WO2009115759A2 - Procede de gestion du fonctionnement d'au moins un convertisseur catalytique pour moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de gestion du fonctionnement d'au moins un convertisseur catalytique pour moteur a combustion interne Download PDF

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Pascal Barrillon
Emmanuel Poilane
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Definitions

  • a method of managing the operation of at least one catalytic converter for an internal combustion engine is a method of managing the operation of at least one catalytic converter for an internal combustion engine.
  • the present invention relates to a method for managing the operation of a combustion engine exhaust system of the type comprising at least one catalytic converter consisting of a nitrogen oxide trap.
  • Catalytic converters also called nitrogen oxides traps or "Noxtrap" operate in two distinct modes, a lean mode and a rich mode in which the converter is purged.
  • the catalytic converter stores oxides of nitrogen in different compartments. It will be noted that catalytic converters have a storage capacity which decreases over time. When the catalytic converter has reached its storage capacity, it is purged.
  • the purge occurs in rich mode, i.e. when there is an oxygen deficiency with respect to the stoichiometry.
  • reducing agents usually unburned hydrocarbons and carbon monoxide, pass into the converter and reduce the nitrogen oxides to release them into the atmosphere as di-nitrogen N 2 and carbon dioxide CO 2 .
  • Such a method of purging the Noxtrap requires a large amount of additional energy to heat the Noxtrap to the purge temperature.
  • various systems have been proposed such as heating resistors or means for injecting an additional quantity of fuel into at least one of the combustion chambers of the engine or into the exhaust line in the form of a post-injection for example, these systems being controlled by an electronic control system.
  • the triggering of these regenerations is determined by a computer such as an engine control computer for example to control the operation of the nitrogen oxide trap as a function of other engine control strategies.
  • said calculator determines the mass of nitrogen oxides stored in the NOx trap, then compares said mass with a threshold, and finally triggers the regeneration when said mass reaches said threshold.
  • One of the coefficients consists in the nitrogen oxide filling rate of the NOx trap, which is determined by modeling according to a temperature model.
  • One of the aims of the invention is to remedy all these drawbacks by proposing a triggering method of a purge of pollution control means comprising a trap for nitrogen oxides (NOx) integrated in an exhaust line of a combustion engine and a device implementing the method, of simple design, inexpensive and providing optimization triggers for NOx purges by minimizing the negative costs and impacts of regenerations, ie by reducing dilution, overconsumption, gearbox emissions, etc.
  • NOx nitrogen oxides
  • a method for triggering a purge of pollution control means comprising a trap for nitrogen oxides (NOx) integrated into an exhaust line of a combustion engine comprising the following steps for determining the mass of nitrogen oxides stored in the NOx trap, for comparing said mass with a threshold, for triggering the regeneration when said mass reaches said threshold,; said method being remarkable in that it comprises at least the following steps of determining at least one criterion favoring the phases of regeneration of the NOx trap, of determining a partial ratio as a function, on the one hand, of the ratio between the stored nitrogen oxide mass and the threshold and secondly of the one or more criteria for transmitting a signal of the regeneration of the trap when said ratio is greater than or equal to 1.
  • the latter comprises a step of delaying the transmission of the regeneration signal of the trap as long as one or more so-called overconsumption criteria is respectively higher than a determined threshold.
  • the method comprises at least the following steps for determining the values of the dilution and / or the overconsumption and / or the quantity of untreated reducers, for calculating the instantaneous average cost of the dilution and / or the overconsumption and / or the amount of untreated reducers, and comparison of said instantaneous average cost respectively with a determined threshold.
  • the latter comprises at least the following steps for determining at least one criterion favoring the NOx trap regeneration phases, for determining a mass of oxides of nitrogen stored in the so-called NOx trap modeled as a function, on the one hand, of the measurement of the mass of nitrogen oxides stored in the NOx trap and, on the other hand, of the said criterion or criteria for comparing the mass of NOX modeled with the threshold, and transmission of a trigger signal of the regeneration when said modeled mass reaches said threshold.
  • the latter comprises at least the following steps for determining at least one criterion favoring the NOx trap regeneration phases, for determining a so-called modeled threshold as a function of a part of the threshold and secondly of the one or more criteria, of comparing said mass of measured NOX with the modeled threshold, and of transmission of a triggering signal of the regeneration when said mass of NOx measured reaches said modeled threshold.
  • a first criterion consists in the temperature of the NOx trap.
  • a second criterion consists in the ratio of the gearbox of the combustion engine.
  • a third criterion is the speed of the vehicle.
  • a fourth criterion consists in the operating point of the combustion engine.
  • a fifth criterion consists in the dilution or overconsumption cost associated with the engine operating point during regenerations.
  • Another subject of the invention relates to a system for triggering a purge of pollution control means comprising at least one nitrogen oxide trap (NOx) integrated in an exhaust line of a combustion engine comprising at least means for determining the mass of nitrogen oxides stored in the NOx trap, means for comparing said mass with a threshold, and means for triggering the regeneration when said mass reaches said threshold; said system being remarkable in that it comprises at least means for determining at least one criterion favoring the regeneration phases of the NOx trap, means for determining a partial ratio as a function, on the one hand, of the ratio between the mass of nitrogen oxides stored and the threshold and secondly of the one or more criteria, and means for transmitting a trigger signal of the regeneration of the trap when said ratio is greater than or equal to 1.
  • the latter comprises means for delaying the transmission of the trap regeneration signal as one or more so-called overconsumption criteria is respectively greater than a determined threshold.
  • Said delay means comprise means for determining the values of the dilution and / or the overconsumption and / or the quantity of untreated reducers, means for calculating the instantaneous average cost, over a distance or a determined duration, of the dilution and / or overconsumption and / or the amount of untreated reducers, and means for comparing said instantaneous average cost respectively with a determined threshold.
  • the latter comprises at least means for determining at least one criterion favoring the regeneration phases of the NOx trap, means for determining a mass of oxides of nitrogen stored in the so-called NOx trap modeled as a function, on the one hand, of the measurement of the mass of nitrogen oxides stored in the NOx trap and, on the other hand, of the said criterion or criteria, means for comparing said mass of NOX modeled with the threshold, and means for triggering the regeneration when said modeled mass reaches said threshold.
  • said system comprises at least means for determining at least one criterion favoring the regeneration phases of the NOx trap, means for determining a so-called modeled threshold according to the invention. on the one hand of the threshold and on the other hand of said criterion or criteria, means for comparing said mass of NOX measured with the modeled threshold, and means for triggering the regeneration when said mass of NOx measured reaches said modeled threshold.
  • a first criterion consists in the temperature of the NOx trap.
  • a second criterion consists in the ratio of the gearbox of the combustion engine.
  • a third criterion is the speed of the vehicle.
  • a fourth criterion consists in the operating point of the combustion engine.
  • a fifth criterion consists in the dilution or overconsumption cost associated with the engine operating point during regenerations.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an engine according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the triggering system according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of an alternative embodiment of the triggering system according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a last variant embodiment of the triggering system according to the invention
  • FIG. 5 is a graphical representation of the modeled stored nitrogen oxide mass and the threshold for comparing said mass as a function of time with the instantaneous average cost of a so-called overconsumption criterion such as dilution or overconsumption. or the amount of untreated reducers as a function of time and the comparison threshold of said instantaneous average cost, as well as regeneration phases of the nitrogen oxide trap.
  • a motor 1 having a fuel supply control device of an exhaust line according to a preferred embodiment of the invention.
  • Said engine 1 conventionally comprises a motor unit 2, an exhaust line 3 in which circulates an exhaust gas emitted by the engine block 2, and control means for controlling the performance of the engine.
  • Said engine block 2 comprises in particular an intake manifold 4 and exhaust manifold 5.
  • the exhaust line 3 is composed in particular of a turbocharger 6 provided with a turbine 6a capable of driving a compressor 6b and secondly of a nitrogen oxide trap 7.
  • the turbine 6a of the turbocharger 6 receives the exhaust gas leaving the exhaust manifold 5 and the compressor 6b receives fresh air to compress and supercharge the intake manifold 4.
  • exhaust line 3 may include an exhaust gas recirculation system commonly called EGR according to the acronym “Exhaust Gas Recirculation” without departing from the scope of the invention.
  • EGR exhaust gas recirculation system
  • the nitrogen oxide trap 7 is fed by the outlet of the turbine 6a of the turbocharger 6 so that it receives the exhaust gas exiting the turbine 6a after driving it in rotation.
  • the engine 1 comprises conventionally an upstream probe 9 positioned on the exhaust line 3 upstream of the nitrogen oxide trap 7, that is to say between the turbine 6a and the oxide trap. nitrogen, and preferably the inlet of said filter 7, and delivering a measurement of the oxygen content in the exhaust gas upstream of said nitrogen oxide trap 7.
  • the engine 1 also comprises a downstream probe 10 positioned on the exhaust line 3 downstream of the nitrogen oxide trap 7, that is to say between said nitrogen oxide trap 7 and the exhaust gas outlet. exhaust, and preferably at the outlet of said nitrogen oxide trap 7, and delivering a measurement of the oxygen content in the exhaust gas downstream of said nitrogen oxide trap 7.
  • Said upstream 9 and downstream probes 10 are connected to an electronic control unit 11 called ECU.
  • This control unit 11 comprises a triggering system 12 for the regeneration of the oxide trap 7 connected to said trap.
  • This trigger system 12 comprises means for determining at least one criterion 13 favoring the regeneration phases of the NOx trap, these criteria preferably consisting in the temperature of the nitrogen oxide trap provided. by the upstream sensors 9 and downstream 10, for example, and / or the gearbox ratio, and / or the vehicle speed and / or the engine operating point and / or the dilution or overconsumption cost associated with the point of engine operation in case of regeneration, etc.
  • control unit 11 the information relating to the criteria will for example be supplied to the triggering system 12 by the control unit 11.
  • the triggering system also comprises means for determining the mass of nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide trap 7, said determination means 14 consisting of a measurement of said mass of nitrogen oxides. stored in the nitrogen oxide trap 7, and means for determining a mass of nitrogen oxides stored in the so-called modeled NOx trap 7 as a function, on the one hand, of the measurement of the mass of oxides nitrogen stored in the NOx trap 7 and secondly of the one or more criteria.
  • Said modeled NOX mass 15 is then compared with a predetermined threshold 16 by comparison means 17 which transmit a triggering instruction 18 for the regeneration of the nitrogen oxide trap when said modeled mass 15 reaches said threshold 16, that is to say when said modeled mass
  • the regenerations are triggered when favorable conditions are met, unlike the processes of the art in which the regenerations are triggered only when the mass of nitrogen oxides stored in the trap
  • NOx reaches a predetermined threshold. Therefore, regenerations of the NOx trap are more frequent according to the invention.
  • the latter comprises means for determining at least one criterion 13 favoring the regeneration phases of the NOx trap, these criteria preferably consisting in the temperature of the trap. nitrogen oxides, and / or the gear ratio, and / or the vehicle speed and / or the engine operating point and / or the dilution or overconsumption cost associated with the engine operating point in the case of regeneration , etc.
  • This information relating to the criteria will for example be provided to the triggering system 12 by the control unit 11.
  • the triggering system also comprises means for determining the mass of nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide trap 7, said determination means 14 consisting of a measurement of said mass of nitrogen oxides. stored in the nitrogen oxide trap 7, and means for determining a so-called modeled threshold 19 as a function, on the one hand, of a predetermined threshold 16 and, on the other hand, of said criterion or criteria 13.
  • Said modeled threshold 19 is then compared with the mass of nitrogen oxides stored 14 by comparison means 20 which transmit a triggering instruction 18 for the regeneration of the nitrogen oxide trap when said mass of stored nitrogen oxides 14 reaches said modeled threshold 19, that is to say when said mass of stored nitrogen oxides 14 is greater than or equal to said modeled threshold 19.
  • the regenerations are triggered when favorable conditions are combined so that the higher frequency of regeneration is likely to burden the average regeneration dilution material and / or overconsumption and / or amount of untreated reductants.
  • the triggering system 12 comprises, with reference to FIG. 4, in addition to the means previously described with reference to FIG. 2, delay means 21 for transmitting the triggering command 18.
  • These delaying means 21 comprise means for determining the values of the dilution.
  • the means for determining the values of the dilution and / or overconsumption and / or the quantity of untreated reducers consist of measuring means and / or means for estimating these values.
  • the average instantaneous costs, over a distance or a determined duration, of the dilution and / or overconsumption and / or the quantity of untreated reducers are calculated by sliding averages over a distance or a fixed period.
  • calculating the average cost of over-consumption over a distance of 10 km consists of calculating the average kilometer of the "instantaneous overconsumption" cost over the last ten kilometers.
  • the instantaneous cost linked to a purge performed more than 10 km (for example 11 km) is not taken into account in the calculation of the average cost of overconsumption.
  • the average cost of overconsumption can be written in the following form:
  • the average costs are calculated using a sliding average formula that reads as follows:
  • the initiation set point 18 of the regeneration is delayed until the instantaneous average cost of the dilution and / or the overconsumption and / or the quantity of untreated reducers is less than their respective threshold.
  • the trigger signal 18 of the regeneration is delayed, c that is, it is not transmitted to the NOx trap 7.
  • the conditions for triggering regeneration are considered to be favorable for purging at times t 1 , t 2 and t 3 .
  • the regeneration setpoint is thus passed more frequently than is necessary.
  • the regeneration signal is transmitted to the nitrogen oxide trap 7.
  • the instantaneous over-consumption average cost is greater than the predetermined threshold so that the trigger signal of the regeneration is delayed until said instantaneous over-consumption average cost is less than the predetermined threshold.
  • the delay of the transmission of the trigger signal of the regeneration may be applied according to any one of the overconsumption criteria or according to the combination of at least two overconsumption criteria without departing from the scope of the invention.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion comportant les étapes suivantes de : détermination de masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx; comparaison de ladite masse avec un seuil; déclenchement de la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil, remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège à NOx; détermination d'un rapport partiel en fonction d'une part du rapport entre la masse d'oxydes d'azote stockée et le seuil et d'autre part du ou desdits critères; transmission d'un signal de la régénération du piège lorsque ledit rapport est supérieur ou égal à 1. Un autre projet de l'invention concerne un dispositif mettant en œuvre ledit procédé.

Description

Procédé de gestion du fonctionnement d'au moins un convertisseur catalytique pour moteur à combustion interne.
La présente invention concerne un procédé de gestion du fonctionnement d'un système d'échappement de moteur à combustion du type comportant au moins convertisseur catalytique consistant en un piège à oxyde d'azote.
Dans le domaine de l'automobile, il est bien connu d'utiliser des convertisseurs catalytiques dans une ligne d'échappement d'un moteur diesel ou essence qui génère des oxydes d'azote afin de piéger les oxydes d'azote et ainsi répondre aux normes en vigueur.
Les convertisseurs catalytiques également appelés pièges à oxydes d'azote ou « Noxtrap » fonctionnent suivant deux modes distincts, un mode pauvre et un mode riche au cours duquel le convertisseur est purgé.
En mode pauvre, le convertisseur catalytique stocke les oxydes d'azote dans différents compartiments. On notera que les convertisseurs catalytique ont une capacité de stockage qui diminue au cours du temps. Lorsque le convertisseur catalytique a atteint sa capacité de stockage, il se purge.
La purge se produit en mode riche, c'est-à-dire lorsqu'il y a un défaut d'oxygène par rapport à la stoechiométrie. Au cours de cette purge, des réducteurs, usuellement les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone, passent dans le convertisseur et réduisent les oxydes d'azote pour les libérer dans l'atmosphère sous forme de di-azote N2 et de dioxyde de carbone CO2.
Par ailleurs, la capacité d'absorption de ces convertisseurs est diminuée par la présence de soufre dans le carburant. Le soufre se fixe sur les zones catalytiques destinées à piéger les oxydes d'azote et réduit de ce fait leur efficacité.
Ainsi, il est connu de purger le soufre du Noxtrap, c'est-à-dire de libérer le soufre fixé dans le piège à oxydes d'azote. A cet effet, il est nécessaire de faire monter la température dans le Noxtrap à une température d'environ 6500C.
Un tel procédé de purge du Noxtrap nécessite une importante quantité d'énergie supplémentaire pour chauffer le Noxtrap à la température de purge. Afin de chauffer les gaz d'échappement à une température de l'ordre de 550 à 6000C pour brûler les particules accumulées dans le piège à oxydes d'azote, différents systèmes ont été proposés tels que des résistances chauffantes ou des moyens permettant d'injecter une quantité supplémentaire de carburant dans au moins une des chambres de combustion du moteur ou dans la ligne d'échappement sous la forme d'une post-injection par exemple, ces systèmes étant pilotés par un système électronique de commande.
Ces systèmes de post-injection permettent d'apporter des conditions de richesse particulière et/ou d'élever la température des gaz d'échappement en fonction des besoins du système de dépollution équipant la ligne d'échappement.
De tels systèmes de post-injection sont notamment décrits dans les demandes de brevet JP 2005344682 et WO 2005/116431.
Le déclenchement de ces régénérations est déterminé par un calculateur tel qu'un calculateur de contrôle moteur par exemple afin de piloter le fonctionnement du piège à oxydes d'azote en fonction des autres stratégies de contrôle du moteur.
Usuellement, ledit calculateur détermine la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx, puis compare ladite masse avec un seuil, et finalement déclenche la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil.
Ces injections additionnelles de carburant procurent une augmentation de la consommation de carburant, que l'on cherche par ailleurs à limiter, et des injections tardives de carburant dans les chambres de combustion sont susceptibles de dégrader les performances de lubrification du moteur par dilution du carburant dans l'huile.
De plus, ces systèmes de régénération par excès de carburant, c'est-à-dire par excès de réducteurs, présentent l'inconvénient d'augmenter légèrement les émissions de réducteurs, qui consistent essentiellement dans des hydrocarbures, à l'échappement.
Afin d'optimiser ces régénérations, différents procédés et systèmes ont été proposés ; c'est le cas notamment de la demande de brevet français FR 2 879 656 qui décrit un système de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à NOx intégré dans une ligne d'échappement. Le système comporte des moyens d'établissement de plusieurs coefficients, au moins quatre coefficients, des moyens d'établissement d'un cinquième coefficient en fonction des quatre premiers coefficients et des moyens de comparaison de ce cinquième coefficient avec un seuil afin d'émettre une requête de déclenchement de la régénération du piège NOx lorsque le seuil est franchi.
L'un des coefficients consiste dans le taux de remplissage en oxydes d'azote du piège à NOx qui est déterminé par modélisation suivant un modèle de température.
Ce type de système présente néanmoins l'inconvénient de ne pas optimiser la dilution, la surconsommation, les émissions de réducteurs, etc .. L'un des buts de l'invention est de remédier à tous ces inconvénients en proposant un procédé de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion et un dispositif mettant en œuvre le procédé, de conception simple, peu onéreuse et procurant une optimisation des déclenchements des purges NOx en minimisant les coûts et impacts négatifs des régénérations, c'est- à-dire en diminuant notamment la dilution, la surconsommation, les émissions de réducteurs, etc ..
A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion comportant les étapes suivantes de détermination de masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx, de comparaison de ladite masse avec un seuil, de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil, ; ledit procédé étant remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège à NOx, de détermination d'un rapport partiel en fonction d'une part du rapport entre la masse d'oxydes d'azote stockée et le seuil et d'autre part du ou desdits critères, de transmission d'un signal de la régénération du piège lorsque ledit rapport est supérieur ou égal à 1. Selon une caractéristique essentielle du procédé suivant l'invention, ce dernier comporte une étape de retardement de la transmission du signal de régénération du piège tant qu'un ou plusieurs critères dits de surconsommation est supérieur respectivement à un seuil déterminé.
A cet effet, le procédé comporte au moins les étapes suivantes de détermination des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, de calcul du coût moyen instantané de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, et de comparaison dudit coût moyen instantané respectivement avec un seuil déterminé.
Ledit coût moyen instantané est calculé sur une distance ou une durée déterminée. Selon une première variante d'exécution du procédé suivant l'invention, ce dernier comporte au moins les étapes suivantes de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx, de détermination d'une masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx dite modélisée en fonction d'une part de la mesure de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx et d'autre part du ou desdits critères, de comparaison de ladite masse de NOX modélisée avec le seuil, et de transmission d'un signal de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse modélisée atteint ledit seuil.
Selon une seconde variante d'exécution du procédé suivant l'invention, ce dernier comporte au moins les étapes suivantes de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx, de détermination d'un seuil dit modélisé en fonction d'une part du seuil et d'autre part du ou desdits critères, de comparaison de ladite masse de NOX mesurée avec le seuil modélisé, et de transmission d'un signal déclenchement de la régénération lorsque ladite masse de NOx mesurée atteint ledit seuil modélisé. Un premier critère consiste dans la température du piège à NOx.
Un second critère consiste dans le rapport de la boîte de vitesse du moteur à combustion.
Un troisième critère consiste dans la vitesse du véhicule. Un quatrième critère consiste dans le point de fonctionnement du moteur à combustion. Un cinquième critère consiste dans le coût de dilution ou en surconsommation associé au point de fonctionnement moteur lors des régénérations.
Un autre objet de l'invention concerne un système de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant au moins un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion comportant au moins des moyens de détermination de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx, des moyens de comparaison de ladite masse avec un seuil, et des moyens de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil ; ledit système étant remarquable en ce qu'il comporte au moins des moyens de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège à NOx, des moyens de détermination d'un rapport partiel en fonction d'une part du rapport entre la masse d'oxydes d'azote stockée et le seuil et d'autre part du ou desdits critères, et des moyens de transmission d'un signal de déclenchement de la régénération du piège lorsque ledit rapport est supérieur ou égal à 1. Selon une caractéristique essentielle du système suivant l'invention, ce dernier comporte des moyens de retardement de la transmission du signal de régénération du piège tant qu'un ou plusieurs critères dits de surconsommation est supérieur respectivement à un seuil déterminé.
Lesdits moyens de retardement comportent des moyens de détermination des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, des moyens de calcul du coût moyen instantané, sur une distance ou une durée déterminée, de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, et des moyens de comparaison dudit coût moyen instantané respectivement avec un seuil déterminé. Selon une première variante d'exécution du système suivant l'invention, ce dernier comporte au moins des moyens de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx, des moyens de détermination d'une masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx dite modélisée en fonction d'une part de la mesure de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx et d'autre part du ou desdits critères, des moyens de comparaison de ladite masse de NOX modélisée avec le seuil, et des moyens de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse modélisée atteint ledit seuil.
Selon une seconde variante d'exécution du système suivant l'invention, ledit système comporte au moins des moyens de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx, des moyens de détermination d'un seuil dit modélisé en fonction d'une part du seuil et d'autre part du ou desdits critères, des moyens de comparaison de ladite masse de NOX mesurée avec le seuil modélisé, et des moyens de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse de NOx mesurée atteint ledit seuil modélisé. Un premier critère consiste dans la température du piège à NOx.
Un second critère consiste dans le rapport de la boîte de vitesse du moteur à combustion.
Un troisième critère consiste dans la vitesse du véhicule.
Un quatrième critère consiste dans le point de fonctionnement du moteur à combustion.
Un cinquième critère consiste dans le coût de dilution ou en surconsommation associé au point de fonctionnement moteur lors des régénérations.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du procédé de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à oxydes d'azote (NOx) et du système de déclenchement conforme à l'invention, à partir des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur selon un mode préféré de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique du système de déclenchement conforme à l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une variante d'exécution du système de déclenchement conforme à l'invention,
- la figure 4 est une représentation schématique d'une dernière variante d'exécution du système de déclenchement conforme à l'invention, - la figure 5 est une représentation graphique de la masse d'oxydes d'azotes stockée modélisée et le seuil de comparaison de ladite masse en fonction du temps, du coût moyen instantané d'un critère dit de surconsommation tel que la dilution ou la surconsommation ou la quantité de réducteurs non traités en fonction du temps et le seuil de comparaison dudit coût moyen instantané, ainsi que des phases de régénération du piège à oxydes d'azote.
En référence à la figure 1 , on a représenté un moteur 1 comportant un dispositif de commande d'alimentation en carburant d'une ligne d'échappement selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Ledit moteur 1 comporte classiquement un bloc moteur 2, une ligne d'échappement 3 dans laquelle circule un gaz d'échappement émis par le bloc moteur 2, et des moyens de commande permettant de contrôler les performances du moteur.
Ledit bloc moteur 2 comporte notamment un collecteur d'admission 4 et d'échappement 5.
La ligne d'échappement 3 est notamment composée d'une part d'un turbocompresseur 6 muni d'une turbine 6a apte à entraîner un compresseur 6b et d'autre part d'un piège à oxydes d'azotes 7.
La turbine 6a du turbocompresseur 6 reçoit le gaz d'échappement sortant du collecteur d'échappement 5 et le compresseur 6b reçoit de l'air frais pour le comprimer et suralimenter le collecteur d'admission 4.
Il est bien évident que la ligne d'échappement 3 peut comporter un système de recirculation du gaz d'échappement communément appelé EGR selon l'acronyme anglo-saxon « Exhaust Gaz Recirculation » sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Le piège à oxydes d'azote 7 est alimenté par la sortie de la turbine 6a du turbocompresseur 6 de telle manière qu'il reçoive le gaz d'échappement qui sort de la turbine 6a après l'avoir entraîné en rotation.
Par ailleurs, le moteur 1 comporte de manière classique une sonde amont 9 positionnée sur la ligne d'échappement 3 en amont du piège à oxydes d'azote 7, c'est-à-dire entre la turbine 6a et le piège à oxydes d'azote 7, et de préférence à l'entrée dudit filtre 7, et délivrant une mesure de la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement situé en amont dudit piège à oxydes d'azote 7.
Le moteur 1 comporte également une sonde aval 10 positionnée sur la ligne d'échappement 3 en aval du piège à oxydes d'azote 7, c'est-à-dire entre ledit piège à oxydes d'azote 7 et la sortie des gaz d'échappement, et de préférence à la sortie dudit piège à oxydes d'azote 7, et délivrant une mesure de la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement situé en aval dudit piège à oxydes d'azote 7.
Lesdites sondes amont 9 et aval 10 sont connectées à une unité de contrôle électronique 11 dite UCE. Cette unité de contrôle 11 comporte un système de déclenchement 12 de la régénération du piège à oxydes 7 connecté audit piège.
Ce système de déclenchement 12, en référence à la figure 2, comporte des moyens de détermination d'au moins un critère 13 favorisant les phases de régénération du piège NOx, ces critères consistant de préférence dans la température du piège à oxydes d'azote fournie par les sondes amont 9 et aval 10 par exemple, et/ou le rapport de boîte de vitesse, et/ou la vitesse du véhicule et/ou le point de fonctionnement moteur et/ou le coût en dilution ou en surconsommation associé au point de fonctionnement moteur en cas de régénération, etc ..
On notera que les informations relatives aux critères seront par exemple fournies au système de déclenchement 12 par l'unité de contrôle 11.
Le système de déclenchement comporte par ailleurs des moyens de détermination de la masse d'oxydes d'azote stockée 14 dans le piège à oxyde d'azote 7, ces moyens de détermination 14 consistant dans une mesure de ladite masse d'oxydes d'azote stockées dans le piège à oxydes d'azotes 7, et des moyens de détermination d'une masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx 7 dite modélisée 15 en fonction d'une part de la mesure de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx 7 et d'autre part du ou desdits critères.
Ladite masse de NOX modélisée 15 est alors comparée avec un seuil prédéterminé 16 par des moyens de comparaison 17 qui transmettent une consigne de déclenchement 18 de la régénération du piège à oxydes d'azote lorsque ladite masse modélisée 15 atteint ledit seuil 16, c'est-à-dire lorsque ladite masse modélisée
15 est supérieure ou égale audit seuil 16.
Ainsi, les régénérations sont déclenchées lorsque des conditions favorables sont réunies contrairement aux procédés de l'art dans lequel les régénérations sont déclenchées seulement lorsque la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège
NOx atteint un seuil prédéterminé. Par conséquent, les régénérations du piège NOx sont plus fréquentes suivant l'invention.
Selon une variante d'exécution du système de déclenchement 12 suivant l'invention, ce dernier comporte des moyens de détermination d'au moins un critère 13 favorisant les phases de régénération du piège NOx, ces critères consistant de préférence dans la température du piège à oxydes d'azote, et/ou le rapport de boîte de vitesse, et/ou la vitesse du véhicule et/ou le point de fonctionnement moteur et/ou le coût en dilution ou en surconsommation associé au point de fonctionnement moteur en cas de régénération, etc .. Ces informations relatives aux critères seront par exemple fournies au système de déclenchement 12 par l'unité de contrôle 11.
Le système de déclenchement comporte par ailleurs des moyens de détermination de la masse d'oxydes d'azote stockée 14 dans le piège à oxyde d'azote 7, ces moyens de détermination 14 consistant dans une mesure de ladite masse d'oxydes d'azote stockées dans le piège à oxydes d'azotes 7, et des moyens de détermination d'un seuil dit modélisé 19 en fonction d'une part d'un seuil prédéterminé 16 et d'autre part du ou desdits critères 13.
Ledit seuil modélisé 19 est alors comparé la masse d'oxydes d'azote stockée 14 par des moyens de comparaison 20 qui transmettent une consigne de déclenchement 18 de la régénération du piège à oxydes d'azote lorsque ladite masse d'oxydes d'azote stockée 14 atteint ledit seuil modélisé 19, c'est-à-dire lorsque ladite masse d'oxydes d'azote stockée 14 est supérieure ou égale audit seuil modélisé 19. De la même manière que précédemment, les régénérations sont déclenchées lorsque des conditions favorables sont réunies de sorte que la fréquence plus élevée des régénérations est susceptible de grever les coûts moyens de régénération en matière de dilution et/ou de surconsommation et/ou en quantité de réducteurs non traités.
Afin d'optimiser le compromis entre l'efficacité des traitements des oxydes d'azote et les coûts associés à ces traitement en matière de dilution et/ou de surconsommation et/ou en quantité de réducteurs non traités, le système de déclenchement 12 comporte, en référence à la figure 4, outre les moyens décrits précédemment en référence à la figure 2, des moyens de retardement 21 de la transmission de la consigne de déclenchement 18. Ces moyens de retardement 21 comportent des moyens de détermination 22 des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, des moyens de calcul 23 du coût moyen instantané, sur une distance ou une durée déterminée, de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, et des moyens de comparaison 24 du coût moyen instantané de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités respectivement avec un seuil déterminé 25.
Les moyens de détermination 22 des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités consistent en des moyens de mesure et/ou des moyens d'estimation de ces valeurs.
Par ailleurs, les coûts moyens instantanés, sur une distance ou une durée déterminée, de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités sont calculés par des moyennes glissantes sur une distance ou une durée déterminée.
Par exemple, le calcul du coût moyen lié à la surconsommation sur une distance de 10 kms consiste à calculer la moyenne kilométrique du coût « surconsommation instantané » sur les dix derniers kilomètres. Ainsi, la coût instantané lié à une purge effectuée il y a plus de 10 kms (par exemple 11 kms) n'est pas pris en compte dans le calcul du coût moyen de la surconsommation.
Le coût moyen de la surconsommation peut ainsi s'écrire de la forme suivante pour une durée déterminée de 1000s : I SURCONSO _ INSTANTANNE (t) * dt SURCONSO _ MOYENNES) = ^±^
Figure imgf000013_0001
Ce qui peut également s'écrire sous la forme suivante : t
J SURCONSO _ INSTANTANNE (t) * dt
SURCONSO MOYENNEÙ) = i≥îdM
1000
Pour une distance déterminée de 10 kms par exemple, Le coût moyen de la surconsommation peut ainsi s'écrire de la forme suivante :
Figure imgf000013_0002
Avec tO tel que D(tO)=D(t) - 10 kms.
De manière générale, les coûts moyens sont calculés par une formule de calcul de moyenne glissante qui s'écrit sous la forme suivante :
Figure imgf000013_0003
Ainsi, la consigne de déclenchement 18 de la régénération est retardée jusqu'à ce que le coût moyen instantané de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités soit inférieur à leur seuil respectif. En d'autres termes tant que le coût moyen instantané de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités est supérieur à son seuil respectif 25, le signal de déclenchement 18 de la régénération est retardé, c'est-à-dire qu'il n'est pas transmis au piège NOx 7. En référence à la figure 5, on a représenté la masse d'oxydes d'azotes stockée modélisée 15 et le seuil 16 de comparaison de ladite masse en fonction du temps, le coût moyen instantané d'un critère dit de surconsommation tel que la dilution ou la surconsommation ou la quantité de réducteurs non traités en fonction du temps et le seuil de comparaison dudit coût moyen instantané, ainsi que les phases de régénération du piège à oxydes d'azote. On observera que les courbes représentant révolution en fonction du temps du coût moyen instantané de la dilution, de la surconsommation et de la quantité de réducteurs non traités sont similaires.
Dans la variante d'exécution décrite à la figure 4, les conditions de déclenchement de la régénération sont considérées comme favorables à une purge aux instants ti, t2 et t3. La consigne de régénération est ainsi passée plus fréquemment qu'il n'est nécessaire.
Aux instants ti et t2, le coût moyen instantané en surconsommation étant inférieur au seuil prédéterminé, le signal de régénération est transmis au piège à oxydes d'azote 7.
Toutefois, à l'instant t3, le coût moyen instantané en surconsommation est supérieur au seuil prédéterminé de sorte que le signal de déclenchement de la régénération est retardé jusqu'à ce que ledit coût moyen instantané en surconsommation soit inférieur au seuil prédéterminé. Le retardement de la transmission du signal de déclenchement de la régénération pourra être appliqué en fonction de l'un quelconque des critères de surconsommation ou en fonction de la combinaison d'au moins deux critères de surconsommation sans sortir du cadre de l'invention.
De plus, il est bien évident que le retardement de la transmission du signal de déclenchement de la régénération pourra également être appliqué au signal de transmission de la variante d'exécution décrite à la figure 3.
Enfin, il va de soi que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion comportant les étapes suivantes de :
- détermination de masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx,
- comparaison de ladite masse avec un seuil,
- déclenchement de la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil,
- détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège à NOx,
- détermination d'un rapport partiel en fonction d'une part du rapport entre la masse d'oxydes d'azote stockée et le seuil et d'autre part du ou desdits critères,
- transmission d'un signal de la régénération du piège lorsque ledit rapport est supérieur ou égal à 1 ,
- de retardement de la transmission du signal de régénération du piège tant qu'un ou plusieurs critères dits de surconsommation est supérieur respectivement à un seuil déterminé.
- détermination des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités,
- de calcul du coût moyen instantané de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, et
- de comparaison dudit coût moyen instantané respectivement avec un seuil déterminé. caractérisé en ce que le coût moyen instantané est calculé sur une distance ou une durée déterminée par le calcul d'une moyenne glissante.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de :
- détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx, - détermination d'une masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx dite modélisée en fonction d'une part de la mesure de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx et d'autre part du ou desdits critères,
- comparaison de ladite masse de NOX modélisée avec le seuil, et - transmission d'un signal de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse modélisée atteint ledit seuil.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de :
- détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège NOx,
- détermination d'un seuil dit modélisé en fonction d'une part du seuil et d'autre part du ou desdits critères,
- comparaison de ladite masse de NOX mesurée avec le seuil modélisé, et
- transmission d'un signal déclenchement de la régénération lorsque ladite masse de NOx mesurée atteint ledit seuil modélisé.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'un premier critère consiste dans la température du piège à NOx.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'un second critère consiste dans le rapport de la boîte de vitesse du moteur à combustion.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un troisième critère consiste dans la vitesse du véhicule.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'un quatrième critère consiste dans le point de fonctionnement du moteur à combustion.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'un cinquième critère consiste dans le coût de dilution ou en surconsommation associé au point de fonctionnement moteur lors des régénérations.
9 - Système de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution comportant au moins un piège à oxydes d'azote (NOx) intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion comportant au moins des moyens de détermination de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le piège NOx, des moyens de comparaison de ladite masse avec un seuil, et des moyens de déclenchement de la régénération lorsque ladite masse atteint ledit seuil, au moins des moyens de détermination d'au moins un critère favorisant les phases de régénération du piège à NOx, des moyens de détermination d'un rapport partiel en fonction d'une part du rapport entre la masse d'oxydes d'azote stockée et le seuil et d'autre part du ou desdits critères, et des moyens de transmission d'un signal de déclenchement de la régénération du piège lorsque ledit rapport est supérieur ou égal à 1 , des moyens de retardement de la transmission du signal de régénération du piège tant qu'un ou plusieurs critères dits de surconsommation est supérieur respectivement à un seuil déterminé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination des valeurs de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, des moyens de calcul du coût moyen instantané, sur une distance ou une durée déterminée, de la dilution et/ou de la surconsommation et/ou de la quantité de réducteurs non traités, suivant un calcul de moyenne glissante, et des moyens de comparaison dudit coût moyen instantané respectivement avec un seuil déterminé.
10 - Moteur à combustion interne muni d'une ligne d'échappement comportant un système de déclenchement d'une purge de moyens de dépollution, comprenant au moins un piège à oxydes d'azote (NOx), intégrés dans ladite ligne d'échappement selon la revendications 9.
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