en aval d’un système RCS dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique, cette sonde NOx aval pouvant servir dans le cadre d’un procédé selon la présente invention.
[0037] II 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, d’autres lignes d’échappement agencées différemment peuvent aussi entrer dans le cadre de la présente invention.
[0038] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une figure spécifique, cette figure est à prendre en combinaison avec l’autre figure pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0039] En se référant à toutes les figures, la présente invention concerne un procédé de détection d’une présence d’eau dans une ligne 14 d’échappement d’un moteur thermique d’un véhicule automobile, l’eau étant retenue dans au moins un élément de dépollution présent dans la ligne 14 d’échappement.
[0040] La ligne d’échappement 14 comprend et un système de réduction 3 catalytique sélective pour les éléments de dépollution, avec une sonde 11 à oxydes d’azote ou sonde NOx en aval du système de réduction 3 catalytique sélective ou système RCS et, avantageusement, au moins un filtre à particules 1 pouvant être disposé entre le système RCS 3 et la sonde NOx 11. Un catalyseur du système RCS 3 peut être intégré au filtre à particules, le filtre à particules 1 pouvant être alors imprégné du catalyseur.
[0041] De plus, la ligne 14 d’échappement peut comprendre un capteur de température présentant des moyens de transmission des valeurs de température à l’unité de contrôle et de détection de présence d’eau. Ce capteur de température peut servir à mesure la température de rosée dans la ligne 14 d’échappement.
[0042] De manière générale, la ligne 14 d’échappement peut comprendre un ou des éléments auxiliaires, ces éléments auxiliaires étant choisis unitairement ou en combinaison parmi un piège actif ou passif à oxydes d’azote 4, un catalyseur d’oxydation, un silencieux 6 acoustique, un mélangeur 5 d’agent réducteur avec les gaz d’échappement associé au système de réduction 3 catalytique sélective, ce mélangeur se trouvant en aval du dispositif d’injection d’agent réducteur dans la ligne d’échappement et en amont du catalyseur RCS qui identifie le système RCS à la figure 1.
[0043] La ligne 14 d’échappement peut aussi comprendre une sonde à oxygène, un catalyseur de destruction de rejets d’ammoniac, un capteur de suies et une sonde 10 à oxydes d’azote en amont du filtre à particules 1 et du système de réduction 3.
[0044] La ligne 14 peut comprendre aussi des doublons du système de réduction 3 ou du filtre à particules 1, par exemple un filtre à particules 1 imprégné d’agent réducteur. Le mélangeur 5 d’agent réducteur ou boîte de mélange permet de mélanger l’ammoniac provenant de la décomposition de l’agent précurseur, par exemple originellement sous forme d’urée avec les gaz d’échappement.
[0045] II peut être utilisé un système de piège à oxydes d’azote actif sans additif du type LNT ou Lean NOx Trap en langue anglo-saxonne. Un tel système de piège élimine les NOx via un bref passage en richesse un ou supérieure dans les gaz en sortie du moteur. Les hydrocarbures en surplus réagissent avec les NOx stockés et les neutralisent en les transformant en gaz azote.
[0046] II peut aussi être utilisé un autre système sous forme d’un piège passif à oxydes d’azote en tant qu’absorbeur d’oxydes d’azote passif, piège qui est aussi connu sous la dénomination de PNA pour Passive NOx Adsorber en langue anglo-saxonne. Ce système est dit passif parce qu’il n’y a pas de passage en richesse un ou supérieure pour son épuration en NOx.
[0047] De tels pièges passifs ou actifs à NOx 4 peuvent être utilisés en association avec un système de réduction 3 ou système RCS. Ceci permet d’augmenter l’efficacité d’élimination des oxydes d’azote par adsorption des oxydes d’azote à température basse et désorption des oxydes une fois que le catalyseur du système de réduction 3 est actif. Comme il est montré à la figure 1, le système de réduction 3 est fréquemment placé en aval du piège à NOx 4, qu’il soit actif ou passif.
[0048] II peut être prévu un capteur de suies 12, ce qui permet d’identifier si le filtre à particules 1 laisse passer des suies, auquel cas il est soit trop rempli, soit inopérant et de remédier le plus vite possible à cet état de fait. II est aussi possible de prévoir une sonde NOx en amont 10 disposée vers la sortie du moteur en plus de la sonde NOx en aval 11.
[0049] Comme précédemment mentionné, la sonde NOx en aval 11 ne permet pas de différencier les rejets de NOx des rejets de NH3. Dans le catalyseur RCS, les équations chimiques de réduction des NOx par l’agent réducteur à base d’urée transformé en ammoniac sont les suivantes :
; 11 -INHj + 6NG^»5N+ 6iLO
12) 4M G + 4 N O + , + 61ÇO
;3.i H.Ml, * 6\G.,^ + 12ÎÎ-O
;4, 4MI, f 2NO? · Oj >3N_. » όΙΙ.,ϋ ί5ι 2ΝΉ, *2\> * 311 G i6i 2M·:, + WNO-*5N,O + ?H.O '
; 7j + 4NO + 30—>4\ ,Ü -r 61GO
όΜ·Ι, ♦ 8NO ,O · 9)GG ;4. ‘ Wj l G. »4N4) ) N GO
ili’l ?\ri, ‘ 20 -\.O « ri; O ! i 11 · 30. -2N, ι όΙΪ,.Ο
:ΐ;ι 4NH, + ίο,^\o + 6;,| ,<i Il ,’\H, · 3\G?-·\Η.ι*κ(fi ( N; * H?O
[0050] Si le système RCS injecte trop peu de NH3, tous les NOx ne seront pas réduits et il ya aura des émissions ou rejets de NOx en aval du système RCS 3 dans la ligne 14 d’échappement. Si le système injecte trop de NH3, tout le NH3 injecté ne sera pas utilisé lors de la réduction et il y aura des émissions de NH3 en aval du système RCS 3 dans la ligne 14 d’échappement.
[0051 ] La sonde NOx aval 11 donne une information du taux de NOX ou de NH3 en ppm mais elle est incapable de reconnaître des rejets de NH3 par rapport à des rejets de NOx.
[0052] La présente invention a pour objet un procédé d’identification si les rejets détectés par la sonde NOx aval 11 sont des rejets de NH3 ou des rejets de NOx. Le procédé exploite une phase de fonctionnement du moteur très spécifique qu’est la phase de coupure d’injection de carburant où l’air remplace les gaz d’échappement. Au début de cette phase, de l’air sort du moteur thermique mais l’air arrive avec un léger retard dans la sonde NOx aval 11 et de plus, il peut y avoir encore des rejets de NOx ou de NH3 présents dans la ligne 14 d’échappement.
[0053] La présente invention propose d’utiliser une particularité de la sonde NOx dans une phase de vie bien précise. La phase de vie en question est une phase de coupure d’injection. C’est une phase en lâcher de pied où, il n’est plus injecté de carburant. Cette phase peut correspondrer à une arrivée à un péage, un lâcher de pied du conducteur en ville, par exemple pour un feu de rouge, ou une descente en roue libre.
[0054] Si cette phase de lâcher de pied est suffisante, on passe d’un flux de gaz dans la ligne d’échappement à un flux d’air non brûlé. Pendant ces phases, le taux d’oxygène est comme dans l’atmosphère soit environ 20% dans la ligne de l’échappement et donc au niveau de la sonde NOX en aval du système de réduction catalytique.
[0055] En se référant plus particulièrement à la figure 2 notamment en ce qui concerne les caractéristiques de la sonde 11 NOx en aval mais tout en gardant les références de la figure 1, de manière classique, la sonde 11 d’oxydes d’azote mesure un courant de pompage d’oxygène entre une chambre de mesure 7 et un canal de référence 9. La présente invention exploite le fait que des réactions chimiques ayant lieu dans la chambre de mesure 7 sur des rejets d’ammoniac consomment plus d’oxygène que pour les rejets d’oxydes d’azote, comme il sera détaillé ultérieurement.
[0056] Selon l’invention, il est détecté une phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique. Au début de cette phase de coupure d’injection, les rejets d’ammoniac ou les rejets d’oxydes d’azote sont encore effectifs dans la ligne d’échappement 14 bien que le mélange air/carburant ne soit plus brûlé.
[0057] Selon la présente invention, après passage dans une chambre préalable 8 d’élimination de l’oxygène contenu dans un air admis au moteur n’ayant pas subi une combustion, il est mesuré une valeur de courant de pompage d’oxygène dans la sonde 11 d’oxydes d’azote en aval.
[0058] Cette valeur de courant de pompage d’oxygène est représentative soit d’un rejet d’ammoniac ou soit d’un rejet d’oxydes d’azote et permet d’identifier soit un rejet d’ammoniac ou soit un rejet d’oxydes d’azote, correspondant respectivement à une quantité trop grande d’agent réducteur injectée dans la ligne ou à une quantité insuffisante d’agent réducteur.
[0059] Ceci permet de différencier de manière simple et efficace un rejet d’ammoniac d’un rejet d’oxydes d’azote et donc de piloter de manière efficace l’injection d’agent réducteur du système RCS dans la ligne d’échappement 14.
[0060] Comme précédemment mentionné, la phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique peut être détectée par un lâcher de pied du conducteur sur une pédale d’accélérateur du véhicule automobile. Cette détection peut être transmise à la sonde 11 d’oxydes d’azote en aval afin que la sonde 11 effectue une mesure de la valeur de courant de pompage d’oxygène dans ces conditions favorables pour différencier un rejet d’ammoniac et un rejet d’oxydes d’azote.
[0061] Comme le moteur est en phase de coupure d’injection, il n’y a pas de combustion dans le moteur et pas d’oxydes d’azote produit lors de la combustion. Les rejets d’ammoniac ou d’oxydes d’azote sont alors imputables respectivement à un surplus d’agent réducteur injecté ou à un manque d’agent réducteur injecté restant au tout début de la phase de coupure d’injection.
[0062] II peut être respecté une durée de latence avant la transmission de la détection à la sonde 11 d’oxydes d’azote en aval afin qu’une durée du lâcher de pied soit supérieure à une durée minimale prédéterminée.
[0063] Les réactions chimiques sur un rejet d’ammoniac dans la chambre de mesure 7 sont les suivantes :
4NH3 + 5O2 —MNO + 6H2O
4NH3 + 3O2 —>2N2 + 6H2O
4NH3 + 4O2 —>2NO2 + 6H2O le dioxyde d’azote NO2 et le monoxyde d’azote étant ensuite réduits tandis que les réactions chimiques dans la chambre de mesure 7 sur un rejet d’oxydes d’azote sont les suivantes : 2NO2 —> 2NO + 02 2NO —> N2 + 02 [0064] La quantité de rejet d’ammoniac ou la quantité de rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement 14 peut être estimée selon la valeur de courant de pompage d’oxygène mesurée en tenant compte d’une quantité d’oxygène dans un gaz de référence contenu dans le canal de référence.
[0065] Le procédé d’indication précédemment mentionné peut permettre d’ajuster la quantité d’agent réducteur injecté dans la ligne d’échappement 14. Pour ce faire, la présente invention concerne un procédé de correction des lois de commande d’un injecteur d’agent réducteur faisant partie d’un système de réduction 3 catalytique dans une ligne d’échappement 14 de véhicule automobile afin d’ajuster la quantité d’agent réducteur injectée dans la ligne d’échappement 14.
[0066] Le système de réduction 3 catalytique peut comprendre une unité de contrôle commande supervisant une quantité cible d’agent réducteur à injecter. II est procédé à une identification du rejet d’amoniac ou du rejet d’oxydes d’azote conformément à un procédé d’indication tel que précédemment mentionné. La quantité cible d’agent réducteur peut être diminuée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’ammoniac estimée ou la quantité cible d’agent réducteur peut être augmentée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’oxydes d’azote estimée.
[0067] La présente invention concerne aussi un ensemble d’une ligne d’échappement 14 et d’une unité de contrôle moteur en charge du fonctionnement du moteur thermique d’un véhicule automobile munie de moyens de détection d’une coupure d’injection de carburant.
[0068] Comme montré aux figures 1 et 2, la ligne d’échappement 14 comprend un système de réduction 3 catalytique et une sonde 11 d’oxydes d’azote disposée en aval du système de réduction 3 en comportant une chambre préalable 8 et une chambre de mesure 7 traversées par des gaz d’échappement de la ligne d’échappement 14 et un canal de référence 9, avec des moyens de mesure 17 d’une valeur d’un courant de pompage d’oxygène passant de la chambre de mesure 7 au canal de référence 9 ou inversement, l’ensemble mettant en œuvre un tel procédé d’identification ou un tel procédé de correction.
[0069] Les moyens de mesure sont sous la forme d’une pompe de mesure 17 présente à proximité du canal de référence 9 ou en sortie de la chambre de mesure 7. Le positionnement des moyens de mesure montré à la figure 2 n’est pas limitatif.
[0070] L’unité de contrôle moteur comprend des moyens d’information d’une unité de contrôle de la sonde 11 aval d’une coupure d’injection, les moyens de mesure 17 mesurant une valeur de courant de pompage d’oxygène au début de cette coupure.
[0071] L’unité de contrôle de la sonde 11 aval présente des moyens de mémorisation de valeurs de courant de pompage d’oxygène spécifiques respectivement pour un rejet d’ammoniac et un rejet d’oxydes d’azote et des moyens de comparaison des valeurs de courant prédéterminées avec la valeur de courant mesurée.
[0072] L’unité de contrôle de la sonde 11 aval comprend aussi des moyens d’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement 14 en aval du système de réduction 3 selon que la valeur de courant mesurée est proche de la valeur prédéterminée spécifique à un rejet d’ammoniac ou à un rejet d’oxydes d’azote, ceci en prenant en considération la nature du gaz de référence contenu dans le canal de référence 9 et la quantité d’oxygène que ce gaz de référence contient. Les flèches Fox montrent les possibles circulations d’ions oxygène entre la chambre de mesure 7 et le canal de référence 9.
[0073] Une première électrode peut être disposée dans la chambre de mesure 7 et une deuxième électrode peut être disposée dans le canal de référence 9 en étant reliée par un électrolyte solide conducteur d'ions d'oxygène à la première électrode, le canal de référence 9 étant rempli d’un gaz de référence dont la quantité d’oxygène est connue.
[0074] Le canal de référence 9 peut présenter une extrémité de sortie qui débouche par exemple à l'air ambiant ou dans la ligne d'échappement 14. La chambre de mesure 7 et le canal de référence 9 et par conséquence les première et deuxième électrodes peuvent être séparés l'un de l'autre par une couche de séparation étanche aux gaz.
[0075] La chambre préalable 8 peut comprendre des moyens d’élimination 15 de l’oxygène dans les gaz d’échappement la traversant, afin que l’oxygène se trouvant dans la chambre de mesure 7 provienne uniquement de la réduction des oxydes d’azote et pour l’ammoniac à partir d’une oxydation de l’ammoniac en oxydes d’azote d’une réduction des oxydes d’azote ainsi obtenus. La chambre préalable 8 peut être associée avec une pompe principale 15 à oxygène et les flèches Fpré indiquent un trajet de l’air en entrée ou en sortie de la chambre préalable 8, l’oxygène sortant de la chambre préalable 8. La flèche Fcm indique un sens d’un possible vidage de la chambre de mesure 7 après prise de mesure par une pompe auxiliaire 16.
[0076] Pour une correction d’une quantité d’agent réducteur injecté, le système de réduction 3 peut comprendre une unité de supervision d’une quantité d’agent réducteur à injecter, l’unité de supervision comprenant des moyens de réception en provenance de l’unité de contrôle de la sonde 11 aval de l’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote et, le cas échéant, une estimation de la quantité d’ammoniac ou d’oxydes d’azotes rejetée, l’unité de supervison modifiant une quantité nominale d’agent réducteur injectée en fonction de cette identification.
[0077] 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’identification si les rejets mesurés par une sonde (11) d’oxydes d’azote disposée en aval d’un système de réduction (3) catalytique sélective dans une ligne d’échappement (14) d’un moteur thermique d’un véhicule automobile sont soit des rejets d’ammoniac ou soit des rejets d’oxydes d’azote, la sonde (11) d’oxydes d’azote mesurant un courant de pompage d’oxygène entre une chambre de mesure (7) et un canal de référence (9), des réactions chimiques ayant lieu dans la chambre de mesure (7) sur les rejets d’ammoniac consommant plus d’oxygène que pour les rejets d’oxydes d’azote, caractérisé en ce qu’il est détecté une phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique et qu’au début de cette phase de coupure d’injection, quand des rejets d’ammoniac ou des rejets d’oxydes d’azote sont encore effectifs dans la ligne d’échappement (14), après passage dans une chambre préalable (8) d’élimination de l’oxygène contenu dans un air admis au moteur n’ayant pas subi une combustion, il est mesuré une valeur de courant de pompage d’oxygène dans la sonde (11) d’oxydes d’azote en aval, cette valeur de courant de pompage d’oxygène étant représentative soit d’un rejet d’ammoniac ou soit d’un rejet d’oxydes d’azote.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la phase de coupure d’injection de carburant dans le moteur thermique est détectée par un lâcher de pied du conducteur sur une pédale d’accélérateur du véhicule automobile, cette détection étant transmise à la sonde (11) d’oxydes d’azote en aval afin que la sonde (11) effectue une mesure de la valeur de courant de pompage d’oxygène.
  3. 3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel il est respecté une durée de latence avant la transmission de la détection du lâcher de pied à la sonde (11) d’oxydes d’azote en aval afin qu’une durée du lâcher de pied soit supérieure à une durée minimale prédéterminée.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les réactions chimiques sur un rejet d’ammoniac dans la chambre de mesure (7) sont les suivantes : 4NH3 + 5O2 —MNO + 6H2O 4NH3 + 3O2 —>2N2 + 6H2O 4NH3 + 4O2 —>2NO2 + 6H2O tandis que les réactions chimiques dans la chambre de mesure (7) sur un rejet d’oxydes d’azote sont les suivantes : 2NO2 —> 2NO + 02 2N0 —> N2 + 02
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité de rejet d’ammoniac ou la quantité de rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement (14) est estimée selon la valeur de courant de pompage d’oxygène mesurée en tenant compte d’une quantité d’oxygène dans un gaz de référence contenu dans le canal de référence.
  6. 6. Procédé de correction des lois de commande d’un injecteur d’agent réducteur faisant partie d’un système de réduction (3) catalytique dans une ligne d’échappement (14) de véhicule automobile, le système de réduction (3) catalytique comprenant une unité de contrôle commande supervisant une quantité cible d’agent réducteur à injecter, caractérisé en ce qu’il est procédé à une identification du rejet d’amoniac ou du rejet d’oxydes d’azote conformément à un procédé selon la revendication précédente, la quantité cible d’agent réducteur étant diminuée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’ammoniac estimée ou la quantité cible d’agent réducteur étant augmentée en fonction de l’estimation de la quantité de rejet d’oxydes d’azote estimée.
  7. 7. Ensemble d’une ligne d’échappement (14) et d’une unité de contrôle moteur en charge du fonctionnement du moteur thermique d’un véhicule automobile munie de moyens de détection d’une coupure d’injection de carburant, la ligne d’échappement (14) comprenant un système de réduction (3) catalytique et une sonde (11) d’oxydes d’azote disposée en aval du système de réduction (3) en comportant une chambre préalable (8) et une chambre de mesure (7) traversées par des gaz d’échappement de la ligne d’échappement (14) et un canal de référence (9), avec des moyens de mesure (17) d’une valeur d’un courant de pompage d’oxygène passant de la chambre de mesure (7) au canal de référence (9) ou inversement, l’ensemble mettant en œuvre un procédé d’identification selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 ou un procédé de correction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de contrôle moteur comprend des moyens d’information d’une unité de contrôle de la sonde (11) aval d’une coupure d’injection, les moyens de mesure (17) mesurant une valeur de courant de pompage d’oxygène au début de cette coupure, l’unité de contrôle de la sonde (11) aval présentant des moyens de mémorisation de valeurs de courant de pompage d’oxygène spécifiques respectivement pour un rejet d’ammoniac et un rejet d’oxydes d’azote et des moyens de comparaison des valeurs de courant prédéterminées avec la valeur de courant mesurée, l’unité de contrôle de la sonde (11 ) aval comprenant des moyens d’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote dans la ligne d’échappement (14) en aval du système de réduction (3) selon que la valeur de courant mesurée est proche de la valeur prédéterminée spécifique à un rejet d’ammoniac ou à un rejet d’oxydes d’azote.
  8. 8. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel une première électrode est disposée dans la chambre de mesure (7) et une deuxième électrode est disposée dans le canal de référence (9) en étant reliée par un électrolyte solide conducteur d'ions d'oxygène à la première électrode, le canal de référence (9) étant rempli d’un gaz de référence.
  9. 9. Ensemble selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la chambre préalable (8) comprend des moyens d’élimination (15) de l’oxygène dans les gaz d’échappement la traversant.
  10. 10. Ensemble selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le système de réduction (3) comprend une unité de supervision d’une quantité d’agent réducteur à injecter, l’unité de supervision comprenant des moyens de réception en provenance de l’unité de contrôle de la sonde (11) aval de l’identification d’un rejet d’ammoniac ou d’un rejet d’oxydes d’azote et, le cas échéant, une estimation de la quantité d’ammoniac ou d’oxydes d’azotes rejetée, l’unité de supervison modifiant une quantité nominale d’agent réducteur injectée en fonction de cette identification.
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