EP1759109A1 - Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution pour moteur de vehicule automobile - Google Patents

Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution pour moteur de vehicule automobile

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EP1759109A1
EP1759109A1 EP05778239A EP05778239A EP1759109A1 EP 1759109 A1 EP1759109 A1 EP 1759109A1 EP 05778239 A EP05778239 A EP 05778239A EP 05778239 A EP05778239 A EP 05778239A EP 1759109 A1 EP1759109 A1 EP 1759109A1
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regeneration
level
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engine
strategy
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Withdrawn
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EP05778239A
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Christophe Colignon
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a system for assisting the regeneration of depollution means integrated in an exhaust line of a motor vehicle diesel engine.
  • the invention relates to such a system in which the engine is associated with common cylinder fuel supply means thereof, according to at least one post-injection.
  • Such a post-injection is, in a conventional manner, an injection of carbu ⁇ rant after top dead center of the cylinder considered.
  • These power supply means are adapted to implement, at iso ⁇ torque, by modifying engine operating control parameters, different regeneration strategies to obtain different thermal levels in the exhaust line.
  • feed means implementing a first regeneration strategy according to a so-called level 1 strategy and a second regeneration strategy according to a so-called level 2 strategy and / or an overcalibrated level 2 strategy have already been implemented. proposed.
  • This combustion can be assisted by a catalyst element melan ⁇ with soot, resulting for example from a regeneration aid additive, mixed with the engine feed fuel or by a catalyst deposited directly on the walls of the filter to particles (catalyzed particle filter).
  • the subject of the invention is a system for assisting the regeneration of depollution means integrated in an exhaust line of a motor vehicle diesel engine, in which the engine is associated with feed means. with common rail fuel injection into the cylinders thereof, according to at least one post-injection and adapted to implement, isocouple, by changing control parameters of the engine operation, at least two strategies of regeneration including a first regeneration strategy comprising so-called level 1 and level 2 strategies, and a second regeneration strategy comprising level 1 strategies and an alternating sequence of supercalibrated level 2 and level 2 strategies, allowing to obtain different thermal levels in the exhaust line, characterized in that it comprises means for analyzing the state of charge of the depollution means and means for comparing it with predetermined threshold values, for implementing the first regeneration strategy for the states of charge lower than the threshold values or the second strategy for the higher states of charge. threshold values. According to other characteristics:
  • the depollution means comprise a particulate filter; the particulate filter is catalyzed;
  • the depollution means comprise a NOx trap
  • the fuel comprises an additive intended to be deposited with the particles to which it is mixed, on the means of depollution to facilitate their regeneration;
  • the fuel comprises an additive forming a NOx trap
  • the depollution means are impregnated with an SCR formulation, ensuring a CO / HC oxidation function
  • the engine is associated with a turbocharger; the charge states of the depollution means are determined from the pressure drop across the depollution means;
  • FIG. 1 represents a block diagram illustrating the structure of a help system according to the invention.
  • - Fig.2 illustrates the operation thereof.
  • FIG. 1 has in fact illustrated a system for assisting the regeneration of depollution means designated by the general reference 1, associated with means forming an oxidation catalyst, designated by the general reference 2 and placed in an exhaust line 3 of a heat engine such as a diesel engine of a motor vehicle.
  • a heat engine such as a diesel engine of a motor vehicle.
  • This engine is designated by the general reference 4 and may be associated for example with a turbocharger whose turbine portion 5 is associated with the exhaust line and the compressor portion 6 is placed upstream of the engine.
  • the engine is associated with common rail fuel supply means of the cylinders thereof, designated by the general reference 7, the operation of which is controlled by a supervisor 8.
  • this system also comprises means for analyzing the state of charge of the depollution means and means for comparing it with predetermined threshold values, in order to control the functioning of the engine. .
  • the analysis means formed for example by the supervisor 8, are then connected to means for determining these states of charge, designated by the general reference 9, delivering them to the supervisor 8, so as to allow the these are compared with threshold values as delivered by generation means 10, including any appropriate means for establishing these threshold values.
  • the determination of the state of charge of the depollution means is indeed important. This determination makes it possible to determine, for example, whether the depollution means are overloaded with soot or clogged.
  • the state of charge of the depollution means is determined in order to adapt the regeneration strategy.
  • this state of charge can be determined from the pressure drop measured at the terminals of the pollution control means and in particular of the particle filter, in a conventional manner.
  • This state of charge can be determined in various ways already known in the state of the art, for example by using a differential pressure sensor at the terminals of the pollution control means, an absolute pressure sensor, at the inlet of the depollution means (backpressure), etc.
  • the supervisor and the common rail fuel supply means are adapted to control the engine according to different regeneration strategies to obtain different thermal levels in the exhaust line and in particular a first regeneration strategy compor ⁇ both level 1 strategies, S1, as designated by the general reference 11 in this figure 1 and level 2, S2, as designated by the reference 12 in this figure, and a second regeneration strategy comprising straté ⁇ level 1, S1 and an alternating sequence of level 2, S2, and supercalibrated level 2 strategies, S2 on, as designated by general reference 13 in this figure.
  • a regeneration strategy according to the invention is implemented in the system according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates a flowchart illustrating the operation of this system for regeneration assistance.
  • the regeneration strategy implements a level 1 strategy, at 21, associated with a so-called level 2 strategy, at 22, until the end of the regeneration such as determined in 23.
  • the supervisor implements a second regeneration strategy comprising a level 1 strategy, at 21, associated with an alternating sequence of level 2 and level strategies. 2 overcalibrated, as designated 24 and 25 in this figure, until the end of the regeneration as detected at 26.
  • the pollution control means may comprise a particulate filter, such as a catalyzed particulate filter or a NOx trap.
  • the fuel may also include an additive intended to be deposited with the particles to which it is mixed, on the depollution means to facilitate their regeneration.
  • depollution means may also be impregnated with a SCR formulation providing a CO / HC oxidation function in a conventional manner.
  • oxidation catalyst means may be envisaged and the pollution control means and the oxidation catalyst means may be integrated in one and the same element, in particular on the same substrate.
  • a particulate filter incorporating the oxidation function can be envisaged.
  • NOx trap incorporating such an oxidation function can also be envisaged, whether or not it is additive.
  • This oxidation function and / or NOx trap can be filled, for example by an additive mixed with the fuel.

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Abstract

Ce système d'aide à la régénération de moyens de dépollution (1) in- tégrés dans une ligne d'échappement (3) d'un moteur Diesel (4), dans lequel le moteur (4) est associé à des moyens d'alimentation (7,8) à rampe commune d'injection de carburant dans les cylindres de celui-ci, selon au moins une post- injection et adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur, au moins deux stratégies de régénération dont une première stratégie de régénération comportant des stratégies dites de niveau 1 et de niveau 2 et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) d'analyse de l'état de charge des moyens de dépollution et des moyens (8) de comparaison de celui-ci à des valeurs de seuil, pour mettre en oeuvre la première stratégie de régénération pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil ou la seconde stratégie pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil.

Description

Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution pour moteur de véhicule automobile La présente invention concerne un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système dans le¬ quel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection.
Une telle post-injection est, de façon classique, une injection de carbu¬ rant après le point mort haut du cylindre considéré.
Ces moyens d'alimentation sont adaptés pour mettre en œuvre, à iso¬ couple, par modification de paramètres de contrôle de fonctionnement du moteur, différentes stratégies de régénération permettant d'obtenir des niveaux thermi¬ ques différents dans la ligne d'échappement.
Ainsi par exemple, des moyens d'alimentation mettant en œuvre une première stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 1 et une seconde stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 2 et/ou une stratégie de niveau 2 surcalibré, ont déjà été proposés.
On sait en effet que pour assurer la régénération de moyens de dépol¬ lution tels qu'un filtre à particules, les suies piégées dans celui-ci sont brûlées grâce à la thermique fournie par le moteur et à l'exotherme réalisé par la conver¬ sion des HC et du CO sur des moyens formant catalyseur d'oxydation placés par exemple en amont du filtre à particules.
Cette combustion peut être assistée par un élément catalyseur mélan¬ gé aux suies, issu par exemple d'un additif d'aide à la régénération, mélangé au carburant d'alimentation du moteur ou bien par un catalyseur déposé directement sur les parois du filtre à particules (filtre à particules catalysé).
Plus les niveaux thermiques dans la ligne d'échappement en entrée du filtre à particules sont élevés, plus la durée de régénération du filtre est courte.
Or, en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages, les niveaux atteints à travers les stratégies d'aide à la régénération classiques du filtre à particules, peuvent se révéler insuffisants pour assurer la régénération correcte du filtre, ce qui peut se traduire par des ré¬ générations très longues et donc très consommatrices de carburant, voire incom¬ plètes. Toute stratégie d'élévation de niveaux thermiques lors de ces roulages critiques permet alors d'assurer des régénérations complètes, de réduire la sur¬ consommation due à cette régénération du filtre à particules, et surtout d'augmenter la marge de sécurité par rapport à la fissuration ou à la casse de ces filtres.
Le but de l'invention est de proposer une telle stratégie. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile, dans lequel le moteur est associé à des moyens d'alimentation à rampe commune d'injection de carburant dans les cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection et adaptés pour mettre en œuvre, à isocouple, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du mo¬ teur, au moins deux stratégies de régénération dont une première stratégie de régénération comportant des stratégies dites de niveau 1 et de niveau 2, et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, permet¬ tant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'analyse de l'état de charge des moyens de dépollution et des moyens de comparaison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour mettre en œuvre la première stratégie de régéné¬ ration pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil ou la seconde stra¬ tégie pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil. Suivant d'autres caractéristiques :
- les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules ; - le filtre à particules est catalysé ;
- les moyens de dépollution comprennent un piège à NOx ;
- le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec les parti¬ cules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération ; - le carburant comporte un additif formant piège à NOx,
- les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formulation SCR, assurant une fonction d'oxydation CO/HC ;
- le moteur est associé à un turbocompresseur ; - les états de charges des moyens de dépollution sont déterminés à partir de la perte de charge aux bornes des moyens de dépollution ; et
- les états de charge sont déterminés à partir de la contre-pression en entrée des moyens de dépollution. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un système d'aide selon l'invention ; et - la Fig.2 illustre le fonctionnement de celui-ci.
On a en effet illustré sur la figure 1 , un système d'aide à la régénéra¬ tion de moyens de dépollution désignés par la référence générale 1 , associé à des moyens formant catalyseur d'oxydation, désignés par la référence générale 2 et placés dans une ligne d'échappement 3 d'un moteur thermique tel qu'un mo- teur Diesel de véhicule automobile.
Ce moteur est désigné par la référence générale 4 et peut être associé par exemple à un turbocompresseur dont la portion de turbine 5 est associée à la ligne d'échappement et dont la portion de compresseur 6 est placée en amont du moteur. Le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres de celui-ci, désignés par la référence générale 7, dont le fonctionnement est contrôlé par un superviseur 8.
Selon l'invention, ce système comporte également des moyens d'analyse de l'état de charge des moyens de dépollution et des moyens de com- paraison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour contrôler le fonc¬ tionnement du moteur.
Les moyens d'analyse formés par exemple par le superviseur 8, sont alors reliés à des moyens de détermination de ces états de charge, désignés par la référence générale 9, délivrant ceux-ci au superviseur 8, de manière à permet- tre à celui-ci de les comparer à des valeurs de seuil telles que délivrées par des moyens de génération 10, comprenant tous moyens appropriés permettant d'établir ces valeurs de seuil.
La détermination de l'état de charge des moyens de dépollution est en effet importante. Cette détermination permet de déterminer par exemple si les moyens de dépollution sont surchargés en suies ou colmatés.
Dans le cas où les moyens de dépollution sont surchargés en suies, il y a en effet un risque de fissuration des moyens de dépollution et en particulier du filtre à particules lors de la prochaine régénération. Il faut donc régénérer ce filtre à particules sans l'endommager et avoir des températures les plus élevées possible, pour minimiser le risque de fissuration du substrat de ces moyens.
Lorsque le filtre est colmaté, non seulement il y a un risque d'endommagement de ce filtre lors de la prochaine régénération, mais il y a éga- lement un risque pour la tenue du moteur.
Il convient donc de tenir compte de ces différents problèmes pour op¬ timiser la prochaine régénération du filtre.
Dans le système selon l'invention, on détermine l'état de charge des moyens de dépollution pour adapter la stratégie de régénération. Ainsi, cet état de charge peut être déterminé à partir de la perte de charge mesurée aux bornes des moyens de dépollution et en particulier du filtre à particules, de façon classique.
Ces états de charge ainsi déterminés sont ensuite comparés à des va¬ leurs de seuil pour déterminer la stratégie optimale à appliquer. Cet état de charge peut être déterminé selon différentes façons déjà connues dans l'état de la technique, par exemple en utilisant un capteur de pres¬ sion différentielle aux bornes des moyens de dépollution, un capteur de pression absolue, en entrée des moyens de dépollution (contre-pression), etc.
En fait, le superviseur et les moyens à rampe commune d'alimentation en carburant sont adaptés pour piloter le moteur selon différentes stratégies de régénération permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement et en particulier une première stratégie de régénération compor¬ tant des stratégies de niveau 1 , S1 , telle que désignée par la référence générale 11 sur cette figure 1 et de niveau 2, S2, telle que désignée par la référence 12 sur cette figure, et une seconde stratégie de régénération comportant des straté¬ gies de niveau 1 , S1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2, S2, et de niveau 2 surcalibré, S2 sur, telle que désignée par la référence générale 13 sur cette figure. En fait, dans le système selon l'invention, et en fonction des résultats de la comparaison opérée par les moyens de comparaison des état de charge des moyens de dépollution aux valeurs de seuil prédéterminées, on met en œu¬ vre une stratégie de régénération selon un mode de fonctionnement en niveau 1 et en niveau 2 pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil prédéter¬ minées ou selon un mode de fonctionnement en niveau 1 associé à une sé¬ quence alternant des modes de fonctionnement en niveau 2 et en niveau 2 sur¬ calibré, pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil prédéterminées.
Ceci permet alors de maximiser les chances de réussite de la régéné- ration notamment en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages.
A titre d'exemple, on peut passer des critères suivants pour une calibration classique d'aide à la régénération d'un filtre à particules de niveau 2 :
- température maximale collecteur d'échappement =800°C
- exotherme catalyseur maximal = 15O0C
- température sortie catalyseur maximale = 71O0C
- température interne catalyseur maximale = 76O0C
- teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 3%
aux critères suivants pour une stratégie de niveau 2 surcalibré :
- température maximale collecteur d'échappement =830°C
- exotherme catalyseur maximal = 2000C
- température sortie catalyseur maximale = 73O0C
- température interne catalyseur maximale = pas de valeur maximale
- teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 2% ;
Avec les résultats suivants :
- température en entrée du FAP de 600 0C
Cycles EUDC atteinte en 200 sec. au lieu de 600 sec . avec l'aide à la
RG standard
On a illustré sur la figure 2, un organigramme illustrant le fonctionne¬ ment de ce système d'aide à la régénération.
Celui-ci débute par une phase d'acquisition de l'état de charge des moyens de dépollution à partir des différentes informations mentionnées précé¬ demment.
Ces états de charge sont ensuite comparés par le superviseur, en 20, à des valeurs de seuil.
Si les états de charge sont inférieurs aux valeurs de seuil, la stratégie de régénération met en œuvre une stratégie de niveau 1 , en 21 , associée à une stratégie dite de niveau 2, en 22, jusqu'à la fin de la régénération telle que déter¬ minée en 23.
Par contre, si les états de charge sont supérieurs aux valeurs de seuil, le superviseur met en œuvre une seconde stratégie de régénération comportant une stratégie de niveau 1 , en 21 , associée à une séquence alternant des straté¬ gies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, telles que désignées par 24 et 25 sur cette figure, jusqu'à la fin de la régénération telle que détectée en 26.
Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés et que les moyens de dépollution peuvent com- porter un filtre à particules, comme par exemple un filtre à particules catalysé ou encore un piège à NOx. De plus, le carburant peut également comporter un additif destiné à se déposer avec les particules auquel il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération.
Ces moyens de dépollution peuvent également être imprégnés avec une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC de façon classi¬ que.
D'autres moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être envisa¬ gés et les moyens de dépollution et les moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être intégrés dans un seul et même élément, notamment sur le même substrat.
A titre d'exemple, un filtre à particules intégrant la fonction d'oxydation peut être envisagé.
De même, un piège à NOx intégrant une telle fonction d'oxydation peut également être envisagé, que celui-ci soit additivé ou non. Cette fonction d'oxydation et/ou de piège à NOx peut être remplie, par exemple par un additif mélangé au carburant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution (1 ) inté¬ grés dans une ligne d'échappement (3) d'un moteur Diesel (4) de véhicule auto¬ mobile, dans lequel le moteur (4) est associé à des moyens d'alimentation (7) à rampe commune d'injection de carburant dans les cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection et adaptés pour mettre en œuvre, à isocouple, par modi¬ fication de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur, au moins deux stratégies de régénération dont une première stratégie de régénération compor¬ tant des stratégies dites de niveau 1 et de niveau 2, et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) d'analyse de l'état de charge des moyens de dé¬ pollution et des moyens (8) de comparaison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour mettre en œuvre la première stratégie de régénération pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil ou la seconde stratégie pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre à particules est catalysé.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution comprennent un piège à NOx.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec les particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour facili¬ ter leur régénération.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif formant piège à NOx.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formu¬ lation SCR, assurant une fonction d'oxydation CO/HC.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) est associé à un turbocompresseur (5,6).
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les états de charge des moyens de dépollution sont déter¬ minés à partir de la perte de charge aux bornes des moyens de dépollution (1 ).
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caracté- ' risé en ce que les états de charge sont déterminés à partir de la contre-pression en entrée des moyens de dépollution.
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