WO2016083691A1 - Procede de regeneration d'un filtre a particules et d'elimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote. - Google Patents

Procede de regeneration d'un filtre a particules et d'elimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote. Download PDF

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Pascal Folliot
Damien Lefebvre
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Definitions

  • the invention relates to a method of regeneration of a particulate filter and sulfur removal of a nitrogen oxide storage oxidation catalyst, the particulate filter and the accumulator oxidation catalyst nitrogen oxides being housed inside an exhaust line which is provided with an internal combustion engine of a motor vehicle within which an air / fuel mixture is introduced, the method comprising a first enrichment step which is carried out when a regeneration phase of the particulate filter is triggered during which a richness of the air / fuel mixture increases from a first wealth to a second wealth strictly greater than the first wealth.
  • the document FR 2,904,360 describes a method of regeneration of a particulate filter and sulfur removal of a nitrogen oxide storage catalyst NO x .
  • the method is implemented inside a downstream exhaust gas treatment plant that is emitted by an internal combustion engine fitted to a motor vehicle. According to this method, the temperature of the particulate filter is raised above an operating threshold temperature according to a first operating mode of the "particulate filter heating" type in order to regenerate the particulate filter, and the storage accumulator catalyst is heated.
  • NO x nitrogen oxides by increasing a coefficient of fuel richness and making it greater than 1 according to a second mode of operation of the type "storage catalyst heating NO x " for the removal of sulfur from the catalyst oxidation accumulator d nitrogen, and the coefficient of fuel richness is adjusted by making it less than 1 according to a third following operating mode of the type "sulfur elimination catalyst accumulator NO x ".
  • a combined total or partial regeneration of the filter is triggered at the same time. particulate and also sulfur removal of NO x nitrogen oxide storage catalyst .
  • An object of the present invention is to provide a method of regenerating a particulate filter and sulfur removal of oxidation nitrogen oxidation catalyst NO x which is simple to implement. a fuel-efficient and yet efficient operation not only in terms of exhaust gas depollution produced by an internal combustion engine fitted to a motor vehicle, but also in a rapid, effective and controlled elimination of the sulfur present in the engine. inside the accumulator oxidation catalyst of nitrogen oxides NO x.
  • a method of the present invention is a method of regenerating a particulate filter and removing sulfur from an oxidation catalyst nitrogen oxides accumulator.
  • the particulate filter and the oxidation catalyst nitrogen oxides accumulator are housed inside an exhaust line which is provided with an internal combustion engine of a motor vehicle inside which is introduced an air / fuel mixture.
  • the method comprises a first enrichment step which is carried out when a regeneration phase of the particulate filter is triggered during which a richness of the air / fuel mixture increases from a first richness to a second richness strictly greater than the first. wealth.
  • the process comprises a second enrichment step during which the richness of the air / fuel mixture increases from the second richness to a third wealth strictly greater than the second richness.
  • the second enrichment step is carried out when a sulfur removal instruction of the nitrogen oxide storage oxidation catalyst is sent by a desulphatation supervisor, and when an acceleration phase of the motor vehicle is performed. .
  • supervisor according to its usual meaning in the field, particularly in the form of electronic / computer resources of the calculator type.
  • Removal of sulfur, it is understood that the majority of the sulfur in the catalyst will be removed, or substantially all the sulfur, knowing that traces of sulfur may remain after this removal process.
  • the sulfur removal instruction is given by the desulphatation supervisor when a temperature exceeds a threshold temperature.
  • the sulfur removal instruction is given by the desulfation supervisor when a first exhaust gas temperature produced by the internal combustion engine exceeds a first threshold temperature.
  • the sulfur removal instruction is given by the desulphatation supervisor when a second temperature of the oxidation catalyst accumulating nitrogen oxides exceeds a second threshold temperature.
  • the sulfur removal instruction is given by the desulfation supervisor when a richness of an air / fuel mixture admitted inside a combustion chamber of a combustion engine internal of the motor vehicle exceeds a threshold wealth.
  • the sulfur removal instruction is given by the desulphatation supervisor when an oxygen level upstream of the oxidation catalyst accumulating nitrogen oxides in a direction of circulation of the gases. Exhaust within the exhaust line is less than a threshold rate.
  • the regeneration phase comprises indifferently a step of decreasing an amount of air admitted inside a combustion chamber of the internal combustion engine and / or a step of increasing a quantity fuel injected into the combustion chamber during a post-injection phase.
  • the method advantageously comprises a second stage of phase shift of injecting a fuel inside the combustion chamber with respect to an air loop.
  • the method advantageously comprises a third step of calculating first air loop instructions and in that the method advantageously comprises a fourth step of calculating second air loop instructions.
  • the method advantageously comprises a first step of choosing an air loop setpoint chosen between the first setpoint and the second setpoint.
  • the method advantageously comprises a fifth step of calculating a third setpoint of a flow of air injected during a fuel injection post-injection inside the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the method advantageously comprises a sixth step of calculating a richness adaptation which comprises a calculation of a fourth set of an admitted air flow inside the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the method advantageously comprises a second step of choosing a post-injection rate setpoint chosen between the third setpoint and the fourth setpoint.
  • the first enrichment step is a temperature regulation step of a fuel injection inside the internal combustion engine which comprises a first determination step by calculation. an exhaust gas temperature setpoint circulating inside the exhaust line, a second calculation step determining a pre-positioning of a quantity of fuel to be injected inside the exhaust line; a combustion chamber of the internal combustion engine to achieve the temperature setpoint, a third step of checking a saturation of the air / fuel mixture, a fourth step of measuring the first temperature of the exhaust gas upstream of the filter. particles in a direction of flow of the exhaust gases inside the exhaust line, and a fifth step of correction of the temperature setpoint in the first temperature of the exhaust gas.
  • the second enrichment step advantageously comprises a sixth step of determining the third richness to allow desulfation of the oxidation catalyst nitrogen oxides accumulator.
  • the second enrichment step advantageously comprises a seventh stage of determining injection times of the air / fuel mixture inside the combustion chamber.
  • the seventh determination step preferably comprises a measurement of an oxygen level upstream of the oxidation catalyst nitrogen oxides accumulator according to the direction of circulation of the exhaust gases inside the exhaust line.
  • the seventh determination step preferably comprises a determination of a threshold oxygen level below which injection of the air / fuel mixture to the third richness is allowed.
  • the seventh determination step preferably comprises an estimate of a cumulative duration during which the second enrichment step is performed.
  • the seventh determination step preferably comprises a check of a combustion of soot inside a particle filter housed inside the exhaust line.
  • the second enrichment step advantageously comprises an eighth step of determining a total amount Qdesuifatation of fuel to be injected inside the combustion chamber to evacuate out of the oxidation catalyst nitrogen oxides accumulator the sulfur that it contains from the following relation [1]:
  • R 3 is the third richness
  • D air is the air flow at the exhaust
  • Q CO mb is the fuel flow burned inside the combustion chamber
  • Q reg is the fuel flow required for the first stage of enrichment.
  • a motor vehicle for the implementation of such a method is mainly recognizable in that the motor vehicle is equipped with a nitrogen oxide storage oxidation catalyst, in particular of the passive NOx absorber type ( or "PNA" according to the acronym explained below).
  • Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine and an exhaust line of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagrammatic view of a regeneration process of a particulate filter and sulfur removal of an oxidation nitrogen oxidation catalyst NO x housed in the line of FIG. exhaust illustrated in the previous figure, according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a drawing illustrating the richness curves of the air / fuel mixture from an implementation of the method illustrated in Figure 2, according to this first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagrammatic view of a regeneration process of a particulate filter and sulfur removal of an oxidation nitrogen oxidation catalyst NO x housed in the line of FIG. exhaust illustrated in Figure 1, according to a second embodiment.
  • a motor vehicle is equipped with an internal combustion engine 1 to provide for its movement.
  • the internal combustion engine 1 is in particular a diesel engine which is supplied with an air / fuel mixture M, comprising air and a fuel, such as diesel fuel.
  • the internal combustion engine 1 emits exhaust gases 2 which are discharged to an external environment 3 to the motor vehicle via an exhaust line 4.
  • the exhaust gases 2 contain pollutants, such as nitrogen oxides NO x , unburnt hydrocarbons, particles or the like, which it is preferable to retain prior to a discharge to the external environment 3.
  • the exhaust line 4 houses a treatment plant 5 Exhaust gas 2.
  • the treatment plant 5 comprises successively in a direction of circulation 6 of the exhaust gas 2 from the internal combustion engine 1 to the external environment 3 an oxidation catalyst DOC oxide accumulator NO x nitrogen which is adapted to retain unburnt hydrocarbons, to oxidize carbon monoxide to carbon dioxide but also to optimize a ratio N0 2 / NO x, particularly at low temperature in order to optimize a r nitrogen oxides NO x which the reduction is carried out by means of an SCR catalyst disposed downstream of the DOC catalyst oxidation of nitrogen oxides NO x accumulator according to the direction of movement 6 of gases exhaust 2 inside the exhaust line 4.
  • the oxidation catalyst DOC NO x nitrogen oxide accumulator is preferably a PNA type catalyst according to the acronym "Passive NO x Absorber", for passive absorber of oxides of nitrogen.
  • nitrogen NOx which has a fairly low NO x storage capacity and is targeted at a specific range of first temperature ⁇ exhaust gas 2, which allows a natural desorption of nitrogen oxides NO x beyond a certain first threshold temperature T 1sec
  • the nitrogen oxides NO x are naturally destocked at a richness R in conventional fuel. Sulfur which is much more stable is destocked more difficult hence the need for a richer air / fuel mixture M.
  • the need for a rich air / fuel mixture M is less restrictive because a few seconds above a wealth R close to 1 are sufficient, that is to say between 1 and 1, 2, without the need to resort to a wealth regulation.
  • the DOC nitrogen oxide storage catalyst NOx oxidation is likely to be an LNT catalyst or LNT Lite from the acronym of "Lean NO x Trap ", for nitrogen oxides trap NO x , which is characterized by a high storage capacity for NO x , a need for exhaust gas with a greater R-richness that is to say significantly greater than 1, in particular greater than 1, 2, with a first temperature window Ti relatively limited to desorb and treat NO x and a need for rich exhaust gas 2 to remove sulfur oxidation catalyst DOC oxide accumulator nitrogen NO x .
  • the treatment plant 5 of the exhaust gas 2 also comprises a particulate filter FAP which is able to retain particles and / or soot prior to their discharge to the external environment 3.
  • the particulate filter FAP tends to clog up as the particulate filter FAP retains impurities.
  • regenerate the latter from an implementation of a regeneration mode of the particulate filter FAP which includes in particular an increase in the first temperature of the exhaust gas. 2.
  • Such an increase in the first temperature of the exhaust gas 2 is obtained in particular from a fuel enrichment of the air / fuel mixture M admitted inside a combustion chamber 8 that includes the combustion engine internal 1, the richness R evolving from a first wealth Ri to a second wealth R 2 , with the second wealth R 2 which is strictly greater than the first wealth Ri.
  • the present invention aims in particular to optimize the oxidation and low temperature storage functions NO x nitrogen oxides filled by oxidation catalyst DOC NO x nitrogen oxide accumulator despite the presence of compounds sulfur compounds resulting from combustion of the diesel fuel and a lubricant present inside the combustion chamber 8, the sulfur-containing compounds tending to attach to the oxidation catalyst DOC accumulator of nitrogen oxides NO x .
  • the present invention proposes to take advantage of the regeneration mode of the particulate filter FAP and to increase the richness R in fuel of the air / fuel mixture M, for example during a vehicle acceleration phase. automobile, the wealth R evolving from the second wealth R 2 to a third wealth R 3 , with the third wealth R 3 which is strictly greater than the second wealth R 2 .
  • the present invention is characterized by a forced non-alternation of rich / poor phases. Indeed, modifications of air loop and injection setpoint, which act on the richness R of the air / fuel mixture M, are implemented but only when the characteristics of the exhaust gases 2 are close to the necessary conditions. at a sulfur elimination, that is to say with a richness R of the air / fuel mixture M and a first temperature ⁇ of the high exhaust gas. Such conditions are for example met in the acceleration mode of the motor vehicle.
  • the present invention proposes to limit such a fixation of sulfur, sulfur removal from DOC oxidation catalyst accumulator of nitrogen oxides NOx via combustion engine control strategy internal 1 which makes it possible to increase heat production inside the exhaust line 4 and to increase the richness R of the air / fuel mixture M over a threshold richness R seu ii, in particular equal to at 1, 2, necessary for this elimination of sulfur. It follows that the third richness R 3 is also higher wealth threshold R Seui
  • the present invention consists in particular in taking advantage of a regeneration phase of the particulate filter FAP, during which the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 is compatible with a sulfur removal from a point fuel enrichment of the air / fuel mixture M, during an acceleration phase of the motor vehicle where the richness R of the air / fuel mixture M is high.
  • the regeneration mode of the particulate filter FAP comprises a step of heating the particulate filter FAP which is obtained for example from a control of an air flow and / or supercharging pressure via an intake metering device and / or a turbocharger fitted to the motor vehicle, or from a control of a phasing and a fuel injection rate as well as an air pressure inside the vehicle; an intake rail which is provided with the internal combustion engine 1.
  • the heating step is likely to comprise two types of heating, including a first heating from the internal combustion engine 1 and / or a second heating from the oxidation catalyst DOC nitrogen oxide accumulator NO x .
  • the first heating is for example obtained from a reduction of the air flow admitted inside the combustion chamber 8 and / or a sub-calibration of fuel injections or an addition of a post -injection close to an initial injection that induces an increase in an overall quantity of fuel admitted inside the combustion chamber 8.
  • These provisions are such that an increase in the richness R of the air / fuel mixture M is obtained and that an increase in the temperature T of the exhaust gas 2 is reached downstream of oxidation catalyst DOC accumulator nitrogen oxides NO x .
  • the second heating is for example obtained from a late fuel post-injection which does not allow combustion of the fuel inside the combustion chamber 8 but which is capable of generating exothermic reactions to the fuel.
  • terminals of the battery DOC oxidation catalyst of nitrogen oxides NO x from oxidation of unburnt hydrocarbons, such a post-injection being controlled in a closed loop via a specific control to obtain a first optimized ⁇ temperature exhaust gas 2 downstream of the storage catalyst DOC oxidation of nitrogen oxides NO x and upstream of the DPF particulate filter, depending on the direction of movement 6 of the exhaust gas 2 to the inside of the line exhaust 4.
  • the present invention proposes to enrich the exhaust gas 2 by further decreasing the amount of air admitted into the internal combustion engine 1 and / or by increasing the amount of fuel injected during the post-combustion period. late injection, this punctually during an acceleration phase Ph a ⁇ the motor vehicle.
  • a method 100 of the present invention comprises a plurality of steps which are described below.
  • the method 100 comprises a first enrichment step 101 of fuel of the air / fuel mixture M. which is implemented when a regeneration phase of the particulate filter FAP is triggered.
  • the richness R of the air / fuel mixture M increases firstly from the first wealth Ri to the second wealth R 2 , with the second wealth R 2 which is strictly greater than the first wealth.
  • the method 100 comprises a second enrichment step 101 'of fuel of the air / fuel mixture M. which is implemented when an instruction INST of sulfur removal of oxidation catalyst DOC oxide accumulator nitrogen NO x is addressed by a desulfation supervisor 7.
  • the desulfation supervisor 7 addresses an order of enrichment of the exhaust gas 2 as soon as conditions are favorable.
  • the richness R of the air / fuel mixture M increases from the second richness R 2 to the third richness R 3 , with the third richness R 3 which is strictly greater than the second wealth R 2 .
  • the desulphatation supervisor 7 is a control means which controls the sulfur removal controls of the oxidation oxidation catalyst DOC NO x nitrogen oxides. Said instruction INST of sulfur removal is more particularly addressed when the conditions below are independently or in combination together.
  • a first condition is for example favorable if the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 at the output of the internal combustion engine 1, which can be measured or estimated, exceeds a first threshold temperature T 1seui
  • a second condition is, for example, favorable if a second temperature T 2 of the oxidation catalyst DOC NOx nitrogen oxide accumulator , which can be measured or estimated downstream of the latter or ideally inside the oxidation catalyst DOC accumulator of nitrogen oxides NO x, is greater than a threshold temperature T secondly 2SE uii- [0054]
  • a third condition is for example favorable if the richness R of the exhaust gas is greater than 2 a threshold wealth R seU ii.
  • a fourth condition is favorable if an oxygen level X upstream of the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides accumulator NO x according to the direction of circulation 6 of the exhaust gases 2 inside. of the exhaust line 4 is less than a threshold rate X seU ii, the oxygen level can be measured or estimated.
  • Fuel enrichment can also be stopped when the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 at the outlet of the internal combustion engine 1 or the increase thereof exceeds a maximum calibratable threshold, or when the second temperature T 2 the accumulator DOC oxidation catalyst of nitrogen oxides NO x or the increase of the latter exceeds a maximum threshold calibrated or when the enrichment time exceeds a maximum threshold calibrated.
  • the method 100 includes a second stage of phase shift 102 of fuel injection inside the combustion chamber 8 with respect to an air loop.
  • the injection phase shift is a temporal phase shift and not a phase shift of the injection compared to a top dead center.
  • This second phase-shifting step 102 is optional and has the function of phase-shifting, if necessary, the action on a post-injection flow setpoint with respect to an action on the air loop.
  • the significant inertia of the air loop compared to the injection is favorable because such inertia generates dynamic enrichment. However, it may be necessary in some cases to limit it.
  • the method 100 comprises a third calculation step 103 of first air loop instructions CONS1.
  • the first air loop instructions CONS1 of the regeneration of the basic particle filter FAP are calculated such as an air flow set point, a boost pressure setpoint, a position setpoint of an intake metering and / or turbocharger, a regulation / piloting zone setpoint. These setpoints are calibrated in such a way as to obtain the optimum regeneration conditions of the particulate filter FAP.
  • the method 100 comprises a fourth calculation step 104 of second setpoints CONS2 air loop.
  • the fourth calculation step 104 makes it possible to calculate the setpoints of the air loop of the enriched regeneration of the particulate filter FAP.
  • Said instructions are calibrated in such a way as to obtain the highest possible richness.
  • the order of magnitude of the decrease in air flow is about 10% to 20% depending on a motor operating point. This reduction of the air flow is obtained either by the intake metering device or by the position of a valve which limits the pressure of the exhaust gases 2 on a wheel of a turbine of a turbocharger in an internal combustion engine 1 which is supercharged or variable geometry of the turbocharger, either by the combination of the two.
  • this increase in richness R is translated into an increase in the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 at the outlet of the internal combustion engine 1 and / or an increase in the presence of other parameters, for example fumes.
  • the maximum calibration criteria are maximized specifically for this setting. This situation is made possible because a period during which this adjustment is applied is not long enough to damage components of the internal combustion engine 1.
  • the method 100 then comprises a first CH1 choice step of a CONSAIR air loop setpoint chosen between the first setpoint CONS1 and the second setpoint CONS2.
  • the method 100 comprises a fifth calculation step 105 of a downstream temperature of the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides NO x accumulator.
  • the fifth calculation step 105 makes it possible to calculate a third setpoint CONS3 of a flow rate injected during the late post-injection, which makes it possible to reach the target temperature upstream of the particulate filter FAP in the direction of flow 6 of the exhaust gases. Exhaust 2 via exothermic reactions inside the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides NO x accumulator.
  • the method 100 comprises a sixth calculation step 106 of a richness adaptation.
  • the sixth calculation step 106 comprises a calculation of a fourth setpoint CONS4 of a rate that must be injected in addition or possibly less in the late post-injection to achieve a desired setpoint value Rcons. This is an open-loop calculation of the post-late injection rate as a function of the intake air flow rate and the total flow rate injected into the combustion chamber.
  • the sixth calculation step 106 comprises a step of subtraction at the total flow of fuel injected from a part which is diluted in the oil, in other words a part which is not not received by the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides NO x accumulator.
  • the sixth calculation step 106 is functional during the enrichment with the post-injection flow actually injected.
  • the method 100 then comprises a second selection step CH2 of a late post-injection rate setpoint CONSDEBIT chosen between the third setpoint CONS3 and the fourth setpoint CONS4.
  • CONSDEBIT late post-injection rate setpoint is equal to the third setpoint CONS3 when the richness R is equal to the second richness R 2 and the late post-injection rate setpoint CONSDEBIT is equal to the fourth setpoint CONS4 when the wealth R is equal to the third wealth R 3 .
  • the implementation of the CONSAIR air loop setpoint and / or the CONSDEBIT late post-injection flow setpoint makes it possible to reach the third richness R 3 .
  • step actions that are undertaken concomitantly and not successively but which are described one after the other to clarify the disclosure of the invention.
  • the first enrichment step 101, the second enrichment step 101 ', the second phase shift step 102, the third calculation step 103, the fourth calculation step 104, the first selection step CH1 the fifth calculation step 105, the sixth calculation step 106 and the second selection step CH2 are likely to take place at the same time.
  • the various richnesses R of the air / fuel mixture M are represented as a function of time, the second richness R 2 of which is the basic richness in the regeneration phase of the particulate filter FAP and the third R 3. which is obtained from the implementation of the method 100.
  • Figure 3 are also shown a speed of the motor vehicle through the first curve C1 and a late post-injection rate by the second curve C2.
  • the enrichment is triggered when the wealth R exceeds the threshold wealth R seU ii which is 0.75.
  • the choice to a specific setting of the air loop from the air loop set point CONSAIR makes it possible to obtain the third richness R 3 .
  • the application of the CONSDEBIT late post-injection flow setpoint allows to obtain the setpoint value Rcons.
  • FIG. 4 illustrates the second embodiment described below.
  • the method 100a of the present invention according to this second embodiment comprises a plurality of steps which are described below. .
  • the method 100a comprises a first enrichment step 101 a fuel of the air / fuel mixture M which is implemented when a regeneration phase of the particulate filter FAP is triggered.
  • the richness R of the air / fuel mixture M increases firstly from the first richness Ri to the second richness R 2 , with the second richness R 2 which is strictly greater than the first wealth Ri .
  • the method 100a comprises a second enrichment step 101 'has fuel of the air / fuel mixture M which is implemented when an inst instruction of sulfur removal of oxidation catalyst DOC oxide accumulator nitrogen NO x is addressed by a desulfation supervisor 7.
  • the desulfation supervisor 7 addresses an order of enrichment of the exhaust gas 2 as soon as conditions are favorable.
  • the richness R of the air / fuel mixture M increases from the second richness R 2 to the third richness R 3 , with the third richness R 3 which is strictly greater than the second wealth R 2 .
  • the desulphatation supervisor 7 is a control means which controls the sulfur removal controls of the oxidation oxidation catalyst DOC NO x nitrogen oxides.
  • the first enrichment step 101 has fuel of the air / fuel mixture M comprises a first determination step 201 by calculation of a temperature set point ⁇ ⁇ 5 of the exhaust gas 2 upstream of the particulate filter FAP according to the flow direction 6 of the exhaust gas 2 from the internal combustion engine 1 to the outside environment 3, to allow regeneration of the particulate filter FAP.
  • the first enrichment step 101 has fuel of the air / fuel mixture M also comprises a second determination step 202 by calculating a prepositioning P of a quantity of fuel to be injected into the chamber of the fuel. combustion 8 to reach the temperature setpoint ⁇ ⁇ 5 -
  • the second determination step 202 is performed in an open loop situation, that is to say without a posteriori control.
  • the second determination step 202 takes into account an exhaust air flow rate, a temperature of the exhaust gases 2 upstream of the DOC oxidation catalyst in the direction of circulation 6 of the exhaust gases 2 from the engine internal combustion 1 to the external environment 3, and a quantity of diesel fuel actually injected inside the combustion chamber 8.
  • the first fuel enrichment step 101 of the air / fuel mixture M then comprises a third verification step 203 of a saturation of the air / fuel mixture M.
  • the third verification step 203 is performed indifferently on the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 and / or the richness R of the air / fuel mixture M.
  • the third verification step makes it possible to obtain the second richness R 2 of the air / fuel mixture M to be injected inside the chamber
  • the third verification step 203 makes it possible to modify the second richness R 2 as a function of the first temperature ⁇ of the exhaust gases 2 and / or as a function of an oxygen level X upstream of the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides accumulator NO x according to the flow direction 6 of the exhaust gases 2 inside the exhaust line 4.
  • the first enrichment step 101 has fuel of the air / fuel mixture M also comprises a fourth measurement step 204 of the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 upstream of the particulate filter FAP.
  • the first enrichment step 101 has fuel of the air / fuel mixture M comprises a fifth correction step 205 of the temperature setpoint ⁇ ⁇ 5 as a function of the first temperature ⁇ of the exhaust gas 2 measured during the the fourth measurement step 204.
  • the first enrichment step 101a is a temperature control step of a fuel injection inside the internal combustion engine 1 to allow heating of the particulate filter FAP.
  • the second enrichment step 101 ' comprises a sixth determination step 206 of the third richness R 3 to allow desulphatation of the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides NO x accumulator.
  • the second enrichment step 101 'a also comprises a seventh step of determining the moment of injection of the air / fuel mixture M inside the combustion chamber 8.
  • the seventh determination step 207 comprises a measurement of the oxygen level X upstream of the oxidation catalyst DOC accumulator nitrogen oxides NO x according to the direction of circulation 6 of the exhaust gas 2 inside the exhaust line 4 and a determination of a threshold rate X under oxygen below which an injection of the air / fuel mixture M to the third richness R 3 is authorized.
  • the seventh determination step 207 also includes an estimate of a cumulative time during which the desulfation is performed and a verification that a soot combustion inside the particulate filter FAP is not disturbed.
  • the second enrichment step 101 ' also includes an eighth step 208 of determining a total fuel quantity sulfation of Q to be injected inside the combustion chamber 8 for discharging out of the oxidation catalyst DOC nitrogen oxides accumulator NO x sulfur that the latter contains from the following relation [1]:
  • D air is the air flow at the exhaust
  • Q CO mb is the flow of fuel burned inside the combustion chamber 8
  • Q reg is the flow of fuel necessary for the first enrichment step 101 a.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation (DOC), le filtre à particules (FAP) et le catalyseur d'oxydation (DOC) étant logés dans une ligne d'échappement (4) dont est pourvu un moteur à combustion interne (1 ), à l'intérieur duquel est introduit un mélange air/carburant (M). Le procédé comprend : - une première étape d'enrichissement qui est réalisée lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules (FAP) est déclenchée où une richesse (R) du mélange air/carburant (M) augmente d'une première richesse (Ri) à une deuxième richesse (R2) - une deuxième étape d'enrichissement où la richesse (R) augmente de la deuxième richesse (R2) à une troisième richesse (R3) qui est réalisée lorsqu'une instruction d'élimination de soufre du catalyseur d'oxydation (DOC) est adressée par un superviseur de désulfatation, et lorsqu'une phase d'accélération (Phaœ) du véhicule automobile est réalisée.

Description

PROCEDE DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES ET D'ELIMINATION DE SOUFRE D'UN CATALYSEUR D'OXYDATION
ACCUMULATEUR D'OXYDES D'AZOTE.
[0001 ] L'invention porte sur un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote, le filtre à particules et le catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote étant logés à l'intérieur d'une ligne d'échappement dont est pourvu un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile à l'intérieur duquel est introduit un mélange air/carburant, le procédé comprenant une première étape d'enrichissement qui est réalisée lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules est déclenchée au cours de laquelle une richesse du mélange air/carburant augmente d'une première richesse à une deuxième richesse strictement supérieure à la première richesse.
[0002] Le document FR 2,904,360 décrit un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. Le procédé est mis en œuvre à l'intérieur d'une installation de traitement aval de gaz d'échappement qui sont émis par un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. Selon ce procédé, on relève la température du filtre à particules au-dessus d'une température-seuil de fonctionnement selon un premier mode de fonctionnement du type « chauffage filtre à particules » pour régénérer le filtre à particules, on chauffe le catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx en augmentant un coefficient de richesse en carburant et en le rendant supérieur à 1 selon un deuxième mode de fonctionnement du type « chauffage catalyseur accumulateur NOx » pour l'élimination du soufre du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote, et on règle le coefficient de richesse en carburant en le rendant inférieur à 1 selon un troisième mode de fonctionnement suivant du type « élimination soufre catalyseur accumulateur NOx ». De plus, selon le procédé, en cas de demande de régénération du filtre à particules ou de demande d'élimination du soufre du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx, on déclenche à la fois une régénération combinée totale ou partielle du filtre à particules et aussi une élimination du soufre du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. [0003] Un tel procédé mérite d'être amélioré de manière à rendre pérennes les fonctions de stockage et d'oxydation des oxydes d'azote NOx nonobstant une présence de composés soufrés issus d'une combustion du gazole et d'un lubrifiant présents à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur à combustion interne. [0004] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote NOx qui est simple à mettre en œuvre, peu consommateur de carburant et néanmoins efficace au regard non seulement d'une dépollution de gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile, mais aussi d'une élimination rapide, efficace et contrôlé du soufre présent à l'intérieur du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0005] Un procédé de la présente invention est un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote. Le filtre à particules et le catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote sont logés à l'intérieur d'une ligne d'échappement dont est pourvu un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile à l'intérieur duquel est introduit un mélange air/carburant. Le procédé comprend une première étape d'enrichissement qui est réalisée lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules est déclenchée au cours de laquelle une richesse du mélange air/carburant augmente d'une première richesse à une deuxième richesse strictement supérieure à la première richesse.
[0006] Selon la présente invention, le procédé comprend une deuxième étape d'enrichissement au cours de laquelle la richesse du mélange air/carburant augmente de la deuxième richesse à une troisième richesse strictement supérieure à la deuxième richesse. La deuxième étape d'enrichissement est réalisée lorsqu'une instruction d'élimination de soufre du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote est adressée par un superviseur de désulfatation, et lorsqu'une phase d'accélération du véhicule automobile est réalisée.
[0007] On comprend le terme superviseur selon son acception habituelle dans le domaine, sous forme notamment de moyens électroniques/informatiques du type calculateur. On comprend par « élimination « du soufre, le fait qu'on va retirer la majorité du soufre dans le catalyseur, voire substantiellement tout le soufre, sachant qu'il peut rester des traces de soufre après ce procédé d'élimination.
[0008] Selon un premier mode de réalisation, de préférence, l'instruction d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation lorsqu'une température dépasse une température-seuil. [0009] Par exemple, l'instruction d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation lorsqu'une première température de gaz d'échappement produits par le moteur à combustion interne dépasse une première température-seuil.
[0010] Par exemple, l'instruction d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation lorsqu'une deuxième température du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote dépasse une deuxième température-seuil.
[001 1 ] De préférence, l'instruction d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation lorsqu'une richesse d'un mélange air/carburant admis à l'intérieur d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne du véhicule automobile dépasse une richesse-seuil.
[0012] De préférence, l'instruction d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation lorsqu'un taux d'oxygène en amont du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote selon un sens de circulation des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement est inférieur à un taux-seuil. [0013] Avantageusement, la phase de régénération comporte indifféremment une étape de diminution d'une quantité d'air admise à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur à combustion interne et/ou une étape d'augmentation d'une quantité de carburant injectée à l'intérieur de la chambre de combustion lors d'une phase de post-injection.
[0014] Le procédé comprend avantageusement une deuxième étape de déphasage d'injection d'un carburant à l'intérieur de la chambre de combustion par rapport à une boucle d'air.
[0015] Le procédé comprend avantageusement une troisième étape de calcul de premières consignes de boucle d'air et en ce que le procédé comprend avantageusement une quatrième étape de calcul de deuxièmes consignes de boucle d'air. [0016] Le procédé comprend avantageusement une première étape de choix d'une consigne de boucle d'air choisie entre la première consigne et la deuxième consigne.
[0017] Le procédé comprend avantageusement une cinquième étape de calcul d'une troisième consigne d'un débit d'air injecté lors d'une post-injection de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne. [0018] Le procédé comprend avantageusement une sixième étape de calcul d'une adaptation de richesse qui comporte un calcul d'une quatrième consigne d'un débit d'air admis à l'intérieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne.
[0019] Le procédé comprend avantageusement une deuxième étape de choix d'une consigne de débit de post-injection choisie entre la troisième consigne et la quatrième consigne.
[0020] Selon un autre mode de réalisation, de préférence, la première étape d'enrichissement est une étape de régulation en température d'une injection de carburant à l'intérieur du moteur à combustion interne qui comporte une première étape de détermination par calcul d'une consigne de température de gaz d'échappement circulant à l'intérieur de la ligne d'échappement, une deuxième étape de détermination par calcul d'un pré-positionnement d'une quantité de carburant à injecter à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur à combustion interne pour atteindre la consigne de température, une troisième étape de vérification d'une saturation du mélange air/carburant, une quatrième étape de mesure de la première température des gaz d'échappement en amont du filtre à particules selon un sens de circulation des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement, et une cinquième étape de correction de la consigne de température en fonction de la première température des gaz d'échappement.
[0021 ] De préférence, la deuxième étape d'enrichissement comprend avantageusement une sixième étape de détermination de la troisième richesse pour permettre une désulfatation du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote.
[0022] La deuxième étape d'enrichissement comprend avantageusement une septième étape de détermination d'instants d'injection du mélange air/carburant à l'intérieur de la chambre de combustion. [0023] La septième étape de détermination comporte de préférence une mesure d'un taux d'oxygène en amont du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote selon le sens de circulation des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement.
[0024] La septième étape de détermination comporte de préférence une détermination d'un taux-seuil d'oxygène en-dessous duquel une injection du mélange air/carburant à la troisième richesse est autorisée. [0025] La septième étape de détermination comporte de préférence une estimation d'une durée cumulée pendant laquelle la deuxième étape d'enrichissement est réalisée.
[0026] La septième étape de détermination comporte de préférence une vérification d'une combustion de suies à l'intérieur d'un filtre à particules logé à l'intérieur de la ligne d'échappement.
[0027] La deuxième étape d'enrichissement comprend avantageusement une huitième étape de détermination d'une quantité totale Qdesuifatation de carburant à injecter à l'intérieur de la chambre de combustion pour évacuer hors du catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote le soufre que ce dernier contient à partir de la relation [1 ] suivante :
Qdesuifatation = (R3 x Dair / 14,5 )— Q∞mb — Qreg [1 ] ]
Dans laquelle relation [1 ], R3 est la troisième richesse, Dair est le débit d'air à l'échappement, QCOmb est le débit de carburant brûlé à l'intérieur de la chambre de combustion et Qreg est le débit de carburant nécessaire à la première étape d'enrichissement. [0028] Un véhicule automobile pour la mise en œuvre d'un tel procédé est principalement reconnaissable en ce que le véhicule automobile est équipé d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote, notamment du type absorbeur passif de NOx (ou « PNA » selon l'acronyme anglais explicité plus loin).
[0029] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles :
[0030] La figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne et d'une ligne d'échappement de la présente invention.
[0031 ] La figure 2 est une vue schématique d'un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote NOx que loge la ligne d'échappement illustrée sur la figure précédente, selon un premier mode de réalisation.
[0032] La figure 3 est un dessin illustrant des courbes de richesse du mélange air/carburant à partir d'une mise en œuvre du procédé illustré sur la figure 2, selon ce premier mode de réalisation. [0033] La figure 4 est une vue schématique d'un procédé de régénération d'un filtre à particules et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation accumulateur d'oxydes d'azote NOx que loge la ligne d'échappement illustrée à la figure 1 , selon un deuxième mode de réalisation. [0034] Sur la figure 1 , commune aux deux modes de réalisation, un véhicule automobile est équipé d'un moteur à combustion interne 1 pour pourvoir à son déplacement. Le moteur à combustion interne 1 est notamment un moteur Diesel qui est alimenté en un mélange air/carburant M, comprenant de l'air et un carburant, tel que du gazole. Le moteur à combustion interne 1 émet des gaz d'échappement 2 qui sont évacués vers un environnement extérieur 3 au véhicule automobile par l'intermédiaire d'une ligne d'échappement 4. Les gaz d'échappement 2 contiennent des polluants, tels que des oxydes d'azote NOx, des hydrocarbures imbrûlés, des particules ou analogue, qu'il est préférable de retenir préalablement à un rejet vers l'environnement extérieur 3. Pour ce faire, la ligne d'échappement 4 loge une installation de traitement 5 des gaz d'échappement 2. L'installation de traitement 5 comprend successivement selon un sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 depuis le moteur à combustion interne 1 vers l'environnement extérieur 3 un catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx qui est apte à retenir des hydrocarbures imbrulés, à oxyder le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone mais aussi à optimiser un ratio N02/NOx, notamment à basse température afin d'optimiser une réduction des oxydes d'azote NOx qui est réalisée par l'intermédiaire d'un catalyseur de réduction SCR disposé en aval du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 à l'intérieur de la ligne d'échappement 4.
[0035] Le catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx est préférentiellement un catalyseur du type PNA d'après l'acronyme anglo-saxon de « Passive NOx Absorber », pour absorbeur passif d'oxydes d'azote NOx, qui possède une capacité de stockage de NOx assez faible et ciblée sur une plage spécifique de première température ΤΊ des gaz d'échappement 2, qui permet une désorption naturelle des oxydes d'azote NOx au-delà d'une certaine première température-seuil T1seui| et qui présente une propension plus ou moins importante à permettre une élimination de soufre en milieu pauvre. A plus haute température, les oxydes d'azote NOx sont déstockés naturellement à une richesse R en carburant classique. Le soufre qui est beaucoup plus stable est déstocké plus difficilement d'où la nécessité d'un mélange air/carburant M plus riche. Toutefois, le besoin en mélange air/carburant M riche est moins contraignant car quelques secondes au-dessus d'une richesse R proche de 1 suffisent, c'est-à-dire comprise entre 1 et 1 ,2, sans nécessité d'avoir recours à une régulation de richesse.
[0036] De manière non préférée, le catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx est susceptible d'être un catalyseur de type LNT ou bien LNT Lite d'après l'acronyme anglo-saxon de « Lean NOx Trap », pour piège à oxydes d'azote NOx, qui se caractérise par une forte capacité de stockage des NOx, un besoin de gaz d'échappement comportant une richesse R plus importante c'est-à-dire significativement supérieure à 1 , notamment supérieure à 1 ,2, avec une fenêtre de première température Ti relativement limitée pour désorber et traiter les NOx et un besoin de gaz d'échappement 2 riches pour éliminer le soufre du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0037] L'installation de traitement 5 des gaz d'échappement 2 comprend également un filtre à particules FAP qui est à même de retenir des particules et/ou des suies préalablement à leur rejet vers l'environnement extérieur 3. Le filtre à particules FAP tend à s'encrasser au fur et à mesure que le filtre à particules FAP retient des impuretés. Pour optimiser un rendement du filtre à particules FAP, il est connu de régénérer ce dernier à partir d'une mise en œuvre d'un mode de régénération du filtre à particules FAP qui comporte notamment une augmentation de la première température des gaz d'échappement 2. Une telle augmentation de la première température des gaz d'échappement 2 est notamment obtenue à partir d'un enrichissement en carburant du mélange air/carburant M admis à l'intérieur d'une chambre de combustion 8 que comprend le moteur à combustion interne 1 , la richesse R évoluant d'une première richesse Ri à une deuxième richesse R2, avec la deuxième richesse R2 qui est strictement supérieure à la première richesse Ri .
[0038] La présente invention vise notamment à optimiser les fonctions d'oxydation et de stockage à basse température des oxydes d'azote NOx remplies par le catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx malgré une présence de composés soufrés issus d'une combustion du gazole et d'un lubrifiant présents à l'intérieur de la chambre de combustion 8, les composés soufrés ayant tendance à se fixer sur le catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0039] Plus particulièrement, la présente invention propose de profiter du mode de régénération du filtre à particules FAP et d'accroître la richesse R en carburant du mélange air/carburant M, par exemple lors d'une phase d'accélération du véhicule automobile, la richesse R évoluant de la deuxième richesse R2 à une troisième richesse R3, avec la troisième richesse R3 qui est strictement supérieure à la deuxième richesse R2.
[0040] Plus particulièrement encore, la présente invention se caractérise par une non- alternance forcée de phases riches/pauvres. En effet, des modifications de consigne de boucle d'air et d'injection, qui agissent sur la richesse R du mélange air/carburant M, sont mises en œuvre mais uniquement lorsque les caractéristiques des gaz d'échappement 2 sont proches des conditions nécessaires à une élimination de soufre, c'est-à-dire avec une richesse R du mélange air/carburant M et une première température ΤΊ des gaz d'échappement élevées. De telles conditions sont par exemple réunies en mode accélération du véhicule automobile.
[0041 ] Dans sa généralité, la présente invention propose, pour limiter une telle fixation du soufre, d'éliminer le soufre du catalyseur de d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx via une stratégie de pilotage du moteur à combustion interne 1 qui permet d'augmenter une production de chaleur à l'intérieur de la ligne d'échappement 4 et d'augmenter la richesse R du mélange air/carburant M au-dessus d'une richesse-seuil Rseuii, notamment égale à 1 ,2, nécessaire à cette élimination de soufre. Il en découle que la troisième richesse R3 est également supérieure à la richesse-seuil Rseui|.
[0042] La présente invention consiste notamment à profiter d'une phase de régénération du filtre à particules FAP, pendant laquelle la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 est compatible avec une élimination de soufre à partir d'un enrichissement ponctuel en carburant du mélange air/carburant M, lors d'une phase d'accélération du véhicule automobile où la richesse R du mélange air/carburant M est élevée.
[0043] Le mode de régénération du filtre à particules FAP comporte une étape de chauffage du filtre à particules FAP qui est obtenue par exemple à partir d'un pilotage d'un débit d'air et/ou d'une pression de suralimentation via un doseur admission et/ou un turbocompresseur équipant le véhicule automobile, ou bien à partir d'un pilotage d'un phasage et d'un débit d'injection du carburant ainsi que d'une pression d'air à l'intérieur d'un rail d'admission dont est pourvu le moteur à combustion interne 1 . [0044] L'étape de chauffage est susceptible de comporter deux types de chauffage, dont un premier chauffage issu du moteur à combustion interne 1 et/ou un deuxième chauffage issu du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx. [0045] Le premier chauffage est par exemple obtenu à partir d'une réduction du débit d'air admis à l'intérieur de la chambre de combustion 8 et/ou un sous-calage des injections de carburant voire un ajout d'une post-injection proche d'une injection initiale qui induit une augmentation d'une quantité globale de carburant admis à l'intérieur de la chambre de combustion 8. Ces dispositions sont telles qu'une augmentation de la richesse R du mélange air/carburant M est obtenue et qu'une augmentation de la température T des gaz d'échappement 2 est atteinte en aval du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0046] Le deuxième chauffage est par exemple obtenu à partir d'une post-injection de carburant tardive qui ne permet pas une combustion du carburant à l'intérieur de la chambre de combustion 8 mais qui est susceptible de générer des réactions exothermiques à des bornes du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx à partir d'une oxydation des hydrocarbures imbrûlés, une telle post-injection étant pilotée en boucle fermée via une régulation spécifique afin d'obtenir une première température ΤΊ optimisée des gaz d'échappement 2 en aval du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx et amont du filtre à particules FAP, selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 à l'intérieur de la ligne d'échappement 4.
[0047] Autrement dit, la présente invention propose d'enrichir les gaz d'échappement 2 en diminuant davantage la quantité d'air admise dans le moteur à combustion interne 1 et/ou en augmentant la quantité de carburant injectée lors de la post-injection tardive, ceci de manière ponctuelle lors d'une phase d'accélération Phaœ du véhicule automobile.
[0048] En se reportant sur la figure 2, un procédé 100 de la présente invention, selon un premier mode de réalisation, comprend une pluralité d'étapes qui sont décrites ci-dessous.
[0049] Le procédé 100 comprend une première étape d'enrichissement 101 en carburant du mélange air/carburant M. qui est mise en œuvre lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules FAP est déclenchée. Au cours de la première étape d'enrichissement 101 , la richesse R du mélange air/carburant M augmente en premier lieu de la première richesse Ri à la deuxième richesse R2, avec la deuxième richesse R2 qui est strictement supérieure à la première richesse Ri. [0050] Le procédé 100 comprend une deuxième étape d'enrichissement 101 ' en carburant du mélange air/carburant M. qui est mise en œuvre lorsque qu'une instruction INST d'élimination de soufre du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx est adressée par un superviseur de désulfatation 7. Dans ce cas, le superviseur de désulfatation 7 adresse un ordre d'enrichissement des gaz d'échappement 2 dès que des conditions sont favorables. Finalement, au cours de la deuxième étape d'enrichissement 101 ', la richesse R du mélange air/carburant M augmente de la deuxième richesse R2 à la troisième richesse R3, avec la troisième richesse R3 qui est strictement supérieure à la deuxième richesse R2. On rappelle à ce stade de la description que le superviseur de désulfatation 7 est un moyen de commande qui contrôle les commandes visant à éliminer le soufre du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx. [0051 ] Ladite instruction INST d'élimination de soufre est plus particulièrement adressée lorsque les conditions ci-dessous sont indépendamment ou en combinaison réunies.
[0052] Une première condition est par exemple favorable si la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 en sortie du moteur à combustion interne 1 , qui peut être mesurée ou estimée, excède une première température-seuil T1seui|. [0053] Une deuxième condition est par exemple favorable si une deuxième température T2 du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx, qui peut être mesurée ou estimée en aval de ce dernier ou idéalement à l'intérieur du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx, est supérieure à une deuxième- température seuil T2seuii- [0054] Une troisième condition est par exemple favorable si la richesse R des gaz d'échappement 2 est supérieure à une richesse-seuil RseUii.
[0055] Une quatrième condition est par exemple favorable si un taux d'oxygène X en amont du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 à l'intérieur de la ligne d'échappement 4 est inférieur à un taux-seuil XseUii, le taux d'oxygène pouvant être mesurée ou estimée.
[0056] Autrement dit, selon une combinaison préférée de conditions ci-dessus, lorsque la deuxième température T2 du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx atteint la deuxième température-seuil T2seui| d'élimination de soufre, et lorsque la richesse R du mélange air/carburant M dépasse la richesse-seuil Rseui| alors l'enrichissement du mélange air/carburant M est opéré. A l'inverse, lorsque la richesse R du mélange air/carburant M repasse en dessous de ladite richesse-seuil Rseuii ou d'une valeur proche de celle-ci déterminée via une hystérésis, notamment lors d'une situation de décélération du véhicule automobile, l'enrichissement est alors arrêté. L'enrichissement en carburant peut aussi être arrêté lorsque la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 en sortie du moteur à combustion interne 1 ou bien l'augmentation de cette dernière dépasse un seuil maximum calibrable, ou bien lorsque la deuxième température T2 du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx ou l'augmentation de de cette dernière dépasse un seuil maximum calibrable ou bien lorsqu'une durée d'enrichissement dépasse un seuil maximum calibrable.
[0057] Le procédé 100 comprend une deuxième étape de déphasage 102 d'injection de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion 8 par rapport à une boucle d'air. Le déphasage d'injection est un déphasage temporel et non un déphasage de l'injection par rapport à un point mort haut. Cette deuxième étape de déphasage 102 est optionnelle et a pour fonction de déphaser temporellement si nécessaire l'action sur une consigne de débit de post-injection par rapport à une action sur la boucle d'air. L'inertie importante de la boucle d'air par rapport à l'injection est favorable car une telle inertie engendre un enrichissement dynamique. Toutefois, il peut s'avérer nécessaire dans certains cas de limiter celui-ci.
[0058] Le procédé 100 comprend une troisième étape de calcul 103 de premières consignes CONS1 de boucle d'air. Au cours de la troisième étape de calcul 103, les premières consignes CONS1 de boucle d'air de la régénération du filtre à particules FAP de base sont calculées telles qu'une consigne de débit d'air, une consigne de pression de suralimentation, une consigne de position d'un doseur d'admission et/ou d'un turbocompresseur, une consigne de zone de régulation/pilotage. Ces consignes sont calibrées de telle manière à obtenir les conditions optimales de régénération du filtre à particules FAP.
[0059] Le procédé 100 comprend une quatrième étape de calcul 104 de deuxièmes consignes CONS2 de boucle d'air. A l'instar de la troisième étape de calcul 103 susvisée, la quatrième étape de calcul 104 permet de calculer les consignes de la boucle d'air de la régénération enrichie du filtre à particules FAP. Lesdites consignes sont calibrées de telle manière à obtenir la richesse la plus élevée possible. L'ordre de grandeur de la diminution du débit d'air est d'environ 10% à 20% selon un point de fonctionnement moteur. Cette réduction du débit d'air est obtenue soit par le doseur d'admission, soit par la position d'une soupape qui limite la pression des gaz d'échappement 2 sur une roue d'une turbine d'un turbocompresseur dans un moteur à combustion interne 1 qui est suralimenté ou de la géométrie variable du turbocompresseur, soit par la combinaison des deux. Le réglage des débits injectés et le réglage des phasages des injections, n'étant pas modifiés par rapport au réglage de base du mode régénération du filtre à particules FAP (hors injection principale et post injection tardive), cette augmentation de richesse R se traduit par une augmentation de la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 en sortie du moteur à combustion interne 1 et/ou une augmentation de présence d'autres paramètres comme par exemple des fumées. Les critères maximum de calibration sont maximisés spécifiquement pour ce réglage. Cette situation est rendue possible car une durée pendant laquelle est appliqué ce réglage n'est pas suffisamment long pour endommager des organes constitutifs du moteur à combustion interne 1.
[0060] Le procédé 100 comprend ensuite une première étape de choix CH1 d'une consigne de boucle d'air CONSAIR choisie entre la première consigne CONS1 et la deuxième consigne CONS2. [0061 ] Le procédé 100 comprend une cinquième étape de calcul 105 d'une température aval du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx. La cinquième étape de calcul 105 permet de calculer une troisième consigne CONS3 d'un débit injecté lors de la post-injection tardive qui permet d'atteindre la température cible en amont du filtre à particules FAP selon le sens d'écoulement 6 des gaz d'échappement 2 via des réactions exothermiques à l'intérieur du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0062] Le procédé 100 comprend une sixième étape de calcul 106 d'une adaptation de richesse. La sixième étape de calcul 106 comprend un calcul d'une quatrième consigne CONS4 d'un débit qu'il faut injecter en plus ou éventuellement en moins dans la post- injection tardive pour atteindre une richesse de consigne Rcons souhaitée. Il s'agit d'un calcul en boucle ouverte du débit d'injection post tardive en fonction du débit d'air admis et du débit total injecté dans la chambre de combustion. Pour une meilleure précision, dans le calcul de la richesse R, la sixième étape de calcul 106 comprend une étape de soustraction au débit total de carburant injecté d'une partie qui est diluée dans l'huile, autrement dit une partie qui n'est pas reçue par le catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx. Pour ne pas perturber la reprise de la régulation de température à l'issue de l'enrichissement, la sixième étape de calcul 106 est fonctionnelle pendant l'enrichissement avec le débit de post-injection réellement injecté. [0063] Le procédé 100 comprend ensuite une deuxième étape de choix CH2 d'une consigne de débit de post-injection tardive CONSDEBIT choisie entre la troisième consigne CONS3 et la quatrième consigne CONS4. Ces dispositions sont telles que la consigne de débit de post-injection tardive CONSDEBIT est égale à la troisième consigne CONS3 lorsque la richesse R est égale à la deuxième richesse R2 et la consigne de débit de post-injection tardive CONSDEBIT est égale à la quatrième consigne CONS4 lorsque la richesse R est égale à la troisième richesse R3.
[0064] La mise en œuvre de la consigne de boucle d'air CONSAIR et/ou de la consigne de débit de post-injection tardive CONSDEBIT permet d'atteindre la troisième richesse R3. [0065] On comprendra par le terme « étape » des actions qui sont entreprises concomitamment et non-successivement mais qui sont décrites l'une après l'autre pour clarifier l'exposé de l'invention. En d'autres termes, la première étape d'enrichissement 101 , la deuxième étape d'enrichissement 101 ', la deuxième étape de déphasage 102, la troisième étape de calcul 103, la quatrième étape de calcul 104, la première étape de choix CH1 , la cinquième étape de calcul 105, la sixième étape de calcul 106 et la deuxième étape de choix CH2 sont susceptibles de se dérouler en même temps.
[0066] Sur la figure 3, sont représentées en fonction du temps diverses richesses R du mélange air/carburant M, dont la deuxième richesse R2 qui est la richesse de base en phase de régénération du filtre à particules FAP et la troisième R3 qui est obtenue à partir de la mise en œuvre du procédé 100. Sur la figure 3, sont également représentées une vitesse du véhicule automobile par l'intermédiaire de la première courbe C1 et un débit de post-injection tardive par la deuxième courbe C2.
[0067] Dans cet exemple, l'enrichissement est déclenché lorsque la richesse R dépasse la richesse-seuil RseUii qui est de 0,75. Durant cette phase d'enrichissement, le choix vers un réglage spécifique de la boucle d'air à partir de la consigne de boucle d'air CONSAIR permet d'obtenir la troisième richesse R3. En parallèle, l'application de la consigne de débit de post-injection tardive CONSDEBIT permet d'obtenir la richesse de consigne Rcons.
[0068] Ces dispositions sont telles que le procédé est aisément mis en œuvre pour satisfaire un besoin d'augmentation de richesse R, en comportant avantageusement des modifications mineures d'une loi de commande du moteur à combustion interne 1 , une durée de mise au point limitée, pas ou peu d'impact sur agrément moteur, car basé sur une action sur l'air et un débit de post-injection tardive, et pas de remise en cause du modèle de dilution gazole embarqué si ce denier prend en compte le débit de postinjection tardive.
[0069] La figure 4 illustre le deuxième mode de réalisation décrit ci-après : En se reportant à cette figure 4, le procédé 100a de la présente invention selon ce deuxième mode de réalisation comprend une pluralité d'étapes qui sont décrites ci-dessous.
[0070] Le procédé 100a comprend une première étape d'enrichissement 101 a en carburant du mélange air/carburant M qui est mise en œuvre lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules FAP est déclenchée. Au cours de la première étape d'enrichissement 101 a, la richesse R du mélange air/carburant M augmente en premier lieu de la première richesse Ri à la deuxième richesse R2, avec la deuxième richesse R2 qui est strictement supérieure à la première richesse Ri.
[0071 ] Le procédé 100a comprend une deuxième étape d'enrichissement 101 'a en carburant du mélange air/carburant M qui est mise en œuvre lorsque qu'une instruction INST d'élimination de soufre du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx est adressée par un superviseur de désulfatation 7. Dans ce cas, le superviseur de désulfatation 7 adresse un ordre d'enrichissement des gaz d'échappement 2 dès que des conditions sont favorables. Finalement, au cours de la deuxième étape d'enrichissement 101 ', la richesse R du mélange air/carburant M augmente de la deuxième richesse R2 à la troisième richesse R3, avec la troisième richesse R3 qui est strictement supérieure à la deuxième richesse R2. On rappelle à ce stade de la description que le superviseur de désulfatation 7 est un moyen de commande qui contrôle les commandes visant à éliminer le soufre du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx.
[0072] La première étape d'enrichissement 101 a en carburant du mélange air/carburant M comprend une première étape de détermination 201 par calcul d'une consigne de température Τ∞Π5 des gaz d'échappement 2 en amont du filtre à particules FAP selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 depuis le moteur à combustion interne 1 vers l'environnement extérieur 3, pour permettre une régénération du filtre à particules FAP. [0073] La première étape d'enrichissement 101 a en carburant du mélange air/carburant M comprend également une deuxième étape de détermination 202 par calcul d'un prépositionnement P d'une quantité de carburant à injecter à l'intérieur de la chambre de combustion 8 pour atteindre la consigne de température Τ∞Π5- La deuxième étape de détermination 202 est réalisée en situation de boucle ouverte, c'est-à-dire sans contrôle a posteriori. La deuxième étape de détermination 202 prend en compte un débit d'air à l'échappement, une température des gaz d'échappement 2 en amont du catalyseur d'oxydation DOC selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 depuis le moteur à combustion interne 1 vers l'environnement extérieur 3, ainsi que d'une quantité de gazole réellement injectée à l'intérieur de la chambre de combustion 8.
[0074] La première étape d'enrichissement 101 en carburant du mélange air/carburant M comprend ensuite une troisième étape de vérification 203 d'une saturation du mélange air/carburant M. La troisième étape de vérification 203 est réalisée indifféremment sur la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 et/ou sur la richesse R du mélange air/carburant M. La troisième étape de vérification permet d'obtenir la deuxième richesse R2 du mélange air/carburant M à injecter à l'intérieur de la chambre de combustion 8. En effet, la troisième étape de vérification 203 permet de modifier la deuxième richesse R2 en fonction de la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 et/ou en fonction d'un taux d'oxygène X en amont du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 à l'intérieur de la ligne d'échappement 4.
[0075] La première étape d'enrichissement 101 a en carburant du mélange air/carburant M comprend aussi une quatrième étape de mesure 204 de la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 en amont du filtre à particules FAP.
[0076] La première étape d'enrichissement 101 a en carburant du mélange air/carburant M comprend une cinquième étape de correction 205 de la consigne de température Τ∞Π5 en fonction de la première température ΤΊ des gaz d'échappement 2 mesurée lors de la quatrième étape de mesure 204.
[0077] Autrement dit, la première étape d'enrichissement 101 a est une étape de régulation en température d'une injection de carburant à l'intérieur du moteur à combustion interne 1 pour permettre un échauffement du filtre à particules FAP.
[0078] La deuxième étape d'enrichissement 101 'a comprend une sixième étape de détermination 206 de la troisième richesse R3 pour permettre une désulfatation du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx. [0079] La deuxième étape d'enrichissement 101 'a comprend aussi une septième étape de détermination 207 d'instants d'injection du mélange air/carburant M à l'intérieur de la chambre de combustion 8. La septième étape de détermination 207 comporte une mesure du taux d'oxygène X en amont du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx selon le sens de circulation 6 des gaz d'échappement 2 à l'intérieur de la ligne d'échappement 4 et une détermination d'un taux-seuil XseUii d'oxygène en-dessous duquel une injection du mélange air/carburant M à la troisième richesse R3 est autorisée. La septième étape de détermination 207 comporte aussi une estimation d'une durée cumulée pendant laquelle la désulfatation est réalisée et une vérification qu'une combustion de suies à l'intérieur du filtre à particules FAP n'est pas perturbée.
[0080] La deuxième étape d'enrichissement 101 'a comprend aussi une huitième étape de détermination 208 d'une quantité totale Qdesuifatation de carburant à injecter à l'intérieur de la chambre de combustion 8 pour évacuer hors du catalyseur d'oxydation DOC accumulateur d'oxydes d'azote NOx le soufre que ce dernier contient à partir de la relation [1 ] suivante :
Qdesulfatation = (¾ * Dair 14,5 )— QCOmb — Qreg [1 ]
[0081 ] Dans laquelle relation [1 ], Dair est le débit d'air à l'échappement, QCOmb est le débit de carburant brûlé à l'intérieur de la chambre de combustion 8 et Qreg est le débit de carburant nécessaire à la première étape d'enrichissement 101 a. [0082] On comprendra par le terme « étape » des actions qui sont entreprises concomitamment et non-successivement mais qui sont décrites l'une après l'autre pour clarifier l'exposé de l'invention. En d'autres termes, la première étape d'enrichissement 101 et la deuxième étape d'enrichissement 101 ' asont réalisées simultanément.
[0083] Ces dispositions sont telles que le procédé est aisément mis en œuvre pour satisfaire un besoin d'augmentation de richesse R, en comportant avantageusement des modifications mineures d'une loi de commande du moteur à combustion interne 1 , une durée de mise au point limitée et pas ou peu d'impact sur un agrément-moteur.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé (100) de régénération d'un filtre à particules (FAP) et d'élimination de soufre d'un catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote (NOx), le filtre à particules (FAP) et le catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote étant logés à l'intérieur d'une ligne d'échappement (4) dont est pourvu un moteur à combustion interne (1 ) d'un véhicule automobile à l'intérieur duquel est introduit un mélange air/carburant (M), le procédé (100) comprenant une première étape d'enrichissement (101 ) qui est réalisée lorsqu'une phase de régénération du filtre à particules (FAP) est déclenchée au cours de laquelle une richesse (R) du mélange air/carburant (M) augmente d'une première richesse (Ri) à une deuxième richesse (R2) strictement supérieure à la première richesse (Ri), caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une deuxième étape d'enrichissement (101 ') au cours de laquelle la richesse (R) du mélange air/carburant (M) augmente de la deuxième richesse (R2) à une troisième richesse (R3) strictement supérieure à la deuxième richesse (R2) qui est réalisée lorsqu'une instruction (INST) d'élimination de soufre du catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote est adressée par un superviseur de désulfatation (7), et lorsqu'une phase d'accélération (Phacc) du véhicule automobile est réalisée.
Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'instruction (INST) d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation (7) lorsqu'une température (T) dépasse une température-seuil (Tseui|).
Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'instruction (INST) d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation (7) lorsqu'une richesse (R) d'un mélange air/carburant (M) admis à l'intérieur d'une chambre de combustion (8) d'un moteur à combustion interne (1 ) du véhicule automobile dépasse une richesse-seuil (RseUii)-
Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'instruction (INST) d'élimination de soufre est donnée par le superviseur de désulfatation (7) lorsqu'un taux d'oxygène (X) en amont du catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote selon un sens de circulation (6) des gaz d'échappement (2) à l'intérieur de la ligne d'échappement (4) est inférieur à un taux- seuil (Xseuil) .
5. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de régénération comporte indifféremment une étape de diminution d'une quantité d'air admise à l'intérieur d'une chambre de combustion (8) du moteur à combustion interne (1 ) et/ou une étape d'augmentation d'une quantité de carburant injectée à l'intérieur de la chambre de combustion (8) lors d'une phase de postinjection.
6. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une deuxième étape de déphasage (102) d'injection d'un carburant à l'intérieur de la chambre de combustion (8) par rapport à une boucle d'air.
7. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une troisième étape de calcul (103) de premières consignes (CONS1 ) de boucle d'air et en ce que le procédé (100) comprend une quatrième étape de calcul (104) de deuxièmes consignes (CONS2) de boucle d'air. 8. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une cinquième étape de calcul (105) d'une troisième consigne (CONS3) d'un débit d'air injecté lors d'une post-injection de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion (8) du moteur à combustion interne (1 ).
Procédé (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première étape d'enrichissement (101 ) est une étape de régulation en température d'une injection de carburant à l'intérieur du moteur à combustion interne (1 ) qui comporte une première étape de détermination (201 ) par calcul d'une consigne de température (Τ∞Π5) de gaz d'échappement (2) circulant à l'intérieur de la ligne d'échappement (4), une deuxième étape de détermination (202) par calcul d'un pré-positionnement (P) d'une quantité de carburant à injecter à l'intérieur d'une chambre de combustion (8) du moteur à combustion interne (1 ) pour atteindre la consigne de température (Τ∞Π5), une troisième étape de vérification (203) d'une saturation du mélange air/carburant (M), une quatrième étape de mesure (204) de la première température (ΤΊ) des gaz d'échappement (2) en amont du filtre à particules (FAP) selon un sens de circulation (6) des gaz d'échappement (2) à l'intérieur de la ligne d'échappement (4), et une cinquième étape de correction (205) de la consigne de température (Tcons) en fonction de la première température (ΤΊ) des gaz d'échappement (2).
10. Procédé (100) selon la revendication 1 ou 9, caractérisé en ce que la deuxième étape d'enrichissement (101 ') comprend une sixième étape de détermination (206) de la troisième richesse (R3) pour permettre une désulfatation du catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote (NOx). 11. Procédé (100) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la deuxième étape d'enrichissement (101 ') comprend une septième étape de détermination (207) d'instants d'injection du mélange air/carburant (M) à l'intérieur de la chambre de combustion (8).
12. Procédé (100) selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la septième étape de détermination (207) comporte une mesure d'un taux d'oxygène (X) en amont du catalyseur d'oxydation (DOC) accumulateur d'oxydes d'azote (NOx) selon le sens de circulation (6) des gaz d'échappement (2) à l'intérieur de la ligne d'échappement (4).
13. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 1 et 12, caractérisé en ce que la septième étape de détermination (207) comporte une détermination d'un taux- seuil (Xseuii) d'oxygène en-dessous duquel une injection du mélange air/carburant (M) à la troisième richesse (R3) est autorisée.
14. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 13, caractérisé en ce que la septième étape de détermination (207) comporte une estimation d'une durée cumulée pendant laquelle la deuxième étape d'enrichissement (101 ') est réalisée. 15. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 14, caractérisé en ce que la septième étape de détermination (207) comporte une vérification d'une combustion de suies à l'intérieur d'un filtre à particules (FAP) logé à l'intérieur de la ligne d'échappement (4).
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