WO2019229027A1 - Procede de gestion de l'amorcage d'un catalyseur de depollution - Google Patents

Procede de gestion de l'amorcage d'un catalyseur de depollution Download PDF

Info

Publication number
WO2019229027A1
WO2019229027A1 PCT/EP2019/063732 EP2019063732W WO2019229027A1 WO 2019229027 A1 WO2019229027 A1 WO 2019229027A1 EP 2019063732 W EP2019063732 W EP 2019063732W WO 2019229027 A1 WO2019229027 A1 WO 2019229027A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
catalyst
enthalpy
engine
value
exhaust
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/063732
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Leone
Guillaume SAUCEREAU
Original Assignee
Renault S.A.S
Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S, Nissan Motor Co., Ltd. filed Critical Renault S.A.S
Priority to JP2020565971A priority Critical patent/JP7387647B2/ja
Priority to US17/058,732 priority patent/US11193409B2/en
Priority to KR1020207036534A priority patent/KR20210013711A/ko
Priority to EP19726697.6A priority patent/EP3803072A1/fr
Priority to CN201980035200.1A priority patent/CN112219017B/zh
Publication of WO2019229027A1 publication Critical patent/WO2019229027A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/07—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas flow rate or velocity meter or sensor, intake flow meters only when exclusively used to determine exhaust gas parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0418—Methods of control or diagnosing using integration or an accumulated value within an elapsed period
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/0601—Parameters used for exhaust control or diagnosing being estimated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the ignition of a spark-ignition type internal combustion engine (gasoline-powered) combustion engine. It finds an advantageous use in motor vehicles equipped with such an engine.
  • a 3-way catalyst on petrol engines has become mandatory. Indeed, it allows to treat the 3 main pollutants, namely unburned hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx), with an efficiency greater than 98% on average.
  • HC unburned hydrocarbons
  • CO carbon monoxide
  • NOx nitrogen oxides
  • the catalyst becomes effective only when it has reached a certain temperature, the so-called priming temperature.
  • EP-B1-0639708 discloses a method of controlling an internal combustion engine for rapidly heating a catalyst to its operating temperature.
  • the flow rate of the air mass fed to the engine is increased in combination with an adjustment of the fuel mass, and the ignition angle is shifted as far as possible in the direction of the delay.
  • This means makes it possible to increase the flow rate of the mass of exhaust gas and thus the temperature of the exhaust gases while maintaining the engine torque: this corresponds to an increase in the enthalpy flow of the exhaust gases, allowing a rapid heating of the catalyst.
  • such a process is unclear because there is no measurement or control of the amount of heat supplied.
  • a method for controlling the initiation of a catalyst according to the invention makes it possible to achieve the catalyst ignition temperature in a safe and precise manner, in order to stop the MEA at the most opportune moment.
  • the subject of the invention is a method for managing the priming of a 3-way catalyst placed in an exhaust line of a gasoline engine, said engine comprising cylinders each equipped with at least one exhaust valve. .
  • a management method comprises the following steps:
  • a method according to the invention therefore proposes a most accurate approach possible, taking into account the physicochemical phenomena involved during the interaction between the exhaust gas and the catalyst.
  • a management method is controlled by a computer embedded in the vehicle and having a program capable of performing the main steps of such a method.
  • the calculation of the enthalpy is made from the following time integral, the integration starting at the start of the motor:
  • the heat capacity of the exhaust gases is a constant, and that the mass flow rate of exhaust gas and the temperature of the exhaust valve gases are two parameters that can either be measured with the adapted sensors, to be deduced from previously established maps.
  • the mass flow rate of exhaust gas is determined by means of a flow meter. It can also be deduced, in a manner known per se, from an open position of an engine gas intake valve and a pressure value and a temperature value in an engine intake manifold.
  • the temperature of the gases at the exhaust valves is modeled beforehand by an estimator derived from a cartographic model which is a function of the torque and the engine speed, and which is corrected by the temperature T ° of the engine water, by the ignition advance and the richness in the cylinder.
  • the temperature of the exhaust gas can be deduced from the temperature of the exhaust gas at a point of the exhaust system located near the exhaust valves, for example a point of the exhaust manifold of the exhaust system. engine.
  • the value of the threshold enthalpy S is a function of the engine water temperature at startup and the aging state of the catalyst. In this way, the higher the temperature of the water at startup, the less calories must be supplied to heat the catalyst. Likewise, the newer the catalyst is, the less time it takes to heat the catalyst to its starting temperature, since the starting temperature of a new catalyst is lower than that of an aged catalyst.
  • the value of the threshold enthalpy S is equal to the product of a first factor which is a decreasing function of the water temperature at the start of the engine, and a second factor of between a positive value close to 0. and a value close to 1 and which depends on the aging state of the catalyst.
  • the second factor tends to a value close to 0 when the catalyst is new and tends to a value close to 1 when the catalyst is very aged.
  • the aging state of the catalyst is determined from the damping of the amplitude of a richness signal downstream of the catalyst with respect to the amplitude of an upstream richness signal.
  • said catalyst which characterizes its oxygen storage capacity, also known as OSC (acronym for: Oxygen Storage Capacity).
  • OSC oxygen storage capacity
  • a method of management according to the invention has the advantage of proposing a concrete and realistic solution to stop the activation of the catalyst, thus avoiding having a catalyst that is not very efficient if the supply of calories has been interrupted before it 'reaches its priming temperature, or over-consumption of fuel if the supply of calories continues even if it has already reached its priming temperature.
  • the catalyst will still be effective regardless of the start-up water temperature and the aging state of the catalyst.
  • FIG. 1 is a diagram of the catalyst temperature as a function of time, illustrating catalyst shutdowns as a function of several configurations, incorporating in four different cases a particular driving style and catalyst aging condition.
  • the principle of a management method according to the invention is to estimate the amount of heat or the number of calories to be sent to the catalyst to stop its implementation at the most convenient time. It is assumed that this management method is implemented by a computer embedded in a vehicle having a gasoline engine, said engine comprising cylinders each equipped with at least one intake valve and at least one valve. exhaust.
  • the detection of catalyst initiation is carried out by monitoring the enthalpy H exhaust gas, which is calculated from the following time integral, integration starting at the start of the engine:
  • Tavt the gas temperature at the exhaust valves [K].
  • This temperature can be modeled beforehand by an estimator from a cartographic model which is a function of the engine speed and torque, corrected by the T ° of the engine water, by the ignition advance and by the wealth in the cylinder. As a reminder, wealth is the ratio of the amount of fuel divided by the amount of air.
  • This temperature of the throttle valves will therefore depend on the driving style of the driver, which may for example be a sporty driving or a flexible driving.
  • This threshold enthalpy is a function of two parameters, which are the water temperature at startup and the state of aging of the catalyst.
  • the threshold enthalpy S is equal to the product:
  • the aging of the catalyst which corresponds to its loss of efficiency, can for example be determined from the damping of the amplitude of a richness signal downstream of the catalyst, measured by a downstream oxygen probe. of the catalyst, relative to the amplitude of an upstream catalyst signal of the catalyst, measured by an oxygen probe upstream of the catalyst. Any other diagnostic method known to those skilled in the art, such as for example a calculation of the maximum oxygen storage capacity, can also be used to determine the aging state of the catalyst.
  • FIG. 1 which illustrates the evolution of the catalyst temperature as a function of the duration of activation of said catalyst, for a given type of rolling of the vehicle, and for a given aging state of the catalyst
  • curve 1 relates to a sporty taxi
  • curve 2 relates to a slower taxi.
  • the temperature corresponding to a sporty ride increases faster than that which corresponds to a slower running due to the evacuation of a greater number of calories to the exhaust of the engine.
  • the necessary duration of activation is therefore lower in the case of a sporty driving than in the case of slower running.
  • the starting temperature of a new catalyst Tamo nine is lower than the initiation temperature of an aged catalyst Tamo, vieim as it is visible on the ordinate axis of the diagram of the figure 1.
  • the necessary duration of action is therefore lower in the case of a new catalyst than in the case of an aged catalyst.
  • Case A duration of action; case of a new catalyst for a sporty driving
  • Case B duration of action te; case of an aged catalyst for the same sporty running as in case A
  • Case C duration of action te; case of the same new catalyst as in case A for a slow taxi
  • Case D duration of action to; case of the same aged catalyst as in case A, for the same slow rolling as in case C

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de gestion de l'amorçage d'un catalyseur 3 voies placé dans une ligne d'échappement d'un moteur à essence, ledit moteur comprenant des cylindres dotés chacun d'au moins une soupape d'échappement. La principale caractéristique d'un procédé selon l'invention est qu'il comprend les étapes suivantes : - Une étape de calcul de l'enthalpie H des gaz d'échappement, permettant de déterminer la quantité de chaleur fournie au catalyseur, - Une étape de détermination d'une valeur de l'enthalpie seuil S signalant l'amorçage du catalyseur, - Une étape d'arrêt de la mise en action du catalyseur lorsque la valeur calculée de l'enthalpie H atteint la valeur de ladite enthalpie seuil S.

Description

PROCEDE DE GESTION DE L'AMORCAGE D'UN CATALYSEUR DE
DEPOLLUTION
L'invention concerne un procédé de gestion de l'amorçage d'un catalyseur de dépollution de moteur à combustion interne du type à allumage commandé (fonctionnant à l'essence). Il trouve une utilisation avantageuse dans les véhicules automobiles équipés d'un tel moteur.
Pour répondre aux réglementations sur les émissions polluantes en vigueur, un catalyseur 3 voies sur les motorisations essence, est devenu obligatoire. En effet, celui-ci permet de traiter les 3 polluants principaux, à savoir les hydrocarbures imbrûlés (HC), le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d'azote (NOx), avec une efficacité supérieure à 98 % en moyenne. Or, le catalyseur ne devient efficace que lorsqu'il a atteint une certaine température, dite température d'amorçage.
Il existe aujourd'hui des stratégies de contrôle moteur, qui permettent une mise en action (MEA) du catalyseur le plus rapidement possible après un démarrage à froid. Ces stratégies consistent à adapter certains paramètres de réglage du moteur pour obtenir une montée en chauffe rapide, grâce à la dégradation du rendement de combustion du moteur, qui entraîne des pertes thermiques à l'échappement du moteur.
Cependant, avec ces stratégies de contrôle, il n'est pas possible de connaître le nombre de calories envoyées au catalyseur lors de la montée en chauffe. Si le réchauffage est arrêté trop tôt, le catalyseur n'est pas assez chaud et n'est donc pas assez efficace. Au contraire, si le réchauffage est poursuivi trop longtemps par sécurité, cela se traduit par une surconsommation de carburant, le rendement de combustion du moteur ayant été dégradé trop longtemps. Autrement dit, ces stratégies ne sont pas suffisamment précises pour arrêter la phase de mise en action au moment exact où la température d'amorçage du catalyseur est atteinte.
Notamment, on connaît de l'état de la technique certaines stratégies actuelles de pilotage moteur qui permettent une gestion de la MEA en boucle ouverte et sans estimateur. Par exemple, la publication EP-B1-0639708 divulgue un procédé de commande d'un moteur à combustion interne servant à chauffer rapidement un catalyseur à sa température de fonctionnement. On augmente le débit de la masse d'air alimentant le moteur en combinaison avec une adaptation de la masse de carburant, et on décale l'angle d'allumage aussi loin que possible dans le sens du retard. Ce moyen permet d'augmenter le débit de la masse de gaz d'échappement et ainsi la température des gaz d'échappement tout en conservant le couple moteur : cela correspond à un relèvement du flux d'enthalpie des gaz d'échappement, permettant un chauffage rapide du catalyseur. Néanmoins, un tel procédé manque de précision, car il n'y a ni de mesure ni de contrôle de la quantité de chaleur fournie.
Cela peut avoir pour conséquence :
- Soit d'arrêter la MEA trop tôt alors que le catalyseur n'a pas atteint sa température optimale de traitement des polluants. Dans ce cas, cela peut entraîner temporairement des sur-émissions de polluants.
- Soit d'arrêter la MEA trop tard alors que le catalyseur a atteint depuis un certain moment sa température optimale de traitement des polluants. Dans ce cas, cela peut entraîner une surconsommation de carburant, qui n'est pas souhaitable.
Un procédé de gestion de l'amorçage d'un catalyseur selon l'invention, permet d'atteindre de façon sûre et précise la température d'amorçage du catalyseur, afin d'arrêter la MEA au moment le plus opportun.
L'invention a pour objet un procédé de gestion de l'amorçage d'un catalyseur 3 voies placé dans une ligne d'échappement d'un moteur à essence, ledit moteur comprenant des cylindres dotés chacun d'au moins une soupape d'échappement.
Selon l'invention, un procédé de gestion selon l'invention comprend les étapes suivantes :
- Une étape de calcul de l'enthalpie H des gaz d'échappement, permettant de déterminer la quantité de chaleur fournie au catalyseur, - Une étape de détermination d'une valeur de l'enthalpie seuil S signalant l'amorçage du catalyseur,
- Une étape d'arrêt de la mise en action du catalyseur lorsque la valeur calculée de l'enthalpie H atteint la valeur de ladite enthalpie seuil S.
Le principe d'un tel procédé est de maîtriser précisément la durée de montée en température du catalyseur par l'intermédiaire de la quantité de chaleur fournie par les gaz d'échappement. De cette manière, l'arrêt de la MEA du catalyseur s'effectue au moment le plus opportun, et non pas de façon forfaitaire en fixant une valeur arbitraire de l'arrêt de la MEA, comme le proposent les procédés actuels. Un procédé selon l'invention propose donc une approche la plus juste possible, qui tienne compte des phénomènes physico- chimiques mis en jeu lors de l'interaction entre les gaz d'échappement et le catalyseur. Préférentiellement, un tel procédé de gestion est piloté par un calculateur embarqué dans le véhicule et possédant un programme apte à réaliser les principales étapes d'un tel procédé.
Avantageusement, le calcul de l'enthalpie s'effectue à partir de l'intégrale temporelle suivante, l'intégration commençant au démarrage du moteur :
DH = ! Qech x Cp x Tavt x dt
Avec :
• Qech = débit massique de gaz à l'échappement [kg/h]
• Cp=capacité calorifique des gaz d'échappement [J/kg/K]
• Tavt =température des gaz aux soupapes d'échappement [K]
Il est à noter que la capacité calorifique des gaz d'échappement est une constante, et que le débit massique de gaz à l'échappement ainsi que la température des gaz aux soupapes d'échappement sont deux paramètres qui peuvent, soit être mesurés avec les capteurs adaptés, soit être déduits de cartographies préalablement établies.
Par exemple, le débit massique de gaz à l'échappement est déterminé au moyen d'un débitmètre. Il peut aussi être déduit, de manière connue en soi, à partir d'une position d'ouverture d'une vanne d'admission des gaz du moteur et d'une valeur de pression et d'une valeur de température dans un collecteur d'admission du moteur.
Préférentiellement, la température des gaz aux soupapes d'échappement est modélisée au préalable par un estimateur issu d'un modèle cartographique qui est fonction du couple et du régime moteur, et qui est corrigé par la température T° d'eau du moteur, par l'avance à l'allumage et par la richesse dans le cylindre.
En variante, la température des gaz d'échappement peut être déduite à partir de la température des gaz d'échappement en un point du circuit d'échappement situé à proximité des soupapes d'échappement, par exemple un point du collecteur d'échappement du moteur.
De façon avantageuse, la valeur de l'enthalpie seuil S est fonction de la température d'eau du moteur au démarrage et de l'état de vieillissement du catalyseur. De cette manière, plus la température de l'eau est élevée au démarrage, moins il faut apporter de calories pour chauffer le catalyseur. De même, plus le catalyseur est neuf, moins il faut chauffer longtemps pour amener le catalyseur à sa température d'amorçage, car la température d'amorçage d'un catalyseur neuf est plus faible que celle d'un catalyseur vieilli.
Avantageusement, la valeur de l'enthalpie seuil S est égal au produit d'un premier facteur qui est une fonction décroissante de la température de l'eau au démarrage du moteur, et d'un deuxième facteur compris entre une valeur positive voisine de 0 et une valeur voisine de 1 et qui dépend de l'état de vieillissement du catalyseur.
De façon préférentielle, le deuxième facteur tend vers une valeur voisine de 0 lorsque le catalyseur est neuf et tend vers une valeur voisine de 1 lorsque le catalyseur est très vieilli.
Par exemple, l'état de vieillissement du catalyseur est déterminé à partir de l'amortissement de l'amplitude d'un signal de richesse à l'aval du catalyseur par rapport à l'amplitude d'un signal de richesse à l'amont dudit catalyseur, qui caractérise sa capacité de stockage en oxygène, dit aussi OSC (acronyme anglais pour : Oxygen Storage Capacity ). On pourra se référer par exemple à la publication FR-A1-2981690 qui présente une telle méthode d'évaluation de l'état de vieillissement d'un catalyseur 3 voies.
Un procédé de gestion selon l'invention présente l'avantage de proposer une solution concrète et réaliste pour arrêter la mise en action du catalyseur, évitant ainsi d'avoir un catalyseur peu efficace si la fourniture de calories a été interrompue avant qu'il n'atteigne sa température d'amorçage, ou d'avoir une surconsommation de carburant si la fourniture de calories se poursuit même s'il a déjà atteint sa température d'amorçage. Il en résulte qu'avec un tel procédé, le catalyseur sera toujours efficace, quels que soient la température de l'eau au démarrage et l'état de vieillissement du catalyseur.
On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un procédé de gestion selon l'invention, en se référant à la figure suivante :
- La figure 1 est un diagramme de la température du catalyseur en fonction du temps, illustrant des arrêts de mise en action du catalyseur en fonction de plusieurs configurations, intégrant dans quatre cas différents un style de conduite particulier et un état de vieillissement du catalyseur.
Le principe d'un procédé de gestion selon l'invention consiste à estimer la quantité de chaleur ou le nombre de calories à envoyer au catalyseur pour arrêter sa mise en action au moment le plus opportun. Il est supposé que ce procédé de gestion est mis en œuvre par un calculateur embarqué dans un véhicule possédant un moteur à essence, ledit moteur comprenant des cylindres équipés chacun d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement.
De cette manière, un tel procédé comporte les étapes suivantes :
> Une étape de calcul de l'enthalpie H des gaz d'échappement, permettant de déterminer la quantité de chaleur fournie au catalyseur. En effet, la détection de l'amorçage du catalyseur est réalisée en surveillant l'enthalpie H des gaz d'échappement, qui est calculée à partir de l'intégrale temporelle suivante, l'intégration commençant au démarrage du moteur :
DH = ! Qech x Cp x Tavt x dt
Avec :
• Qech le débit massique de gaz à l'échappement [kg/h]. Ce débit peut par exemple être mesuré au moyen d'un débitmètre.
• Cp la capacité calorifique des gaz d'échappement [J/kg/K] qui est une constante.
• Tavt la température des gaz aux soupapes d'échappement [K]. Cette température peut être modélisée au préalable par un estimateur issu d'un modèle cartographique qui est une fonction du régime et du couple moteur, corrigé par la T° de l'eau du moteur, par l'avance à l'allumage et pair la richesse dans le cylindre. Pour rappel, la richesse est le rapport de la quantité de carburant divisée par la quantité d'air. Cette température des gaz aux soupapes va donc dépendre du style de conduite du conducteur, pouvant par exemple être une conduite sportive ou une conduite souple.
> Une étape de détermination d'une valeur de l'enthalpie seuil S signalant l'amorçage du catalyseur. Cette enthalpie seuil est fonction de deux paramètres, qui sont la température d'eau au démarrage et l'état de vieillissement du catalyseur. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, l'enthalpie seuil S est égale au produit :
• d'un premier facteur qui est une fonction décroissante de la température d'eau au démarrage du moteur. Ainsi, plus la température d'eau est élevée au démarrage, moins il faut apporter de calories pour chauffer le catalyseur,
• Et d'un deuxième facteur compris entre une valeur voisine de 0 et une valeur égale à 1, dépendant de l'état de vieillissement du catalyseur. De cette manière, ce deuxième facteur tend vers 0 lorsque le catalyseur est neuf et vaut 1 lorsque le catalyseur est très vieilli. Cela traduit le fait que plus le catalyseur est neuf, moins il faut chauffer longtemps ledit catalyseur pour l'amener à sa température d'amorçage. Le vieillissement du catalyseur, qui correspond à sa perte d'efficacité, peut par exemple, être déterminé à partir de l'amortissement de l'amplitude d'un signal de richesse à l'aval du catalyseur, mesurée par une sonde à oxygène aval du catalyseur, par rapport à l'amplitude d'un signal de richesse amont du catalyseur, mesurée par une sonde à oxygène en amont du catalyseur. Toute autre méthode de diagnostic connue de l'homme de métier, comme par exemple un calcul de la capacité maximale de stockage en oxygène, peut également être utilisée pour déterminer l'état de vieillissement du catalyseur.
> Une étape d'arrêt de la mise en action du catalyseur lorsque la valeur calculée de l'enthalpie H atteint la valeur de l'enthalpie seuil S.
En se référant à la figure 1, qui illustre l'évolution de la température du catalyseur en fonction de la durée de la mise en action dudit catalyseur, pour un type de roulage donné du véhicule, et pour un état de vieillissement donné du catalyseur, la courbe 1 se rapporte à un roulage sportif et la courbe 2 se rapporte à un roulage plus lent. La température correspondant à un roulage sportif augmente plus rapidement que celle qui correspond à un roulage plus lent en raison de l'évacuation d'un plus grand nombre de calories à l'échappement du moteur. Pour une température d'amorçage de catalyseur identique, la durée nécessaire de mise en action est donc plus faible dans le cas d'un roulage sportif que dans le cas d'un roulage plus lent.
D'autre part, la température d'amorçage d'un catalyseur neuf Tamo,neuf est plus basse que la température d'amorçage d'un catalyseur vieilli Tamo,vieim comme il est visible sur l'axe des ordonnées du diagramme de la figure 1. Pour un profil de roulage identique, la durée nécessaire de mise en action est donc plus faible dans le cas d'un catalyseur neuf que dans le cas d'un catalyseur vieilli.
Il résulte de cette double comparaison une hiérarchisation des durées de mise en action corespondant aux quatre cas A,B,C,D suivants représentes sur la figure 1 :
- Cas A : durée de mise en action ; cas d'un catalyseur neuf pour un roulage sportif
- Cas B : durée de mise en action te ; cas d'un catalyseur vieilli pour le même roulage sportif que dans le cas A
- Cas C : durée de mise en action te ; cas du même catalyseur neuf que dans le cas A pour un roulage lent
- Cas D : durée de mise en action to ; cas du même catalyseur vieilli que dans le cas A, pour le même roulage lent que dans le cas C
On constate que les inéquations suivantes sont vérifiées :
tA < te et te < tü (effet du seul vieillissement du catalyseur)
ÎA < te et te < tü (effet du seul profil de roulage)
D'autre part, il s'avère que le vieillissement d'un catalyseur a une influence plus importante sur la durée de la mise en action que le type de profil de roulage, ce qui se traduit par la vérification de l'inéquation : te < te , de sorte que la hiérarchie suivante est vérifiée :
ÎA < te < te < tü
De manière non limitative, on peut mettre en œuvre différents types de modification du réglage du moteur pour réaliser ce chauffage du catalyseur.
Par exemple, pour une mise en action très courte (cas A par exemple), on peut se contenter d'augmenter le sur-régime au ralenti. Pour une mise en action un peu plus longue (cas B et C par exemple), on peut ajouter, à l'augmentation du sur-régime qui a lieu uniquement au ralenti, un mode de réglage spécifique du moteur sur l'ensemble de ses points de fonctionnement qui consiste à dégrader l'avance à l'allumahe. Enfin, si la mise en action est vouée à être encore plus longue (cas D par exemple), on peut par exemple au bout d'un certain temps dégrader encore plus le rendement de combustion du moteur, par exemple en retardant l'injection du carburant dans les cylindres, au prix d'une surconsommation accrue. Bien entendu, d'autres choix de réglage peuvent être faits, soit de manière alternative selon la durée de la mise en action, soit de manière combinée, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion de l'amorçage d'un catalyseur 3 voies placé dans une ligne d'échappement d'un moteur à essence, ledit moteur comprenant des cylindres dotés chacun d'au moins une soupape d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- Une étape de calcul de l'enthalpie H des gaz d'échappement, permettant de déterminer la quantité de chaleur fournie au catalyseur,
- Une étape de détermination d'une valeur de l'enthalpie seuil S signalant l'amorçage du catalyseur,
- Une étape d'arrêt de la mise en action du catalyseur lorsque la valeur calculée de l'enthalpie H atteint la valeur de ladite enthalpie seuil S.
2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul de l'enthalpie s'effectue à partir de l'intégrale temporelle suivante, l'intégration commençant au démarrage du moteur :
DH = G Qech x Cp x Tavt x dt Avec :
- Qech = débit massique de gaz à l'échappement [kg/h]
- Cp=capacité calorifique des gaz d'échappement [J/kg/K]
- Tavt =température des gaz aux soupapes d'échappement [K]
3. Procédé de gestion selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit massique de gaz à l'échappement est déterminé au moyen d'un débitmètre.
4. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la température des gaz aux soupapes d'échappement est modélisée au préalable par un estimateur issu d'un modèle cartographique qui est fonction du couple et du régime moteur, et qui est corrigé par la température T° d'eau du moteur, par l'avance à l'allumage et par la richesse dans le cylindre.
5. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur de l'enthalpie seuil S est fonction de la température d'eau du moteur au démarrage et de l'état de vieillissement du catalyseur.
6. Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de l'enthalpie seuil S est égal au produit d'un premier facteur qui est une fonction décroissante de la température d'eau au démarrage du moteur, et d'un deuxième facteur compris entre une valeur positive voisine de 0 et une valeur voisine de 1 et qui dépend de l'état de vieillissement du catalyseur.
7. Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième facteur tend vers une valeur voisine de 0 lorsque le catalyseur est neuf et tend vers une valeur voisine de 1 lorsque le catalyseur est très vieilli.
8. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'état de vieillissement du catalyseur est déterminé à partir de l'amortissement de l'amplitude d'un signal de richesse à l'aval du catalyseur par rapport à l'amplitude d'un signal de richesse à l'amont dudit catalyseur.
PCT/EP2019/063732 2018-05-29 2019-05-28 Procede de gestion de l'amorcage d'un catalyseur de depollution WO2019229027A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020565971A JP7387647B2 (ja) 2018-05-29 2019-05-28 汚染制御触媒コンバータの着火を管理するための方法
US17/058,732 US11193409B2 (en) 2018-05-29 2019-05-28 Method for managing the lightoff of a pollution-control catalytic converter
KR1020207036534A KR20210013711A (ko) 2018-05-29 2019-05-28 오염 제어용 촉매 콘버터의 라이트오프 관리 방법
EP19726697.6A EP3803072A1 (fr) 2018-05-29 2019-05-28 Procede de gestion de l'amorcage d'un catalyseur de depollution
CN201980035200.1A CN112219017B (zh) 2018-05-29 2019-05-28 用于管理污染控制催化剂起燃的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1854587A FR3081918B1 (fr) 2018-05-29 2018-05-29 Procede de gestion de l’amorcage d’un catalyseur de depollution
FR1854587 2018-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019229027A1 true WO2019229027A1 (fr) 2019-12-05

Family

ID=62875016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/063732 WO2019229027A1 (fr) 2018-05-29 2019-05-28 Procede de gestion de l'amorcage d'un catalyseur de depollution

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11193409B2 (fr)
EP (1) EP3803072A1 (fr)
JP (1) JP7387647B2 (fr)
KR (1) KR20210013711A (fr)
CN (1) CN112219017B (fr)
FR (1) FR3081918B1 (fr)
WO (1) WO2019229027A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111878204A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 同济大学 一种柴油机氧化催化器故障诊断方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113586209B (zh) * 2021-09-02 2023-10-31 联合汽车电子（重庆）有限公司 汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统
FR3137718A1 (fr) 2022-07-08 2024-01-12 Renault S.A.S procédé d’optimisation du chauffage d’un catalyseur pour limiter la consommation de carburant

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0639708A1 (fr) 1993-08-19 1995-02-22 Audi Ag Procédé pour actionner un moteur à combustion interne véhiculaire
WO1995012752A1 (fr) * 1993-11-02 1995-05-11 Unisia Jecs Corporation Dispositif et procede d'estimation de la temperature d'un catalyseur de vehicule
US20040065077A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
FR2981690A3 (fr) 2011-10-21 2013-04-26 Renault Sa Procede de depollution d'un moteur a combustion interne et moteur a combustion interne fonctionnant a richesse 1

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07229419A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の触媒暖機制御装置
JP4122849B2 (ja) * 2001-06-22 2008-07-23 株式会社デンソー 触媒劣化検出装置
GB2492354A (en) * 2011-06-28 2013-01-02 Gm Global Tech Operations Inc Operating an i.c. engine having an electrically driven charge air compressor
US9587573B2 (en) * 2014-03-26 2017-03-07 GM Global Technology Operations LLC Catalyst light off transitions in a gasoline engine using model predictive control
US9903307B2 (en) * 2016-01-04 2018-02-27 Ford Global Technologies, Llc Method of fuel injection control
US10808594B2 (en) * 2018-04-20 2020-10-20 GM Global Technology Operations LLC Generalized cold start emissions reduction strategy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0639708A1 (fr) 1993-08-19 1995-02-22 Audi Ag Procédé pour actionner un moteur à combustion interne véhiculaire
WO1995012752A1 (fr) * 1993-11-02 1995-05-11 Unisia Jecs Corporation Dispositif et procede d'estimation de la temperature d'un catalyseur de vehicule
US20040065077A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
FR2981690A3 (fr) 2011-10-21 2013-04-26 Renault Sa Procede de depollution d'un moteur a combustion interne et moteur a combustion interne fonctionnant a richesse 1

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111878204A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 同济大学 一种柴油机氧化催化器故障诊断方法
US11208937B1 (en) 2020-07-21 2021-12-28 Tongji University Method for diagnosing diesel oxidation catalyst fault

Also Published As

Publication number Publication date
CN112219017B (zh) 2022-09-13
EP3803072A1 (fr) 2021-04-14
US20210215075A1 (en) 2021-07-15
FR3081918A1 (fr) 2019-12-06
KR20210013711A (ko) 2021-02-05
FR3081918B1 (fr) 2020-05-08
CN112219017A (zh) 2021-01-12
US11193409B2 (en) 2021-12-07
JP2021525334A (ja) 2021-09-24
JP7387647B2 (ja) 2023-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105840275B (zh) 用于维持dfso的方法和系统
FR2875539A1 (fr) Procede et dispositif de gestion d&#39;un moteur a combustion interne equipe d&#39;un catalyseur
EP3803072A1 (fr) Procede de gestion de l&#39;amorcage d&#39;un catalyseur de depollution
JP5505447B2 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2007119015A1 (fr) Procede et dispositif de controle de la regeneration d&#39;un systeme de depollution
US5490381A (en) Need-based method of heating a catalyst in the exhaust system of an internal combustion engine
FR2833651A1 (fr) Procede de fonctionnement d&#39;un moteur a combustion interne d&#39;un vehicule automobile
JP2785707B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
FR3069887A1 (fr) Procede de regeneration passive d’un filtre a particules pour un moteur avec boite de vitesses automatique
EP1115965B1 (fr) Procede et dispositif de commande du mode de combustion d&#39;un moteur a combustion interne
EP1295030B1 (fr) Procede de protection en temperature pour tubulure d&#39;echappement de moteur d&#39;automobile
FR2870887A1 (fr) Procede de gestion d&#39;un moteur a combustion interne
JP3149781B2 (ja) エンジンの排気ガス浄化装置
EP2078840B1 (fr) Strategie de mise en oeuvre d&#39;un processus de chauffage rapide d&#39;un catalyseur
JP3959910B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP4303409A1 (fr) Procédé d&#39;optimisation du chauffage d&#39;un catalyseur pour limiter la consommation de carburant
FR2981690A3 (fr) Procede de depollution d&#39;un moteur a combustion interne et moteur a combustion interne fonctionnant a richesse 1
FR2916229A1 (fr) Procede de controle des emissions polluantes d&#39;un moteur diesel
EP1413720A2 (fr) Procédé de détermination de la température interne d&#39;un filtre à particules, procédé de commande de la génération du filtre à particules, système de commande et filtre à particules correspondant
FR2838779A1 (fr) Procede de controle du couple d&#39;un moteur a combustion interne
JP5164619B2 (ja) 内燃機関の運転制御方法
JP2003343318A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化制御装置
EP1411228A1 (fr) Procédé de régénération d&#39;un filtre à particules et dispositif de mise en oeuvre
EP2444640A1 (fr) Procédé de commande de la régéneration d&#39;un filtre à particules
JP2012202388A (ja) 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置

Legal Events

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

Ref document number: 19726697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020565971

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207036534

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019726697

Country of ref document: EP

Effective date: 20210111