FR2959273A1 - Procede de controle de purge d'un systeme de reduction catalytique selective - Google Patents

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de contrôle de purge d'un système de réduction catalytique sélective (1) pour un véhicule, le système de réduction catalytique sélective (1) comprenant une pompe réversible (4) de réducteur (3), un injecteur (6) de réducteur (3) dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation (5) reliant l'injecteur (6) à la pompe (4) et un clapet (10) mettant la canalisation (5) en communication avec l'air extérieur, caractérisé en ce que le clapet (10) est entre la pompe (4) et l'injecteur (6), et le procédé comprend l'aspiration par la pompe (4) d'un premier volume d'air au travers du clapet (10). L'invention permet de mettre en œuvre une purge sélective avec de l'air extérieur afin d'éviter tout endommagement par le gel du réducteur tout en protégeant le système contre le risque d'encrassement.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DE PURGE D'UN SYSTEME DE REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE [0001 La présente invention concerne un procédé de contrôle de purge d'un système de réduction catalytique sélective pour véhicule. [0002] Dans un contexte de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur diesel, les systèmes de réduction catalytique sélective (ou SCR pour « Selective Catalyst Reduction » en anglais) ont pour but de réduire les oxydes d'azote (NOX) contenus dans les gaz d'échappement. Le système SCR utilise une réaction chimique entre ces mêmes NOX et un réducteur. Classiquement le réducteur est de l'ammoniac (NH3). L'ammoniac est injecté à la ligne d'échappement des gaz. L'injection de l'ammoniac peut être réalisée par l'intermédiaire d'une autre espèce chimique telle que l'urée. [0003] Les systèmes actuels de dépollution demandent un système SCR pouvant amener le réducteur au niveau de l'injecteur dans des conditions adéquates d'injection. Un exemple de système SCR est présenté en figure 1. Le système SCR 1 est composé d'un ou plusieurs réservoirs 2 pour stocker le réducteur 3, d'un module de pompage (ou module de pompe ou pompe) 4, d'une ou plusieurs lignes ou canalisations 5 et d'un injecteur 6. La canalisation 5 peut être chauffante. Les réservoirs 2 comprennent également une jauge 7, un capteur de température 8 et au moins un élément de chauffe 9. La canalisation 5 permet d'amener le réducteur 3 dans la ligne d'échappement du véhicule. [0004] Les composants principaux du système SCR ne résistent pas tous au gel du réducteur, d'où la nécessité de purger le circuit du système SCR. Dans le cas où l'architecture du système SCR ne comporte qu'une seule canalisation 5 reliant le module de pompage 4 et l'injecteur 6, la purge peut être réalisée en aspirant les gaz d'échappement. [000s] Or ces gaz d'échappement, de par leur composition, peuvent engendrer des défaillances par encrassement de l'injecteur 6, de la canalisation 5, voire du module de pompage 4. [0006] Le document US-A- 2009/0205316 décrit un procédé de purge d'un système de réduction catalytique sélective avec de l'air à partir d'une valve située sur la canalisation. Cependant le procédé ne permet pas la purge sélective de composants du système SCR. [0007] Il existe donc un besoin pour un procédé de contrôle de purge permettant de purger les composants du système SCR de façon sélective. [000s] L'invention se rapporte à un procédé de contrôle de purge d'un système de réduction catalytique sélective pour un véhicule, le système de réduction catalytique sélective comprenant une pompe réversible de réducteur (le terme « pompe réversible » indiquant soit que la pompe inverse par elle-même le flux de réducteur, soit qu'elle intègre un système de vannes inversant le flux de réducteur entre ladite pompe et l'injecteur), un injecteur de réducteur dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation reliant l'injecteur à la pompe et un clapet mettant la canalisation en communication avec l'air extérieur, caractérisé en ce que le clapet est entre la pompe et l'injecteur, et le procédé comprend l'aspiration par la pompe d'un premier volume d'air au travers du clapet. [0009] Selon une variante, le procédé comprend en outre le refoulement du premier volume d'air en direction de l'injecteur. [0010] Selon une variante, le procédé comprend en outre l'aspiration d'un deuxième volume d'air au travers du clapet, le deuxième volume correspondant à la purge de la pompe et/ou de la partie de canalisation entre la pompe et le clapet. [0011] Selon une variante, le premier volume d'air et, le cas échéant, le deuxième volume d'air, sont calibrés en fonction des volumes à purger.
Suivant certaines configurations, il est possible de répéter les phases d'aspiration et de refoulement autant que nécessaire. [0012] Selon une variante, l'injecteur comporte un obturateur fermant l'injecteur lorsque la pompe aspire l'air extérieur. [0013] L'invention se rapporte aussi à un système de réduction catalytique sélective pour véhicule, comprenant une pompe réversible de réducteur, un injecteur de réducteur dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation reliant l'injecteur à la pompe, et un clapet mettant la canalisation en communication avec l'air extérieur, caractérisé en ce que le clapet est entre la pompe et l'injecteur, et en ce que le système comprend un contrôleur mettant en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment. [0014] Selon une variante, le clapet est positionné sur la canalisation en fonction de la sensibilité au gel des composants du système. [0015] Selon une variante, le clapet est un clapet anti-retour. [0016] L'invention se rapporte aussi à un véhicule comprenant une ligne d'échappement caractérisé en ce que le véhicule comprend en outre le système de réduction catalytique sélective tel que décrit précédemment adapté à injecter un réducteur en amont d'un catalyseur de la ligne d'échappement. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent : • figure 1, déjà décrite, présentant un exemple de système SCR classique ; • figure 2 à 5, un exemple de système SCR adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. [0018] L'invention concerne un procédé de contrôle de purge d'un système de réduction catalytique sélective (SCR) pour un véhicule permettant une purge sélective des composants du système SCR. [0019] La figure 2 présente un système SCR 1 adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Le système SCR 1 comprend une pompe réversible 4 de réducteur, un injecteur 6 de réducteur dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation 5 reliant l'injecteur 6 à la pompe 4. La pompe 4 est réversible ou bi-directionnelle, c'est-à-dire qu'elle peut produire une aspiration ou un refoulement dans la canalisation 5. En fonctionnement normal, la pompe est en mode refoulement. Autrement dit, la pompe prélève le réducteur 3 du réservoir 2 vers la canalisation 5 pour amener le réducteur 3 à l'injecteur 6. Le réducteur est mis sous pression et est injecté par l'injecteur dans la ligne d'échappement. L'injecteur est pourvu d'un obturateur qui s'ouvre sous la pression régnant dans la canalisation ou suivant une commande électrique d'ouverture, ce qui permet l'injection de réducteur dans la ligne. Après injection, l'obturateur se ferme. En mode d'aspiration, la pompe entraîne tout fluide de la canalisation vers la pompe. Dans se mode, l'obturateur reste fermé, ce qui crée une dépression dans la canalisation 5. [0020] Le système SCR 1 intègre également sur la canalisation 5 un clapet 10 en communication avec l'atmosphère ambiante extérieure au système SCR 1. Le clapet 10 permet la circulation de l'air du milieu extérieur vers l'intérieur de la canalisation 5. Cependant le clapet 10 ne permet pas le passage à travers lui de l'air ou du réducteur 3 de l'intérieur de la canalisation 5 vers l'extérieur. Le clapet 10 est un clapet anti-retour. En mode de fonctionnement normal le circuit du système SCR 1 est en pression, le clapet 10 reste alors fermé. En phase de purge la pression chute dans la canalisation 5 (du fait de la fermeture de l'obturateur), l'air peut alors circuler de l'atmosphère ambiante extérieure vers l'intérieur de la canalisation 5.
Ainsi la purge du système SCR 1 est réalisée avec l'air ambiant, et non plus avec les gaz d'échappement du véhicule, ce qui permet de protéger les composants du système. 10 [0021] La purge du système SCR 1 peut être adaptée en fonction de la sensibilité de ses composants au gel. Par exemple si le module de pompage 4 nécessite d'être purgé, alors le clapet 10 devrait être implanté au plus près du module de pompage 4. La pompe 4 aspire alors l'air extérieur au travers du clapet 10 et le réducteur présent entre le clapet 10 et la pompe 4 est aspiré et renvoyé dans le réservoir (l'obturateur étant fermé). La pompe se trouve alors déchargée de réducteur, ce qui la protège contre le gel du réducteur. Alternativement si le module de pompe 4 et la canalisation 5 nécessitent d'être purgés, alors le clapet 10 devrait être implanté au plus près de l'injecteur 6. Sur la figure 2, la pompe 4 aspire alors l'air extérieur au travers du clapet 10 et le réducteur présent entre le clapet 10 et la pompe 4 est aspiré et renvoyé dans le réservoir (l'obturateur étant fermé). La pompe et la canalisation entre le clapet 10 et la pompe 4 se trouvent alors déchargées de réducteur, ce qui les protège contre le gel du réducteur. [0022] Si seul l'injecteur 6 nécessite d'être purgé, les étapes suivantes sont mises en oeuvre en référence aux figures 3 à 5. [0023] La figure 3 présente le système SCR 1 avant la mise en oeuvre du procédé de purge de l'invention. Le système SCR 1 est complètement ou partiellement rempli en réducteur 3. La figure 3 montre un état initial dans lequel la canalisation est pleine de réducteur 3. Ceci peut correspondre à l'état du système au moment de la coupure du moteur. [0024] La figure 4 présente une première étape du procédé de l'invention dans laquelle de l'air est aspiré. Pour cela le circuit du système SCR 1 est en dépression car la pompe fonctionne en aspiration et l'obturateur est fermé.
Ceci provoque l'ouverture du clapet. La pompe 4 est inversée et est placée en mode « reverse » ; autrement dit la pompe 4 induit un mouvement contraire à celui du mode de fonctionnement normal. Un premier volume d'air est alors aspiré dans la canalisation 5 au travers du clapet 10 (référence 11 sur la figure 4). [0025] La figure 5 présente une seconde étape du procédé de l'invention dans laquelle l'injecteur 6 est purgé. Le premier volume d'air est chassé vers 10 l'injecteur 6 pour purger l'injecteur 6. Pour réaliser la purge de l'injecteur 6, le circuit du système SCR 1 est mis en pression par la pompe, ce qui provoque la fermeture du clapet 10 et l'ouverture de l'injecteur 6 ou de son obturateur, (l'ouverture de l'injecteur pouvant également être réalisée par une commande électrique). La pompe 4 est en mode refoulement et le premier volume d'air est alors refoulé vers l'injecteur 6 (référence 12 sur la figure 5). L'injecteur 6 est alors purgé. [0026] On obtient ainsi une purge sélective de la pompe et/ou de la canalisation entre la pompe et le clapet ou de l'injecteur, [0027] Toutefois, après avoir purgé l'injecteur, le procédé de l'invention peut ensuite comprendre une étape dans laquelle un deuxième volume d'air est aspiré au travers du clapet 10, afin de totalement purger la canalisation 5 et/ou la pompe 4. L'ensemble du système est purgé. [0028] II faut veiller que le premier et le deuxième volume soient suffisants.
Le premier volume et le deuxième volume peuvent être précisément obtenus en fonction du volume à purger. Le premier volume aspiré est calibré pour purger le volume situé entre le clapet 10 et la pompe 4 ou le volume de l'injecteur. Le cas échéant, le deuxième volume aspiré est calibré pour purger le volume situé entre le clapet 10 et la pompe 4. Ces volumes d'air aspirés peuvent être calculés au préalable, et l'actionnement de la pompe est déterminé pour aspirer suffisamment d'air pour purger ces volumes. [0029] Le cas échéant, si ces volumes ne peuvent être calibrés directement, une succession des étapes d'aspiration (figure 4) et de refoulement (figure 5) peut être réalisée afin d'aboutir à l'effet désiré. [0030] L'invention concerne également un système SCR 1 pour véhicule. Le système SCR 1 de l'invention comprend la pompe réversible 4 de réducteur 3, l'injecteur 6 de réducteur 3 dans une ligne d'échappement du véhicule, la canalisation 5 reliant l'injecteur 6 à la pompe 4, et le clapet 10 mettant la canalisation 5 en communication avec l'air extérieur. Le système SCR1 de l'invention comprend en outre un contrôleur mettant en oeuvre le procédé 10 selon l'invention. Le clapet 10 est par exemple sous forme d'une bille et est taré à l'aide d'un ressort sollicitant la bille en fermeture de la canalisation 5. [0031] L'implantation du clapet 10 permet de réaliser des purges avec l'air ambiant et non pas avec les gaz d'échappement. Ainsi les risques d'encrassement des composants sont réduits. Ces risques sont aujourd'hui accrus avec l'implantation de l'injecteur 6 en amont d'un filtre à particule (FAP) de véhicule. [0032] Le système SCR 1 selon l'invention peut présenter les caractéristiques décrites précédemment. [0033] Ainsi la purge du système SCR 1 peut être adaptée en fonction de la sensibilité de ses composants au gel. Par exemple si le module de pompage 4 nécessite d'être purgé, alors le clapet 10 devrait être implanté au plus près du module de pompage 4. Alternativement si le module de pompe 4 et la canalisation 5 nécessitent d'être purgés, alors le clapet 10 devrait être implanté au plus près de l'injecteur 6. [0034] L'invention concerne également un véhicule comprenant une ligne d'échappement, et un système de réduction catalytique sélective 1 selon l'invention, dans lequel le système SCR 1 est adapté à injecter un réducteur en amont d'un catalyseur de la ligne d'échappement. Lorsque le véhicule est arrêté, le système et le procédé décrits permettent de mettre en oeuvre une purge sélective avec de l'air extérieur afin d'éviter tout endommagement par le gel du réducteur tout en protégeant le système contre le risque d'encrassement.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de purge d'un système de réduction catalytique sélective (1) pour un véhicule, le système de réduction catalytique sélective (1) comprenant une pompe réversible (4) de réducteur (3), un injecteur (6) de réducteur (3) dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation (5) reliant l'injecteur (6) à la pompe (4) et un clapet (10) mettant la canalisation (5) en communication avec l'air extérieur, caractérisé en ce que le clapet (10) est entre la pompe (4) et l'injecteur (6), et le procédé comprend l'aspiration par la pompe (4) d'un premier volume d'air au travers du clapet (10).
  2. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre le refoulement du premier volume d'air en direction de l'injecteur (6).
  3. 3. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l'aspiration d'un deuxième volume d'air au travers du clapet (10), le deuxième volume correspondant à la purge de la pompe et/ou de la partie de canalisation entre la pompe (4) et le clapet (10).
  4. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier volume d'air et, le cas échéant, le deuxième volume d'air, sont calibrés en fonction des volumes à purger.
  5. 5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'injecteur (6) comporte un obturateur fermant l'injecteur lorsque la pompe aspire l'air extérieur.
  6. 6. Système de réduction catalytique sélective (1) pour véhicule, comprenant une pompe réversible (4) de réducteur (3), un injecteur (6) de réducteur (3) dans une ligne d'échappement du véhicule, une canalisation (5) reliant l'injecteur (6) à la pompe (4), et un clapet (10) mettant la canalisation (5) en communication avec l'air extérieur, caractérisé en ce que le clapet (10) est entre la pompe (4) et l'injecteur (6), et en ce que le système comprend un contrôleur mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5.
  7. 7. Le système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet (10) est positionné sur la canalisation en fonction de la sensibilité au gel des composants du système.
  8. 8. Le système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en que le clapet (10) est un clapet anti-retour.
  9. 9. Véhicule comprenant une ligne d'échappement caractérisé en ce que le véhicule comprend en outre le système de réduction catalytique sélective (1) selon l'une des revendications 6 à 8 adapté à injecter un réducteur (3) en amont d'un catalyseur de la ligne d'échappement.
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