EP0961875B1 - Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne Download PDF

Info

Publication number
EP0961875B1
EP0961875B1 EP98959959A EP98959959A EP0961875B1 EP 0961875 B1 EP0961875 B1 EP 0961875B1 EP 98959959 A EP98959959 A EP 98959959A EP 98959959 A EP98959959 A EP 98959959A EP 0961875 B1 EP0961875 B1 EP 0961875B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
engine
converter
purge
nitrogen oxides
effectiveness
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98959959A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0961875A1 (fr
Inventor
Stéphan BEURTHEY
Daniel Cozler
Jean-Claude Mollet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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 SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP0961875A1 publication Critical patent/EP0961875A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0961875B1 publication Critical patent/EP0961875B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • 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
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents using means for controlling, e.g. purging, the absorbents or adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • 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
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • 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
    • F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0806—NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0811—NOx storage efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a method of control of the purge of a processing catalytic converter exhaust from an internal combustion engine comprising means for adsorption of nitrogen oxides contained in these gases, of the type according to which triggers such a purge by increasing the richness of the air / fuel supply mixture of the engine, from a wealth corresponding to a poor or stoichiometric mixture.
  • n ° 560 961 to use a catalytic converter trifunctional modified in that it comprises means adsorption of NOx present in the exhaust gases, when the air / fuel mixture supplied to the engine is poor, which avoids discharging them into the atmosphere.
  • the aforementioned European patent proposes to order the richness of the air / fuel mixture supplying the motor so as to periodically switch wealth of this mixture of a value corresponding to a mixture lean to a value corresponding to a mixture stoichiometric or overstoichiometric, this switching causing the desorption of the NOx adsorbed in the pot then their reduction by HC and carbon monoxide CO then in the pot because of the increase in richness of the mixture, these last two chemical species before themselves be oxidized into less cash polluting, in accordance with two of the three functions classics of the catalytic converter.
  • the decision to purge the pot is made on a exceeding a filling rate of the NOx pot.
  • Gold the NOx adsorption capacity of the pot depends on the pot temperature, not taken into account in this strategy.
  • the duration of a purge is dependent only the temperature of the pot. It therefore does not not account for another essential variable, namely the engine flow rate in reducing materials (HC, CO).
  • the object of the present invention is to provide a method of controlling the purge of a catalytic converter exhaust gas treatment of a combustion engine internal comprising means for adsorption of nitrogen oxides contained in these gases, a process which does not have the disadvantages mentioned above of the methods of purging catalytic converters of this type known in the art which allows in particular to reduce again the overconsumption due to the purging of the NOx pot through closer monitoring of storage and NOx clearance in the catalytic converter and by a more precise adjustment of the pot purge times.
  • the present invention also aims to provide a such a process which does not require the presence of a oxygen at the outlet of the catalytic converter.
  • a purge control method of a exhaust gas treatment catalytic converter internal combustion engine said pot comprising means of adsorption of nitrogen oxides contained in these gas, according to which such a purge is initiated by a increased richness of an air / fuel mixture engine power, from a wealth corresponding to a lean or stoichiometric mixture, this process being remarkable in that a) we evaluate, at using a table depending on the temperature of the pot and its filling rate with nitrogen oxides, the efficiency of the pot in terms of adsorption and reduction of oxides of nitrogen, and b) a purge of the pot is triggered when said efficiency falls below a predetermined value, depending on the temperature of the pot.
  • said rate of filling the pot with nitrogen oxides from a evaluation of the current quantity of oxides stored during an operating phase of the mixed engine poor, we draw the said rate from this evaluation and a table giving the maximum amount of nitrogen oxides adsorbable by the pot, depending on the temperature of the pot and the current concentration of nitrogen oxides in engine exhaust.
  • the EFFDENOX ratio is taken into account between the flow of nitrogen oxides treated by the pot and the flow rate of nitrogen oxides exiting the engine, said ratio EFFDENOX being taken from a table depending on the pot temperature.
  • instant efficiency overall of the pot is measured by the EFFNOX flow ratio nitrogen oxides at the outlet of an exhaust line of the engine, at the flow rate of said oxides at the outlet of the engine.
  • FIG. 1 of the accompanying drawing an internal combustion engine 1 controlled by a digital electronic computer 2.
  • the computer 2 receives and processes signals from various sensors, in particular a sensor 3 of the pressure P (or flow) of the air admitted into the engine 1, to control in particular the opening time t i of fuel injectors 7 in the engine 1.
  • the exhaust gases from the engine pass through a line of exhaust 4 1 , 4 2 , 4 3 which successively passes through, and in this order, a possible priming catalytic converter 5 and trifunctional catalytic converter 6 of the type of those mentioned in the aforementioned patents, namely a pot comprising means for adsorption of nitrogen oxides NOx when the engine operates in a lean mixture, these oxides being desorbed, or "destocked", when the engine is supplied with an air / fuel mixture of richness greater than or equal to 1 suitable for leaving in the es exhaust gases from the engine of reducing chemical species (HC, CO) capable of reducing the desorbed NOx, unburnt hydrocarbons HC and CO being themselves then oxidized into less polluting or non-polluting chemical species (CO 2 , H 2 O , etc ).
  • a temperature sensor 8 supplies the temperature T cat of the pot 6 to the computer 2.
  • This digital computer 2 is duly programmed for perform, in addition to the tasks that are conventionally assigned to it entrusted, the method according to the invention for controlling purge of catalytic converter 6, and treatment of NOx desorbed during the purges, which will be described in the after.
  • This process uses models for evaluation quantities of nitrogen oxides which are successively stored by the pot, destocked and reduced by this pot. It also makes use of an expert system to control the triggering and duration of purges according to evaluations from models. We successively describe in the following these models and this expert system implemented works using software means incorporated into the digital computer 2.
  • the pot 6 then adsorbs part of the NOx formed in the engine, reduces another part thanks to the any unburnt hydrocarbons and monoxide carbon and releases into exhaust line 4 a third part of these NOx, corresponding to oxides which are neither stored nor reduced.
  • NS / NSC amount of NOX adsorbed (NS) maximum adsorbable amount (NSC)
  • EFFNOX is a function of the temperature of the pot 6, of the filling rate NS / NSC as well than, to a lesser extent, the engine flow in NOx.
  • the graphs in Figure 2 show variations of EFFNOX as a function of the temperature and the rate of filling.
  • FIG. 3 shows the shape of the variations in NSC as a function of the temperature of the pot, for two concentration values [NOx] 1 and [NOx] 2 of the nitrogen oxides in the gases leaving the line of exhaust.
  • NS i is the quantity of nitrogen oxide adsorbed at the instant of sampling i (corresponding for example, as is conventional, to the transition to top dead center TDC i of a cylinder of engine 1)
  • NS i NS i-1 + DNSSTOCK DNSSTOCK being the quantity of NOx stored between the TDCs of order (i - 1) and i.
  • [NOx] is the NOx concentration, ie the ratio of the mass of NOx produced by the engine to the mass of air admitted to each combustion of this engine.
  • a map (not shown) makes it possible to evaluate this mass of NOx at each combustion, as a function of the speed N and of the engine load, with application of a correction as a function of the temperature of the engine cooling water.
  • the air mass is evaluated by the computer 2, in a conventional manner, from a measurement of the flow rate or of the air pressure at the intake manifold of the engine 1.
  • the maps illustrated in Figures 2 and 4 provide the values of EFFNOX and EFFDENOX to be taken into account in the DNSSTOCK calculations.
  • the formulas (1) and (2) above make it possible to know at any time the quantity NS i-1 of NOx stored in the pot 6.
  • the cartography of FIG. 3 gives NSC.
  • this destocking and this reduction occurs when the richness of the air / fuel mixture supplying the engine is greater than or equal to 1.
  • Measurements on the bench made it possible to establish the graph of FIG. 5, which represents the variations in the dNS / dM ratio of the quantity of NOx destocked by a mass dM of reducing agents (H 2 , CO, unburnt hydrocarbons) as a function of the filling rate NS / NSC of pot 6, for a temperature of this pot equal to 350 ° C.
  • the graph in FIG. 5, and other similar ones corresponding to other values of the temperature are stored in the computer 2 in the form of a map, like the graphs in FIGS. 2 to 4.
  • the making a destocking decision involves either EFFNOX overall instantaneous efficacy, i.e. EFFSTOCK instant storage.
  • Each of these two quantities can be taken into account. account either by its instantaneous value or by its value current average since the last purge.
  • the flowchart in Figure 6 illustrates the conditions that govern changes in the wealth setpoint of the engine fuel air / fuel mixture, depending on the conditions that determine a tilting of the engine operating mode between three modes: "purge” mode, the "stoichiometric mixture” mode and the “lean mixture” mode. These are the switches between any of these modes and any of the two others which are managed by the expert system. This is how that it manages the triggering and stopping of the phases purge the catalytic converter.
  • the purge operations of the catalytic converter 6 can be triggered while the engine is running lean mixture, either in stoichiometric mixture, being heard that when the engine is running at a wealth greater than 1, this operation is naturally accompanied a purge of the pot.
  • the richness of the mixture is then set to a RICPURGE value taken from a "carlean” map based on the pressure P at the engine and intake manifold speed N of this engine.
  • the models described above allow to constantly monitor the evolution of pot efficiency, for example instant efficiency EFFNOX. When it falls below a threshold predetermined Eff_min_lean depending on the temperature of the pot, the system commands a purge of the pot (the bit ox_state changes to 1).
  • the engine then runs at a richness RICSTOC taken from a "carstoc" map whose entries are the pressure at the intake manifold and the speed of the engine.
  • the computer 2 When a purge is requested, the computer 2 reads a wealth of destocking or purging RICPURGE in a "cardenox" table, whose inputs are pressure P at engine manifold and engine speed N.
  • the computer then passes the setpoint from rich air / fuel mixture, or value RICSTOC from carstoc mapping if the engine previously operated in stoichiometric mode, i.e. the RICLEAN value if the engine previously operated in poor mode, at a RICPURGE purge richness setpoint taken from the "cardenox" table.
  • this compensation is carried out either a) by an action on the angle of advance at ignition of the mixture air / fuel when the vehicle does not include means allowing automatic control of the air flow entering the mixture either b) by an action on such means, a "motorized" throttle controlling this air flow, for example.
  • pot 6 then rises gradually. As soon as this (at time t 2 ) exceeds a threshold value Eff_max, depending on the temperature of the pot, the purging is stopped (nox_state is set to 0). The richness R returns to the RICLEAN set value stored in the carlean table, the protlean bit is reset to 0 and the lowering of the torque following the lowering of the richness is compensated by a cancellation of the advance withdrawal ordered at the start purge.
  • FIG. 10 Another possible evolution of the purge has been illustrated in FIG. 10. After triggering of the latter at time t 5 , as in FIG. 9, the conditions for returning the operation of the engine in lean mixture reappear at time t 7 , while the purging is not completed (the bits auto_lean and lean_state are then 1, as shown in Figure 6). The wealth is gradually brought back to RICLEAN and the advance goes up to the corresponding value (instant t 8 ).
  • FIG. 11 illustrates the development of such a purge, triggered by the transition from efficiency to a low threshold Eff_min at time t 9 .
  • the richness then gradually rises to the RICPURGE value while the advance Av is maintained at the previous value suitable for operation at stoichiometry.
  • the purging stops at time t 10 when the efficiency has returned to a high threshold Eff_max. Wealth is gradually brought back to RICSTOC.
  • the advance is then gradually incremented to a value suitable for the combustion of a lean mixture.
  • the invention allows to achieve the set goals, namely to provide a process for controlling the NOx purge of a catalytic converter comprising means for adsorption / desorption of such oxides contained in the exhaust gases of a internal combustion, suitable for organizing this purge of so as to minimize overconsumption of fuel that it implies.
  • the savings thus obtained by the implementation of this process are further increased by the this process does not require the presence of a oxygen at the outlet of the catalytic converter.
  • the process according to the invention compensates for variations in engine torque that could be observed otherwise during the purges of the pot, for the comfort of driving the vehicle and, more generally, comfort passengers of the vehicle.
  • the invention is not limited to the mode described and depicted as an example. This is how the compensation of torque variations mentioned above could be obtained otherwise than by an action on the advance to ignition.
  • the engine management computer such as a butterfly says "motorized” for example
  • compensation for excess torque due to enrichment of the air / fuel mixture during purges, compared to the set point set by the driver, can be obtained by a reduction concomitant with the amount of air entering the engine.
  • the general strategy for triggering and stopping purges described above in conjunction with chronograms of Figures 7 to 12 remains substantially the even.
  • the present invention obviously extends to a control method in which the variations in torque mentioned above are offset by an action combined on ignition advance and quantity of air entering the engine, when the latter is possible.

Landscapes

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

Description

La présente invention est relative à un procédé de commande de la purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant des moyens d'adsorption d'oxydes d'azote contenus dans ces gaz, du type suivant lequel on déclenche une telle purge par un accroissement de la richesse du mélange air/carburant d'alimentation du moteur, à partir d'une richesse correspondant à un mélange pauvre ou stoechiométrique.
Pour réduire la pollution de l'atmosphère par les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, en particulier ceux qui assurent la propulsion de véhicules automobiles, on équipe couramment les lignes d'échappement de ces gaz d'un pot catalytique ayant pour fonction de transformer les espèces chimiques nocives contenues dans ces gaz en espèces chimiques moins nocives, voire inoffensives.
C'est ainsi que l'on connaít un pot catalytique dit "à trois voies" ou "trifonctionnel", du fait qu'il exécute une triple fonction d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés (HC), d'oxydation du dangereux CO en CO2, et de réduction des oxydes d'azote en azote gazeux. Le souci de réduire encore la pollution de l'atmosphère a provoqué de l'intérêt pour un moteur à combustion interne capable de fonctionner essentiellement avec un mélange air/carburant dit" pauvre", c'est-à-dire dont la richesse en carburant est inférieure à celle du mélange stoechiométrique. Lorsqu'on utilise un pot catalytique trifonctionnel classique pour dépolluer les gaz d'échappement d'un tel moteur fonctionnant en mélange pauvre, on observe cependant une franche perte d'efficacité du pot en ce qui concerne la réduction des oxydes d'azote (notés dans la suite NOx), qui sont particulièrement nocifs.
Pour pallier cet inconvénient, on propose dans le brevet européen n° 560 961 d'utiliser un pot catalytique trifonctionnel modifié en ce qu'il comprend des moyens d'adsorption des NOx présents dans les gaz d'échappement, lorsque le mélange air/carburant fourni au moteur est pauvre, ce qui évite de les évacuer alors dans l'atmosphère. Pour éviter que cette adsorption ne provoque, à la longue, une saturation de la capacité d'adsorption du pot en NOx, et donc une perte d'efficacité du pot de ce point de vue, le brevet européen précité propose de commander la richesse du mélange air/carburant d'alimentation du moteur de manière à commuter périodiquement la richesse de ce mélange d'une valeur correspondant à un mélange pauvre à une valeur correspondant à un mélange stoechiométrique ou surstoechiométrique, cette commutation provoquant la désorption des NOx adsorbés dans le pot puis leur réduction par les HC et le monoxyde de carbone CO alors dans le pot du fait de l'accroissement de la richesse du mélange, ces deux dernières espèces chimiques devant elles-mêmes être oxydées en espèces moins polluantes, conformément à deux des trois fonctions classiques du pot catalytique.
Cette commutation de la richesse du mélange air/carburant d'une valeur correspondant à un mélange pauvre à une valeur correspondant à un mélange riche, pour un but de dépollution des gaz d'échappement, entraíne une surconsommation de carburant fonction des moyens mis en oeuvre pour évaluer les quantités de gaz adsorbées (ou "stockées") et désorbées (ou "destockées") par le pot ainsi que des moyens utilisés pour déclencher la purge du pot et régler la durée de cette purge.
A cet égard, on connaít de la demande de brevet européen n° 598 917 un dispositif du type évoqué ci-dessus qui développe une stratégie suivant laquelle on considère qu'en dessous d'une certaine quantité stockée de NOx, les NOx arrivant dans le pot sont complètement stockés. Au-dessus de cette quantité, c'est une fraction seulement des NOx arrivant dans le pot qui est stockée.
La décision de purger le pot est prise sur un dépassement d'un taux de remplissage du pot en NOx. Or, la capacité d'adsorption en NOx du pot est fonction de la température du pot, non prise en compte dans cette stratégie. En outre, la durée d'une purge est fonction seulement de la température du pot. Elle ne tient donc pas compte d'une autre variable essentielle, à savoir le débit du moteur en matières réductrices (HC, CO).
On connaít aussi de la demande de brevet européen n° 733 786 un dispositif comportant, en aval du pot, une sonde à oxygène. Lors d'une purge, quand cette sonde indique que la richesse du mélange air/carburant d'alimentation du moteur, évaluée à partir de la composition des gaz d'échappement, est plus grande que 1, la purge du pot est considérée comme complète et est arrêtée. Le temps de purge est alors fonction de la quantité de NOx destockée, qui est fonction du régime du moteur, du temps d'ouverture d'injecteurs de carburant dans le moteur, de la richesse du mélange air/carburant et d'un paramètre fonction de la détérioration du pot, prise en compte par le signal délivré par la sonde à oxygène. Ce dispositif présente l'inconvénient d'exiger la présence d'une sonde à oxygène en aval du pot catalytique.
La présente invention a pour but de fournir un procédé de commande de la purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant des moyens d'adsorption d'oxydes d'azote contenus dans ces gaz, procédé qui ne présente pas les inconvénients évoqués ci-dessus des procédés de purge des pots catalytiques de ce type connus dans la technique antérieure, et qui permette en particulier de réduire encore la surconsommation due aux purges du pot en NOx par un suivi plus étroit des mécanismes de stockage et de destockage des NOx dans le pot catalytique et par un ajustement plus précis des temps de purge du pot.
La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui n'exige pas la présence d'une sonde à oxygène en sortie du pot catalytique.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaítront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit pot comprenant des moyens d'adsorption d'oxydes d'azote contenus dans ces gaz, suivant lequel on déclenche une telle purge par un accroissement de la richesse d'un mélange air/carburant d'alimentation du moteur, à partir d'une richesse correspondant à un mélange pauvre ou stoechiométrique, ce procédé étant remarquable en ce que a) on évalue, à l'aide d'une table fonction de la température du pot et de son taux de remplissage en oxydes d'azote, l'efficacité du pot en matière d'adsorption et de réduction des oxydes d'azote, et b) on déclenche une purge du pot quand ladite efficacité tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, fonction de la température du pot.
Suivant l'invention encore, on évalue ledit taux de remplissage du pot en oxydes d'azote à partir d'une évaluation de la quantité courante d'oxydes stockée pendant une phase de fonctionnement du moteur en mélange pauvre, on tire ledit taux de cette évaluation et d'une table donnant la quantité maximale d'oxydes d'azote adsorbable par le pot, en fonction de la température du pot et de la concentration courante en oxydes d'azote des gaz d'échappement du moteur.
Pour l'évaluation de la quantité courante d'oxydes d'azote stockée, on prend en compte le rapport EFFDENOX entre le débit d'oxydes d'azote traité par le pot et le débit d'oxydes d'azote sorti du moteur, ledit rapport EFFDENOX étant tiré d'une table fonction de la température du pot.
Pendant une purge, on évalue continûment les quantités d'oxydes d'azote destockées successivement par le pot, par les quantités de carburant injectées successivement dans le moteur et on arrête la purge quand l'efficacité du pot remonte au-dessus de ladite valeur de seuil prédéterminée du fait desdits destockages successifs.
Suivant l'invention encore, l'efficacité instantanée globale du pot est mesurée par le rapport EFFNOX du débit des oxydes d'azote à la sortie d'une ligne d'échappement du moteur, au débit desdits oxydes à la sortie du moteur.
En variante, ladite efficacité est l'efficacité instantanée de stockage EFFSTOCK telle que : EFFSTOCK = EFFNOx - EFFDENOX 1 - EEFDENOX
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel :
  • la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne équipé des moyens permettant d'exécuter le procédé de commande de purge suivant l'invention,
  • la figure 2 est un graphe de l'efficacité instantanée globale EFFNOX en fonction du taux de remplissage et de la température du pot,
  • la figure 3 est un graphe de la capacité de stockage maximale NSC du pot,
  • la figure 4 est un graphe de l'efficacité EFFDENOX en fonction de la température du pot,
  • la figure 5 est un graphe du rapport dNS/dM de la quantité dNS de NOx destockée par une quantité dM de matières réductrices présente dans le pot, en fonction du taux de remplissage du pot, à une température du pot de 350°C.
  • la figure 6 est l'organigramme d'un système expert mettant en oeuvre le procédé de commande suivant la présente invention, et
  • les figures 7 à 12 sont des groupes de chronogrammes illustrant diverses phases du procédé de commande suivant la présente invention.
On a représenté à la figure 1 du dessin annexé un moteur à combustion interne 1 commandé par un calculateur électronique numérique 2. Classiquement, le calculateur 2 reçoit et traite des signaux venus de divers capteurs, en particulier d'un capteur 3 de la pression P (ou du débit) de l'air admis dans le moteur 1, pour commander en particulier le temps d'ouverture ti d'injecteurs de carburant 7 dans le moteur 1. Les gaz d'échappement du moteur passent dans une ligne d'échappement 41,42,43 qui traverse successivement, et dans cet ordre, un pot catalytique d'amorçage éventuel 5 et pot catalytique trifonctionnel 6 du type de ceux évoqués dans les brevets précités, à savoir un pot comprenant des moyens d'adsorption des oxydes d'azote NOx lorsque le moteur fonctionne en mélange pauvre, ces oxydes étant désorbés, ou "destockés", lorsque le moteur est alimenté avec un mélange air/carburant de richesse supérieure ou égale à 1 propre à laisser subsister dans les gaz d'échappement du moteur des espèces chimiques réductrices (HC, CO) susceptibles de réduire les NOx désorbés, les hydrocarbures imbrûlés HC et le CO étant eux-mêmes oxydés alors en espèces chimiques moins ou non polluantes (CO2, H2O, etc...). Un capteur 8 de température fournit la température Tcat du pot 6 au calculateur 2.
Ce calculateur numérique 2 est dûment programmé pour exécuter, outre les tâches qui lui sont classiquement confiées, le procédé suivant l'invention de commande de purge du pot catalytique 6, et de traitement des NOx désorbés lors des purges, que l'on va décrire dans la suite.
Ce procédé fait usage de modèles pour l'évaluation des quantités d'oxydes d'azote qui sont successivement stockées par le pot, destockées et réduites par ce pot. Il fait aussi usage d'un système expert pour commander le déclenchement et la durée des purges en fonction des évaluations tirées des modèles. On décrit successivement dans la suite ces modèles et ce système expert mis en oeuvre à l'aide de moyens logiciels incorporés au calculateur numérique 2.
Pour la modélisation du fonctionnement du pot catalytique 6, on distinguera les fonctionnements suivants :
  • fonctionnement en stockage des oxydes d'azote, appelés dans la suite "stockage des NOx", fonctionnement que l'on observe quand le moteur est alimenté en mélange pauvre,
  • fonctionnement en destockage des oxydes d'azote, ou "destockage des NOx", que l'on observe quand le moteur est alimenté avec un mélange riche, les NOx destockés étant alors réduits grâce aux excès d'hydrocarbures (HC) et de monoxyde de carbone (CO) que l'on trouve dans les gaz d'échappement du moteur du fait de la combustion incomplète du mélange air/carburant, et
  • fonctionnement à la stoechiométrie, où on suppose que le pot 6 ne stocke ni ne destocke des NOx. A cet égard, il faut comprendre qu'un mélange air/carburant "stoechiométrique" d'alimentation du moteur peut cependant produire des gaz d'échappement contenant des hydrocarbures imbrûlés et du CO du fait de la combustion incomplète du mélange stoechiométrique d'entrée. Ces composés réducteurs peuvent alors assurer le destockage et la réduction des NOx, tout comme un mélange "riche". C'est pourquoi on distinguera dans la suite essentiellement les mélanges air/carburant "pauvres" de richesse inférieure à 1 et les mélanges de richesse supérieure ou égale à 1.
Modèle de fonctionnement en stockage des NOx
Le pot 6 adsorbe alors une partie des NOx formés dans le moteur, en réduit une autre partie grâce aux éventuels hydrocarbures imbrûlés et au monoxyde de carbone et rejette dans la ligne d'échappement 4 une troisième partie de ces NOx, correspondant à des oxydes d'azote qui ne sont ni stockés ni réduits.
Suivant la présente invention, on définit l'efficacité instantanée globale EFFNOX, l'efficacité instantanée de traitement EFFDENOX et l'efficacité instantanée de stockage EFFSTOCK du pot de la manière suivante : EFFNOX = débit NOx à la sortie de la ligne d'échappement débit NOx à la sortie du moteur 1 EFFDENOX = débit NOx réduits dans le pot 6 débit NOx à la sortie du moteur 1 EFFSTOCK = EFFNOX - EFFDENOX 1 - EFFDENOX
On définit aussi le taux de remplissage NS/NSC du pot 6 : NS/NSC = quantité de NOX adsorbée (NS) quantité maximale adsorbable (NSC)
Des mesures opérées sur le moteur au banc ont permis de relever les variations de EFFNOX, EFFDENOX et NS en fonction de divers paramètres. EFFNOX est fonction de la température du pot 6, du taux de remplissage NS/NSC ainsi que, dans une moindre mesure, du débit du moteur en NOx. Les graphes de la figure 2 font apparaítre des variations de EFFNOX en fonction de la température et du taux de remplissage.
On a représenté à la figure 3 l'allure des variations de NSC en fonction de la température du pot, pour deux valeurs de concentration [NOx]1 et [NOx]2 des oxydes d'azote dans les gaz sortant de la ligne d'échappement.
On a représenté à la figure 4 les variations de EFFDENOX en fonction de la température du pot.
On comprend que les divers graphes ci-dessus peuvent être mis en mémoire dans le calculateur 6 sous la forme de tables ou "cartographies", à une ou plusieurs entrées, la lecture de ces tables fournissant des valeurs des grandeurs et des variables prises en compte dans le modèle de fonctionnement, suivant l'invention, du pot 6 en stockage des NOx que l'on décrit ci-dessous.
Ce fonctionnement du pot 6 intervient lorsque le mélange air/carburant d'alimentation du moteur est pauvre, c'est-à-dire sous-stoechiométrique. Si NSi est la quantité d'oxyde d'azote adsorbée à l'instant d'échantillonage i (correspondant par exemple, comme cela est classique, au passage au point mort haut PMHi d'un cylindre du moteur 1), on a : NSi = NSi-1 + DNSSTOCK DNSSTOCK étant la quantité de NOx stockée entre les PMH d'ordre (i - 1) et i.
Suivant l'invention, on évalue DNSSTOCK par : DNSSTOCK = [NOx] • (1 - EFFDENOX) • EFFSTOCK, soit DNSSTOCK = [NOx] • (EFFNOx - EFFDENOX) où [NOx] est la concentration en NOx, soit le rapport de la masse de NOx produits par le moteur à la masse d'air admise à chaque combustion de ce moteur. Une cartographie (non représentée) permet d'évaluer cette masse de NOx à chaque combustion, en fonction du régime N et de la charge du moteur, avec application d'une correction fonction de la température de l'eau de refroidissement du moteur. La masse d'air est évaluée par le calculateur 2, de façon classique, à partir d'une mesure du débit ou de la pression de l'air au collecteur d'admission du moteur 1.
Les cartographies illustrées par les figures 2 et 4 fournissent les valeurs de EFFNOX et EFFDENOX à prendre en compte dans les calculs de DNSSTOCK. Les formules (1) et (2) ci-dessus permettent de connaítre à tout instant la quantité NSi-1 de NOx stockée dans le pot 6. La cartographie de la figure 3 donne NSC. On connaít donc le rapport NS/NSC et la température Tcat du pot, ce qui permet de tirer EFFNOX de la cartographie de la figure 2.
Modèle de fonctionnement en destockage et réduction des NOx
Suivant l'invention, ce destockage et cette réduction interviennent lorsque la richesse du mélange air/carburant d'alimentation du moteur est supérieure ou égale à 1. Des mesures au banc ont permis d'établir le graphe de la figure 5, qui représente les variations du rapport dNS/dM de la quantité de NOx destockée par une masse dM de réducteurs (H2, CO, hydrocarbures imbrûlés) en fonction du taux de remplissage NS/NSC du pot 6, pour une température de celui-ci égale à 350°C. Le graphe de la figure 5, et d'autres similaires correspondant à d'autres valeurs de la température, sont mis en mémoire dans le calculateur 2 sous la forme d'une cartographie, comme les graphes des figures 2 à 4.
Suivant l'invention, le destockage intervient quand la richesse du mélange air/carburant dépasse une valeur de seuil RICPURGE, la quantité NSi de NOx restant stockée dans le pot au PMH d'ordre i étant décrémentée d'une quantité DNSPURGE correspondant à la quantité de NOx destockée entre les PMH (i - 1) et i, soit : NSi =NSi-1 - DNSPURGE, avec : DNSPURGE + QNOXTRAPi • dNS/dM, où :
  • dNS/dM est connue par la cartographie correspondant au graphes de la figure 5, et
  • QNOXTRAPi est la masse de réducteurs reçue entre deux PMH d'ordre (i - 1) et i par le pot 6.
A cet égard, il faut remarquer que, lorsque la ligne d'échappement comporte, comme représenté à la figure 1, un pot catalytique d'amorçage 5 en avant du pot 6, les réducteurs qui sortent du moteur 1 sont soumis à une oxydation dans le pot 5 par l'oxygène stocké dans celui-ci. C'est seulement la quantité excédentaire, non oxydée par cet oxygène stocké dans le pot, qui pourra être utilisée dans le pot 6 pour destocker ou réduire les NOx stockés. QNOXTRAP est donc égale à la masse de réducteurs QESSi débitée à l'échappement du moteur entre deux PMH d'ordre (i-1) et i lorsque la combustion du mélange air/carburant est incomplète et que le pot catalytique d'amorçage 5 est vide d'oxygène, soit : QESSi = (RICONSi - RICPURGE) RICONSi ·DINJVi·Cdébit où :
  • RICONSi : richesse de consigne pendant la purge,
  • RICPURGE : richesse du mélange air/carburant en dessous de laquelle il n'y a plus assez d'HC imbrûlés et de CO dans les gaz d'échappement pour purger efficacement le pot 6,
  • DINJV : temps d'ouverture d'un injecteur 6 de carburant dans le moteur 1,
  • Cdébit : coefficient de mise à l'échelle.
Pendant une purge à la richesse RICONSi > RICPURGE, on a alors : QNOXTRAPi = QESSi calculée par la formule (3) ci-dessus si, en outre, il n'y a pas alors de coupure d'injection résultant d'une demande de décélération du véhicule par le conducteur et si le cumul MESSi au PMHi des quantités de réducteurs débitées dans le pot 6 depuis le débit de la purge est tel que : MESSi = MESSi-1 + QESSi > MESSLO MESSLO étant une valeur de seuil de la quantité de réducteurs nécessaire pour purger le catalyseur d'amorçage 5 de l'oxygène stocké dans ce catalyseur.
Si les conditions définies ci-dessus ne sont pas remplies, on a : QNOXTRAPi = 0 MESSi = 0
Dans ce qui précède, l'influence des différents réducteurs (HC et CO) sur la réduction des NOx est prise en compte de manière globale à travers un débit de réducteur équivalent QNOXTRAP.
On va maintenant décrire la structure d'un système expert permettant de prendre des décisions quant à l'opportunité de déclencher un destockage des NOx contenus dans le pot 6, soit un passage en mode dit "PURGE". Le système expert permet aussi de prendre une décision quant à l'opportunité d'arrêter une telle purge.
Description du système expert
Suivant une caractéristique de la présente invention, la prise d'une décision de destockage fait intervenir soit l'efficacité instantanée globale EFFNOX, soit l'efficacité instantanée de stockage EFFSTOCK.
Chacune de ces deux grandeurs peut être prise en compte soit par sa valeur instantanée soit par sa valeur moyenne courante depuis la dernière purge.
Les valeurs moyennes de ces efficacités, globale ou de stockage, peuvent servir à déclencher une purge. Par contre, elles ne peuvent à servir à régler la durée de la purge et donc à arrêter celle-ci, leurs évolutions étant trop lentes. A cette restriction près, les efficacités mentionnées ci-dessous peuvent être représentées par l'une ou l'autre des efficacités instantanée ou moyenne, de stockage ou globale, définies ci-dessus.
On va maintenant décrire la structure et le fonctionnement du système expert intégré au procédé de commande de purge suivant l'invention, en liaison avec la figure 6 qui présente l'organigramme de ce système expert.
Sur celui-ci apparaissent plusieurs informations numériques binaires qui ont la signification suivante :
  • état_lean = 1 indique que les conditions nécessaires au fonctionnement correct du moteur 1 en mélange pauvre sont réunies, par exemple : le régime du moteur et le rapport de la pression d'air au collecteur à la pression atmosphérique sont inférieurs à des seuils respectifs prédéterminés, la température de l'eau de refroidissement du moteur et la vitesse du véhicule sont supérieures à des seuils respectifs prédéterminés. Dans le cas contraire, état_lean = 0.
  • auto_lean = 1 indique que les conditions d'un retour du fonctionnement du moteur en mélange pauvre sont réunies, par exemple : l'accélérateur a quitté la position "pied levé" depuis un temps inférieur à un seuil prédéterminé où : la variation de pression au collecteur du moteur entre deux combustions consécutives est inférieure à un seuil prédéterminé. Dans le cas contraire, auto_lean = 0.
  • autretlean = 1 indique que la purge a été déclenchée depuis un fonctionnement en mélange pauvre et qu'un retour au fonctionnement en mélange pauvre du moteur est autorisé, dès que les conditions d'un tel retour seront réunies. C'est ainsi que, par exemple, le moteur ayant quitté un fonctionnement en mélange pauvre pour réaliser une purge du pot 6, revient au fonctionnement en mélange pauvre dès la fin de la purge si à ce moment autretlean = 1.
  • état_nox = 1 indique une autorisation de passage en mode "purge". état_nox = 0 indique une autorisation d'arrêt de purge.
L'organigramme de la figure 6 illustre les conditions qui régissent les changements de la consigne de richesse du mélange air/carburant d'alimentation du moteur, en fonction des conditions qui déterminent un basculement du mode de fonctionnement du moteur entre trois modes : le mode "purge", le mode "mélange stoechiométrique" et le mode "mélange pauvre". Ce sont les basculements entre l'un quelconque de ces modes et l'un quelconque des deux autres qui sont gérés par le système expert. C'est ainsi que celui-ci gère le déclenchement et l'arrêt des phases de purge du pot catalytique.
Les opérations de purge du pot catalytique 6 peuvent être déclenchées alors que le moteur fonctionne soit en mélange pauvre, soit en mélange stoechiométrique, étant entendu que lorsque le moteur fonctionne à une richesse supérieure à 1, ce fonctionnement s'accompagne naturellement d'une purge du pot.
Purge à partir du fonctionnement du moteur en mélange pauvre
Comme l'indique l'organigramme de la figure 6, la richesse du mélange est alors fixée à une valeur RICPURGE tirée d'une cartographie "carlean" fonction de la pression P au collecteur d'admission du moteur et du régime N de ce moteur. Les modèles décrits ci-dessus permettent de suivre en permanence l'évolution de l'efficacité du pot, par exemple l'efficacité instantanée EFFNOX. Lorsque celle-ci tombe en dessous d'un seuil prédéterminé Eff_min_lean fonction de la température du pot, le système commande une purge du pot (le bit état_nox passe à 1).
Si par suite d'un accroissement du couple moteur demandé par le conducteur du véhicule par exemple, les conditions de fonctionnement en mélange pauvre ne sont plus réunies (état_lean = 0), le passage en mode purge est autorisé (état_nox = 1) lorsque l'efficacité du pot tombe en dessous d'un seuil fonction de la température du pot.
Suivant la présente invention, on profite alors d'un passage obligé de la richesse du mélange air/carburant à une richesse supérieure ou égale à 1 propre à satisfaire la demande de couple, pour réaliser une purge du pot, ce qui réduit la surconsommation de carburant due à la purge.
Purge depuis un fonctionnement du moteur en mélange stoechiométrique
Le moteur fonctionne alors à une richesse RICSTOC tirée d'une cartographie "carstoc" dont les entrées sont la pression au collecteur d'admission et le régime du moteur.
Lors d'un tel fonctionnement, il n'y a en principe ni stockage ni destockage des NOx sauf en présence d'une fraction d'hydrocarbures imbrûlés due à une combustion incomplète, comme on l'a vu plus haut. Il fait cependant prévoir ce qui se passerait si la composition du mélange air/carburant devait revenir à celle correspondant à un mélange pauvre. On évalue alors l'efficacité instantanée de stockage EFFNOX, par exemple, et on la compare à une valeur de seuil bas Eff_min. Si cette efficacité est inférieure au seuil, on commande une purge du pot en mettant le bit état_nox à 1.
D'autres conditions de passage en mode purge peuvent être posées. C'est ainsi, par exemple, que si l'on ne souhaite pas que la purge dure trop longtemps, celle-ci ne sera autorisée que si, en outre, la charge du moteur est supérieure à un seuil, auquel cas la masse d'hydrocarbures imbrûlés présente dans le pot est importante et propre à diminuer la durée de la purge. D'autres conditions pourraient être posées, en ce qui concerne la vitesse du véhicule, le régime du moteur, le rapport enclenché de la boíte de vitesses, la température de l'eau de refroidissement du moteur, etc... etc...
Fonctionnement en mode purge
Quand une purge est demandée, le calculateur 2 lit une richesse de destockage ou de purge RICPURGE dans une table "cardenox", dont les entrées sont la pression P au collecteur du moteur et le régime N de ce dernier.
Le calculateur fait alors passer la consigne de richesse du mélange air/carburant, soit de la valeur RICSTOC tirée de la cartographie carstoc si le moteur fonctionnait auparavant en mode stoechiométrie, soit de la valeur RICLEAN si le moteur fonctionnait auparavant en mode pauvre, à une consigne de richesse de purge RICPURGE tirée de la table "cardenox".
Suivant un mode de mise en oeuvre avantageux de la présente invention, on fait alors en sorte que la variation du couple moteur qui résulte de la fixation de cette nouvelle consigne de richesse soit entièrement compensée par d'autres moyens, pour que la demande de couple fixée par le conducteur ne varie pas, ce qui serait autrement désagréablement ressenti par celui-ci et ses passages éventuels, sous la forme d'une variation non commandée de la vitesse du véhicule. Suivant la présente invention, on procède à cette compensation soit a) par une action sur l'angle d'avance à l'allumage du mélange air/carburant quand le véhicule ne comprend pas de moyens permettant de commander automatiquement le débit d'air entrant dans le mélange soit b) par une action sur de tels moyens, un papillon "motorisé" de commande de ce débit d'air, par exemple.
On va maintenant décrire le développement d'une phase de purge dans le cas d'un moteur non équipé d'un tel papillon "motorisé". On distinguera successivement trois situations : 1) celle d'une purge déclenchée depuis un fonctionnement en mélange pauvre, 2) celle d'une purge déclenchée par une perte des conditions de fonctionnement en mélange pauvre et 3) celle d'une purge déclenchée par une efficacité de stockage insuffisante, évaluée lors d'un fonctionnement du moteur à la stoechiométrie.
1) Purge déclenchée depuis un fonctionnement en mélange pauvre
C'est alors une efficacité insuffisante du pot qui déclenche la purge (état_nox est mis à 1). Sur le chronogramme de la figure 7, il apparaít que la richesse est portée alors à RICPURGE (à l'instant t1), le bit autretlean étant mis à 1. Pour garder le couple moteur constant, on réduit simultanément l'avance Av à l'allumage, de manière à compenser l'accroissement de couple qui résulte de l'accroissement de la richesse de consigne.
L'efficacité Eff du pot 6 remonte alors progressivement. Dès que celle-ci (à l'instant t2) dépasse une valeur de seuil Eff_max, fonction de la température du pot, la purge est arrêtée (état_nox est mis à 0). La richesse R revient à la valeur de consigne RICLEAN stockée dans la table carlean, le bit autretlean est remis à 0 et l'abaissement du couple consécutif à l'abaissement de la richesse est compensée par une annulation du retrait d'avance commandé au début de la purge.
Si, pendant une purge telle que décrite ci-dessus, les conditions de fonctionnement en mélange pauvre disparaissent (bit autretlean mis à zéro), on ramène l'avance Av à la valeur correspondant à la combustion d'un mélange stoechiométrique, avec une consommation minimale (voir figure 8, instant t3). Ce retour est progressif pour rendre insensible l'accroissement du couple moteur qui en résulte pendant que la purge se termine. Lorsque l'efficacité Eff est revenue à la valeur de seuil maximale (instant t4), la richesse R est ramenée progressivement à la stoechiométrie, soit à la valeur RICSTOC.
2) Purge déclenchée par une perte des conditions de fonctionnement en mélange pauvre
Les chronogrammes de la figure 9 illustrent cette situation, qui apparaít à l'instant t5. La richesse du mélange passe alors progressivement à la valeur RICPURGE et l'avance à l'allumage est progressivement décrémentée concomitamment. La purge ainsi déclenchée fait remonter l'efficacité du pot jusqu'à un seuil Eff_max atteint à l'instant t6. La purge est alors arrêtée par une commande progressive du retour de la richesse R à la stoechiométrie (soit RICSTOC).
On a illustré à la figure 10 une autre évolution possible de la purge. Après déclenchement de celle-ci à l'instant t5, comme sur la figure 9, les conditions de retour du fonctionnement du moteur en mélange pauvre réapparaissent à l'instant t7, alors que la purge n'est pas achevée (les bits auto_lean et état_lean sont alors à 1, comme indiqué sur la figure 6). La richesse est ramenée progressivement à RICLEAN et l'avance remonte à la valeur correspondante (instant t8).
3) Purge déclenchée depuis un fonctionnement à la stoechiométrie
La figure 11 illustre le développement d'une telle purge, déclenchée par le passage de l'efficacité à un seuil bas Eff_min à l'instant t9. La richesse remonte alors progressivement à la valeur RICPURGE alors que l'avance Av est maintenue à la valeur antérieure convenant à un fonctionnement à la stoechiométrie. A la figure 11, la purge s'arrête à l'instant t10 où l'efficacité est remontée à un seuil haut Eff_max. La richesse est ramenée progressivement à RICSTOC.
A la figure 12, l'arrêt de la purge est déclenché par l'apparition, à l'instant t11, des conditions de retour à un fonctionnement en mélange pauvre (auto_lean = 1 et état_lean = 1, voir figure 6). L'avance est ensuite incrémentée progressivement jusqu'à une valeur convenant à la combustion d'un mélange pauvre.
Il apparaít maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts fixés, à savoir fournir un procédé de commande de la purge en NOx d'un pot catalytique comprenant des moyens d'adsorption/désorption de tels oxydes contenus dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, propre à organiser cette purge de manière à minimiser la surconsommation en carburant qu'elle implique. Les économies ainsi obtenues par la mise en oeuvre de ce procédé sont encore accrues par le fait que ce procédé n'exige pas la présence d'une sonde à oxygène en sortie du pot catalytique. Par ailleurs, le procédé suivant l'invention compense les variations du couple moteur que l'on pourrait observer autrement pendant les purges du pot, au bénéfice du confort de conduite du véhicule et, plus généralement, du confort des passagers du véhicule.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que la compensation des variations de couple mentionnées ci-dessus pourrait être obtenue autrement que par une action sur l'avance à l'allumage. Comme on la vu plus haut, dans les véhicules équipés d'un moyen de réglage automatique de la quantité d'air entrant dans le moteur, commandée par le calculateur de gestion du moteur, tel qu'un papillon dit "motorisé" par exemple, la compensation des excédents de couple dus à l'enrichissement du mélange air/carburant pendant les purges, par rapport à la consigne fixée par le conducteur, peut être obtenue par une réduction concomitante de la quantité d'air entrant dans le moteur. La stratégie générale de déclenchement et d'arrêt des purges décrite ci-dessus en liaison avec les chronogrammes des figures 7 à 12 reste sensiblement la même.
La présente invention s'étend évidemment à un procédé de commande dans lequel les variations de couple évoquées ci-dessus sont compensées par une action combinée sur l'avance à l'allumage et sur la quantité d'air entrant dans le moteur, quand cette dernière est possible.

Claims (17)

  1. Procédé de commande de purge d'un pot catalytique (6) de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (1), ledit pot (6) comprenant des moyens d'adsorption d'oxydes d'azote contenus dans ces gaz, suivant lequel on déclenche une telle purge par un accroissement de la richesse (R) d'un mélange air/carburant d'alimentation du moteur, à partir d'une richesse correspondant à un mélange pauvre ou stoechiométrique, caractérisé en ce que :
    a) on évalue, à l'aide d'une table (figure 2) fonction de la température (Tcat) et du taux de remplissage (NS/NSC) du pot (6) en oxydes d'azote, l'efficacité (EFFNOX ; EFFSTOCK) du pot en matière d'adsorption et de réduction des oxydes d'azote, l'efficacité du pot étant déterminée à partir des valeurs suivantes : débit de Nox à la sortie de la ligne d'échappement, débit de Nox à la sortie moteur (1) et débit de Nox réduit dans le pot (6) d'échappement et
    b) on déclenche une purge du pot (6) quand ladite efficacité (EFFNOX ; EFFSTOCK) tombe en dessous d'une valeur prédéterminée (Eff_min), fonction de la température (Tcat) du pot (6).
  2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on arrête ladite purge quand l'efficacité (EFFNOX ; EFFSTOCK) en mélange pauvre remonte au-dessus d'une valeur prédéterminée (Eff_max) fonction de la température (Tcat) du pot (6).
  3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on évalue le taux de remplissage (NS/NSC) du pot (6) en oxydes d'azote, à partir d'une évaluation de la quantité courante (NS) d'oxydes d'azote stockée pendant une phase de fonctionnement du moteur en mélange pauvre, et on tire ledit taux (NS/NSC) de cette évaluation et d'une table (figure 3) donnant la quantité maximale (NSC) d'oxydes d'azote adsorbable par le pot, en fonction de la température (Tcat) du pot et de la concentration courante en oxydes d'azote des gaz d'échappement du moteur.
  4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que, pour l'évaluation de la quantité courante (NS) d'oxydes d'azote stockée, on prend en compte le rapport (EFFDENOX) entre le débit d'oxydes d'azote traité par le pot (6) et le débit des oxydes d'azote sortis du moteur, ledit rapport étant tiré d'une table (figure 6) fonction de la température (Tcat) du pot (6).
  5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que, pendant une purge, on évalue continûment des décréments d'oxydes d'azote (DNSPURGE) destockés successivement dans le pot (6) et en ce qu'on arrête la purge quand l'efficacité (EFFNOX ; EFFSTOCK) du pot (6) remonte au-dessus de ladite valeur de seuil (Eff_max) prédéterminée du fait desdits destockages successifs.
  6. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite efficacité (EFFNOX) du pot est mesurée par le rapport du débit des oxydes d'azote à la sortie d'une ligne d'échappement (41,42) du moteur (1) au débit desdits oxydes d'azote à la sortie du moteur (1).
  7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite efficacité est l'efficacité de stockage (EFFSTOCK) telle que : EFFSTOCK = (EFFNOX - EFFDENOX)/(1 - EFFDENOX).
  8. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on évalue une efficacité instantanée.
  9. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on évalue une efficacité moyenne.
  10. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, lors d'un basculement du moteur (1) d'un fonctionnement en mélange pauvre à un fonctionnement à une richesse supérieure à la stoechiométrie, on règle la richesse à une valeur (RICPURGE) correspondant à une commande de purge si l'efficacité du pot est alors inférieure à une valeur de seuil (Eff_min) fonction de la température (Tcat) du pot (6).
  11. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, lors d'un fonctionnement du moteur (1) à la stoechiométrie, on évalue l'efficacité de stockage du pot (6) dans le cas d'un fonctionnement éventuel à venir en mélange pauvre et on règle la richesse du mélange à une valeur (RICPURGE) correspondant à une commande de purge si l'efficacité du pot (6) est alors inférieure à une valeur de seuil (Eff_min) fonction de la température (Tcat) du pot.
  12. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'on choisit ladite richesse de purge (RICPURGE) dans une table en fonction de la pression (P) au collecteur et du régime (N) du moteur (1).
  13. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant une phase de purge, on maintient le couple délivré par le moteur (1) à une valeur prédéterminée.
  14. Procédé conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que, pour maintenir ledit couple, on compense l'accroissement du couple dû à la remontée de la richesse du mélange à la valeur de purge (RICPURGE) par une réduction adaptée de l'avance à l'allumage (Av).
  15. Procédé conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que, pour maintenir ledit couple, on compense l'accroissement du couple moteur dû à la remontée de la richesse du mélange à la valeur de purge (RICPURGE), par une réduction adaptée de la quantité d'air entrant dans le moteur (1).
  16. Procédé conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que, pour maintenir ledit couple, on compense l'accroissement du couple moteur dû à la remontée de la richesse du mélange à la valeur de purge (RICDNX), par une réduction adaptée de l'avance à l'allumage (Av) et de la quantité d'air entrant dans le moteur.
  17. Utilisation du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 16, à la commande de la purge d'un pot catalytique (6) de traitement des gaz d'échappement d'un moteur (1) à combustion interne propulsant un véhicule automobile.
EP98959959A 1997-12-12 1998-12-11 Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne Expired - Lifetime EP0961875B1 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9715775 1997-12-12
FR9715775A FR2772428B1 (fr) 1997-12-12 1997-12-12 Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
PCT/FR1998/002696 WO1999031368A1 (fr) 1997-12-12 1998-12-11 Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0961875A1 EP0961875A1 (fr) 1999-12-08
EP0961875B1 true EP0961875B1 (fr) 2003-03-05

Family

ID=9514535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98959959A Expired - Lifetime EP0961875B1 (fr) 1997-12-12 1998-12-11 Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0961875B1 (fr)
DE (1) DE69811863T2 (fr)
ES (1) ES2190123T3 (fr)
FR (1) FR2772428B1 (fr)
WO (1) WO1999031368A1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2771778B1 (fr) * 1997-11-28 2000-01-14 Renault Procede de commande d'un moteur a injection directe et allumage commande
FR2783280B1 (fr) * 1998-09-11 2000-11-10 Renault Procede de commande de purge des oxydes d'azote dans une ligne d'echappement d'un moteur diesel
FR2785331B1 (fr) * 1998-10-28 2000-12-22 Renault Procede de commande de la purge en oxydes d'azote d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
FR2798425B1 (fr) * 1999-09-13 2001-12-07 Renault Procede de commande de purge de moyens de stockage d'oxydes d'azote associes a un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
DE10026379A1 (de) * 2000-05-27 2001-12-13 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
FR2937378B1 (fr) * 2008-10-16 2011-08-26 Renault Sas Procede de commande de purge d'un piege a oxydes d'azote
JP6248978B2 (ja) 2015-05-11 2017-12-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2097609C (fr) * 1991-10-03 1999-03-16 Shinichi Takeshima Dispositif servant a purifier les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
EP0598917B2 (fr) * 1992-06-12 2009-04-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Systeme de limitation d'emission de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne
JP3440654B2 (ja) * 1994-11-25 2003-08-25 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置
DE19607151C1 (de) * 1996-02-26 1997-07-10 Siemens Ag Verfahren zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
US5894725A (en) * 1997-03-27 1999-04-20 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for maintaining catalyst efficiency of a NOx trap

Also Published As

Publication number Publication date
FR2772428B1 (fr) 2000-02-18
EP0961875A1 (fr) 1999-12-08
WO1999031368A1 (fr) 1999-06-24
DE69811863T2 (de) 2004-03-04
DE69811863D1 (de) 2003-04-10
FR2772428A1 (fr) 1999-06-18
ES2190123T3 (es) 2003-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2818695A1 (fr) Systeme commande du rapport air/carburant pour un moteur a combustion interne et procede de commande de celui-ci
FR2768181A1 (fr) Moteur a combustion interne notamment pour vehicule automobile
US7073324B2 (en) Device and method for determining the need for regeneration in a NOx storage catalyst
FR2815885A1 (fr) Procede pour faire fonctionner une installation d'epuration des gaz d'echappement comportant un accumulateur d'oxydes d'azote
EP0997626B1 (fr) Procédé de commande de la purge en oxydes d'azote d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP0931923A1 (fr) Procédé de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP0961875B1 (fr) Procede de commande de purge d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
EP0962639A1 (fr) Procédé et dispositif de commande de purge en oxydes de soufre d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
US6928808B2 (en) Device and method for controlling the nox regeneration of a nox storage catalyst
WO1999035386A1 (fr) Procede de regeneration d'un piege d'oxyde d'azote dans le systeme d'echappement d'un moteur a combustion interne
FR2807473A1 (fr) Dispositif et procede pour coordonner des mesures a prendre concernant les gaz d'echappement
FR3101673A1 (fr) Procédé de réglage de la richesse d’un moteur à combustion interne à allumage commandé
JP3778012B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
EP0236207A1 (fr) Procédé et système d'injection électronique à régulation par sonde lambda pour moteur à combustion interne
FR2707348A1 (fr) Procédé et dispositif de commande d'un moteur à combustion interne.
FR2854201A1 (fr) Procede de gestion d'un moteur a combustion interne notamment destine a un vehicule automobile
FR2873159A1 (fr) Systeme de desulfatation d'un piege a nox dispose dans une ligne d'echappement d'un moteur diesel de vehicule automobile
FR2796670A1 (fr) Procede et dispositif de commande du mode de combustion d'un moteur a combustion interne
EP1006270B1 (fr) Procédé de commande de purge en oxydes d'azote d'un pot catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP4311927B1 (fr) Procédé de contrôle de l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne et système associé
FR2905421A1 (fr) Procede et appareil de commande pour gerer un moteur diesel.
FR2746142A1 (fr) Procedes de surveillance du fonctionnement et du vieillissement d'un pot catalytique de vehicule automobile et procede de commande du moteur d'un vehicule equipe d'un tel pot
EP1152137B1 (fr) Procédé de détection de l'état d'un catalyseur intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP0931914B1 (fr) Procédé de surveillance du fonctionnement d'un pot catalytique de véhicule automobile
FR2813635A1 (fr) Appareil et procede de controle d'emissions d'un moteur a combustion interne

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19990809

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE ES GB IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010605

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: RENAULT S.A.S.

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Designated state(s): DE ES GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 69811863

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030410

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2190123

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20031208

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20141211

Year of fee payment: 17

Ref country code: GB

Payment date: 20141219

Year of fee payment: 17

Ref country code: ES

Payment date: 20141226

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20141219

Year of fee payment: 17

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 69811863

Country of ref document: DE

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20151211

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20151211

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160701

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20151211

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20170127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20151212