WO2009004226A1 - Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile - Google Patents

Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile Download PDF

Info

Publication number
WO2009004226A1
WO2009004226A1 PCT/FR2008/051058 FR2008051058W WO2009004226A1 WO 2009004226 A1 WO2009004226 A1 WO 2009004226A1 FR 2008051058 W FR2008051058 W FR 2008051058W WO 2009004226 A1 WO2009004226 A1 WO 2009004226A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
generating
exotherm
inlet
depollution
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/051058
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Matos
Mathieu Hillaire
Najat Moral
Original Assignee
Renault S.A.S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S filed Critical Renault S.A.S
Publication of WO2009004226A1 publication Critical patent/WO2009004226A1/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for regeneration of filter media depollution means arranged in a motor vehicle exhaust line.
  • the present invention relates to the regeneration of the depollution means by generating an exotherm at the inlet thereof to raise their internal temperature.
  • a particulate filter, or FAP, arranged in an exhaust line of a motor vehicle engine needs to be regularly regenerated to burn the soot it contains.
  • an oxidation catalyst coupled to means for post-injection of fuel into the engine cylinders, the post-injection having the effect of increasing the amount of unburned hydrocarbons present in the exhaust.
  • These unburned hydrocarbons, or HC which are reducing agents of an oxidation reaction carried out by the catalyst, are thus catalyzed by the latter, thereby producing an exotherm at the outlet thereof.
  • the amount of HC fed into the exhaust gas is controlled so that the exotherm produced by the catalyst has the effect of increasing the internal temperature of the DPF to a predetermined temperature of combustion of the soot order of 700 0 vs.
  • a strategy generally implemented is to control the production of the exotherm so that the input temperature of the FAP does not exceed a target temperature whose value depends on the mass of soot present in it.
  • a target temperature whose value depends on the mass of soot present in it.
  • the regeneration of the FAP must be carried out before the mass of soot stored value reaches a limit value better known as the "SML" (acronym for Soot Mass Limit).
  • the object of the present invention is to propose a system and a method for regeneration of filter media depollution means which limits the risk of runaway of a regeneration reaction thereof, thus allowing an increase in the mass of pollutants that can be stored in them.
  • the subject of the invention is a system for regenerating filter media depollution means arranged in a motor vehicle exhaust line, said system comprising means for generating an exotherm at the inlet of the depollution means for to raise the internal temperature thereof, characterized in that the means for generating the exotherm are capable of generating the same according to a temperature profile comprising a first phase of rapidly increasing the temperature at the inlet of the depollution means up to at a first predetermined temperature followed by a second phase of slowly increasing the inlet temperature of the pollution control means to a second predetermined temperature.
  • the slow increase in temperature to reach the target temperature has the effect of significantly limiting the risk of runaway regeneration reactions.
  • the system comprises one or more of the following characteristics: the means for generating the exotherm comprise gearing oxidation means arranged upstream of the depollution means and means injecting into the exhaust gases of reducing agents upstream of the oxidation means,
  • the means for generating exotherm include means for measuring the temperature at the inlet of the depollution means and means for regulating the temperature at the inlet on the temperature profile by controlling the quantity of reducers injected upstream of the means of generation of the exotherm;
  • the gearbox injection means comprise means for injecting fuel into the engine cylinder of the vehicle according to at least one main injection and a fuel injection post-injection; the first temperature corresponds to a reduced risk of runaway of a regeneration reaction of the depollution means;
  • the second temperature corresponds to a regeneration temperature of the depollution means.
  • the subject of the invention is also a method for regenerating filter media depollution means arranged in a motor vehicle exhaust line, said method comprising a step of generating an exotherm at the inlet of the depollution means for raising the temperature.
  • the exotherm generation step comprises a first step of rapidly increasing the inlet temperature of the pollution control means to a first predetermined temperature followed by a second step of slow increase of the inlet temperature of the pollution control means to a second predetermined temperature.
  • the subject of the invention is also a motor vehicle line comprising filter media depollution means and a regeneration system of the aforementioned type.
  • the depollution means comprise a particulate filter.
  • FIG. 1 is a schematic view of an exhaust line of a motor vehicle engine provided with a FAP and a regeneration system according to the invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a regeneration method implemented by the system of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a graph of input temperature time profiles of the FAP according to the state of the art and according to the invention.
  • FIG. 4 is a graph of internal temperature time profiles of the FAP according to the state of the art and according to the invention at different positions in the FAP;
  • FIG. 5 is a graph of temporal profiles of a thermal gradient reached in the FAP according to the state of the art and according to the invention.
  • a regeneration system 10 of a FAP 12 arranged in an exhaust line 14 of a diesel engine 16 of a motor vehicle equipped with means 18 for injecting fuel into the cylinders of the common-rail engine.
  • the feedstock comprises an oxidation catalyst 18 arranged in the exhaust line 14 upstream of the FAP 12 and able to produce an exotherm output by reduction of unburned hydrocarbons present in the exhaust gas, means 20 of driving the mech means 18 for the latter to deliver a fuel post-injection into the cylinders of the engine 16 and a temperature sensor 22 arranged in the exhaust line 14 at the inlet of the FAP 12 and connected to the means 20 of the piloting.
  • the regeneration system 10 implements a regeneration process of the FAP 12 illustrated in FIG.
  • a first step 30 the regeneration of the FAP 12 is triggered.
  • the control means 20 then control the injection means 18 so that they inject into the cylinders of the engine 16 a post-injection according to a first predetermined strategy of post-injection.
  • This first strategy is determined so that the quantity of HC introduced into the exhaust line 14 causes the catalyst 18 to produce a rapid increase in temperature at the inlet of the FAP 12, for example of the order of [please pls give an example digital of the first ramp]. Note: In order to effectively protect your invention, it is necessary to qualify a minimum what the terms "slow” and "fast” mean.
  • a test is carried out by the control means 20 to know if the temperature measured at the input of the FAP 12 by the sensor 22 is substantially equal to a first predetermined temperature T ⁇ sque.
  • the temperature T ⁇ sque is a temperature below which there is substantially no risk of runaway of the regeneration reaction of the FAP. If the result of the test implemented at 34 is negative, step 34 loops back to step
  • control means 20 implement a regulation of the increase of the temperature measured by the sensor 22 on a predetermined set value ⁇ Tl ° C / min, for example by means of a control law of the type proportional integral, or IP law.
  • the increase in temperature is thus precisely controlled and the risks of runaway reduced in an increased manner.
  • control means 20 then control at 36 the post-fuel injection according to a second predetermined strategy of post-injection
  • This second strategy is determined so that the amount of HC introduced into the line of Exhaust 14 causes the catalyst 18 to produce at the inlet of the FAP 12 a slow increase in temperature ⁇ T 2 ° C / mm, for example of the order of [please pls give a numerical example of the second ramp].
  • a test is then carried out at 38 by the control means 20 to know whether the temperature measured at the input of the FAP 12 by the sensor 22 is substantially equal to a second predetermined temperature T target
  • the second temperature Tcible is the temperature to reach for that the combustion of the soot stored in FAP 12 was er.
  • step 38 loops back to step 36 and the second post-injection strategy continues.
  • the control means 20 implement a regulation, for example PI, of the increase of the temperature measured by the sensor 22 to a predetermined set value ⁇ T2 ° C / min.
  • the increase in temperature is thus precisely controlled and the risks of runaway reduced in an increased manner.
  • the control means 20 controls the means for these to inject into the cylinders of the engine a post-injection according to a third predetermined post-injection strategy for example to maintain the inlet temperature of the FAP substantially close to the Tcible temperature to complete the regeneration thereof.
  • a test is then implemented at 42 by the control means 20 to know if the regeneration of the FAP is complete. If this is not the case, step 42 loops on step 40 to continue the regeneration. Otherwise, the regeneration ends and the control means 20 controls the injection means 18 to stop the post-injection.
  • curves of the input temperature of the FAP 12 as a function of time illustrate the temperature increases at the input of the FAP 12 according to the state of the art and according to the invention.
  • a first dashed line curve corresponds to the state of the art in which the rise in the input temperature of the FAP 12 is performed in a single phase to reach the Tcible temperature.
  • a second continuous line curve corresponds to a rise in temperature according to the invention. As can be seen, the rise in temperature is carried out in two phases. The first phase consists of a rapid increase of the temperature up to the target temperature, for example at the same rate as that of the state of the art. The second phase, triggered once the trisque temperature is reached, consists of a slower increase the input temperature of FAP 12 than that of the state of the art.
  • Figures 4 and 5 illustrate the effects on the internal temperature of the FAP of the implementation of such a strategy.
  • first and second plotted line curves illustrate the temporal evolution of the temperature at two different internal positions P1 and P2 of the FAP, by applying the prior art elevation strategy illustrated in FIG. figure 3.
  • a third and a fourth continuous line curve illustrate the temporal evolution of the temperature at the same positions P1 and P2 respectively by applying the elevation strategy according to the invention illustrated in FIG.
  • the application of the strategy according to the invention has the effect that the maximum temperatures reached in these two positions are lower by 200 ° C. to 300 ° C. respectively than those observed in the state of the invention. technique, thus appreciably limiting the thermal shock experienced by the FAP 12.
  • FIG. 5 it is illustrated the time evolution curves of the metric gradient of temperature [is-that?] reached in the FAP 12, the curve in pomoted line corresponding to the application of the strategy of the state of the art and the line curve continues to apply the strategy of the invention, illustrated in Figure 3.
  • the maximum gradient obtained by the invention is lower than that obtained by the state of the art of nearly 230 ° C / cm.
  • the thermal shock is therefore lower by application of the strategy according to the invention.
  • the temperatures inside the FAP are more homogeneous, thereby increasing the efficiency of the regeneration in the FAP.
  • the temperature typically chosen is determined according to a predetermined stored soot mass to avoid runaway.
  • the invention makes it possible to obtain maximum temperatures and gradients in the FAP. significantly lower than those found in the state of the art. It is therefore possible, for this same temperature Tcible, to increase the mass of soot stored in the FAP until the temperature levels and gradients of the state of the art and without risking runaway.
  • the invention therefore allows a management of the regeneration of FAP much more flexible.
  • a regeneration system of a particulate filter has been described, it will be understood that such a system also applies to any type of filter media depollution means such as a NOx trap for example.
  • a NOx trap also requires a regeneration requiring an increase in the inlet temperature thereof, for example during a desulfation phase, and is subject to the same risk of runaway if this temperature is not controlled. adequately.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un système de régénération (10) de moyens (12) de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement (14) de véhicule automobile, ledit système (10) comportant des moyens (18, 20, 22) de génération d'un exotherme en entrée des moyens (12) de dépollution pour élever la température interne de ceux-ci. Selon l'invention, les moyens (18, 20, 22) de génération de l'exotherme sont aptes à générer celui-ci selon un profil de température comprenant une première phase d'augmentation rapide de la température en entrée des moyens (12) de dépollution jusqu'à une première température prédéterminée suivie d'une seconde phase d'augmentation lente de la température en entrée des moyens (12) de dépollution jusqu'à une seconde température prédéterminée.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE REGENERATION DE MOYENS DE DEPOLLUTION
DE VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne un système et un procédé de régénération de moyens de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile.
Plus particulièrement, la présente invention concerne la régénération des moyens de dépollution par la génération d'un exotherme en entrée de ceux-ci pour élever leur température interne.
Un filtre à particules, ou FAP, agencé dans une ligne d'échappement d'un moteur de véhicule automobile nécessite d'être régulièrement régénéré afin de brûler les suies qu'il contient.
De manière classique, il est prévu en amont de ceux-ci un catalyseur d'oxydation couplé à des moyens de post-injection de carburant dans les cylindres du moteur, la post- injection ayant pour effet d'augmenter la quantité d'hydrocarbures imbrûlés présents dans les gaz d'échappement. Ces hydrocarbures imbrûlés, ou HC, qui sont des réducteurs d'une réaction d'oxydation mise en œuvre par le catalyseur, sont ainsi catalysés par ce dernier, produisant de ce fait un exotherme en sortie de celui-ci. La quantité de HC introduite dans les gaz d'échappement est commandée afin que l' exotherme produit par le catalyseur ait pour effet une augmentation de la température interne du FAP jusqu'à une température prédéfinie de combustion des suies de l'ordre de 7000C.
Toutefois, si les conditions de la régénération du FAP sont mal contrôlées, et particulièrement les conditions d'élévation de la température interne du FAP, un emballement de la réaction de combustion des suies peut alors se produire. Ceci conduit à un choc thermique et de ce fait à un endommagement irréversible du média filtrant du FAP (fusion du matériau, fissuration,...), phénomène d'autant plus sensible si ce média filtrant comprend de la cordiérite.
Pour limiter les risques d'emballement d'une réaction de combustion des suies dans un FAP, une stratégie généralement mise en œuvre consiste à commander la production de l' exotherme pour que la température en entrée du FAP ne dépasse pas une température cible dont la valeur dépend de la masse de suie présente dans celui-ci. Ainsi, pour une température cible prédéfinie, la régénération du FAP devra être réalisée avant que la masse de suie stockées n'atteigne une valeur limite plus connue sous le nom de « SML » (acronyme anglais de Soot Mass Limit).
Le problème de ce type de stratégie est que la masse limite de suie pouvant être stockée par le FAP sans risque d'emballement est réduite. Une régénération fréquente du FAP est alors nécessaire, conduisant ainsi à une surconsommation de carburant et à un vieillissement accélère de celui-ci.
Le but de la présente invention est de proposer un système et un procédé de régénération de moyens de dépollution à média filtrant qui limite le risque d'emballement d'une réaction de régénération de ceux-ci, permettant ainsi une augmentation de la masse d'agents polluants pouvant être stockés dans ceux-ci.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de régénération de moyens de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile, ledit système comportant des moyens de génération d'un exotherme en entrée des moyens de dépollution pour élever la température interne de ceux-ci, caractérisé en ce que les moyens de génération de Pexotherme sont aptes à générer celui-ci selon un profil de température comprenant une première phase d'augmentation rapide de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une première température prédéterminée suivie d'une seconde phase d'augmentation lente de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une seconde température prédéterminée. En effet, les inventeurs ont pu constater que l'augmentation lente de la température pour atteindre la température cible a pour effet de limiter de manière significative les risques d'emballement des réactions de régénération.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le système comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de génération de l'exotherme comportent des moyens d'oxydation de réducteurs agencés en amont des moyens de dépollution et des moyens d'injection dans les gaz d'échappement de réducteurs en amont des moyens d'oxydation ,
- les moyens de génération d' exotherme comprennent des moyens de mesure de la température en entrée des moyens de dépollution et de moyens de régulation de la température en entrée sur le profil de température par commande de la quantité de réducteurs injectés en amont des moyens de génération de l'exotherme ;
- les moyens d'injection de réducteurs comprennent des moyens d'injection de carburant dans les cylindres du moteur du véhicule selon au moins une injection principale et une post-injection de carburant ; - la première température correspond à un risque réduit d'emballement d'une réaction de régénération des moyens de dépollution ;
- la seconde température correspond à une température de régénération des moyens de dépollution.
L'invention a également pour objet un procédé de régénération de moyens de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile, ledit procédé comportant une étape de génération d'un exotherme en entrée des moyens de dépollution pour élever la température interne de ceux-ci, caractérisé en ce que l'étape de génération de l' exotherme comprend une première étape d'augmentation rapide de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une première température prédéterminée suivie d'une seconde étape d'augmentation lente de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une seconde température prédéterminée.
L'invention a également pour objet une ligne de véhicule automobile comprenant des moyens de dépollution à média filtrant et un système de régénération du type susmentionné.
Selon l'invention, les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vues schématique d'une ligne d'échappement d'un moteur de véhicule automobile pourvue d'un FAP et d'un système de régénération selon l'invention ; - la figure 2 est un organigramme d'un procédé de régénération mis en œuvre par le système de la figure 1 ;
- la figure 3 est un graphique de profils temporels de températures en entrée du FAP selon l'état de la technique et selon l'invention ;
- la figure 4 est un graphique de profils temporels de températures internes du FAP selon l'état de la technique et selon l'invention à différentes positions dans le FAP ; et
- la figure 5 est un graphique de profils temporels d'un gradient thermique atteint dans le FAP selon l'état de la technique et selon l'invention. Sur la figure 1, un système de régénération 10 d'un FAP 12, agencé dans une ligne d'échappement 14 d'un moteur Diesel 16 de véhicule automobile équipé de moyens 18 d'injection de carburant dans les cylindres du moteur à rampe commune d'alimentation, comporte un catalyseur d'oxydation 18 agencé dans la ligne d'échappement 14 en amont du FAP 12 et apte à produire en sortie un exotherme par réduction d'hydrocarbures imbrûlés présents dans les gaz d'échappement, des moyens 20 de pilotage des moyens 18 d'mjection pour que ceux-ci délivrent une post-mjection de carburant dans les cylindres du moteur 16 et un capteur de température 22 agencé dans la ligne d'échappement 14 en entrée du FAP 12 et connecte aux moyens 20 de pilotage. Le système de régénération 10 met en œuvre un procédé de régénération du FAP 12 illustré à la figure 2.
Dans une première étape 30, la régénération du FAP 12 est déclenchée. Dans une étape 32 suivante, les moyens 20 de pilotage commandent alors les moyens 18 d'injection pour que ceux-ci injectent dans les cylindres du moteur 16 une post- injection selon une première stratégie prédéterminée de post-mjection. Cette première stratégie est déterminée pour que la quantité de HC introduite dans la ligne d'échappement 14 amène le catalyseur 18 à produire en entrée du FAP 12 une augmentation rapide de la température, par exemple de l'ordre de [veuillez SVP donner un exemple numérique de la première rampe] . Remarque : afin d'obtenir une protection efficace de votre invention, il est nécessaire de qualifier un minimum ce que signifie les termes « lent » et « rapide ». En effet, en absence d'une telle qualification, il faut interpréter ces termes à la lumière des connaissances du domaine, ce qui laisse place à une grande incertitude, voire un manque de clarté dommageable pour la demande. Dans une étape 34, un test est mis en œuvre par les moyens 20 de pilotage pour savoir si la température mesurée en entrée du FAP 12 par le capteur 22 est sensiblement égale à une première température Tπsque prédéterminée. La température Tπsque est une température en deçà de laquelle, il n'existe sensiblement aucun risque d'emballement de la réaction de régénération du FAP. Si le résultat du test mis en œuvre en 34 est négatif, l'étape 34 reboucle sur l'étape
32 et la première stratégie de post-injection se poursuit
De préférence, les moyens 20 de pilotage mettent en œuvre une régulation de l'augmentation de la température mesurée par le capteur 22 sur une valeur de consigne ΔTl°C/min prédéterminée, par exemple au moyen d'une loi de commande du type proportionnelle intégrale, ou loi PI. L'augmentation de température est ainsi commandée de manière précise et les risques d'emballement réduits de manière accrue.
Si le résultat de ce test est positif, les moyens 20 de pilotage commandent alors en 36 la post-mjection de carburant selon une seconde stratégie prédéterminée de post-injection Cette seconde stratégie est déterminée pour que la quantité de HC introduite dans la ligne d'échappement 14 amène le catalyseur 18 à produire en entrée du FAP 12 une augmentation lente de la température ΔT2°C/mm, par exemple de l'ordre de [veuillez SVP donner un exemple numérique de la seconde rampe] .
Un test est alors mis en œuvre en 38 par les moyens 20 de pilotage pour savoir si la température mesurée en entrée du FAP 12 par le capteur 22 est sensiblement égale à une seconde température Tcible prédéterminée La seconde température Tcible est la température à atteindre pour que la combustion des suies stockées dans le FAP 12 ait heu.
Si le résultat de ce test est négatif, l'étape 38 reboucle sur l'étape 36 et la seconde stratégie de post- injection se poursuit. De préférence, les moyens 20 de pilotage mettent en œuvre une régulation, par exemple PI, de l'augmentation de la température mesurée par le capteur 22 sur une valeur de consigne ΔT2°C/min prédéterminée. L'augmentation de température est ainsi commandée de manière précise et les risques d'emballement réduits de manière accrue.
Si le résultat de ce test est positif, c'est-à-dire si la température en entrée du FAP 12 a atteint la seconde température Tcible, les moyens 20 de pilotage commande alors les moyens pour que ceux-ci injectent dans les cylindres du moteur une post-mjection selon une troisième stratégie prédéterminée de post-injection par exemple pour maintenir la température en entrée du FAP sensiblement proche de la température Tcible afin de compléter la régénération de celui-ci. Un test est alors mis en œuvre en 42 par les moyens 20 de pilotage pour savoir si la régénération du FAP est terminée. Si cela n'est pas le cas, l'étape 42 boucle sur l'étape 40 pour la poursuite de la régénération Sinon, la régénération se termine et les moyens 20 de pilotage commandent les moyens 18 d'injection pour stopper la post-injection
A la figure 3, des courbes de la température en entrée du FAP 12 en fonction du temps illustrent les élévations de température en entrée du FAP 12 selon l'état de la technique et selon l'invention.
Une première courbe en ligne pointillée correspond à l'état de la technique dans lequel l'élévation de la température en entrée du FAP 12 est réalisée en une seule phase pour atteindre la température Tcible. Une seconde courbe en ligne continue correspond à une élévation de température selon l'invention. Comme on peut le constater, l'élévation de la température est réalisée en deux phases. La première phase consiste en une augmentation rapide de la température jusqu'à la température Tcible, par exemple au même taux que celui de l'état de la technique La seconde phase, déclenchée une fois la température Trisque atteinte, consiste en une augmentation plus lente de la température en entrée du FAP 12 que celle de l'état de la technique.
Les figures 4 et 5 illustrent les effets sur la température interne du FAP de la mise en œuvre d'une telle stratégie. Sur la figure 4, une première et une seconde courbes en lignes pomtillées illustrent l'évolution temporelle de la température en deux positions internes différentes Pl et P2 du FAP, en appliquant la stratégie d'élévation de l'état de la technique illustrée a la figure 3.
De même, une troisième et une quatrième courbes en ligne continue illustrent l'évolution temporelle de la température aux mêmes positions Pl et P2 respectivement en appliquant la stratégie d'élévation selon l'invention illustrée à la figure 3.
Comme il est possible de le constater, l'application de la stratégie selon l'invention a pour effet que les températures maximales atteintes en ces deux positions sont inférieures de 2000C à 3000C respectivement a celles constatées dans l'état de la technique, limitant ainsi de manière sensible le choc thermique subit par le FAP 12. A la figure 5, il est illustré des courbes d'évolutions temporelles du gradient métrique de température [est-cela ?] atteint dans le FAP 12, la courbe en ligne pomtillée correspondant à l'application de la stratégie de l'état de la technique et la courbe en ligne continue à l'application de la stratégie de l'invention, illustrées à la figure 3.
Comme il est également possible de le constater, le gradient maximal obtenu par l'invention est inférieur à celui obtenu par l'état de la technique de près de 230°C/cm. Le choc thermique est donc moindre par application de la stratégie selon l'invention. En outre, les températures à l'intérieur du FAP sont plus homogènes, accroissant de ce fait l'efficacité de la régénération dans le FAP.
Comme il a été précisé précédemment, la température Tcible classiquement choisie est déterminée en fonction d'une masse de suie stockée prédéterminée pour éviter un emballement Comme on peut le constater, l'invention permet d'obtenir des températures et des gradients maximaux dans le FAP sensiblement inférieurs ceux constatés dans l'état de la technique. Il est donc possible, pour cette même température Tcible, d'augmenter la masse de suies stockées dans le FAP jusqu'à obtenir les niveaux de température et de gradients de l'état de la technique et cela sans risquer d'emballement.
Il est également possible de garder les mêmes valeurs de masse que celles prévues dans l'état de la technique en vue d'augmenter la durée de vie du FAP qui est soumis à des contraintes thermiques plus faibles avec l'application de la stratégie selon l'invention.
L 'invention permet donc une gestion de la régénération du FAP beaucoup plus souple.
Bien qu'il ait été décrit un système de régénération d'un filtre à particules, on comprendra qu'un tel système s'applique également à tout type de moyens de dépollution à média filtrant comme un piège à NOx par exemple. En effet, un piège NOx nécessite également une régénération exigeant une augmentation de la température en entrée de celui- ci, par exemple lors d'une phase de désulfatation, et est soumis au même risque d'emballement si cette température n'est pas commandée de manière adéquate.
De même, bien qu'il ait été décrit un système de régénération utilisant une post- injection de carburant, on comprendra que d'autres types d'injections peuvent être utilisés, comme par exemple un déphase de l'injection principale de carburant pour qu'une partie de celle-ci ait heu après le point mort haut du cycle des cylindres

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de régénération (10) de moyens (12) de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement (14) de véhicule automobile, ledit système (10) comportant des moyens (18, 20, 22) de génération d'un exotherme en entrée des moyens (12) de dépollution pour élever la température interne de ceux-ci, caractérisé en ce que les moyens (18, 20, 22) de génération de l'exotherme sont aptes à générer celui-ci selon un profil de température comprenant une première phase d'augmentation rapide de la température en entrée des moyens (12) de dépollution jusqu'à une première température prédéterminée suivie d'une seconde phase d'augmentation lente de la température en entrée des moyens (12) de dépollution jusqu'à une seconde température prédéterminée.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (18, 20, 22) de génération de l'exotherme comportent des moyens (18) d'oxydation de réducteurs agencés en amont des moyens (12) de dépollution et des moyens (20) d'injection dans les gaz d'échappement de réducteurs en amont des moyens (18) d'oxydation.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de génération d'exotherme comprennent des moyens (22) de mesure de la température en entrée des moyens (12) de dépollution et de moyens (20) de régulation de la température en entrée sur le profil de température par commande de la quantité de réducteurs injectés en amont des moyens de génération de l'exotherme.
4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'injection de réducteurs comprennent des moyens (18) d'injection de carburant dans les cylindres du moteur du véhicule selon au moins une injection principale et une post-injection de carburant.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première température correspond à un risque réduit d'emballement d'une réaction de régénération des moyens de dépollution.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde température correspond à une température de régénération des moyens de dépollution.
7. Procédé de régénération de moyens (12) de dépollution à média filtrant agencés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile, ledit procédé comportant une étape (32,36) de génération d'un exotherme en entrée des moyens (12) de dépollution pour élever la température interne de ceux-ci, caractérisé en ce que l'étape (32, 36) de génération de l' exotherme comprend une première étape (32) d'augmentation rapide de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une première température prédéterminée suivie d'une seconde étape (36) d'augmentation lente de la température en entrée des moyens de dépollution jusqu'à une seconde température prédéterminée.
8. Ligne d'échappement (14) de véhicule automobile comprenant des moyens (12) de dépollution à média filtrant et un système de régénération (10) de ceux-ci conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.
9. Ligne d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules.
PCT/FR2008/051058 2007-06-13 2008-06-13 Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile WO2009004226A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0755715 2007-06-13
FR0755715A FR2917457A1 (fr) 2007-06-13 2007-06-13 Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009004226A1 true WO2009004226A1 (fr) 2009-01-08

Family

ID=38969496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2008/051058 WO2009004226A1 (fr) 2007-06-13 2008-06-13 Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2917457A1 (fr)
WO (1) WO2009004226A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1375877A2 (fr) * 2002-06-28 2004-01-02 Nissan Motor Co., Ltd. Régénération de filtre à particules
US20050252198A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Denso Corporation Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine
FR2872200A1 (fr) * 2004-06-23 2005-12-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution associes a des moyens formant catalyseur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1375877A2 (fr) * 2002-06-28 2004-01-02 Nissan Motor Co., Ltd. Régénération de filtre à particules
US20050252198A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Denso Corporation Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine
FR2872200A1 (fr) * 2004-06-23 2005-12-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution associes a des moyens formant catalyseur

Also Published As

Publication number Publication date
FR2917457A1 (fr) 2008-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2853006A1 (fr) Systeme d'epuration de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
EP2092168B1 (fr) Procede de determination de la quantite de carburant a injecter dans une ligne d'echappement en vue de regenerer un filtre a particules
CA2669622A1 (fr) Procede de calibrage et de gestion d'une ligne d'echappement comprenant un filtre a particules
EP1766202B1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution associes a des moyens formant catalyseur
EP1987239B1 (fr) Procede et dispositif de regeneration du filtre a particules d'un moteur a combustion interne, pendant les phases transitoires de fonctionnement de celui-ci
EP2004974B1 (fr) Systeme et procede d ' aide a la regeneration d ' un filtre a particules d ' un moteur diesel
EP1320668A1 (fr) Procedes de gestion du fonctionnement d'un filtre a particules pour moteur a combustion
EP1877657B1 (fr) Procede de commande d'un moteur de vehicule pour reguler la temperature d'un filtre a particules
EP1283342B1 (fr) Procédé de régénération d'un système de post traitement des gaz d'échappement
WO2009004226A1 (fr) Systeme et procede de regeneration de moyens de depollution de vehicule automobile
EP2545261B1 (fr) Procede de regulation de la temperature de regeneration d'un filtre a particules
WO2006005866A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution
EP1682761B1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution d'un moteur de vehicule
FR2943095A1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules
EP1685318B1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution d'un moteur de vehicule automobile
FR2846038A1 (fr) Procede de determination de la temperature interne d'un filtre a particules, procede de commande de la generation du filtre a particules, systeme de commande et filtre a particules correspondant.
WO2009136029A1 (fr) Procede de regeneration d'un systeme de post traitement par fractionnement de la richesse
EP2553246B1 (fr) Procede de pilotage de la post-injection d'un moteur a combustion et procede de regeneration d'un filtre a particules mettant en jeu un tel procede
FR2942501A1 (fr) Dispositif et procede de pilotage d'une montee en temperature d'un filtre a particules de vehicule automobile.
FR2955892A1 (fr) Procede et systeme de gestion de la temperature de regeneration d'un filtre a particules
FR2901307A1 (fr) Moteur a combustion interne avec filtre a particules et procede de regeneration d'un tel filtre a particules
WO2005064129A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution integres dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule automobile
FR3055361A1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules avec intervalles de suppression de post-injections de carburant
FR2928413A1 (fr) Procede de gestion du fonctionnement d'au moins un convertisseur catalytique pour moteur a combustion interne

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08805993

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08805993

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1