FR2822498A1 - Procede de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne susceptible de fonctionner en alternance de modes pauvre-riche - Google Patents

Procede de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne susceptible de fonctionner en alternance de modes pauvre-riche Download PDF

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Abstract

L'invention s'applique à un moteur à combustion interne disposant d'une unité de commande et présentant une conduite de gaz d'échappement dans laquelle sont disposés un catalyseur de démarrage, un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote et un catalyseur de type SCR. Selon l'invention, on détermine par l'unité de commande la charge en NH3 du catalyseur de type SCR et, au moins dans les phases de régénération de nitrate, on augmente la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne. Le catalyseur de type SCR est installé au moins à une distance en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote, telle qu'une température plus faible d'environ 50degre C à environ 150degreC qu'à l'entrée du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote est réglée à l'entrée du catalyseur de type SCR. Utilisation, par exemple dans des véhicules automobiles.

Description

ce que le particules sont agglomérues par frittage à chaud.
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La présente invention concerne un procédé de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pouvant fonctionner en une alternance de régimes pauvre-riche, disposant d'une unité de commande et présentant une conduite de gaz d'échappement, dans laquelle, l'un derrière l'autre en observant dans la direction de l'écoulement, sont disposés un catalyseur de démarrage, un catalyseur accumulateur d' oxyde d' azote et un catalyseur de type SCR, des phases de régénération de nitrate, répétitives, étant effectuées pour assurer la régénération du catalyseur
accomulateur d'oxyde d'azote (NOx).
Les installations d'épuration de gaz d'échappement connues, munies de catalyseurs disposés les uns derrière les autres dans la direction de l'écoulement, tel qu'un catalyseur de démarrage, un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote et un catalyseur de type SCR, sont utilisées en particulier dans des véhicules automobiles qui comportent un moteur à combustion interne pouvant fonctionner en une alternance de modes pauvreriche, sous la forme d'un moteur
à cycle de Otto (allumage commandé) à injection directe.
Pour éliminer les oxydes d'azote, le carbonate de baryum qui existe, par exemple, dans le matériau catalyseur du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote, lorsque le moteur à combustion interne fonctionne en régime pauvre, extrait des gaz déchappement, qui alors sont en oxydation, de l'oxyde d'azote (NOx) en formant du nitrate de baryum solide. Du fait de l'épuisement, lié à cela, du matériau, de temps en temps, il est nécessaire de procéder à une régénération du catalyseur accumulateur de NOx. Ce que l'on appelle la régénération du nitrate se fait par le fait que le moteur à combustion interne, pendant une certaine durée, fonctionne en régime riche. Le nitrate de baryum, qui est instable dans les gaz d'échappement résultants contenant des réducteurs, se décompose ici de nouveau avec une
reformation de carbonate de baryum et en dégageant du NOx.
Ce dernier est réduit par les réducteurs (H2, CO et HC)
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existant alors dans les gaz d'échappement, sur les composants en métal noble montés sur le catalyseur accumulateur de Nox, en donnant principalement de lazote (N2) inoffensif. Une diminution de Nox, durant longtemps sur la base du procédé décrit, demande, par conséquent, de procéder à une alternance répétée de marches en régime pauvre-riche du moteur à combustion interne, sachant qu'en tout cas le fonctionnement en régime riche, nécessaire pour les régénérations des nitrates, diminue l'avantage, en termes de consommation de carburant, obtenu en fonctionnement en régime pauvre, du moteur à combustion interne. Si l'on considère la consommation de carburant, de ce fait on vise à avoir une proportion temporelle aussi élevée que possible de fonctionnement en régime pauvre. En particulier, dans le cas d'un moteur à cycle de Otto à injection directe utilisé comme moteur à combustion interne pour un véhicule automobile, cependant, le fonctionnement en régime pauvre, pour des raisons touchant à la technique de combustion, n'est possible que si l'on est en faible charge ou en charge partielle, ce pourquoi, pour des charges plus élevées, de tels moteurs à combustion interne fonctionnent avec un rapport air-carburant à peu près stoechTométrique ou même avec un rapport air-carburant
riche (sous-stoechTométrique).
Dans les conditions de gaz déchappement réductrices, du fonctionnement en régime riche, auxquelles on a présentement affaire, les NOx sont réduits sur un catalyseur accumulateur de NOx classique, par le H2 contenu dans les gaz d'échappement, en donnant en partie de
l ' ammoniaque (NH3) qui a une forte odeur et qui est nocif.
Principalement, cependant, la formation de NH3 se fait sur le catalyseur de démarrage qui est installé en amont du catalyseur accumulateur de NOx. Si on installe en aval du catalyseur accumulateur de NOx un catalyseur de type SCR approprié (SCR = Selective Catalytic Reduction), qui, dans des conditions réductrices (riches),a la propriété de stocker le NH3 et, dans des conditions oxydantes (pauvres),
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de convertir le NH3 stocké avec le NOx pour donner du N2 qui est inoffensif, on obtient avantageusement une diminution supplémentaire de l'émission de NOx dans le fonctionnement alterné en régimes maigre-riche. La combinaison du catalyseur accumulateur de NOx et du catalyseur de type SCR permet de ce fait de prolonger nettement les phases de fonctionnement en régime maigre du moteur à combustion interne, sans avoir à dograder la diminution des NOx sachant que, le cas échéant, il est avantageux d' augmenter la fourniture de NH3 par l'intermédiaire d'une formation de NOx augmentée de la part
du moteur à combustion interne.
Un moteur à combustion interne du type précité, avec un dispositif de retraitement des gaz d'échappement convenant pour cela, est connu par le document EP 0 802 314 A2. Ainsi, le document EP 0 802 315 A2 décrit, dans un exemple de réalisation selon la figure 13, un agencement de catalyseur avec un catalyseur de démarrage réalisé sous forme de catalyseur à trois voies, avec une capacité de formation de NH3 augmentée, installé en amont d'un catalyseur accumulateur de Nox, et un catalyseur de type SCR installé en aval. Il est désavantageux que, dune part, l'efficacité des catalyseurs accumulateurs de NOx connus diminue fortement au-dessous d' environ 250 C et au-dessus d' environ 450 C. D'autre part, il faut observer que des catalyseurs SCR typiques ne peuvent fonctionner de facon pertinente que dans une plage de température comprise entre environ 200 C et environ 450 C. L'aptitude à stocker le NH3 est maximale pour les faibles températures et diminue
plus ou moins fortement lorsque la température augmente.
De ce fait, on obtient que le moment et la durée du fonctionnement en régime riche, pour générer du NH3, en fonction de la température du catalyseur accumulateur de NOx et du catalyseur de type SCR, aient une influence décisive sur la consommation et sur l'émission de NOx du moteur à combustion interne fonctionnant en alternance de
régimes pauvres et riches.
Le but de l' invention consiste, de ce fait, à indiquer un procédé de fonctionnement d'une installation du type citée au début, pour lequel la fourniture de NH3, la quantité de NH3 stockée dans le catalyseur de type SCR, le fonctionnement en accumulateur de NOx et le fonctionnement en régénération des nitrates du catalyseur accumulateur de NOx soient adaptés mutuellement en prenant en considération l'état spécifique du catalyseur, de manière à pouvoir atteindre une diminution aussi efficace que possible de la teneur en NOx dans les gaz d'échappement, dans une plage de fonctionnement aussi grande que possible du moteur à
combustion interne.
L' invention résout le problème par l' indication d'un procédé caractérisé par le fait que la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est déterminée par l'unité de commande et la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est augmentée, au moins pendant les phases de régénération de nitrate, le catalyseur de type SCR étant disposé dans la conduite de gaz d'échappement, au moins à une distance, en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote, telle que, dans la majeure partie de la plage de fonctionnement prévue du moteur à combustion interne, une température à l'entrée du catalyseur de type SCR est réglée, plus basse d' environ 50 C à environ 150 C
qu'à l'entrée du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote.
Le procédé selon l' invention a comme base la détermination de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR par l'unité de commande, faisant que la quantité de NH3 mise à disposition pour la diminution des NOx dans le catalyseur de type SCR peut être évaluce lorsqu'on est en régime pauvre. Si on constate par l'unité de commande que l'on a une trop forte diminution de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR, alors, au moins pendant les phases de régénération de nitrate du catalyseur accumulateur de
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NOx, le fonctionnement en régime riche, nécessaire pour la régénération des nitrates du catalyseur accumulateur de NOx, du moteur à combustion interne pour former le NH3, est utilisé par la réduction se produisant, par exemple, sur les catalyseurs de démarrage, du NOx en NH3. La formation de Nox, relativement faible usuellement lorsque l'on a un fonctionnement en régime pauvre, est augmentée, faisant qu'il est possible, pendant la courte durce de la régénération de nitrate, déabtenir une forte augmentation correspondante de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR. Le processus de régénération des nitrates n'est alors pas dégradé par l' augmentation de la formation des oxydes d'azote. Le catalyseur de type SCR et le catalyseur accumulateur de NOx sont ainsi de nouveau mis en un état actif du point de vue de la diminution des NOx et peuvent ensuite de nouveau être utilisés sur une durée correspondante pour obtenir une diminution des NOx pendant qu'on est en fonctionnement en régime pauvre, avantageux pour la consommation. Grâce au procédé selon l 'invention, avantageusement, on obtient des phases de génération de NH3 supplémentaires nettement moindres, avec les inconvénients
leur étant liés concernant la consommation de carturant.
Une extension du fonctionnement en régime pauvre, du point de vue de la plage de fonctionnement du moteur à combustion interne vers les plus hautes charges et, ainsi, vers les plus hautes températures de gaz d'échappement, peut être obtenue par le fait que le catalyseur de type SCR est disposé au moins en aval du catalyseur accumulateur de NOx, de sorte que, dans la majeure partie de la plage de fonctionnement prévue du moteur à combustion interne, à l'entrée du catalyseur de type SCR est réglée une température, qui est plus faible d' environ 50 C à environ C qu'à l'entrée du catalyseur accumulateur de NOx. De ce fait, le catalyseur de type SCR peut encore être utilisé pour la diminution du NOx lorsque, si le catalyseur accumulateur de NOx est disposé en amont, la limite supérieure de température de la plage d'efficacité est dépassée et que celui-ci ainsi ne peut fournir aucune contribution, ou bien selon une faible contribution, à la diminution du NOx. Alors, par l 'expression de majeure partie de la plage de fonctionnement prévu du moteur à combustion interne, il faut entendre la plage de fonctionnement dans le cas d'un roulage usuel, une fois la
phase de chanffage ou mise en température effectué(e).
Des perfectionnements avantageux et des améliorations sont possibles, grâce aux dispositions préférentielles indiquées ci-après, prises seules ou en combinaison: a) une valeur de seuil supérieure S1 de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est prédéterminée et, au moins pendant les phases de régénération de nitrate, pour la régénération du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote, la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est augmentée lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est descendue au-dessous de la valeur de seuil S1; b) une valeur de seuil inférieure S2 de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est prédéterminée et la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne n'est augmentée que pendant les phases de régénération de nitrate, dans le but de régénérer le catalyseur accumulateur d' oxyde d' azote, lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est descendue au-dessous de la valeur de seuil S1, mais cependant pas au- dessous de la valeur de seuil S2; c) pendant les phases de régénération de nitrate, pour la régénération du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote et en suite directe aux phases de régénération de nitrate, la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est augmentée lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est descendue au- dessous de la valeur de seuil S2 i d) la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est augmentée lorsque la charge en NH3 du
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catalyseur de type SCR est descendue au-dessous de la valeur de seuil S2; e) au moins par intermittence pendant le fonctionnement à chaud du moteur à combustion interne, la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est augmentée; f) pour les valeurs de seuil S1 et S2, est prédéterminée une fonction de la température spécifique du catalyseur de type SCR et une fonction de l' exigence de charge imposée au moteur à combustion interne; g) l' augmentation de la formation de l'oxyde d'azote du moteur à combustion interne est effectuée par une modification de l' angle d'allumage et/ou des paramètres d' injection de carburant du moteur à combustion interne; et h) un signal de sortie d'un capteur NOx/NH3, monté dans la conduite de gaz d'échappement entre le catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote et le catalyseur de type SCR, est utilisé pour la détermination de la charger en NH3 du
catalyseur de type SCR.
Dans le cas du procédé perfectionné selon la disposition a) précitée, on décide s'il y a un besoin d' augmenter la charge en NH3 du catalyseur, lié à la formation d'une valeur seuil S1 pour la charge en NH3 du catalyseur de type SCR. Si on descend audessous de la valeur seuil S1 formée par l'unité de commande, alors la charge en NH3 est augmentée par le fait qu'au moins pendant les phases de régénération du nitrate du catalyseur accumulateur de NOx, la formation de NOx du moteur à combustion interne est augmentée. Grâce à la réduction se 3 0 produisant, par exemple, sur le catalyseur de démarrage, de NOx donnant du NH3, on utilise l' augmentation d'émission de
NOx pour former du NH3.
Un affinement supplémentaire de l'évaluation de la charge actuelle en NH3 du catalyseur de type SCR est obtenu, selon le procédé perfectionné selon la disposition b) précitée, par le fait que par l'unité de commande est en plus formée, pour la valeur seuil supérieure S1, une valeur
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seuil inférieure S2 pour la charge en NH3 du catalyseur de type SCR. Si la charge en NH3 est comprise dans la plage formoe entre S1 et S2, l'unité de commande se voit signaler que, outre l' augmentation réalisée pendant les phases de régénération de nitrate, de formation de NOx et la réduction subséquente des NOx en NH3, aucune autre disposition nest nécessaire pour augnenter la charge en NH3 du catalyseur de type SCR. Grâce au regroupement de la régénération du nitrate et de la formation de NH3, on utilise de facon optimale, avantageusement, le fonctionnement en régime riche nocessaire de ce fait et on
minimise la consommation de carDurant lui étant liée.
Avantageusement, les valeurs seuils S1 et S2 pour le chargement en NH3 du catalyseur de type SCR sont prédéterminées en fonction de la température du catalyseur de type SCR et de l' exigence de charge imposoe au moteur à combustion interne. La dépendance envers la température des valeurs de seuil S1 et S2 peut, par exemple, être rapportée à la quantité de NH3 maximale pouvant être captée par le catalyseur de type SCR, qui de son côté dépend très fortement de la température du catalyseur de type SCR. De cette manière, les valeurs seuil peuvent être adaptées à la capacité de rétention en NH3 du catalyseur de type SCR existant momentanément. La relation de température que l'on a, grâce à l' association des valeurs ou bien d'une autre manière, de la charge maximale en NH3 du catalyseur de type SCR est alors placée de manière appropriée dans une mémoire de l'unité de commande qui, comme usuellement, dispose en plus de fonctions pour l' introduction de données et d'édition de données, ainsi que de fonctions de traitement
de données.
Il s'en est outre avéré avantageux selon le procédé conforme à la disposition e) précitée, une fois le démarrage à froid effectué, d'augnenter en plus la formation de NOx du moteur à combustion interne, au moins par moments, pendant la phase de fonctionnement en chauffage qui, de toute facon, est effectuée lorsque l'on a
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un rapport air-carturant riche. Grâce à cette manière de procéder, déjà pendant la phase de chauffage du moteur à combustion interne, on forme du NH3, par exemple sur le catalyseur de démarrage, et on l'introduit dans le catalyseur de type SCR. Au moment de la phase de chauffage, celui-ci présente encore une température relativement basse et est de ce fait en mesure de capter des quantités de NH3 relativement grandes. Le catalyseur de type SCR dispose ainsi, lors de la phase de chauffage du moteur, aussitôt à l'atteinte de la limite inférieure de température de sa plage d'efficacité, de NH3 stocké, dans le but d'une
diminution du NOx.
Un exemple de réalisation de l 'invention est représenté de façon simplifiée dans les dessins et va
être explicité plus en détail dans la description ci
après. Dans les dessins: la figure 1 représente un schéma fonctionnel avec blocs diagrammes d'un moteur à combustion interne avec une installation d'épuration des gaz déchappement afférente, la figure 2 représente un diagramme du déroulement temporel du rapport air-carburant du moteur à combustion interne, peu de temps avant, pendant et peu de temps après la régénération du nitrate du catalyseur accumulateur de NOx, et la figure 3 représente un autre diagramme pour l' allure temporelle du rapport air-carburant du moteur à combustion interne, peu de temps avant, pendant et peu de temps après la régénération
du nitrate du catalyseur accumulateur de NOx.
Description de l'exemple de réalisation
L' installation représentée schématiquement sur la figure 1 sert à épurer les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne 1, tel qu'utilisé par exemple dans un véhicule automobile et, par exemple, réalisé sous la forme d'un moteur de type Otto à allumage commandé et à injection directe. L' installation présente un catalyseur de démarrage 3 disposé près du moteur dans une conduite de gaz d'échappement 2, ainsi que, en aval, un catalyseur accumulateur de NOx 4 et un catalyseur de type SCR 5, ces derniers catalyseurs 4, 5 pouvant être montés en position sous le plancher du véhicule automobile. En outre, dans la conduite de gaz d'échappement 2, est logé en amont du catalyseur de démarrage 3 un capteur d'oxygène 6 qui sert de capteur de signal pour la réqulation du rapport air carDurant du moteur à combustion interne 1 pendant le fonctionnement alterné en régime pauvre-riche. Côté sortie du catalyseur accumulateur de NOx 4, est logé dans la conduite de gaz d'échappement 2 un capteur 8 qui est sensible aux NOx et au NH3. La mesure de la température dans l' installation esquissée est rendue possible grâce à des capteurs de température 7 et 9 positionnés de manière correspondante, côté entrée du catalyseur accumulateur de NOx 4 et du catalyseur de type SCR 5. Les signaux venant des capteurs 6, 7, 8, 9 sont amenés à titre de grandeurs d'entrée à l'unité de commande 11, par l'intermédiaire de lignes de mesure 10. Au moyen de la fonctionnalité mise en oeuvre dans l'unité de commande 11, sont effectuces, par l'intermédiaire d'une ligne de commande 12 montée entre le moteur à combustion interne 1 et l'unité de commande 11, la
commande et la réqulation du moteur à combustion interne 1.
Le catalyseur de démarrage 3 dessiné sur la figure 1 comporte du fait de son revêtement catalytique, tant l'effet d'un catalyseur à oxydation qu'également la propriété, dans des conditions réductrices d'un mélange riche du moteur à combustion interne 1, de réduire chimiquement les NOx présents dans les gaz d'échappement pour donner du NH3. Par contre, le catalyseur accumulateur de NOx 4 dispose de la capacité de capter dans des conditions oxydantes d'un fonctionnement en régime pauvre du moteur à combustion interne 1, sous la forme de nitrate,
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sur le matériau de revêtement, par une combinaison chimique, principalement le NOx présent dans les gaz diéchappement et, dans des conditions réductrices, de le redégager et de le convertir en majeure partie pour donner de l'azote inoffensif. Le catalyseur de type SCR 5 disposé en aval du catalyseur acconulateur de NOx 4 présente la propriété, connue par exemple également par la technique des centrales de production dénergie, de pouvoir stocker le NH3, lorsque l'on se trouve dans des conditions réductrices, et de pouvoir ensuite utiliser cet NH3 stocké, dans des conditions oxydantes, comme partenaire de réaction dans une réaction de réduction catalytique sélective en formant de lazote, pour obtenir la réduction chimique des NOx. La propriété citée en dernier est utilisce, en particulier, pour rendre inoffensifs les NOx suite à la réaction de réduction sélective citée. Les NOx résultent de lépuisement, allant en augmentant au fur et à mesure que l'accumulation de NOx se produit, du matériau accumulateur de NOx en fonctionnement en régime pauvre du moteur à combustion interne (entraînement allant en augmentant des NOx). La condition de ce comportement du catalyseur de type SCR 5 est en tout cas que, dans celui-ci, lui sont fournis préalablement pour stockage des quantités correspondantes de NH3. Ceci est obtenu par un réglage des conditions réductrices, c'est-à-dire par un réglage d'un fonctionnement en régime riche du moteur à combustion interne 1 et par la formation de NH3 citée ci-dessus se faisant sur le catalyseur de démarrage 3. Selon les besoins en NH3, il peut alors s'avérer nécessaire d' augmenter la formation de NH3 par une augmentation plus ou moins forte de la formation de NOx qui, usuellement, est relativement faible, lorsque le moteur à combustion interne 1 est en fonctionnement en mode riche. Ceci est obtenu par une augmentation des températures de combustion dans la chambre de combustion, ce qui à son tour est obtenu par un réglage précoce de l 'angle dallumage pour un moteur à combustion interne à allumage extérieur ou bien par un déplacement
vers un moment plus précoce de l'injection de carDurant.
Si la force de lentraînement des NOx en fonctionnement en régime maigre du moteur à combustion interne 1 est augmentée jusqu'à une valeur inacceptable, il faut que le catalyseur accumulateur de NOx 4 soit soumis à une régénération du nitrate par la fourniture d' agent réducteur, ce qui est réalisé par une commutation du moteur à combustion interne que l'on fait passer d'un fonctionnement en régime pauvre à un fonctionnement en régime riche. Glabalement, grâce à l'alternance se répétant, décrite, du fonctionnement en régime pauvre et en régime riche, on obtient une élimination efficace des NOx hors des gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1. En comparaison d'une installation des gaz d'échappement qui n'est équipée que d'un catalyseur accumulateur de NOx, on peut, par la coopération du catalyseur accumulateur de NOx 4 et du catalyseur de type SCR 5, étendre nettement la longueur des phases de fonctionnement en régime pauvre et, ainsi, obtenir également une économie de consommation de carDurant de
valeur correspondante.
Typiquement, le catalyseur accumulateur de NOx 4 présente une bonne efficacité dans une plage de température d' environ 250 C à 400 C, ou du catalyseur de type SCR 5 dans une plage de température (fenêtre de température) de 200 C et 400 C. En considérant la position de la fenêtre de température, l'espacement du catalyseur de type SCR 5 vis-à- vis du catalyseur accumulateur de NOx 4 est choisi de manière que le catalyseur de type SCR 5, après avoir effectué la phase de chauffage, présente, en fonctionnement de roulage réel, une température, plus faible d' environ 50 C à 150 C, que celle du catalyseur accumulateur de NOx 4 qui est disposé en amont. On obtient ainsi que le catalyseur de type SCR 5 soit également encore efficace lorsque, par exemple du fait de l' augmentation de la charge moteur, la température du catalyseur accumulateur de NOx 4 est montée jusqu'à 600 C et qu'il est ainsi devenu inefficace. L'efficacité du catalyseur de type SCR est alors touj ours de nouveau obtenue du fait qu'il a une plus faible température. Avec cela, on obtient pour ce système de catalyseur combiné une fenêtre de température de fonctionnement étendue, allant d' environ 250 C à 600 C, par rapport à la température des gaz d'échappement à lentrée dans le catalyseur accumulateur de NOx 4 et, ainsi, également la possibilité de faire fonctionner le moteur à combustion interne 1 dans une plage de charge pauvre étendue. Grâce à des dispositions particulières de construction, telles que par exemple une conduite de gaz d'échappement 2 de forme spéciale, ou bien grâce à l'application de dispositions spéciales pour refroidir les gaz déchappement, on peut augmenter encore la différence de température existant usuellement, d' environ 50 C à C, entre le catalyseur NOx 4 et le catalyseur de type SCR 5 dans le cas o ceci est nocessaire, du fait de la
caractéristique moteur, ou du type de catalyseurs utilisés.
En fonction de la température, fixée par les capteurs de température 7 et 9, des catalyseurs 4, 5 respectifs, on fonctionne avec le moteur à combustion interne 1, soit en une pure al ternance de régimes pauvreriche sans générat ion supplémentaire de NH3 et, ainsi, on effectue une diminution des Nox, principalement par le catalyseur NOx 4. Ou bien on effectue la diminution des NOx complètement ou partiellement sur le catalyseur de type SCR 5, ce qui cependant demande que celui-ci dispose d'une quantité suffisante de NH3 stockée. La charge en NH3 existant dans le catalyseur de NH3 5 est déterminée par l'intermédiaire d'une concentration de NOx et de NH3 qui est mesurée par des capteurs côté sortie du catalyseur accumulateur de NOx 4. Dans le cas présent, ceci se fait à l' aide du capteur de NOx/NH3 8 sensible à la présence de NOx et de NH3 en impliquant le flux du gaz déchappement déterminé par la charge du moteur, dans l'unité de commande 11, en procéJant à une sommation mobile ou glissante des débits masse de NOx
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et NH3 y ayant été calculés. On prend alors en considération le fait que le NOx introduit dans le catalyseur de type SCR 5 diminue de facon correspondante la
charge en NH3 par suite de la réaction avec le NH3 stocké.
La détermination de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 peut, cependant, être effectuce également avec des capteurs séparés pour mesurer la concentration en NOx et en NH3 ou bien en se basant sur un modèle, sachant que sur, par exemple, des champs de caractéristiques correspondants, placés dans l'unité de commande 11, pour la température des catalyseurs 3, 4, 5, on se réfère à l'émission de NOx par le moteur à combustion interne 1 ou bien à d'autres
grandeurs importantes.
S'il est fixé par l'unité de commande 1 qu'il y a diminution de la charge en NH3, alors, au moins pendant une partie de la régénération des nitrates du catalyseur accumulateur de NOx 4, la formation de NOx du moteur à combustion interne 1 est augmentée et, dans les conditions réductrices, qui existent simultanément, du rapport air carDurant riche, les NOx qui sont expulsés en plus grande quantité sont réduits en majeure partie en NH3 sur le catalyseur de démarrage 3. Pour la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5, on fixe alors, de manière appropriée, une valeur seuil supérieure S1 appropriée et une valeur seuil inférieure S2. Ces valeurs seuil S1, S2 sont, par exemple, placées dans un rapport envers la chargeen NH3 maximale, indépendante de la température, connue du catalyseur de type SCR 5. Ainsi, la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 peut être évaluée et, en cas de diminution d'ampleur différente de la charge en NH3, on
peut réagir de manière correspondante.
Par une dépendance, placée en arrière-plan dans l'unité de commande 11, par exemple ayant une allure montante monotone, des valeurs de seuil S1, S2 et S3 vis-à vis de l' exigence de charge imposée au moteur à combustion interne 1, on prend en considération le fait que, dans le cas d'une charge en NH3 élevée du catalyseur de type SCR 5, ensuite, lorsque l'on a une exigence de charge relativement élevée, la formation de NOx est augmentée ou la formation de NH3 est déclenchée et, inversement, lorsque l'on a une basse charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5, déjà lorsque l' exigence de charge est relativement faible, la formation de NOx est augmentée ou la formation de NH3 est déclenchée, de sorte qu'on conserve en permanence une
certaine charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5.
On va expliciter ci-après le mode de fonctionnement, en se référant à léévolution temporelle représentée sur la figure 2 du rapport aircarburant, à un bref moment avant, pendant et à un bref moment après la régénération du nitrate du catalyseur accumulateur de NOx 4, lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR est descendue certes au-dessous de la valeur de seuil S1, mais cependant
pas au-dessous de la valeur de seuil S2.
La plage allant de S1 à S2 est choisie pour la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 de manière qu'une formation de NH3 sur les catalyseurs 3 et 4 installés en amont, pendant les phases de régénération de nitrate, qui sont de toutes facons nécessaires de temps à autre, du catalyseur accumulateur de NOx 4, comme étant approprié pour augmenter de nouveau suffisamment la charge en NH3 du catalyseur de type SCR. Si, par le capteur NOx/NH3 8, on 2 5 mesure un glissement de NOx élevé correspondant du catalyseur accumulateur de NOx 4, alors, au moment t0, sa régénération de nitrate est lancée. A cette fin, en partant du rapport air-carturant qui est nettement supérieur à 1,0 du fonctionnement en régime maigre, d'abord, dans une 3 0 première phase a, pendant une courte durée, on alterne pour un rapport air-carDurant fortement riche, inférieur à 0,8, pour le fonctionnement du moteur à combustion interne. La raison de cela est que, ainsi, en très peu de temps, loxygène stocké lors du fonctionnement en régime pauvre peut être éliminé du matériau accumulateur du catalyseur accumulateur de NOx 4. Ensuite, au moment tl, on permute à un rapport air-carburant logèrement riche, de préférence entre 0,90 et 0,995, et on continue la régénération des nitrates. Alors, la transition entre le fort enrichissement du rapport air-carburant qui est faiblement riche, au lieu de la modification par sauts représentée sur la figure 2, peut s'effectuer également de façon glissante. Simultanément, la faible formation de Mox, usuelle dans ces conditions, du moteur à combustion interne 1 est augmentée par un réglage à une valeur précoce de l 'angle d'allumage et/ou du moment de l'injection de carburant. Le NOx généré par le moteur de cette manière est converti dans les conditions légèrement riches qui règnent alors, principalement sur le catalyseur de démarrage 3 monté près du moteur, mais également sur le catalyseur accumulateur de NOx 4 aval, de façon à donner à peu près complètement du NH3 et ensuite est intégré sur le catalyseur de type SCR 5, faisant que sa charge en NH3 est augmentée. Après que cette deuxième phase t de la régénération des nitrates se soit achevoe au moment t2, on revient au rapport air-carburant élevé du fonctionnement en régime pauvre et l'angle d'allumage et le début d' injection du carburant sont réglés aux valeurs prévues pour cela. Peu avant le début de la régénération des nitrates suivante, du fait de la charge existante en NH3 du catalyseur de type SCR 5, il est décidé si alors on peut renoncer à des dispositions supplémentaires de génération de NOx (charge en NH3 > S1)
ou bien si celles-ci sont nécessaires (charge en MH3 < S1).
Pour le cas dans lequel la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 est descendue au-dessous de la valeur seuil S2, plusieurs dispositions supplémentaires sont nocessaires
pour augmenter la formation de NOx et la formation de MH3.
Le mode de procédé correspondant pour commander le moteur à combustion interne est indiqué en se référant à l' allure temporelle, représentée à titre d'exemple sur la figure 3, du rapport air-carburant, peu de temps avant et peu de temps après la régénération du nitrate du catalyseur
accumulateur de NOx 4.
Egalement pour le cas dans lequel la charge en NH3 est descendue audessous de la valeur seuil S2, d'abord le fonctionnement en régime maigre du moteur à combustion interne 1 reste en place jusqu'à la survenance du besoin d'avoir une régénération de nitrate du catalyseur accumulateur de NOx 4. Ensuite, la régénération de nitrate est effectuée avec un enrichissement fort et bref pour atteindre un rapport air-carburant inférieur à 0,8 dans la partie a et avec une formation augnentée de NOx dans la deuxTème partie b. En tout cas, de cette manière, on réagit à la forte diminution de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5, par le fait que les conditions de la deuxième partie b de la régénération de nitrate sont en plus conservoes. Et, précisément, la formation augmentée de NOx, venant du réglage à une valeur précoce de l'angle d'allumage et/ou du déLit d'injection, dans le cas o le rapport air-carburant est réglé de façon légèrement riche, entre de préférence 0,9 et 0,995, est conservée également après la régénération du nitrate, achevée à l' instant t2, du catalyseur accumulateur de NOx 4 jusqu'au moment t3, aux fins de la continuation de la formation de NH3. Du fait que, après achèvement de la régénération du nitrate au moment t2, le catalyseur accumulateur de NOx 4 est débarrassé de l'oxygène ou du nitrate stocké, à effet oxydant, dans les conditions logèrement riches qui se conservent, une formation de NH3 efficace se produit également sur ce catalyseur 4. Les conditions avantageuses pour la consommation, réglées, doivent de ce fait le plus souvent nêtre conservoes que peu de temps après le passage de t2, du fait que la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 est augmentée de nouveau rapidement de manière correspondante. Si la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5 est descendue au-dessous de la valeur seuil S2 et que, simultanément, par exemple par des conditions de fonctionnement particulières, on a un besoin de puissance augnenté du catalyseur de type SCR, alors, en même temps,
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on règle un Lapport air-carburant de préférence entre 0,9 et 0,995 sans se référer au fait que ceci serait nécessaire et approprié eu égard à une régénération des nitrates du catalyseur accumulateur de NOx. Simultanément, la formation de NH3 est augmentée par l'intermédiaire d'une augmentation supplémentaire de la formation de NOx, grâce au réglage à une valeur précoce de l'angle d'allumage et/ou du début d' injection. Ainsi, on obtient une augmentation plus rapide de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR 5, de sorte que, de manière correspondante, on peut revenir rapidement au fonctionnement en régime pauvre souhaité du moteur à
combustion interne 1.
La haute capacité d' accumulation de NH3 du catalyseur de type SCR 5, lorsqu'on est à basse température et que le moteur à combustion interne 1 est en démarrage à froid ou bien en phase de chauffage, le plus souvent exploite avantageusement le réglage riche, existant de touts façon, du rapport air-carburant, par le fait que déjà le démarrage à froid ou la phase de chauffage du moteur à combustion interne est effectué de manière que se produise une augmentation de la formation de NOx. Celle-ci est démarrée par un réglage à une valeur précace de l'angle d'allumage et/ou du début d' injection, lorsque le catalyseur de démarrage 3 prévu pour la conversion du NOx en NH3 a atteint la température minimale nécessaire. On obtient de cette manière que dans le catalyseur de type SCR 5, au moment possible le plus tôt du fonctionnement du moteur à combustion interne, soit stocké du NH3 et que le catalyseur de type SCR 5 soit ainsi aussitôt disponible, lorsqu'il atteint sa température de fonctionnement pour la diminution
des NOx, lors du fonctionnement en régime pauvre.

Claims (9)

REVEND I CAT I ONS
1. Procédé de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'échappement dun moteur à combustion interne (1) pouvant fonctionner en une alternance de régimes pauvre-riche, disposant d'une unité de commande et présentant une conduite de gaz d'échappement (2), dans laquelle, l'un derrière l'autre en observant dans la direction de l'écoulement, sont disposés un catalyseur de démarrage (3), un catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4) et un catalyseur de type SCR (5), des phases de régénération de nitrate, répétitives, étant effectuées pour assurer la régénération du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4), caractérisé en ce que la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est déterminée par l'unité de commande (11) et la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) est augmentée, au moins pendant les phases de régénération de nitrate, le catalyseur de type SCR (5) étant disposé dans la conduite de gaz d'échappement (2), au moins à une distance, en aval du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4), telle que, dans la majeure partie de la plage de fonctionnement prévue du moteur à combustion interne (1), une température à l'entrée du catalyseur de type SCR (5), est réglée plus basse d' environ 50 C à environ 150 C qu'à l'entrée du catalyseur accumulateur
d'oxyde d'azote (4).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valeur de seuil supérieure S1 de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est prédéterminée et, au moins pendant les phases de régénération de nitrate, pour la régénération du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4), la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) est augnentée lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est descendue au-dessous
de la valeur de seuil S1.
- 3. Procédé selon la revendication-2, caractérisé en ce qu'une valeur de seuil inférieure S2 de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est prédéterminée et la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) n'est augmentée que pendant les phases de régénération de nitrate, dans le but de régénérer le catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4), lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est descendue au-dessous de la valeur de seuiI S1, mais cependant pas audessous de la
valeur de seuil S2.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une valeur de seuil inférieure S2 de la charge en NH3 du catalyseur de type SCR(5) est prédéterminée et en ce que, pendant les phases de régénération de nitrate, pour la régénération du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4) et en suite directe aux phases de régénération de nitrate, la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) est augmentée lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est descendue au-dessous de la
valeur de seuil S2.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une valeur de seuil inférieure S2 de la charge en NH3 du catalyseurde type SCR(5) est prédéterminée et en ce que la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) est augmentée lorsque la charge en NH3 du catalyseur de type SCR (5) est descendue au-dessous de la
valeur de seuil S2.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moins par intermittence pendant le fonctionnement à chaud du moteur à combustion interne (1), la formation d'oxyde d'azote du moteur à combustion
interne (1) est augmentée.
7. Procédé selon l'une quelcouque des revendication 3 à 5, caractérisé en ce que, pour les valeurs de seuil S1 et S2, est prédétermi.née une fonction de la température spécifique du catalyseur de type SCR (5) et une fonction de l' exigence de charge imposée au moteur à
combustion interne (1).
8. Procédé selon l'une quelcouque des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l' augmentation
de la formation de l'oxyde d'azote du moteur à combustion interne (1) est effectuée par une modification de l'angle d'allumage et/ou des paramètres d'injection de carburant du
moteur à combustion interne (1).
9. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un signal de
sortie d'un capteur NOx/NH3 (8), monté dans la conduite de gaz d'échappement (2) entre le catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote (4) et le catalyseur de type SCR (5), est utilisé pour la détermination de la charge en NH3 du
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