Système de régénération périodique d'un dispositif de piégeage catalytique d'oxydes d'azote

La présente invention concerne un système et un procède de régénération périodique d'un dispositif de piégeage catalytique d'oxydes d'azote NO _x , comprenant une phase catalytique, et traverse par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile

Les moteurs a combustion interne produisent des gaz d'échappement qui contiennent des substances polluantes réglementées, telles que les oxydes d'azote NO _x , les hydrocarbures imbrûlés HC, le monoxyde de carbone CO et les particules qu'il est nécessaire de traiter.

Les seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles sont régulièrement revus à la baisse dans le cadre de l'évolution de réglementation sur la dépollution.

De manière classique, les oxydes d'azote émis par le moteui dans les gaz d'échappement, sont traités par un piège à oxydes d'azote implanté dans la ligne d'échappement du moteur.

Dans les conditions normales de fonctionnement en mélange pauvre en carburant du moteur, c'est-à-dire lorsque la richesse en carburant des gaz à l'échappement est faible, le piège à oxydes d'azote stocke les oxydes d'azote sous forme de nitrates sur des sites d'adsorption, par exemple des oxydes de baryum

La capacité de stockage d'un tel piège étant limitée, il est nécessaire de régénérer le piège régulièrement par fonctionnement en mélange riche en carburant, en élevant la richesse en carburant des ga/ a l'échappement par contrôle moteur, à une valeui très légèrement supérieure a un

Dans de telles conditions, les oxydes d'azote NO _x sont désorbés des sites de stockage et éliminés sous forme d'azote par un catalyseur

II est nécessaire de bien gérer les phases de stockage et les phases de régénération du dispositif de piégeage catalytique

En effet, lorsque le dispositif de piégeage catalytique est sature en oxydes d'azote adsorbés, les gaz d'échappement rejetés contiennent une quantité d'oxydes d'azote supérieure aux normes autorisées

Le document FR 2 856 741 (RENAULT) porte sur un système et un procédé d'estimation d'une masse d'oxydes d'azote stockée dans un dispositif de piégeage catalytique d'oxydes d'azote, comprenant une phase catalytique, et traverse par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L'estimation de la masse d'oxydes d'azote stockée dans le dispositif de piégeage catalytique est effectuée par combinaison d'un modèle thermique et d'un modèle d'adsorption

Le document EP-A-503053 (NISSAN) porte sur la régénération d'un dispositif de piégeage catalytique des oxydes d'azote

Un but de l'invention est d'améliorer la précision de l'estimation de la quantité d'oxydes d'azote stockée dans le dispositif de piégeage catalytique

Aussi, selon un aspect de l'invention, il est propose un système de régénération périodique d'un dispositif de piégeage catalytique d'oxydes d'azote, comprenant une phase catalytique, et traversé pai les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile Le système comprend une unité de commande électronique pourvue de moyens d'estimation de la quantité instantanée d ^' oxydes d'azote piégée dans ladite phase catalytique lors du fonctionnement du moteur en mélange pauvre en carburant En outre, le système

comprend une cartographie apte à déterminer une quantité instantanée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique, par desorption, lors du fonctionnement du moteur en mélange pauvre en carburant, et évacuée dans les gaz d'échappement du véhicule Le système de régénération périodique du dispositif de piégeage catalytique fonctionne avec une précision améliorée, et ainsi améliore l'efficacité de fonctionnement d'un tel système

En outre, cette amélioration a un surcoût très faible, car elle ne nécessite pas l'utilisation de capteurs supplémentaires Dans un mode de réalisation, ladite cartographie compiend des paramètres d'entrée comprenant la température dans le dispositif de piégeage catalytique et le débit de gaz traversant le dispositif de piégeage catalytique

Ces deux paramètres permettent de prendre en compte le phénomène de desorption des oxydes d'azote avec une précision améliorée.

Avantageusement, lesdits paramètres d'entrée de ladite cartographie comprennent, en outre, des informations représentatives de l'empoisonnement au soufre et du vieillissement du dispositif catalytique.

Ces paramètres supplémentaires permettent d'améliorer la précision de l'estimation de la quantité instantanée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique par desorption

Dans un mode de réalisation préfère, le système comprend un soustracteur adapte pour soustraire ladite quantité instantanée déterminée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique par desorption, de la quantité instantanée estimée d'oxydes d'azote piegee dans ladite phase catalytique.

Selon un autre aspect de l'invention, il est également propose un procédé de regénération périodique d'un dispositif de piegeage catalytique d'oxydes d'azote comprenant une phase catalytique, et traversé par les gaz d'échappement d'un moteur a combustion interne de véhicule automobile On estime la quantité instantanée d'oxydes d'azote piégée dans ladite phase catalytique lors du fonctionnement du moteur en mélange pauvre en carburant On utilise une cartographie pour déterminer une quantité instantanée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique, par désorption, lors du fonctionnement du moteur en mélange pauvre en carburant, et évacuée dans les ga/ d'échappement du véhicule

Avantageusement, ladite cartographie comprend des paiametres d'entrée comprenant la température dans le dispositif de piegeage catalytique et le débit de gaz traversant le dispositif de piegeage catalytique

En outre, lesdits paramètres d'entrée de ladite cartographie comprennent des informations représentatives de l'empoisonnement du soufre et du vieillissement du dispositif catalytique

Dans un mode de mise en œuvre, on soustrait ladite quantité instantanée déterminée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique par désorption, de la quantité instantanée estimée d ^' oxydes d'azote piégée dans ladite phase catalytique.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront a la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faite en référence aux dessins annexes, sur lesquels

- la figure 1 est un schéma synoptique d'un système selon un aspect de l'invention ,

- la figure 2 est une représentation détaillée du système de la figure 1 , et

- la figure 3 représente les quantités instantanées d'oxydes d'azote calculée et maximale stockées dan le dispositif de piegeage catalytique.

Sur la figure 1, on a représenté l'architecture générale d'un système de régénération périodique d'un dispositif de piegeage catalytique 1 d'oxydes d'azote comprenant une phase catalytique, et traversé par les gaz d'échappement 2 d'un moteur 3 à combustion interne de véhicule automobile 4 Dispositif catalytique est alimente en gaz d'échappement comprenant une richesse faible en carburant, propre au fonctionnement en mélange pauvre en carburant Le véhicule

4 comprend une unité de commande électronique 5 connectée avec le moteur 3, ainsi qu'avec de nombreux éléments du véhicule 4, non représentes.

En particulier, l'unité de commande électronique 5 est capable de commander le fonctionnement du moteur en mélange riche en carburant lors de phases de régénération périodiques du dispositif de piegeage catalytique 1. L'unité de commande électronique 5 est connectée à un capteur de débit de gaz 6 dispose en amont du dispositif de piegeage catalytique 1 dans la ligne d'échappement 2, par une connexion 7

En outre, l'unité de commande électronique 5 est reliée pai une connexion 8 à un capteur de température 9 dans le dispositif de piegeage catalytique 1 Le capteur de débit 6 transmet a l'unité de commande électronique 5 la valeur du débit de gaz traversant le dispositif de piegeage catalytique 1

En variante, la quantité de gaz d'échappement traversant le dispositif de piegeage catalytique 1 peut être transmise par un

estimateur de la quantité de gaz d'échappement du moteur 3 traversant le dispositif de piégeage catalytique 1.

La température dans le dispositif de piégeage catalytique 1 peut, en variante, être fournie par un estimateur de la température interne au dispositif de piégeage catalytique 1.

Le moteur 3 rejette des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 2. Ces gaz d'échappement traversent le dispositif de piégeage catalytique 1 qui stocke une partie des oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement. Ces gaz sont ensuite rejetés dans l'atmosphère.

La figure 2 illustre plus en détail le fonctionnement du système de la figure 1.

Une estimation de la quantité instantanée d'oxydes d'azote piégée dans la phase catalytique du dispositif de piégeage catalytique 1 est calculée par un module d'estimation 10 de la quantité instantanée d'oxydes d'azote piégée dans la phase catalytique du dispositif de piégeage catalytique 1 et un module de sommation 11 pour sommer les quantités instantanées d'oxydes d'azote stockées et délivrer en sortie une quantité d'oxydes d'azote stockée dans la phase catalytique du dispositif de piégeage 1.

Ce calcul de la quantité instantanée d'oxydes d'azote stockée est effectué au moyen de méthodes d'estimations classiques.

En outre, une cartographie 12 permet de déterminer une quantité instantanée d'oxydes d'azote éliminée de ladite phase catalytique par désorption, lors du fonctionnement du moteur 3 en mélange pauvre en carburant.

La cartographie 12 comprend des paramètres d'entrée comprenant la température T _piC ge dans le dispositif de piégeage

catalytique 1, et le débit de gaz Q _gaz dans le dispositif de piégeage catalytique 1.

Un soustracteur 13 permet de soustraire à la quantité instantanée d'oxydes d'azote stockés calculée par le module 10, la quantité instantanée d'oxydes d'azote désorbée fournie par la cartographie 12.

En effet, le dispositif de piégeage catalytique ne peut stocker au maximum qu'une quantité instantanée d'oxydes d'azote correspondant à une efficacité instantanée nulle. On entend par efficacité instantanée de stockage des oxydes d'azote le rapport de la quantité instantanée d'oxydes d'azote en sortie du dispositif de piégeage catalytique 1 et de la quantité instantanée d'oxydes d'azote en entrée du dispositif de piégeage catalytique 1.

L'efficacité instantanée de stockage des oxydes d'azote est représentative du taux d'occupation instantanée des sites destinés à stocker les oxydes d'azote.

Ainsi, lorsque l'efficacité instantanée vaut 100%, la quantité des sites disponibles pour stocker les oxydes d'azote est totale.

Au contraire, l'efficacité de stockage des oxydes d'azote est nulle lorsqu'aucun de ces sites est disponible.

L'efficacité instantanée de stockage des oxydes d'azote, pour un débit constant de gaz traversant le dispositif de piégeage 1, dépend de la température de la phase catalytique.

Lors d'un gradient δT de la température T _p]èg c dans le dispositif de piégeage 1, tel qu'illustré sur la figure 3, la quantité instantanée d'oxydes d'azote 0 _NO stockée dans le dispositif 1 pourrait devenir supérieure à la quantité instantanée maximale <2 _,w; ^λ stockable à cette température. Comme la phase catalytique est alors saturée, la différence est désorbée. Si on ne tient pas compte de cette quantité

instantanée d'oxydes d'azote désorbée, la quantité d'oxyde d'azote est surestimée Q _N0 .

Ainsi, l'estimation de la quantité instantanée d'oxydes d'azote stockée dans la phase catalytique a une précision améliorée, et la sommation temporelle de cette quantité instantanée d'oxydes d'azote stockée dans la phase catalytique, calculée par le module de sommation 11, a une précision améliorée.

L'invention permet ainsi de mieux gérer le déclenchement des phases de régénération du dispositif de piégeage catalytique, d'optimiser sa régénération et son fonctionnement, et ainsi d'obtenir une meilleure efficacité de traitement des oxydes d'azote.

En variante, les paramètres d'entrée de la cartographie 12 peuvent comprendre, en outre, des informations représentatives de l'empoisonnement au soufre et du vieillissement du dispositif catalytique, ce qui permet d'améliorer la précision de l'estimation de la quantité d'oxydes d'azote stockés dans le dispositif de piégeage catalytique 1.

L'invention permet d'améliorer la précision de l'estimation de la quantité d'oxydes d'azote stockés dans un dispositif de piégeage catalytique d'oxydes d'azote et d'améliorer le fonctionnement d ^' un système de régénération périodique d'un tel dispositif, à faible coût.