FR3138470A1 - Véhicule à ligne d’échappement à traitement amélioré de résidus de combustion et/ou de dépollution - Google Patents

Véhicule à ligne d’échappement à traitement amélioré de résidus de combustion et/ou de dépollution Download PDF

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Jean Marc Dewaele
Peter Nowacki
Thierry Bertin
Thierry Turquetil
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Abstract

Un véhicule (V) comprend : - une ligne d’échappement (LE) alimentée en résidus de combustion et comprenant un premier catalyseur (CT1) traitant des résidus de combustion et un second catalyseur (CT2) placé en aval du premier catalyseur (CT1) et traitant des résidus de dépollution, - une pompe à air (PA2) alimentant en air, de façon contrôlée, un conduit (CA2) communiquant avec la ligne d’échappement (LE) en amont du second (CT2) catalyseur, - une unité de contrôle (UC) contrôlant la pompe à air (PA2) pour permettre l’alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction de la seconde température du premier catalyseur (CT1) et/ou d’une seconde valeur représentative d’un taux de résidus de dépollution dans le second catalyseur (CT2). Figure 1

Description

VÉHICULE À LIGNE D’ÉCHAPPEMENT À TRAITEMENT AMÉLIORÉ DE RÉSIDUS DE COMBUSTION ET/OU DE DÉPOLLUTION Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules comprenant un moteur thermique alimentant en résidus de combustion une ligne d’échappement, et plus précisément le traitement des résidus de combustion et/ou de dépollution au sein de tels véhicules.
 Etat de la technique
Certains véhicules, généralement de type automobile, comprennent une ligne d’échappement alimentée en résidus de combustion par un moteur thermique, produisant des résidus de dépollution, et comprenant :
- un premier catalyseur traitant des résidus de combustion, comme par exemple des oxydes d’azote (ou NOx) et/ou des hydrocarbures imbrulés (ou HC) et/ou du monoxyde de carbone (CO), et
- un second catalyseur placé en aval du premier catalyseur et traitant des résidus de dépollution, comme par exemple de l’ammoniac (ou NH3).
Parfois, le premier catalyseur, comme le second catalyseur, assure un traitement des résidus de combustion ou de dépollution pour lesquels il est conçu lorsque sa température (interne) est comprise dans un intervalle de températures de fonctionnement prédéfini. De ce fait, tant que sa température (interne) n’a pas atteint la température minimale de son intervalle de températures de fonctionnement, les résidus de combustion ou de dépollution s’accumulent progressivement dans sa partie interne. Par conséquent, si le premier (ou second) catalyseur est saturé par accumulation de résidus de combustion ou de dépollution lorsque sa température atteint la température minimale de son intervalle de températures de fonctionnement, il éprouve des difficultés à assurer son traitement, et donc il est contraint de relâcher sans traitement une partie de ces résidus de combustion ou de dépollution accumulés.
On notera que la quantité relâchée est d’autant plus grande que la vitesse du véhicule est petite (et donc que la charge du moteur thermique est petite), car la quantité d’O2présente dans les gaz d’échappement en sortie du moteur thermique (et indispensable au traitement des résidus de combustion ou des résidus de dépollution) est d’autant plus petite. On notera également que la quantité relâchée est actuellement plus grande dans le cas d’un moteur thermique à essence que dans le cas d’un moteur thermique diésel car la quantité d’O2utilisée est notablement plus petite dans le cas d’un moteur thermique à essence. On notera également que cette quantité relâchée est encore plus grande lorsque l’on effectue des oscillations d’enrichissement au niveau du moteur thermique et/ou lorsque la ligne d’échappement comprend en amont du premier catalyseur un filtre à particules qui consomme une grande partie de l’air contenu dans les gaz d’échappement et produit des résidus de dépollution tels que NH3.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation, et plus précisément d’améliorer le traitement des résidus de combustion et/ou des résidus de dépollution.
 Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un véhicule comprenant une ligne d’échappement alimentée en résidus de combustion, produisant des résidus de dépollution, et comprenant :
- un premier catalyseur traitant des résidus de combustion et ayant une première température, et
- un second catalyseur placé en aval du premier catalyseur, traitant des résidus de dépollution, et ayant une seconde température.
Ce véhicule se caractérise par le fait qu’il comprend aussi :
- au moins une pompe à air propre à alimenter en air, de façon contrôlée, un conduit communiquant avec la ligne d’échappement en amont du premier ou second catalyseur,
- une unité de contrôle propre à contrôler la pompe à air pour permettre l’alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction des première et/ou seconde température(s) et/ou d’une première valeur représentative d’un taux de résidus de combustion dans le premier catalyseur et/ou d’une seconde valeur représentative d’un taux de résidus de dépollution dans le second catalyseur.
Grâce à cette injection contrôlée d’air dans la ligne d’échappement, le premier ou second catalyseur (bénéficiant de cette injection) peut traiter plus de résidus de combustion ou de dépollution, ce qui permet d’améliorer sa capacité de traitement en réduisant la quantité de résidus de combustion ou de dépollution qu’il rejette vers l’extérieur.
Le véhicule selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- le second catalyseur peut être propre à traiter de l’ammoniac qui constitue des résidus de dépollution ;
- le premier catalyseur peut être propre à traiter des oxydes d’azote et/ou des hydrocarbures imbrulés et/ou du monoxyde de carbone qui constitue(nt) des résidus de combustion ;
- dans un premier mode de réalisation, la ligne d’échappement peut comprendre un boîtier comportant, d’une part, les premier et second catalyseurs, et, d’autre part, une entrée située entre les premier et second catalyseurs et communiquant avec une sortie du conduit. Dans ce cas l’unité de contrôle peut être propre à contrôler la pompe à air pour permettre l’alimentation en air entre des instants de début et de fin qui sont choisis en fonction de la seconde valeur et/ou de la seconde température, afin de réduire la seconde valeur ;
- dans un deuxième mode de réalisation, la ligne d’échappement peut comprendre un silencieux d’échappement placé en aval du premier catalyseur et comportant le second catalyseur, et une entrée située entre le premier catalyseur et le silencieux d’échappement et communiquant avec une sortie du conduit. Dans ce cas, l’unité de contrôle peut être propre à contrôler la pompe à air pour permettre l’alimentation en air entre des instants de début et de fin qui sont choisis en fonction de la seconde valeur et/ou de la seconde température, afin de réduire cette seconde valeur ;
- en présence du premier ou deuxième mode de réalisation, l’unité de contrôle peut être propre à choisir comme instant de début un instant venant juste après un instant d’expiration d’une temporisation pendant laquelle la seconde température est inférieure à un premier seuil choisi, ou un instant où la seconde valeur est sur le point de dépasser un second seuil choisi ;
- également en présence du premier ou deuxième mode de réalisation ou de la dernière sous-option, l’unité de contrôle peut être propre à déterminer soit une première durée entre les instant de début et instant de fin lorsque la seconde température est supérieure à un premier seuil choisi et la seconde valeur est inférieure à un second seuil choisi, soit une seconde durée entre les instant de début et instant de fin, supérieure à la première durée, lorsque la seconde température est sur le point de devenir supérieure au premier seuil choisi et la seconde valeur est sur le point de devenir supérieure au second seuil choisi ;
- dans un troisième mode de réalisation, la ligne d’échappement peut comprendre une entrée située en amont du premier catalyseur et communiquant avec une sortie du conduit. Dans ce cas, l’unité de contrôle peut être propre à contrôler la pompe à air pour permettre l’alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction de la première valeur et/ou de la première température, afin de réduire la première valeur ;
- chaque conduit peut être associé à une électrovanne contrôlant l’accès de l’air à la ligne d’échappement et contrôlée par l’unité de contrôle en fonction des instant de début et instant de fin ;
- il peut comprendre un moteur thermique à essence et produisant les résidus de combustion ;
- il peut être de type automobile.
 Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d’un premier exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention,
illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d’un deuxième exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention,
illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d’un troisième exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention, et
illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d’un quatrième exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention.
 Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un véhicule V comprenant une ligne d’échappement LE assurant un traitement amélioré des résidus de combustion générés par le moteur thermique MT de son groupe motopropulseur (ou GMP) et/ou les résidus de dépollution qu’elle produit elle-même.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien) comprenant une ligne d’échappement LE alimentée en résidus de combustion par un moteur thermique.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le moteur thermique MT consomme de l’essence. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de moteur thermique. En effet, le moteur thermique pourrait consommer du gasoil.
Enfin, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le groupe motopropulseur (ou GMP) est purement thermique, et donc ne comprend qu’un moteur thermique MT. Mais le GMP pourrait être hybride (par exemple thermique et électrique).
Dans ce qui suit et ce qui précède les notions « d’amont » et « d’aval » s’entendent par rapport au sens de circulation des gaz d’échappement depuis l’entrée de la ligne d’échappement LE jusqu’à la sortie de cette dernière (LE). Un premier élément situé en amont d’un second élément reçoit donc les gaz d’échappement avant ce second élément, et inversement un second élément situé en aval d’un premier élément reçoit les gaz d’échappement après ce premier élément.
On a schématiquement illustré sur les figures 1 à 4 quatre exemples de réalisation d’un véhicule V comprenant un moteur thermique MT associé à une ligne d’échappement LE, au moins une pompe à air PAj associée à un conduit d’air CAj, et une unité de contrôle UC.
Le moteur thermique MT est alimenté en air par un conduit CD et en carburant (ici en essence) par un autre conduit non représenté, et génère des gaz d’échappement comprenant des résidus de combustion.
La ligne d’échappement LE collecte les gaz d’échappement en sortie du moteur thermique MT, produit des résidus de dépollution, et comprend au moins un premier catalyseur CT1 et un second catalyseur CT2.
Le premier catalyseur CT1 est agencé de manière à traiter des résidus de combustion contenus dans les gaz d’échappement collectés, et peut produire des résidus de dépollution. Il a une première température (interne) t1 qui est connue (estimée au moyen d’un modèle ou mesurée par un capteur associé).
Par exemple, le premier catalyseur CT1 peut être propre à traiter des oxydes d’azote (ou NOx) et/ou des hydrocarbures imbrulés (ou HC) et/ou du monoxyde de carbone (CO) qui constitue(nt) des résidus de combustion. Mais il pourrait traiter d’autres résidus de combustion, dès lors qu’ils sont différents des résidus de dépollution traités par le second catalyseur CT2.
Egalement par exemple, le premier catalyseur CT1 peut être de type « trois-voies ». Il est rappelé qu’un catalyseur est de type trois-voies lorsque les éléments qu’il contient (habituellement des métaux précieux tels que le platine, le palladium ou le rhodium) provoquent trois réactions simultanées en présence d’oxydes d’azote, à savoir une réduction de ces oxydes d’azote en diazote et en dioxyde de carbone (2NO + 2CO → N2+ 2CO2), une oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone (2CO + O2→ 2CO2), et une oxydation des hydrocarbures imbrulés (ou HC) en dioxyde de carbone et en eau (4CxHy+ (4x+y)O2→ 4xCO2+ 2yH2O).
Le second catalyseur CT2 est placé en aval du premier catalyseur CT1. Il est agencé de manière à traiter des résidus de dépollution produits dans la ligne d’échappement LE en amont de son emplacement. Par ailleurs, il a une seconde température (interne) t2 qui est connue (estimée au moyen d’un modèle ou mesurée par un capteur associé).
Par exemple, le second catalyseur CT2 peut être propre à traiter de l’ammoniac (ou NH3) qui constitue des résidus de dépollution. Dans ce cas, il est dit de type ASC (« Ammonia Slip Catalyst » en anglais). Il est rappelé qu’un catalyseur de type ASC transforme du NH3en N2et H2O, notamment, lorsqu’il est en présence d’O2. Mais le second catalyseur CT2 pourrait traiter d’autres résidus de dépollution, dès lors qu’ils sont différents des résidus de combustion traités par le premier catalyseur CT1.
La (chaque) pompe à air PAj est propre à alimenter en air, de façon contrôlée par l’unité de contrôle UC, le conduit d’air CAj qui lui est associé. Ce dernier (CAj) communique avec la ligne d’échappement LE en amont du premier catalyseur CT1 ( ) ou en amont du second catalyseur CT2 (figures 1 et 2). On notera, comme illustré sur la , que l’on peut aussi avoir une première pompe à air PA1 (j = 1) associée à un premier conduit d’air CA1 communiquant avec la ligne d’échappement LE en amont du premier catalyseur CT1, et une seconde pompe à air PA2 (j = 2) associée à un second conduit d’air CA2 communiquant avec la ligne d’échappement LE en amont du second catalyseur CT2.
L’unité de contrôle UC est agencée de manière à contrôler la (chaque) pompe à air PAj pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le conduit d’air CAj associé, entre un instant de début idj et un instant de fin ifj qui sont choisis en fonction des première température t1 et/ou seconde température t2 et/ou d’une première valeur v1 qui est représentative d’un taux de résidus de combustion dans le premier catalyseur CT1 et/ou d’une seconde valeur v2 qui est représentative d’un taux de résidus de dépollution dans le second catalyseur CT2.
On notera que la première valeur v1 est connue par une estimation au moyen d’un modèle ou par une mesure effectuée par une première sonde SO1 installée entre les premier CT1 et second CT2 catalyseurs (comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4). On notera également que la seconde valeur v2 est connue par une estimation au moyen d’un modèle ou par une mesure effectuée par une seconde sonde SO2 installée en aval du second catalyseur CT2 (comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4).
On comprendra qu’en injectant de façon contrôlée (en quantité) de l’air (ou O2) dans la ligne d’échappement LE, on permet au premier catalyseur CT1 ou second catalyseur CT2 (bénéficiant de cette injection) de traiter plus de résidus de combustion ou de résidus de dépollution. Cela permet avantageusement d’améliorer la capacité de traitement du premier CT1 ou second CT2 catalyseur en réduisant la quantité de résidus de combustion ou de résidus de dépollution qu’il rejette vers l’extérieur non seulement en cas de saturation au moment où sa température interne tj parvient dans son intervalle de températures de fonctionnement itj, mais aussi lorsque sa température interne est dans son intervalle de températures de fonctionnement itj, qu’il soit ou non saturé.
On notera que l’on entend ici par « unité de contrôle UC » un ensemble d’au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et d’au moins une mémoire MD. Elle peut donc être réalisée sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’étape(s) de calcul et de contrôle. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.
Cette unité de contrôle UC peut faire partie d’un calculateur embarqué dans le véhicule V et assurant au moins une autre fonction au sein de ce dernier (V), ou bien peut comprendre son propre calculateur dédié.
On notera également que le calculateur comprenant l’unité de contrôle UC (ou le calculateur dédié de l’unité de contrôle UC) peut aussi comprendre une mémoire de masse, notamment pour le stockage temporaire de la première valeur v1 et/ou de la seconde valeur v2 et de la première température t1 et/ou de la seconde température t2, et d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur comprenant l’unité de contrôle UC (ou ce calculateur dédié de l’unité de contrôle UC) peut aussi comprendre une interface d’entrée pour la réception d’au moins les premières v1 et/ou secondes v2 valeurs et les premières t1 et/ou secondes t2 températures, pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique. De plus, ce calculateur comprenant l’unité de contrôle UC (ou ce calculateur dédié de l’unité de contrôle UC) peut aussi comprendre une interface de sortie, notamment pour délivrer des ordres ou commandes ou instructions.
Au moins quatre modes de réalisation du véhicule V peuvent être envisagés. Ils sont décrits ci-après en référence respectivement aux figures 1 à 4.
Dans un premier mode de réalisation illustré sur la , la ligne d’échappement LE peut comprendre un boîtier BC et une seconde entrée EA2 (j = 2). Le boîtier BC comporte les premier CT1 et second CT2 catalyseurs, montés en série dans cet ordre tout en étant distants l’un de l’autre. La seconde entrée EA2 est située dans le boîtier BC entre les premier CT1 et second CT2 catalyseurs et communique avec une sortie d’un second conduit d’air CA2 associé à la seconde pompe à air PA2. Dans ce premier mode de réalisation, l’unité de contrôle UC est agencée de manière à contrôler la seconde pompe à air PA2 pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le second conduit d’air CA2, entre un second instant de début id2 et un second instant de fin if2 qui sont choisis en fonction de la seconde valeur v2 et/ou de la seconde température t2, afin de réduire cette seconde valeur v2.
On comprendra que ce premier mode de réalisation ne concerne pas la réduction de la quantité de résidus de combustion rejetée vers l’extérieur car l’injection contrôlée d’air se fait en aval du premier catalyseur CT1.
Dans un deuxième mode de réalisation illustré sur la , la ligne d’échappement LE peut comprendre un silencieux d’échappement SE et une seconde entrée EA2 (j = 2). Le silencieux d’échappement SE est placé en aval du premier catalyseur CT1 et comprend le second catalyseur CT2. La seconde entrée EA2 est située entre le premier catalyseur CT1 et le silencieux d’échappement SE et communique avec une sortie d’un second conduit d’air CA2 associé à la seconde pompe à air PA2. Dans ce deuxième mode de réalisation, comme dans le premier mode de réalisation, l’unité de contrôle UC est agencée de manière à contrôler la seconde pompe à air PA2 pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le second conduit d’air CA2, entre un second instant de début id2 et un second instant de fin if2 qui sont choisis en fonction de la seconde valeur v2 et de la seconde température t2, afin de réduire cette seconde valeur v2.
On comprendra que ce deuxième mode de réalisation ne concerne pas non plus la réduction de la quantité de résidus de combustion rejetée vers l’extérieur car l’injection contrôlée d’air se fait en aval du premier catalyseur CT1.
On notera que la seconde entrée EA2 est ici définie dans un conduit de la ligne d’échappement LE. Mais elle pourrait être définie dans le silencieux d’échappement SE (en amont du second catalyseur CT2).
Par exemple, dans le premier mode de réalisation et/ou le deuxième mode de réalisation, l’unité de contrôle UC peut être agencée de manière à choisir comme second instant de début id2 (pour l’injection d’air) un premier instant i1 qui vient juste après l’instant d’expiration d’une temporisation pendant laquelle la seconde température t2 est inférieure à un premier seuil s1 choisi, ou bien un second instant i2 où la seconde valeur v2 est sur le point de dépasser un second seuil s2 choisi.
Le premier seuil s1 peut, par exemple, être la borne inférieure du second intervalle de températures de fonctionnement it2 du second catalyseur CT2. Dans ce cas, lorsque les résidus de dépollution sont de l’ammoniac (ou NH3), le premier seuil s1 peut, par exemple, être compris entre 220°C et 250°C (la borne inférieure du second intervalle de températures de fonctionnement it2 varie en effet généralement entre environ 220°C et environ 250°C selon le modèle du second catalyseur CT2). Mais le premier seuil s1 pourrait être choisi légèrement inférieur à la borne inférieure du second intervalle de températures de fonctionnement it2.
Le second seuil s2 peut, par exemple, être égal au seuil de saturation en résidus de dépollution du second catalyseur CT2. Mais le second seuil s2 pourrait être choisi légèrement inférieur à ce seuil de saturation.
On comprendra que le premier instant i1 précité correspond à une longue durée pendant laquelle la seconde température t2 est demeurée inférieure au premier seuil s1, et donc pendant laquelle les résidus de dépollution se sont accumulés dans le second catalyseur CT2 du fait que ce dernier (CT2) n’était pas dans son second intervalle de températures de fonctionnement it2. On a donc tout intérêt à injecter de l’air pour réduire rapidement cette accumulation (et une possible saturation du second catalyseur CT2), en prenant en considération le fait que ce dernier (CT2) va bientôt se retrouver dans son second intervalle de températures de fonctionnement it2.
On comprendra également que le second instant i2 précité correspond au moment où le second catalyseur CT2 devient saturé. On a donc là aussi tout intérêt à injecter de l’air pour mettre fin à cette saturation du second catalyseur CT2, prenant en considération le fait que ce dernier (CT2) va probablement bientôt se retrouver dans son second intervalle de températures de fonctionnement it2.
Egalement par exemple, dans le premier mode de réalisation et/ou le deuxième mode de réalisation, l’unité de contrôle UC peut être agencée de manière à déterminer une durée entre les second instant de début id2 et second instant de fin if2 qui est soit une première durée d1, soit une seconde durée d2 supérieure à la première durée d1. La première durée d1 est déterminée lorsque la seconde température t2 est supérieure au premier seuil s1 et la seconde valeur v2 est inférieure au second seuil s2. La seconde durée d2 (> d1) est déterminée lorsque la seconde température t2 est sur le point de devenir supérieure au premier seuil s1 et la seconde valeur v2 est sur le point de devenir supérieure au second seuil s2.
On comprendra en effet que l’on a besoin d’injecter une petite quantité d’air dans le second catalyseur CT2 lorsque sa seconde température t2 est comprise dans son second intervalle de températures de fonctionnement it2 et qu’il n’est pas saturé en résidus de dépollution, alors qu’il faut injecter une plus grande quantité d’air dans le second catalyseur CT2 lorsque sa seconde température t2 est sur le point d’être comprise dans son second intervalle de températures de fonctionnement it2 et qu’il est sur le point d’être saturé en résidus de dépollution.
Par exemple, la première durée d1 peut être comprise entre 0,5 seconde et 2,5 secondes. De préférence, la première durée d1 est inférieure à environ 2 secondes. Mais d’autres valeurs de première durée d1 peut être envisagées. Cela dépend en effet du débit d’air que la seconde pompe à air PA2 peut offrir, et donc de la première quantité d’O2que l’on veut injecter. Par exemple, ce débit d’air peut être compris entre 50 litres/minute et 70 litres/minute. A titre d’exemple illustratif, le débit d’air peut être égal à 60 litres/minute.
Egalement par exemple, la seconde durée d2 peut être comprise entre 10 secondes et 70 secondes. De préférence, la seconde durée d2 est inférieure à environ 60 secondes. Cela dépend en effet du débit d’air que la seconde pompe à air PA2 peut offrir (et donc de la première quantité d’O2que l’on veut injecter) et/ou de la quantité de résidus de dépollution accumulée dans le second catalyseur CT2 lorsqu’il est saturé. Par exemple, ce débit d’air peut être compris entre 50 litres/minute et 70 litres/minute. A titre d’exemple illustratif, le débit d’air peut être égal à 60 litres/minute.
Dans un troisième mode de réalisation illustré sur la , la ligne d’échappement LE peut comprendre une première entrée EA1 qui est située en amont du premier catalyseur CT1 et communique avec une sortie d’un premier conduit d’air CA1 (j = 1) associé à la première pompe à air PA1. Dans ce troisième mode de réalisation, l’unité de contrôle UC est agencée de manière à contrôler la première pompe à air PA1 pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le premier conduit d’air CA1, entre un premier instant de début id1 et un premier instant de fin if1 qui sont choisis en fonction de la première valeur v1 et/ou de la première température t1, afin de réduire cette première valeur v1.
On comprendra que ce troisième mode de réalisation ne concerne pas directement (voire pas du tout) la réduction de la quantité de résidus de dépollution rejetée vers l’extérieur car l’injection contrôlée d’air se fait en amont du premier catalyseur CT1 et donc bénéficie principalement (voire uniquement) à ce dernier (CT1). Il est important de noter que cette injection contrôlée d’air n’est pas forcément destinée à traiter tous les différents types de résidus de combustion parvenant dans le premier catalyseur CT1. Par exemple, si le premier catalyseur CT1 est propre à traiter des oxydes d’azote, des hydrocarbures imbrulés et du monoxyde de carbone, l’injection contrôlée d’air est destinée à favoriser le traitement des hydrocarbures imbrulés et du monoxyde de carbone, de préférence lorsque l’on est dans une phase de combustion riche (possiblement détectée par un capteur de type dit lambda pouvant constituer la première sonde SO1).
Dans ce troisième mode de réalisation, le choix (ou la détermination) des premier instant de début id1 et premier instant de fin if1 de chaque injection d’air peut se faire de façon similaire à ce qui a été décrit ci-avant pour les premier et deuxième modes de réalisation. Bien entendu, il faut adapter les premier s1 et second s2 seuil et les première d1 et seconde d2 durées en fonction des résidus de combustion, du type du premier catalyseur CT1, du débit d’air que la première pompe à air PA1 peut offrir, et de la quantité de résidus de combustion accumulée dans le premier catalyseur CT1 lorsqu’il est saturé. De même, les premier instant de début id1 et premier instant de fin if1 ne sont, a priori, pas les mêmes que les second instant de début id2 et second instant de fin if2. De préférence, on utilise des débits d’air compris entre 10 litres/minute et 110 litres/minute afin de ne pas risquer de désactiver le premier catalyseur CT1. On notera que durant une longue décélération avec une coupure du moteur thermique MT, il n’est a priori pas nécessaire d’injecter de l’air en amont du premier catalyseur CT1 car cela consommerait de l’énergie de façon non nécessaire.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le véhicule V comprend un boîtier BC comportant les premier CT1 et second CT2 catalyseurs, montés en série dans cet ordre tout en étant distants l’un de l’autre. Mais le second catalyseur CT2 pourrait être installé dans le silencieux d’échappement SE, comme dans le deuxième mode de réalisation ( ).
Le quatrième mode de réalisation illustré sur la , est une combinaison des deuxième et troisième modes de réalisation décrits ci-avant. Par conséquent, la ligne d’échappement LE comprend une première entrée EA1 qui est située en amont du premier catalyseur CT1 et communique avec une sortie d’un premier conduit d’air CA1 associé à la première pompe à air PA1, et une seconde entrée EA2 qui est située en amont du second catalyseur CT2 et communique avec une sortie d’un second conduit d’air CA2 associé à la seconde pompe à air PA2.
Dans ce quatrième mode de réalisation, l’unité de contrôle UC est agencée de manière à contrôler :
- la première pompe à air PA1 pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le premier conduit d’air CA1, entre un premier instant de début id1 et un premier instant de fin if1 qui sont choisis en fonction de la première valeur v1 et/ou de la première température t1, afin de réduire cette première valeur v1, et
- la seconde pompe à air PA2 pour permettre l’alimentation en air de la ligne d’échappement LE via le second conduit d’air CA2, entre un second instant de début id2 et un second instant de fin if2 qui sont choisis en fonction de la seconde valeur v2 et/ou de la seconde température t2, afin de réduire cette seconde valeur v2.
On notera que dans une variante de réalisation non illustrée, on pourrait combiner les premier et troisième modes de réalisation décrits ci-avant.
On notera également que dans ce quatrième mode de réalisation, le choix (ou la détermination) des premier instant de début id1 et premier instant de fin if1 de chaque injection d’air via le premier conduit d’air CA1 et des second instant de début id2 et second instant de fin if2 de chaque injection d’air via le second conduit d’air CA2 peut se faire de façon similaire à ce qui a été décrit ci-avant pour les premier, deuxième et troisième modes de réalisation. Les premier instant de début id1 et premier instant de fin if1 ne sont, a priori, pas les mêmes que les second instant de début id2 et second instant de fin if2.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, chaque conduit CAj peut être associé à une électrovanne EVj contrôlant l’accès de l’air à la ligne d’échappement LE et contrôlée par l’unité de contrôle UC en fonction des premier id1 ou second id2 instant de début et premier if1 ou second if2 instant de fin. On comprendra qu’à chaque premier instant de début id1 l’unité de contrôle UC provoque le placement de la première électrovanne EV1 dans un état passant (ou ouvert) afin que l’air fourni par la première pompe à air PA1 puisse entrer dans la ligne d’échappement LE via la première entrée d’air EA1, et qu’à chaque premier instant de fin if1 l’unité de contrôle UC provoque le placement de la première électrovanne EV1 dans un état non passant (ou fermé) afin que l’air fourni par la première pompe à air PA1 ne puisse plus entrer dans la ligne d’échappement LE via la première entrée d’air EA1. De même, à chaque second instant de début id2 l’unité de contrôle UC provoque le placement de la seconde électrovanne EV2 dans un état passant (ou ouvert) afin que l’air fourni par la seconde pompe à air PA2 puisse entrer dans la ligne d’échappement LE via la seconde entrée d’air EA2, et à chaque second instant de fin if2 l’unité de contrôle UC provoque le placement de la seconde électrovanne EV2 dans un état non passant (ou fermé) afin que l’air fourni par la seconde pompe à air PA2 ne puisse plus entrer dans la ligne d’échappement LE via la seconde entrée d’air EA2.
L’utilisation d’une première EV1 ou seconde EV2 électrovanne permet non seulement d’avoir une plus grande précision sur la quantité d’air qui est injectée localement dans la ligne d’échappement LE via la première EA1 ou seconde EA2 entrée d’air, mais aussi d’éviter la remontée de gaz d’échappement chauds vers la première PA1 ou seconde PA2 pompe à air.
On notera également que chaque électrovanne EVj peut être placée n’importe où sur le conduit d’air CAj associé, dès lors que ce placement a lieu entre la pompe à air PAj et l’entrée d’air EAj associées.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, que la ligne d’échappement LE peut aussi comprendre classiquement un filtre à particule FP en amont de son premier catalyseur CT1, lequel produit généralement des résidus de dépollution, comme par exemple du NH3.

Claims (10)

  1. Véhicule (V) comprenant une ligne d’échappement (LE) alimentée en résidus de combustion, produisant des résidus de dépollution, et comprenant un premier catalyseur (CT1) traitant des résidus de combustion et ayant une première température, et un second catalyseur (CT2) placé en aval dudit premier catalyseur (CT1), traitant des résidus de dépollution et ayant une seconde température, caractérisé en ce qu’il comprend en outre i) au moins une pompe à air (PAj) propre à alimenter en air, de façon contrôlée, un conduit (CAj) communiquant avec ladite ligne d’échappement (LE) en amont dudit premier (CT1) ou second (CT2) catalyseur, et ii) une unité de contrôle (UC) propre à contrôler ladite pompe à air (PAj) pour permettre ladite alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction desdites première et/ou seconde température(s) et/ou d’une première valeur représentative d’un taux de résidus de combustion dans ledit premier catalyseur (CT1) et/ou d’une seconde valeur représentative d’un taux de résidus de dépollution dans ledit second catalyseur (CT2).
  2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second catalyseur (CT2) est propre à traiter de l’ammoniac qui constitue des résidus de dépollution.
  3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier catalyseur (CT1) est propre à traiter des oxydes d’azote et/ou des hydrocarbures imbrulés et/ou du monoxyde de carbone qui constituent des résidus de combustion.
  4. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite ligne d’échappement (LE) comprend un boîtier (BC) comportant i) lesdits premier (CT1) et second (CT2) catalyseurs, et ii) une entrée située entre lesdits premier (CT1) et second (CT2) catalyseurs et communiquant avec une sortie dudit conduit (CAj), et en ce que ladite unité de contrôle (UC) est propre à contrôler ladite pompe à air (PAj) pour permettre ladite alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction de ladite seconde valeur et/ou de ladite seconde température, afin de réduire ladite seconde valeur.
  5. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite ligne d’échappement (LE) comprend i) un silencieux d’échappement (SE) placé en aval dudit premier catalyseur (CT1) et comportant ledit second catalyseur (CT2), et ii) une entrée située entre ledit premier catalyseur (CT1) et ledit silencieux d’échappement (SE) et communiquant avec une sortie dudit conduit (CAj), et en ce que ladite unité de contrôle (UC) est propre à contrôler ladite pompe à air (PAj) pour permettre ladite alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction de ladite seconde valeur et/ou de ladite seconde température, afin de réduire ladite seconde valeur.
  6. Véhicule selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite unité de contrôle (UC) est propre à choisir comme instant de début un instant venant juste après un instant d’expiration d’une temporisation pendant laquelle ladite seconde température est inférieure à un premier seuil choisi, ou un instant où ladite seconde valeur est sur le point de dépasser un second seuil choisi.
  7. Véhicule selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite unité de contrôle (UC) est propre à déterminer soit une première durée entre lesdits instant de début et instant de fin lorsque ladite seconde température est supérieure à un premier seuil choisi et ladite seconde valeur est inférieure à un second seuil choisi, soit une seconde durée entre lesdits instant de début et instant de fin, supérieure à ladite première durée, lorsque ladite seconde température est sur le point de devenir supérieure audit premier seuil choisi et ladite seconde valeur est sur le point de devenir supérieure audit second seuil choisi.
  8. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite ligne d’échappement (LE) comprend une entrée située en amont dudit premier catalyseur (CT1) et communiquant avec une sortie dudit conduit (CAj), et en ce que ladite unité de contrôle (UC) est propre à contrôler ladite pompe à air (PAj) pour permettre ladite alimentation en air entre des instants de début et de fin choisis en fonction de ladite première valeur et/ou de ladite première température, afin de réduire ladite première valeur.
  9. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque conduit (CAj) est associé à une électrovanne (EVj) contrôlant l’accès dudit air à ladite ligne d’échappement (LE) et contrôlée par ladite unité de contrôle (UC) en fonction desdits instant de début et instant de fin.
  10. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur thermique (MT) à essence et produisant lesdits résidus de combustion.
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DE102011013401A1 (de) * 2010-03-12 2011-12-08 GM Global Technology Operations LLC System für gezielte Partikelmaterialfilterregeneration
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