FR3115820A1 - Method and system for decrystallizing an exhaust line of an internal combustion engine, in particular Diesel - Google Patents
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Abstract
Procédé d’élimination de cristaux cyanuriques dans une ligne d’échappement (Ce) d’un moteur à combustion interne comprenant un système de dépollution caractérisé en ce que :- on estime la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement selon un modèle de cristaux cyanuriques prédéterminé et de la quantité d’agent réducteur injectée par un dispositif (48) d’injection d’un agent réducteur en aval d’un premier dispositif de dépollution (42);- on compare ladite masse estimée de cristaux cyanuriques avec une première valeur de seuil au-delà de laquelle la quantité de cristaux cyanuriques impacte le fonctionnement d’un catalyseur (45) de réduction sélective des oxydes d’azotes en aval du premier dispositif de dépollution (42); et- on traite lesdits cristaux par activation d’un organe (51) de chauffage disposé en amont du premier dispositif de dépollution (42) lorsque la masse estimée de cristaux est supérieure ou égale à la première valeur de seuil. Figure pour l’abrégé : Fig 1Method for eliminating cyanuric crystals in an exhaust line (Ce) of an internal combustion engine comprising a depollution system characterized in that:- the mass of cyanuric crystals in the exhaust line is estimated according to a model of cyanuric crystals and the quantity of reducing agent injected by a device (48) for injecting a reducing agent downstream of a first depollution device (42);- said estimated mass of cyanuric crystals is compared with a first threshold value beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the operation of a catalyst (45) for the selective reduction of nitrogen oxides downstream of the first depollution device (42); and- said crystals are treated by activating a heater (51) arranged upstream of the first depollution device (42) when the estimated mass of crystals is greater than or equal to the first threshold value. Figure for abstract: Fig 1
Description
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, et notamment les lignes d’échappement des gaz.The present invention relates to the field of internal combustion engines, and in particular to gas exhaust lines.
Plus particulièrement, la présente invention concerne le domaine de la dépollution des moteurs à combustion interne de type Diesel.More particularly, the present invention relates to the field of depollution of diesel-type internal combustion engines.
Les moteurs à combustion interne produisent des gaz d’échappement qui contiennent des substances polluantes telles que des oxydes d’azote, des hydrocarbures imbrûlés (HC), du monoxyde de carbone (CO), et des oxydes d’azote (NOx). Il est nécessaire de traiter ces substances polluantes avant de les évacuer dans l’atmosphère. Les véhicules automobiles sont pourvus, à cet effet, d’un convertisseur catalytique installé dans la ligne d’échappement du moteur, afin d’oxyder les molécules réductrices constituées par le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures imbrûlés (HC), et de traiter les molécules d’oxydes d’azote (NOx), sous l’action du monoxyde de carbone, pour les transformer en diazote (N2) et en dioxyde de carbone (CO2).Internal combustion engines produce exhaust gases that contain polluting substances such as nitrogen oxides, unburned hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ). It is necessary to treat these polluting substances before venting them into the atmosphere. Motor vehicles are provided, for this purpose, with a catalytic converter installed in the exhaust line of the engine, in order to oxidize the reducing molecules constituted by carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC), and to treat the molecules of nitrogen oxides (NO x ), under the action of carbon monoxide, to transform them into dinitrogen (N 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ).
Les normes actuelles, et notamment la norme connue sous le nom de « Euro-7 », imposent de baisser les émissions de gaz polluants des véhicule automobiles sous un seuil. Ainsi, des systèmes de post-traitement des gaz de plus en plus complexes sont disposés dans la ligne d’échappement des moteurs qui fonctionnent en mélange pauvre.Current standards, and in particular the standard known as “Euro-7”, require that polluting gas emissions from motor vehicles be lowered below a threshold. Thus, increasingly complex gas post-treatment systems are placed in the exhaust line of engines that operate on a lean mixture.
Plus spécifiquement les systèmes de post-traitement permettent de traiter les émissions d’oxydes d’azote (NOx) en plus du monoxyde de carbone (CO) et des hydrocarbures imbrûlés (HC) qui sont traités notamment par catalyseur d’oxydation, dit Diesel Oxydation Catalyst en termes anglo-saxons et des particules fines qui sont traitées par un filtre à particules, d’acronyme « FAP », dit Diesel Particulate Filter en termes anglo-saxons.More specifically, post-treatment systems make it possible to treat nitrogen oxide (NOx) emissions in addition to carbon monoxide (CO) and unburnt hydrocarbons (HC) which are treated in particular by oxidation catalyst, says Diesel Oxidation Catalyst in Anglo-Saxon terms and fine particles which are treated by a particulate filter, acronym "FAP", says Diesel Particulate Filter in Anglo-Saxon terms.
Dans le but de traiter les oxydes d’azote (NOx), il est connu d’utiliser un piège à oxydes d’azote, dit Lean Nox Trap en termes anglo-saxons, d’acronyme « LNT ». Un tel piège à oxydes d’azote est efficace sur une plage étendue de température des gaz.In order to treat nitrogen oxides (NOx), it is known to use a nitrogen oxide trap, known as Lean Nox Trap in Anglo-Saxon terms, with the acronym “LNT”. Such a nitrogen oxide trap is effective over a wide gas temperature range.
Le piège à oxydes d’azote fonctionne de manière séquentielle. Lors du fonctionnement habituel du moteur en mélange pauvre, les oxydes d’azote sont stockés sans être traités. Toutefois, la capacité de stockage des oxydes d’azote étant limitée et la diminution de l’efficacité de la capacité de stockage étant dépendante de son chargement en oxydes d’azote, il est nécessaire de purger le piège à oxydes d’azote. Les oxydes d’azote stockés dans le piège sont réduits par du carburant introduit dans la ligne d’échappement du moteur en amont du piège, grâce à un basculement du mode de fonctionnement du moteur en mélange riche.The nitrogen oxide trap operates sequentially. During normal lean-burn engine operation, nitrogen oxides are stored untreated. However, since the nitrogen oxide storage capacity is limited and the reduction in the efficiency of the storage capacity being dependent on its nitrogen oxide loading, it is necessary to purge the nitrogen oxide trap. The nitrogen oxides stored in the trap are reduced by fuel introduced into the engine exhaust line upstream of the trap, thanks to a switchover of the engine's operating mode to rich mixture.
De nombreux moteurs utilisent également un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, dit Selective Catalyst Reduction en termes anglo-saxons, d’acronyme « SCR ». Un tel catalyseur peut être utilisé seul ou en combinaison avec le piège à oxydes d’azote (LNT).Many engines also use a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides, called Selective Catalyst Reduction in Anglo-Saxon terms, with the acronym “SCR”. Such a catalyst can be used alone or in combination with the nitrogen oxide trap (LNT).
De manière générale, un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote (SCR) fonctionne de manière continue pour réduire les oxydes d’azote (NOx) entrants grâce à de l’ammoniac (NH3) provenant d’une injection en amont dudit catalyseur d’un composé à base d’urée (Adblue®).In general, a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides (SCR) works continuously to reduce the nitrogen oxides (NOx) entering thanks to ammonia (NH 3 ) coming from an injection upstream of said catalyst of a urea-based compound (Adblue®).
L’ammoniac réagit avec les oxydes d’azote et l’oxygène en excès et convertit les oxydes d’azote, néfastes pour la santé, en azote (N2) et vapeur d’eau (H2O). Un tel catalyseur nécessite un réservoir supplémentaire pour le composé à base d’urée, un injecteur additionnel situé dans la ligne d’échappement, ainsi qu’une gestion spécifique de la quantité de composé injectée, qui est surveillée par des capteurs de température et des sondes d’oxydes d’azote.Ammonia reacts with excess nitrogen oxides and oxygen and converts the health-damaging nitrogen oxides into nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O). Such a catalyst requires an additional reservoir for the urea-based compound, an additional injector located in the exhaust line, as well as specific management of the quantity of compound injected, which is monitored by temperature sensors and nitrogen oxide probes.
Le composé à base d’urée est pulvérisé sous forme de fines gouttelettes. Un mélangeur est disposé à proximité de la pulvérisation du composé à base d’urée pour mélanger uniformément les gaz d’échappement avec le composé à base d’urée.The urea compound is sprayed in the form of fine droplets. A mixer is placed close to the urea-based compound spray to uniformly mix the exhaust gases with the urea-based compound.
Un tel catalyseur a une efficacité de traitement des effluents gazeux plus élevée que celle d’un piège à oxydes d’azote. Toutefois, sa température d’activation, à partir de laquelle il commence à être efficace est de l’ordre de 160°C à 180°C, soit une température plus élevée que celle d’un piège à oxydes d’azote.Such a catalyst has a higher off-gas treatment efficiency than a nitrogen oxide trap. However, its activation temperature, from which it begins to be effective, is around 160°C to 180°C, i.e. a higher temperature than that of a nitrogen oxide trap.
L’augmentation de la sévérité des normes de dépollution implique de réduire les oxydes d’azote de plus en plus tôt, dès le début de roulage du véhicule automobile.The increase in the severity of pollution control standards involves reducing nitrogen oxides earlier and earlier, as soon as the motor vehicle begins to drive.
Toutefois, dans la mesure où la température optimale pour traiter les émissions d’oxydes d’azote dans les gaz de combustion du moteur n’est pas atteinte en début de roulage, le risque d’utiliser le catalyseur de réduction catalytique sélective est accru.However, insofar as the optimum temperature for treating nitrogen oxide emissions in the engine's combustion gases is not reached at the start of driving, the risk of using the selective catalytic reduction catalyst is increased.
L’injection d’un composé à base d’urée à des faibles températures des gaz d’échappement peut entraîner la formation de cristaux cyanuriques, qui peuvent engendrer l’obstruction du catalyseur SCR, voire l’immobilisation du véhicule automobile.The injection of a urea-based compound at low exhaust gas temperatures can lead to the formation of cyanuric crystals, which can lead to the obstruction of the SCR catalyst, or even the immobilization of the motor vehicle.
En effet, de tels cristaux cyanuriques ont tendance à s’accumuler sur le nez de l’injecteur du composé à base d’urée, sur le mélangeur et également dans le catalyseur SCR.Indeed, such cyanuric crystals tend to accumulate on the nose of the urea-based compound injector, on the mixer and also in the SCR catalyst.
Il est connu d’utiliser un catalyseur en combinaison avec un piège à oxydes d’azote afin de dépolluer le moteur à froid, tant que la température d’activation du catalyseur n’est pas atteinte. Le piège à oxydes d’azote est disposé en amont du catalyseur de réduction sélective, à proximité du moteur, de sorte qu’il commence à chauffer avant le catalyseur.It is known to use a catalyst in combination with a nitrogen oxide trap in order to clean up the cold engine, as long as the catalyst activation temperature has not been reached. The nitrogen oxide trap is placed upstream of the selective reduction catalyst, close to the engine, so that it starts to heat up before the catalyst.
Il est également connu d’implanter un système de chauffage en amont du piège à oxydes d’azote afin d’arriver à la température d’activation du piège plus rapidement. Afin d’accélérer la montée en température du catalyseur de réduction sélective, il est connu d’utiliser un mode de fonctionnement spécifique du moteur, dont le rendement de combustion est dégradé par rapport au fonctionnement habituel, afin d’augmenter les pertes thermiques à l’échappement. Ainsi, on mesure la température du catalyseur et, tant que celle-ci est inférieure à une valeur de seuil, on procède à un chauffage par modification du mode de combustion.It is also known to install a heating system upstream of the nitrogen oxide trap in order to reach the activation temperature of the trap more quickly. In order to accelerate the temperature rise of the selective reduction catalyst, it is known to use a specific operating mode of the engine, the combustion efficiency of which is degraded compared to the usual operation, in order to increase the heat losses at the 'exhaust. Thus, the temperature of the catalyst is measured and, as long as this is below a threshold value, heating is carried out by modifying the combustion mode.
On peut se référer à cet égard au document FR 2 939 473 – A1 qui décrit un dispositif de traitement des gaz d’échappement comprenant une ligne d’échappement comportant un catalyseur d’oxydation et un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en aval du catalyseur d’oxydation. Le dispositif de traitement comprend en outre un moyen de commande disposé dans le catalyseur de réduction sélective et comprenant un monolithe métallique relié à une source électrique configuré pour augmenter la température du catalyseur de réduction sélective au-dessus d’un seuil égal à 170°C.Reference may be made in this respect to document FR 2 939 473 – A1 which describes an exhaust gas treatment device comprising an exhaust line comprising an oxidation catalyst and a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides in downstream of the oxidation catalyst. The processing device further comprises control means disposed in the selective reduction catalyst and comprising a metallic monolith connected to an electrical source configured to increase the temperature of the selective reduction catalyst above a threshold equal to 170°C. .
Toutefois, un tel chauffage augmente considérablement la consommation de carburant du moteur, et rejette une quantité élevée de dioxyde de carbone responsable du réchauffement de la planète par effet de serre.However, such heating considerably increases the fuel consumption of the engine, and rejects a high quantity of carbon dioxide responsible for global warming by greenhouse effect.
Le document US 2009 107 119 propose un réchauffeur additionnel enveloppant un tronçon d’une paroi du conduit d’échappement à proximité du point d’injection de l’urée dans la ligne d’échappement. Cependant, cela nécessite d’ajouter des pièces supplémentaires.Document US 2009 107 119 proposes an additional heater enveloping a section of a wall of the exhaust duct near the point of injection of urea into the exhaust line. However, this requires adding additional parts.
On connaît également le document JP 08206459 qui divulgue l’utilisation d’un réservoir d’eau afin d’injecter de l’eau en même temps que le composé à base d’urée lorsque le moteur est à l’arrêt et ainsi dissoudre les cristaux formés dans le catalyseur SCR. Toutefois, cela nécessite de prévoir un réservoir additionnel.The document JP 08206459 is also known, which discloses the use of a water tank in order to inject water at the same time as the urea-based compound when the engine is stopped and thus dissolve the crystals formed in the SCR catalyst. However, this requires the provision of an additional tank.
On connaît également le document FR 2 985 770 qui divulgue un procédé de décristallisation basé sur une estimation de la masse de cristaux accumulée dans le catalyseur SCR et dans lequel on régénère un filtre à particules situé dans la ligne d’échappement pour augmenter la température lorsque l’estimation de la masse de cristaux est supérieure à une valeur de seuil.Document FR 2 985 770 is also known, which discloses a decrystallization process based on an estimate of the mass of crystals accumulated in the SCR catalyst and in which a particulate filter located in the exhaust line is regenerated to increase the temperature when the estimate of the mass of crystals is greater than a threshold value.
Toutefois, cela nécessite de régénérer le filtre à particules, entraînant une injection de carburant dans les cylindres du moteur qui n’est pas utilisée pour la combustion et qui est ainsi évacuée à l’échappement en amont du filtre à particules pour y brûler les suies accumulées. Cependant, une partie du carburant traverse la segmentation et se retrouve dans l’huile du moteur, ce qui diminue ses qualités de lubrification de l’huile. D’autre part, la régénération du filtre à particules nécessite une température très élevée, par exemple supérieure à 650°C, ce qui peut avoir pour effet de vider brutalement le catalyser SCR de son stock d’ammoniac, composé particulièrement polluant.However, this requires regenerating the particulate filter, causing an injection of fuel into the engine cylinders which is not used for combustion and which is thus evacuated to the exhaust upstream of the particulate filter to burn the soot there. accumulated. However, some of the fuel passes through the segmentation and ends up in the engine oil, which diminishes its lubricating qualities of the oil. On the other hand, the regeneration of the particulate filter requires a very high temperature, for example above 650°C, which can have the effect of suddenly emptying the SCR catalyst of its stock of ammonia, a particularly polluting compound.
Cela impose alors de contrôler spécifiquement le catalyseur SCR en le vidant avant la régénération du piège et en reconstituant le stock d’ammoniac dans le catalyseur SCR après la régénération du filtre à particules.This then makes it necessary to specifically check the SCR catalyst by emptying it before regeneration of the trap and by reconstituting the stock of ammonia in the SCR catalyst after regeneration of the particle filter.
Il existe un besoin pour améliorer la décristallisation d’un catalyseur SCR sans ajouter de composants supplémentaires spécifiquement dédiés à la décristallisation et sans perturber le fonctionnement du catalyseur SCR.There is a need to improve the decrystallization of an SCR catalyst without adding additional components specifically dedicated to decrystallization and without disturbing the operation of the SCR catalyst.
L’objet de la présente invention est donc de proposer un procédé et un système de traitement des cristaux cyanuriques dans un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote simple à mettre en œuvre et sans ajouter de composants supplémentaires dans le moteur.The object of the present invention is therefore to provide a process and a system for treating cyanuric crystals in a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides that is simple to implement and without adding additional components to the engine.
L’invention a pour objet un procédé d’élimination de cristaux cyanuriques dans une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant un premier dispositif de dépollution, tel que par exemple un piège à oxydes d’azote ou un catalyseur d’oxydation, un organe de chauffage disposé en amont du premier dispositif de dépollution, un deuxième dispositif de dépollution comprenant au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes « SCR » en aval du premier dispositif de dépollution, au moins un dispositif d’injection d’un agent réducteur configuré pour injecter ledit agent réducteur directement en aval du premier dispositif de dépollution et en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes de réduction sélective des oxydes d’azote et un capteur multi-gaz en aval du deuxième dispositif de dépollution configuré pour mesurer au moins les concentrations d’ammoniac et la température en aval du deuxième dispositif de dépollution.The subject of the invention is a process for eliminating cyanuric crystals in an exhaust line of an internal combustion engine comprising a first pollution control device, such as for example a nitrogen oxide trap or a oxidation, a heater arranged upstream of the first depollution device, a second depollution device comprising at least one catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides "SCR" downstream of the first depollution device, at least one injection of a reducing agent configured to inject said reducing agent directly downstream of the first pollution control device and upstream of the catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides for the selective reduction of nitrogen oxides and a multi-gas sensor downstream of the second pollution control device configured to measure at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the second pollution control device.
Selon le procédé :
- on estime la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement selon un modèle de cristaux cyanuriques prédéterminé en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée ;
- on compare ladite masse estimée de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec une première valeur de seuil au-delà de laquelle la quantité de cristaux cyanuriques impacte le fonctionnement du catalyseur ; et
- on traite les cristaux cyanuriques par activation de l’organe de chauffage lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques est supérieure ou égale à la première valeur de seuil.According to the process:
- the mass of cyanuric crystals in the exhaust line is estimated according to a predetermined model of cyanuric crystals according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the amount of reducing agent injected;
- Said estimated mass of cyanuric crystals in the exhaust line is compared with a first threshold value beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the operation of the catalyst; And
- The cyanuric crystals are treated by activating the heater when the estimated mass of cyanuric crystals is greater than or equal to the first threshold value.
Ainsi, on limite efficacement la quantité de cristaux d’agent réducteur dans la ligne d’échappement et dans le dispositif injecteur.This effectively limits the amount of reducing agent crystals in the exhaust line and in the injector device.
Avantageusement, on détermine le niveau de puissance de l’organe de chauffage en fonction de la masse estimée de cristaux cyanuriques et d’une cartographie.Advantageously, the power level of the heating device is determined according to the estimated mass of cyanuric crystals and a map.
Plus la masse estimée de cristaux cyanuriques est grande, plus la puissance de chauffe de l’organe de chauffage est importante afin de nettoyer la ligne d’échappement des cristaux cyanuriques présents.The greater the estimated mass of cyanuric crystals, the greater the heating power of the heating device in order to clean the exhaust line of the cyanuric crystals present.
Lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques atteint la première valeur de seuil, on peut couper l’injection d’agent réducteur.When the estimated mass of cyanuric crystals reaches the first threshold value, the injection of reducing agent can be cut off.
Avantageusement, lors du traitement des cristaux cyanuriques, on vérifie en continue la concentration d’ammoniac dans la ligne d’échappement, notamment en aval du catalyseur SCR grâce au capteur multi-gaz afin de contrôler la suppression des cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement et on compare la mesure de la concentration d’ammoniac avec une troisième valeur de seuil, lorsque la mesure de la concentration d’ammoniac est inférieure ou égale à la troisième valeur de seuil, on éteint l’organe de chauffage et le modèle de cristaux cyanuriques est remis à zéro.Advantageously, during the processing of cyanuric crystals, the concentration of ammonia in the exhaust line is continuously checked, in particular downstream of the SCR catalyst. thanks to the multi-gas sensor in order to control the suppression of the cyanuric crystals in the exhaust line and the measurement of the ammonia concentration is compared with a third threshold value, when the measurement of the ammonia concentration is lower or equal to the third threshold value, the heater is turned off and the model of cyanuric crystals is reset to zero.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un système d’élimination de cristaux cyanuriques dans une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant un premier dispositif de dépollution, tel que par exemple un piège à oxydes d’azote ou un catalyseur d’oxydation, un organe de chauffage disposé en amont du premier dispositif de dépollution, un deuxième dispositif de dépollution comprenant au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes « SCR » en aval du premier dispositif de dépollution, au moins un dispositif d’injection d’un agent réducteur configuré pour injecter ledit agent réducteur directement en aval du premier dispositif de dépollution et en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes de réduction sélective des oxydes d’azote et un capteur multi-gaz en aval du deuxième dispositif de dépollution configuré pour mesurer au moins les concentrations d’ammoniac et la température en aval du deuxième dispositif de dépollution.According to a second aspect, the invention relates to a system for eliminating cyanuric crystals in an exhaust line of an internal combustion engine comprising a first pollution control device, such as for example a nitrogen oxide trap or a oxidation catalyst, a heating member disposed upstream of the first depollution device, a second depollution device comprising at least one catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides "SCR" downstream of the first depollution device, at least one device for injecting a reducing agent configured to inject said reducing agent directly downstream of the first pollution control device and upstream of the selective reduction of nitrogen oxides catalyst for selective reduction of nitrogen oxides and a multi-gas sensor downstream of the second pollution control device configured to measure at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the second pollution control device.
Le système comprend :
- un module d’estimation de la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement selon un modèle de cristaux cyanuriques prédéterminé en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée ;
- un module de comparaison de ladite masse estimée de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec une première valeur de seuil au-delà de laquelle la quantité de cristaux cyanuriques impacte le fonctionnement du catalyseur ; et
- un module de traitement des cristaux cyanuriques par activation de l’organe de chauffage lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques est supérieure ou égale à la première valeur de seuil.The system includes:
- a module for estimating the mass of cyanuric crystals in the exhaust line according to a predetermined model of cyanuric crystals according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the amount of reducing agent injected ;
- a module for comparing said estimated mass of cyanuric crystals in the exhaust line with a first threshold value beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the operation of the catalyst; And
- a module for processing cyanuric crystals by activating the heater when the estimated mass of cyanuric crystals is greater than or equal to the first threshold value.
Avantageusement, le module de traitement des cristaux cyanuriques est configuré pour déterminer le niveau de puissance de l’organe de chauffage en fonction de la masse estimée de cristaux cyanuriques et d’une cartographie.Advantageously, the cyanuric crystal processing module is configured to determine the power level of the heating device according to the estimated mass of cyanuric crystals and a map.
Plus la masse estimée de cristaux cyanuriques, plus la puissance de chauffe de l’organe de chauffage est importante afin de nettoyer la ligne d’échappement des cristaux cyanuriques présents.The greater the estimated mass of cyanuric crystals, the greater the heating power of the heating device in order to clean the exhaust line of the cyanuric crystals present.
Par exemple, lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques atteint la première valeur de seuil, le module de traitement des cristaux cyanuriques est configuré pour couper l’injection d’agent réducteur.For example, when the estimated mass of cyanuric crystals reaches the first threshold value, the cyanuric crystal processing module is configured to cut off the injection of reducing agent.
Avantageusement, le module de traitement des cristaux cyanuriques est configuré pour vérifier en continue la concentration d’ammoniac dans la ligne d’échappement, notamment en aval du catalyseur SCR grâce au capteur multi-gaz afin de contrôler la suppression des cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement et pour comparer la mesure de la concentration d’ammoniac avec une troisième valeur de seuil, lorsque la mesure de la concentration d’ammoniac est inférieure ou égale à la troisième valeur de seuil, l’organe de chauffage est éteint et le modèle de cristaux cyanuriques est remis à zéro.Advantageously, the cyanuric crystal processing module is configured to continuously check the concentration of ammonia in the exhaust line, in particular downstream of the SCR catalyst thanks to the multi-gas sensor in order to control the removal of cyanuric crystals in the line. exhaust and to compare the measurement of the ammonia concentration with a third threshold value, when the measurement of the ammonia concentration is less than or equal to the third threshold value, the heating member is switched off and the cyanuric crystal pattern is reset.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant un premier dispositif de dépollution, tel que par exemple un piège à oxydes d’azote ou un catalyseur d’oxydation, un organe de chauffage disposé en amont du premier dispositif de dépollution, un deuxième dispositif de dépollution comprenant au moins un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes « SCR » en aval du premier dispositif de dépollution, au moins un dispositif d’injection d’un agent réducteur configuré pour injecter ledit agent réducteur directement en aval du premier dispositif de dépollution et en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes de réduction sélective des oxydes d’azote et un capteur multi-gaz en aval du deuxième dispositif de dépollution configuré pour mesurer au moins les concentrations d’ammoniac et la température en aval du deuxième dispositif de dépollution et au moins un système d’élimination des cristaux cyanuriques tel que décrit précédemment.According to another aspect, the invention relates to a motor vehicle comprising an exhaust line of an internal combustion engine comprising a first pollution control device, such as as for example a nitrogen oxide trap or an oxidation catalyst, a heating device arranged upstream of the first depollution device, a second depollution device comprising at least one catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides "SCR » downstream of the first depollution device, at least one device for injecting a reducing agent configured to inject said reducing agent directly downstream of the first depollution device and upstream of the catalyst for the selective reduction of the reduction nitrogen oxides selective nitrogen oxides and a multi-gas sensor downstream of the second pollution control device configured to measure at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the second pollution control device and at least one system for eliminating cyanuric crystals as previously described.
Selon un autre mode de réalisation, le véhicule comprend un troisième dispositif de dépollution comprenant au moins un troisième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes alimenté en agent réducteur à base d’urée par un dispositif d’injection d’un agent réducteur en amont dudit troisième dispositif de dépollution, un capteur multi-gaz monté directement en aval du troisième dispositif de dépollution et configuré pour mesurer au moins les concentrations d’ammoniac et la température en aval du troisième dispositif de dépollution, ledit véhicule comprenant un deuxième système d’élimination des cristaux cyanuriques tel que décrit précédemment configuré pour éliminer les cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement comprenant le troisième dispositif de dépollution.According to another embodiment, the vehicle comprises a third depollution device comprising at least one third catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides supplied with reducing agent based on urea by a device for injecting a reducing agent in upstream of said third pollution control device, a multi-gas sensor mounted directly downstream of the third pollution control device and configured to measure at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the third pollution control device, said vehicle comprising a second elimination of cyanuric crystals as described previously configured to eliminate cyanuric crystals in the exhaust line comprising the third pollution control device.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
Sur la
Ces architectures sont données à titre d’exemple et ne limitent par l’invention à la seule configuration à laquelle peut s’appliquer la correction de la mesure du débitmètre selon l’invention.These architectures are given by way of example and do not limit the invention to the sole configuration to which the correction of the measurement of the flowmeter according to the invention can be applied.
Dans l’exemple illustré, le moteur à combustion interne 10 comprend, de manière non limitative, quatre cylindres 12 en ligne, un collecteur d’admission d’air frais 14, un collecteur d’échappement 16 et un système de turbo-compression, ou turbocompresseur 18 du moteur.In the example illustrated, the internal combustion engine 10 comprises, in a non-limiting way, four cylinders 12 in line, a fresh air intake manifold 14, an exhaust manifold 16 and a turbo-compression system, or turbocharger 18 of the engine.
Les cylindres 12 sont alimentés en air par l’intermédiaire du collecteur d’admission 14, ou répartiteur d’admission, lui-même alimenté par une conduite 20 pourvue d’un filtre à air 22 et d’un compresseur 18b du turbocompresseur 18 du moteur 10.The cylinders 12 are supplied with air via the intake manifold 14, or intake manifold, itself supplied by a pipe 20 provided with an air filter 22 and a compressor 18b of the turbocharger 18 of the engine 10.
Tel qu’illustré, chaque cylindre est alimenté par du carburant, du type gazole, par l’intermédiaire d’un injecteur de carburant Ic.As illustrated, each cylinder is supplied with fuel, of the diesel type, via a fuel injector Ic.
De manière connue, le turbocompresseur 18 comporte essentiellement une turbine 18a entraînée par les gaz d’échappement et le compresseur 18b monté sur le même arbre que la turbine 18a et assurant une compression de l’air distribué par le filtre à air 22, dans le but d’augmenter la quantité (i.e. le débit massique) d’air admise dans les cylindres 12 du moteur 10. La turbine 18a peut être du type « à géométrie variable », c’est-à-dire que la roue de la turbine est équipée d’ailettes à inclinaison variable afin de moduler la quantité d’énergie prélevée sur les gaz d’échappement, et ainsi la pression de suralimentation.In known manner, the turbocharger 18 essentially comprises a turbine 18a driven by the exhaust gases and the compressor 18b mounted on the same shaft as the turbine 18a and providing compression of the air distributed by the air filter 22, in the purpose of increasing the quantity (i.e. the mass flow) of air admitted into the cylinders 12 of the engine 10. The turbine 18a can be of the “variable geometry” type, that is to say that the wheel of the turbine is fitted with variable-angle fins in order to modulate the amount of energy taken from the exhaust gases, and thus the boost pressure.
Un échangeur thermique 24 est placé après la sortie du compresseur 18b équipant la conduite d’alimentation 14a du collecteur d’admission 14 en air frais.A heat exchanger 24 is placed after the outlet of the compressor 18b equipping the supply line 14a of the intake manifold 14 with fresh air.
Le moteur à combustion interne 10 comprend ainsi un circuit d’admission Ca et un circuit d’échappement Ce.The internal combustion engine 10 thus comprises an intake circuit Ca and an exhaust circuit Ce.
Le circuit d’admission Ca comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation de l’air :The intake circuit Ca comprises, from upstream to downstream in the direction of air circulation:
- le filtre à air 22 ou boîte à air ;- the air filter 22 or air box;
- un débitmètre 26 disposé dans la conduite d’admission 20 en aval du filtre à air 22 ; le débitmètre 26 étant configuré pour mesurer la valeur réelle du débit (massique) d’air entrant dans le moteur 10 ;- a flow meter 26 disposed in the intake pipe 20 downstream of the air filter 22; the flowmeter 26 being configured to measure the actual value of the (mass) flow rate of air entering the engine 10;
- le compresseur 18b du turbocompresseur 18 configuré pour comprimer les gaz d’échappement recyclés à basse pression, tel que sera décrit ultérieurement ;- the compressor 18b of the turbocharger 18 configured to compress the recycled exhaust gases at low pressure, as will be described later;
- l’échangeur thermique 24 configuré pour refroidir les gaz d’admission correspondant à un mélange d’air frais et de gaz recirculés après leur compression dans le compresseur 18b ;- the heat exchanger 24 configured to cool the inlet gases corresponding to a mixture of fresh air and recirculated gases after their compression in the compressor 18b;
- une vanne de réglage 28 disposée dans la conduite d’alimentation 14a du collecteur d’admission 14, en aval de l’échangeur thermique 24 et en amont du collecteur d’admission 14, ladite vanne 28 étant configurée pour régler le débit d’air et de gaz recyclés à basse pression entrant dans les cylindres 12 ; et- a control valve 28 disposed in the supply line 14a of the intake manifold 14, downstream of the heat exchanger 24 and upstream of the intake manifold 14, said valve 28 being configured to adjust the flow rate of air and gas recycled at low pressure entering the cylinders 12; And
- le collecteur d’admission 14.- the intake manifold 14.
Le circuit d’échappement Ce comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés :The exhaust circuit Ce comprises, from upstream to downstream in the direction of circulation of the burnt gases:
- le collecteur d’échappement 16 ;- the exhaust manifold 16;
- la turbine 18a du turbocompresseur 18 configurée pour prélever de l’énergie sur les gaz d’échappement qui la traversent, ladite énergie de détente étant transmise au compresseur 18b par l’intermédiaire de l’arbre commun, pour la compression des gaz d’admission ;- the turbine 18a of the turbocharger 18 configured to take energy from the exhaust gases which pass through it, said expansion energy being transmitted to the compressor 18b via the common shaft, for the compression of the exhaust gases intake;
- un système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur.- A system 40 for depolluting the engine combustion gases.
En ce qui concerne le collecteur d’échappement 16, celui-ci récupère les gaz d’échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l’extérieur, par l’intermédiaire d’un conduit d’échappement des gaz 30 débouchant sur la turbine 18a du turbocompresseur 18 et par une ligne d’échappement 32 montée en aval de ladite turbine 18a.As regards the exhaust manifold 16, the latter collects the exhaust gases resulting from combustion and evacuates them to the outside, via a gas exhaust duct 30 leading to the turbine 18a of the turbocharger 18 and by an exhaust line 32 mounted downstream of said turbine 18a.
De manière non limitative, le moteur 10 comprend deux circuits de recirculation partielle 34, 36 des gaz d’échappement à l’admission, dits « exhaust gas recirculation » ou « EGR », en termes anglo-saxons.In a non-limiting way, the engine 10 comprises two partial recirculation circuits 34, 36 of the exhaust gases at the intake, called “exhaust gas recirculation” or “EGR”, in Anglo-Saxon terms.
Le premier circuit 34 de recirculation des gaz d’échappement à haute pression, dit « EGR HP », prend naissance en un point du conduit d’échappement 30 en amont de la turbine 18a et renvoie les gaz d’échappement en un point de la conduite d’alimentation 14a en aval du compresseur 18b et notamment en aval de l’échangeur thermique 24 et de la vanne de réglage 28. Le premier circuit 34 de recirculation comprend une première vanne « V EGR HP » configurée pour réguler le débit des gaz d’échappement recyclés à haute pression.The first high pressure exhaust gas recirculation circuit 34, called “EGR HP”, originates at a point in the exhaust duct 30 upstream of the turbine 18a and returns the exhaust gases to a point in the supply line 14a downstream of compressor 18b and in particular downstream of heat exchanger 24 and adjustment valve 28. First recirculation circuit 34 comprises a first “V EGR HP” valve configured to regulate the flow of gases high pressure recycled exhaust.
Le premier circuit 34 de recirculation des gaz d’échappement est configuré pour récupérer une partie des gaz d’échappement et les réinjecter dans le collecteur d’admission d’air 14, afin de limiter la quantité d’oxydes d’azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d’échappement. Le premier circuit de recirculation 34 pourrait, par exemple, comporter un échangeur thermique (non représenté).The first exhaust gas recirculation circuit 34 is configured to recover part of the exhaust gases and reinject them into the air intake manifold 14, in order to limit the quantity of nitrogen oxides produced by the combustion while avoiding the formation of smoke in the exhaust gases. The first recirculation circuit 34 could, for example, include a heat exchanger (not shown).
Le deuxième circuit 36 de recirculation des gaz d’échappement à basse pression, dit « EGR BP », prend naissance en un point de la ligne d’échappement 32, en aval de ladite turbine 18a, et notamment en aval du système 40 de dépollution des gaz et renvoie les gaz d’échappement recyclés en un point de la conduite 20 d’alimentation en air frais, en amont du compresseur 18b du turbocompresseur 18, notamment en aval du débitmètre 26. Le débitmètre 26 ne mesure que le débit d’air frais seul.The second low-pressure exhaust gas recirculation circuit 36, called “EGR BP”, originates at a point in the exhaust line 32, downstream of the said turbine 18a, and in particular downstream of the pollution control system 40 of the gases and returns the recycled exhaust gases to a point of the fresh air supply pipe 20, upstream of the compressor 18b of the turbocharger 18, in particular downstream of the flow meter 26. The flow meter 26 only measures the flow of fresh air alone.
Tel qu’illustré, le deuxième circuit 36 de recirculation comprend, dans le sens de circulation des gaz recyclés, un filtre 36a, un refroidisseur 36b et une deuxième vanne « V EGR BP » configurée pour réguler le débit des gaz d’échappement recyclés à basse pression. La deuxième vanne « V EGR BP » est disposée en aval du refroidisseur 36b, en aval du débitmètre 26 et en amont du compresseur 18b.As illustrated, the second recirculation circuit 36 comprises, in the direction of circulation of the recycled gases, a filter 36a, a cooler 36b and a second valve "V EGR BP" configured to regulate the flow rate of the exhaust gases recycled to low pressure. The second “V EGR BP” valve is arranged downstream of the cooler 36b, downstream of the flow meter 26 and upstream of the compressor 18b.
Tel qu’illustré, le système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur comprend un premier dispositif de dépollution 42, par exemple un catalyseur d’oxydation, situé dans la ligne d’échappement 32 directement en aval de la turbine 18a et un deuxième dispositif de dépollution 44 disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval du premier dispositif de dépollution 42.As illustrated, the engine combustion gas pollution control system 40 comprises a first pollution control device 42, for example an oxidation catalyst, located in the exhaust line 32 directly downstream of the turbine 18a and a second pollution control device 44 disposed in the exhaust line 26 downstream of the first pollution control device 42.
Le deuxième dispositif de dépollution 44 comprend un premier catalyseur 45 de réduction sélective des oxydes d’azotes, dit « selective catalytic reduction », d’acronyme « SCR » en termes anglo-saxons, et un deuxième catalyseur 46 de réduction sélective des oxydes d’azotes ayant une fonction de filtre à particules, dit « selective catalytic reduction filter», d’acronyme « SCRF » en termes anglo-saxons, disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval du catalyseur d’oxydation 42 et en amont du premier catalyseur 45 « SCR ».The second depollution device 44 comprises a first catalyst 45 for the selective reduction of nitrogen oxides, called “selective catalytic reduction”, with the acronym “SCR” in Anglo-Saxon terms, and a second catalyst 46 for the selective reduction of nitrogen oxides. nitrogen having a particulate filter function, called "selective catalytic reduction filter", acronym "SCRF" in Anglo-Saxon terms, disposed in the exhaust line 26 downstream of the oxidation catalyst 42 and upstream of the first catalyst 45 “SCR”.
Les deux catalyseurs 45, 46 de réduction sélective des oxydes d’azotes sont, ici, montés dans une même enveloppe (non référencée), par exemple métallique.The two catalysts 45, 46 for the selective reduction of nitrogen oxides are, here, mounted in the same casing (not referenced), for example metallic.
Un organe de chauffage 41, tel qu’une grille en matériau conducteur, est situé en amont du premier dispositif de dépollution 42.A heating element 41, such as a grid made of conductive material, is located upstream of the first depollution device 42.
Un capteur d’oxydes d’azote NOx1, associé ou non à une sonde à oxygène proportionnelle est monté en aval du catalyseur d’oxydation 42.A NOx1 nitrogen oxide sensor, whether or not associated with a proportional oxygen sensor, is fitted downstream of the oxidation catalyst 42.
Un capteur multi-gaz 47 est monté directement en aval du deuxième dispositif de dépollution 44 et notamment du deuxième catalyseur 46 SCRF. Il est configuré pour mesurer les concentrations d’oxygène, d’oxydes d’azote et d’ammoniac ainsi que la température en aval du deuxième dispositif de dépollution 44.A multi-gas sensor 47 is mounted directly downstream of the second depollution device 44 and in particular of the second catalyst 46 SCRF. It is configured to measure the concentrations of oxygen, nitrogen oxides and ammonia as well as the temperature downstream of the second pollution control device 44.
Le système 40 comprend en outre un dispositif 48 d’injection d’un agent réducteur qui injecte ledit agent réducteur directement en aval du catalyseur d’oxydation 42 et en amont du deuxième catalyseur 45 de réduction sélective des oxydes d’azote.The system 40 further comprises a device 48 for injecting a reducing agent which injects said reducing agent directly downstream of the oxidation catalyst 42 and upstream of the second catalyst 45 for the selective reduction of nitrogen oxides.
La description est réalisée en application à un agent réducteur constitué par le cas particulier de l’ammoniac NH3formé, par exemple, à partir d’un composé à base d’urée, connu sous le nom commercial AdBlue® correspondant à la solution AUS32 à 32.5% d’urée. Tout autre type d’agent réducteur adapté au fonctionnement du catalyseur SCR peut être envisagé, en fonction de la nature du catalyseur SCR.The description is carried out in application to a reducing agent constituted by the particular case of ammonia NH 3 formed, for example, from a urea-based compound, known under the trade name AdBlue® corresponding to the AUS32 solution at 32.5% urea. Any other type of reducing agent suitable for the operation of the SCR catalyst can be envisaged, depending on the nature of the SCR catalyst.
Le système 40 comprend un mélangeur 49 monté entre le dispositif d’injection 48 et le deuxième catalyseur 46 de réduction sélective des oxydes d’azote, qui est configuré pour homogénéiser l’agent réducteur dans les gaz d’échappement.The system 40 comprises a mixer 49 mounted between the injection device 48 and the second catalyst 46 for the selective reduction of nitrogen oxides, which is configured to homogenize the reducing agent in the exhaust gases.
A titre d’exemple nullement limitatif, le système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur comprend un troisième dispositif de dépollution 50 disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval du deuxième dispositif de dépollution 44.By way of non-limiting example, the engine combustion gas pollution control system 40 comprises a third pollution control device 50 disposed in the exhaust line 26 downstream of the second pollution control device 44.
Le troisième dispositif de dépollution 50 comprend un troisième catalyseur 51 de réduction sélective des oxydes d’azotes, « SCR » et un catalyseur 52 d’oxydation « CUC » en aval du troisième catalyseur 51 « SCR ».The third depollution device 50 comprises a third catalyst 51 for the selective reduction of nitrogen oxides, “SCR” and an oxidation catalyst 52 “CUC” downstream of the third catalyst 51 “SCR”.
Les deux catalyseurs 51, 52 sont, ici, montés dans une même enveloppe (non référencée), par exemple métallique.The two catalysts 51, 52 are, here, mounted in the same casing (not referenced), for example metallic.
Tel qu’illustré, le troisième dispositif de dépollution 50 est alimenté en agent réducteur à base d’urée par un dispositif 53 d’injection d’un agent réducteur en amont dudit troisième dispositif de dépollution 50 et en amont d’un deuxième mélangeur 54.As illustrated, the third depollution device 50 is supplied with urea-based reducing agent by a device 53 for injecting a reducing agent upstream of said third depollution device 50 and upstream of a second mixer 54 .
Le troisième dispositif de dépollution 50 est associé à un capteur multi-gaz 55 monté directement en aval du troisième dispositif de dépollution 50 et notamment du catalyseur 52 CUC, et qui est configuré pour mesurer les concentrations d’oxygène, d’oxyde d’azote et d’ammoniac, et la température en aval du troisième dispositif de dépollution 50. Il est aussi associé à un capteur d’oxydes d’azote NOx3 monté en aval du capteur multi-gaz 55.The third depollution device 50 is associated with a multi-gas sensor 55 mounted directly downstream of the third depollution device 50 and in particular of the catalyst 52 CUC, and which is configured to measure the concentrations of oxygen, nitrogen oxide and ammonia, and the temperature downstream of the third depollution device 50. It is also associated with a NOx3 nitrogen oxide sensor mounted downstream of the multi-gas sensor 55.
Le système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur comprend à minima un premier dispositif de dépollution 42, tel que par exemple un piège à oxydes d’azote ou un catalyseur d’oxydation, un organe de chauffage 41 disposé en amont du premier dispositif de dépollution, un deuxième dispositif de dépollution 44 comprenant au moins un catalyseur 45 de réduction sélective des oxydes d’azotes « SCR » en aval du premier dispositif de dépollution 42 et un capteur multi-gaz en aval du deuxième dispositif de dépollution 44.The system 40 for depolluting the combustion gases of the engine comprises at least a first depollution device 42, such as for example a nitrogen oxide trap or an oxidation catalyst, a heater 41 placed upstream of the first device depollution device, a second depollution device 44 comprising at least one catalyst 45 for the selective reduction of nitrogen oxides "SCR" downstream of the first depollution device 42 and a multi-gas sensor downstream of the second depollution device 44.
Le moteur comprend une unité électronique de commande « UCE » 60 configurée pour commander les différents éléments du moteur à combustion interne à partir de données recueillies par des capteurs, tels que, de manière non limitative, un capteur de pression d’air de suralimentation (non référencé) situé en amont de la vanne 28 de débit d’air, un capteur P3.2 de pression d’air de suralimentation après piquage de la vanne haute pression V EGR HP, un capteur P_Coll de pression des gaz d’échappement en sortie du collecteur d’échappement 16, un capteur P_AVT de pression des gaz d’échappement avant turbine 26 placé à l’entrée de la turbine 18a du turbocompresseur 18, et des capteurs P6.1 et P6.2 disposé dans le conduit 36 de recirculation des gaz BP respectivement en amont et en aval de la vanne V EGR BP.The engine comprises an electronic control unit "UCE" 60 configured to control the various elements of the internal combustion engine from data collected by sensors, such as, without limitation, a boost air pressure sensor ( not referenced) located upstream of the air flow valve 28, a boost air pressure sensor P3.2 after tapping the high pressure valve V EGR HP, an exhaust gas pressure sensor P_Coll in outlet of the exhaust manifold 16, an exhaust gas pressure sensor P_AVT before turbine 26 placed at the inlet of the turbine 18a of the turbocharger 18, and sensors P6.1 and P6.2 placed in the duct 36 of recirculation of LP gases respectively upstream and downstream of the V EGR LP valve.
L’unité de commande électronique 60 pourrait recevoir d’autres données, telles que les températures à différents endroits du moteur, ou d’autres pressions.The electronic control unit 60 could receive other data, such as the temperatures at different points of the engine, or other pressures.
L’unité de commande électronique 60 comprend un système 61 de décristallisation dans la ligne d’échappement, c’est-à-dire d’élimination de cristaux cyanuriques.The electronic control unit 60 includes a system 61 for decrystallization in the exhaust line, that is to say for the elimination of cyanuric crystals.
Le système 61 de décristallisation est configuré pour détecter et traiter les cristaux cyanuriques présents dans la ligne d’échappement Ce.The decrystallization system 61 is configured to detect and process the cyanuric crystals present in the exhaust line Ce.
Le système 61 de décristallisation comprend un module 62 d’estimation de la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée.The decrystallization system 61 comprises a module 62 for estimating the mass of cyanuric crystals in the exhaust line according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the amount of reducing agent injected.
On connait de nombreuses méthodes permettant d’estimer la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement.Many methods are known for estimating the mass of cyanuric crystals in the exhaust line.
On peut, par exemple, se référer au document FR 2 985 770 qui décrit un modèle de masse de cristaux en fonction de la température des gaz entrant dans le catalyseur SCR, du débit des gaz d’échappement entrant dans ledit catalyseur SCR et du débit d’agent réducteur.One can, for example, refer to document FR 2 985 770 which describes a crystal mass model as a function of the temperature of the gases entering the SCR catalyst, the flow rate of the exhaust gases entering said SCR catalyst and the flow rate of reducing agent.
La température des gaz peut être déterminée par un capteur T5 en amont du deuxième dispositif de dépollution 44.The gas temperature can be determined by a sensor T5 upstream of the second pollution control device 44.
Le débit des gaz d’échappement entrant dans le catalyseur SCR peut être estimé par un débitmètre, ou le cas échéant par le débit de gaz EGR basse pression estimé à partir d’un modèle de Barré Saint Venant aux bornes du circuit 36 de recirculation des gaz à basse pression, en utilisant notamment la pression différentielle aux bornes de la vanne V EGR BP. Par différence de la pression, on obtient la somme du débit d’air et du débit de gaz recirculés à basse pression.The flow of exhaust gases entering the SCR catalyst can be estimated by a flow meter, or if necessary by the flow of low pressure EGR gas estimated from a model of Barré Saint Venant at the terminals of circuit 36 for recirculation of low pressure gas, in particular using the differential pressure across the terminals of the V EGR BP valve. By pressure difference, we obtain the sum of the air flow and the gas flow recirculated at low pressure.
En variante, on pourrait utiliser d’autres modèles pour estimer la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement Ce.Alternatively, other models could be used to estimate the mass of cyanuric crystals in the exhaust line Ce.
Le système 61 de décristallisation comprend en outre un module 63 de comparaison de la quantité de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec des valeur de seuils A, B au-delà desquelles la quantité de cristaux cyanuriques impacte le catalyseur SCR 45.The decrystallization system 61 further comprises a module 63 for comparing the quantity of cyanuric crystals in the exhaust line with threshold values A, B beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the SCR catalyst 45.
Le système 61 de décristallisation comprend en outre un module 64 de traitement des cristaux cyanuriques par activation de l’organe 51 de chauffage en amont du premier dispositif de dépollution 42.The decrystallization system 61 further comprises a module 64 for processing cyanuric crystals by activating the heating element 51 upstream of the first depollution device 42.
En dessous d’une première valeur de seuil A, la quantité de cristaux cyanuriques ne nécessite pas de déclencher la commande de l’organe de chauffage 41, la dégradation de l’efficacité du catalyseur SCR 45 étant considérée comme négligeable.Below a first threshold value A, the quantity of cyanuric crystals does not require triggering the control of the heater 41, the degradation of the efficiency of the SCR catalyst 45 being considered negligible.
Lorsque la quantité de cristaux cyanuriques atteint une première valeur de seuil A, l’injection d’agent réducteur est coupée. La quantité de cristaux cyanuriques impacte l’efficacité du catalyseur SCR 45 et nécessite de déclencher la commande de l’organe de chauffage 41.When the quantity of cyanuric crystals reaches a first threshold value A, the injection of reducing agent is cut off. The quantity of cyanuric crystals impacts the efficiency of the SCR catalyst 45 and requires triggering the control of the heater 41.
L’organe de chauffage a une plage d’utilisation de puissance comprise entre 0 et une deuxième valeur de seuil B. La deuxième valeur de seuil B correspond à la puissance maximale de l’organe de chauffage 41.The heater has a power utilization range between 0 and a second threshold value B. The second threshold value B corresponds to the maximum power of the heater 41.
Le niveau de puissance de l’organe de chauffage 41 est déterminée en fonction de la quantité de cristaux cyanuriques et d’une cartographie. La calibration de cette cartographie est réalisée, par exemple, lors d’essais de caractérisation pour déterminer le meilleur compromis entre dioxyde de carbone et efficacité de chauffe. Ainsi, une forte production d’ammoniac en peu de temps nécessitera une puissance de chauffe plus importante afin de nettoyer la ligne d’échappement des cristaux cyanuriques présents.The power level of the heater 41 is determined according to the quantity of cyanuric crystals and a map. The calibration of this map is carried out, for example, during characterization tests to determine the best compromise between carbon dioxide and heating efficiency. Thus, a high production of ammonia in a short time will require greater heating power in order to clean the exhaust line of the cyanuric crystals present.
Le module 64 de traitement des cristaux cyanuriques est configuré pour vérifier en continue la concentration d’ammoniac NH3dans la ligne d’échappement, notamment en aval du catalyseur SCR 45 grâce au capteur multi-gaz 46 afin de contrôler la suppression des cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement.The module 64 for processing cyanuric crystals is configured to continuously check the concentration of ammonia NH 3 in the exhaust line, in particular downstream of the SCR catalyst 45 thanks to the multi-gas sensor 46 in order to control the removal of cyanuric crystals in the exhaust line.
Le module 64 de traitement des cristaux cyanuriques compare la mesure de la concentration d’ammoniac dans la ligne d’échappement avec une troisième valeur de seuil C.The cyanuric crystal processing module 64 compares the measurement of the ammonia concentration in the exhaust line with a third threshold value C.
En effet, lorsque le catalyseur SCR fonctionne correctement, l’ajout de l’agent réducteur ne génère normalement pas de fuite d’ammoniac en aval du catalyseur SCR car la quantité d’ammoniac stockée à l’intérieur dudit catalyseur SCR est inférieure à sa capacité de stockage en ammoniac ASC (acronyme en anglais pour : Ammonia Storage Capacity). Toutefois, la suppression des cristaux cyanuriques se traduit par une fuite d’ammoniac.In fact, when the SCR catalyst is operating correctly, the addition of the reducing agent does not normally generate an ammonia leak downstream of the SCR catalyst because the quantity of ammonia stored inside said SCR catalyst is lower than its ammonia storage capacity ASC (acronym in English for: Ammonia Storage Capacity). However, removal of cyanuric crystals results in ammonia leakage.
Lorsque la mesure de la concentration d’ammoniac est inférieure ou égale à la troisième valeur de seuil C, l’organe de chauffage 41 est éteint et le modèle de cristaux cyanuriques est remis à zéro.When the measurement of the ammonia concentration is less than or equal to the third threshold value C, the heater 41 is switched off and the model of cyanuric crystals is reset to zero.
Lorsque le système de dépollution 40 comprend une troisième de dépollution 50, l’unité électronique de commande 60 comprend un deuxième système de décristallisation configuré pour éliminer les cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement comprenant le troisième dispositif de dépollution 50. Ledit deuxième système de décristallisation est identique au premier système de décristallisation 61 et le module de traitement reçoit en entrée la mesure de concentration d’ammoniac mesurée par le deuxième capteur 55.When the depollution system 40 comprises a third depollution device 50, the electronic control unit 60 comprises a second decrystallization system configured to eliminate the cyanuric crystals in the exhaust line comprising the third depollution device 50. Said second decrystallization system decrystallization is identical to the first decrystallization system 61 and the processing module receives as input the ammonia concentration measurement measured by the second sensor 55.
Tel qu’illustré sur la
Le procédé 100 de décristallisation permet de détecter et traiter les cristaux cyanuriques présents dans la ligne d’échappement Ce.The decrystallization process 100 makes it possible to detect and treat the cyanuric crystals present in the exhaust line Ce.
Le procédé 100 de décristallisation comprend une étape 101 d’estimation de la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée.The decrystallization process 100 includes a step 101 of estimating the mass of cyanuric crystals in the exhaust line according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the amount of reducing agent injected.
Le procédé 100 de décristallisation comprend une étape 102 de comparaison de la quantité de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec des valeurs de seuils A, B au-delà desquelles la quantité de cristaux cyanuriques impacte l’efficacité du catalyseur SCR 45.The decrystallization process 100 includes a step 102 of comparing the quantity of cyanuric crystals in the exhaust line with threshold values A, B beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the efficiency of the SCR catalyst 45.
Le procédé 100 de décristallisation comprend une étape 103 de traitement des cristaux cyanuriques par activation de l’organe 51 de chauffage en amont du premier dispositif de dépollution 42.The decrystallization process 100 includes a step 103 of processing the cyanuric crystals by activating the heating device 51 upstream of the first depollution device 42.
En dessous d’une première valeur de seuil A, la quantité de cristaux cyanuriques ne nécessite pas de déclencher la commande de l’organe de chauffage 41, la dégradation de l’efficacité du catalyseur SCR 45 étant considérée comme négligeable.Below a first threshold value A, the quantity of cyanuric crystals does not require triggering the control of the heater 41, the degradation of the efficiency of the SCR catalyst 45 being considered negligible.
Lorsque la quantité de cristaux cyanuriques atteint la première valeur de seuil A, l’injection d’agent réducteur est coupée. La quantité de cristaux cyanuriques impacte l’efficacité du catalyseur SCR 45 et nécessite de déclencher la commande de l’organe de chauffage 41.When the quantity of cyanuric crystals reaches the first threshold value A, the injection of reducing agent is cut off. The quantity of cyanuric crystals impacts the efficiency of the SCR catalyst 45 and requires triggering the control of the heater 41.
L’organe de chauffage a une plage d’utilisation de puissance comprise entre 0 et une deuxième valeur de seuil B. La deuxième valeur de seuil B correspond à la puissance maximale de l’organe de chauffage 41.The heater has a power utilization range between 0 and a second threshold value B. The second threshold value B corresponds to the maximum power of the heater 41.
Le niveau de puissance de l’organe de chauffage 41 est déterminée en fonction de la quantité de cristaux cyanuriques et d’une cartographie. La calibration de cette cartographie est réalisée, par exemple, lors d’essais de caractérisation pour déterminer le meilleur compromis entre dioxyde de carbone et efficacité de chauffe. Ainsi, une forte production d’ammoniac en peu de temps nécessitera une puissance de chauffe plus importante afin de nettoyer la ligne d’échappement des cristaux cyanuriques présents.The power level of the heater 41 is determined according to the quantity of cyanuric crystals and a map. The calibration of this map is carried out, for example, during characterization tests to determine the best compromise between carbon dioxide and heating efficiency. Thus, a high production of ammonia in a short time will require greater heating power in order to clean the exhaust line of the cyanuric crystals present.
Lors de l’étape 103 de traitement des cristaux cyanuriques, on vérifie en continue la concentration d’ammoniac dans la ligne d’échappement, notamment en aval du catalyseur SCR 45 grâce au capteur multi-gaz 46 afin de contrôler la suppression des cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement.During step 103 of treatment of the cyanuric crystals, the concentration of ammonia in the exhaust line is continuously checked, in particular downstream of the SCR catalyst 45 thanks to the multi-gas sensor 46 in order to control the suppression of the cyanuric crystals in the exhaust line.
On compare ensuite la mesure de la concentration d’ammoniac dans la ligne d’échappement avec une troisième valeur de seuil C.The measurement of the ammonia concentration in the exhaust line is then compared with a third threshold value C.
En effet, lorsque le catalyseur SCR fonctionne correctement, l’ajout de l’agent réducteur ne génère normalement pas de fuite de nitrates d’ammonium en aval du catalyseur SCR car la quantité d’ammoniac à l’intérieur dudit catalyseur SCR est inférieure à sa capacité de stockage en ammoniac ASC. Toutefois, la suppression des cristaux de nitrates d’ammonium se traduit par une fuite de nitrates d’ammonium.In fact, when the SCR catalyst is operating correctly, the addition of the reducing agent does not normally generate any leakage of ammonium nitrates downstream of the SCR catalyst because the quantity of ammonia inside said SCR catalyst is less than its ASC ammonia storage capacity. However, removal of ammonium nitrate crystals results in leakage of ammonium nitrate.
Lorsque la mesure de la concentration d’ammoniac est inférieure ou égale à la troisième valeur de seuil C, l’organe de chauffage 41 est éteint et le modèle de cristaux cyanuriques est remis à zéro.When the measurement of the ammonia concentration is less than or equal to the third threshold value C, the heater 41 is switched off and the model of cyanuric crystals is reset to zero.
Le système et le procédé selon l’invention permettent de détecter et traiter les cristaux cyanuriques présents dans la ligne d’échappement Ce, sans ajouter de composants structurels additionnels et sans nécessiter de mode de combustion spécifique pouvant impacter significativement la consommation du véhicule.The system and the method according to the invention make it possible to detect and process the cyanuric crystals present in the exhaust line Ce, without adding additional structural components and without requiring a specific combustion mode that could significantly impact the consumption of the vehicle.
Claims (10)
- on estime la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement selon un modèle de cristaux cyanuriques prédéterminé en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée ;
- on compare ladite masse estimée de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec une première valeur de seuil (A) au-delà de laquelle la quantité de cristaux cyanuriques impacte le fonctionnement du catalyseur (45) ; et
- on traite les cristaux cyanuriques par activation de l’organe (51) de chauffage lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques est supérieure ou égale à la première valeur de seuil (A).Method for eliminating cyanuric crystals in an exhaust line (Ce) of an internal combustion engine comprising a first pollution control device (42), a heating member (41) arranged upstream of the first pollution control device, a second depollution device (44) comprising at least one catalyst (45) for the selective reduction of nitrogen oxides downstream of the first depollution device (42), at least one device (48) for injecting a reducing agent configured to inject said reducing agent directly downstream of the first depollution device (42) and upstream of the catalyst (45) for the selective reduction of nitrogen oxides and a multi-gas sensor downstream of the second depollution device (44) configured to measuring at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the second depollution device (44), characterized in that:
- the mass of cyanuric crystals in the exhaust line is estimated according to a predetermined model of cyanuric crystals according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the amount of reducing agent injected;
- Said estimated mass of cyanuric crystals in the exhaust line is compared with a first threshold value (A) beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the operation of the catalyst (45); And
- the cyanuric crystals are treated by activating the heating element (51) when the estimated mass of cyanuric crystals is greater than or equal to the first threshold value (A).
- un module (62) d’estimation de la masse de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement selon un modèle de cristaux cyanuriques prédéterminé en fonction de l’analyse des conditions thermodynamiques régnant dans la ligne d’échappement et de la quantité d’agent réducteur injectée ;
- un module (63) de comparaison de ladite masse estimée de cristaux cyanuriques dans la ligne d’échappement avec une première valeur de seuil (A) au-delà de laquelle la quantité de cristaux cyanuriques impacte le fonctionnement du catalyseur (45) ; et
- un module (64) de traitement des cristaux cyanuriques par activation de l’organe (51) de chauffage lorsque la masse estimée de cristaux cyanuriques est supérieure ou égale à la première valeur de seuil (A).System (61) for eliminating cyanuric crystals in an exhaust line (Ce) of an internal combustion engine comprising a first depollution device (42), a heating member (41) arranged upstream of the first pollution control device, a second pollution control device (44) comprising at least one catalyst (45) for the selective reduction of nitrogen oxides downstream of the first pollution control device (42), at least one device (48) for injecting a reducing agent configured to inject said reducing agent directly downstream of the first pollution control device (42) and upstream of the catalyst (45) for the selective reduction of nitrogen oxides for the selective reduction of nitrogen oxides and a multi-gas sensor in downstream of the second pollution control device (44) configured to measure at least the ammonia concentrations and the temperature downstream of the second pollution control device (44), characterized in that it comprises:
- a module (62) for estimating the mass of cyanuric crystals in the exhaust line according to a predetermined model of cyanuric crystals according to the analysis of the thermodynamic conditions prevailing in the exhaust line and the quantity of reducing agent injected;
- a module (63) for comparing said estimated mass of cyanuric crystals in the exhaust line with a first threshold value (A) beyond which the quantity of cyanuric crystals impacts the operation of the catalyst (45); And
- a module (64) for processing cyanuric crystals by activating the heating device (51) when the estimated mass of cyanuric crystals is greater than or equal to the first threshold value (A).
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| FR2011336A FR3115820B1 (en) | 2020-11-04 | 2020-11-04 | Method and system for decrystallizing an exhaust line of an internal combustion engine, in particular diesel |
Applications Claiming Priority (2)
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2020
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