FR2895444A1 - Internal combustion engine exhaust gas treatment control comprises monitoring of exhaust system temperature and components and adjusting as necessary - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé deField of the Invention The present invention relates to a method of
commande d'un système de traitement aval des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un bloc-moteur et au moins un système de gaz d'échappement (20) équipé d'au moins un catalyseur et d'un filtre à particules en aval. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un système de traitement aval des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un bloc-moteur équipé d'une unité de commande coopérant avec une installation de régulation, et au moins un système d'évacuation des gaz d'échappement comportant au moins un catalyseur suivi d'un filtre à particules dont on prévoit la saisie de la température par au moins une installation de mesure de température. control of an exhaust gas after-treatment system of an internal combustion engine comprising an engine block and at least one exhaust system (20) equipped with at least one catalyst and one filter with downstream particles. The invention also relates to a device for controlling a downstream exhaust gas treatment system of an internal combustion engine comprising an engine block equipped with a control unit cooperating with a regulating installation, and at least one an exhaust gas evacuation system comprising at least one catalyst followed by a particulate filter, the temperature of which is predicted to be measured by at least one temperature measurement system.
Etat de la technique Les moteurs à combustion interne et en particulier les moteurs à combustion interne de type Diesel sont souvent équipés d'un système de traitement aval des gaz d'échappement comportant un filtre à particules de suie ou filtre à particules diesel (DPF). Cela est en particulier nécessaire du fait d'un renforcement de la régulation con-cernant les valeurs limites imposées aux gaz d'échappement selon la réglementation EU VI. L'utilisation de filtres à particules constitue un moyen efficace pour réduire l'émission de particules et cette solution est déjà prévue en série par différents constructeurs. La suie stockée dans le filtre doit toutefois être brûlée de façon discontinue pour garantir l'effet de filtrage souhaité. Pour régénérer le filtre à particules il faut appliquer des températures supérieures à la température habituelle des gaz d'échappement. Sans cette mesure, les particules s'oxydent à environ 550-600 C. En combinant le filtre à particules de suie à un catalyseur d'oxydation (catalyseur OXI-KAT) ou en appliquant un revêtement catalytique au filtre et/ou par l'adjonction d'un additif, on peut réduire le seuil de température inférieure pour l'oxydation en dessous de 500 C. Toutefois, les développements ont pour but de supprimer les systèmes utilisant des additifs. STATE OF THE ART Internal combustion engines, and in particular diesel-type internal combustion engines, are often equipped with an exhaust gas after-treatment system comprising a soot particle filter or diesel particulate filter (DPF). . This is in particular necessary because of the reinforcement of the regulation concerning the limit values imposed on the exhaust gases according to the EU VI regulation. The use of particulate filters is an effective way to reduce particle emissions and this solution is already planned in series by different manufacturers. The soot stored in the filter, however, must be burned discontinuously to ensure the desired filtering effect. To regenerate the particulate filter it is necessary to apply temperatures higher than the usual temperature of the exhaust gases. Without this measurement, the particles oxidize at about 550-600 C. By combining the soot particle filter with an oxidation catalyst (OXI-KAT catalyst) or by applying a catalytic coating to the filter and / or by addition of an additive, it is possible to reduce the lower temperature threshold for oxidation below 500 C. However, the purpose of the developments is to eliminate the systems using additives.
Dans certains états de fonctionnement du moteur à combustion interne il peut arriver que la régénération se déroule d'une manière incontrôlée trop rapide ou trop lente. En particulier, dans le cas d'une combustion rapide incontrôlée, du fait de l'oxydation fortement exothermique des particules, il se produit un dégagement de chaleur gênant qui se combine à un front de température, raide, mobile dans le filtre avec des températures très élevées. De telles situations doivent être évitées en toute sécurité et si elles se produisent il faut pouvoir les contrôler et les dominer avec des moyens appropriés. Si la régénération se déroule trop lentement, il faut mettre en oeuvre trop longtemps les mesures de régénération, ce qui entraîne une augmentation de la con-sommation de carburant. En outre, on risque que le moteur ne s'arrête ou passe dans un mode de fonctionnement qui force l'arrêt de la phase de régénération. In some operating states of the internal combustion engine it can happen that the regeneration proceeds in an uncontrolled way too fast or too slow. In particular, in the case of an uncontrolled rapid combustion, because of the highly exothermic oxidation of the particles, there is an annoying heat release which combines with a steep temperature front, mobile in the filter with temperatures very high. Such situations must be avoided safely and if they occur they must be controlled and dominated by appropriate means. If the regeneration proceeds too slowly, the regeneration measures must be implemented too long, resulting in an increase in fuel consumption. In addition, there is a risk that the motor will stop or go into an operating mode that forces the stopping of the regeneration phase.
Il est connu selon les documents DE-OS 10333441 A, EP 1384868 A2 d'éviter de telles situations en appliquant un procédé avec un dispositif de commande d'un système de traitement aval des gaz d'échappements, en particulier d'un filtre à particules d'un moteur à combustion interne. Selon ces documents on prédéfinit une valeur de consigne (LAS) du signal lambda (L) ou une variation du signal lambda (L). On saisit la valeur réelle du signal lambda (L) ou la variation du signal lambda (L). Partant de la comparaison entre la valeur réelle et la valeur de consigne (LAS) on prédéfinit un signal de commande pour un élément de réglage ou d'actionnement pour commander la réaction dans le système de traitement aval des gaz d'échappement et qui asservit la valeur réelle sur la valeur de consigne (LAS). A l'aide de tels éléments de réglage ou d'actionnement on peut influencer la quantité d'oxygène contenue dans les gaz d'échappement. Les éléments de réglage peuvent être une soupape de recyclage de gaz d'échappement, un volet d'étranglement, des éléments d'actionnement agissant sur un turbo-compresseur de gaz d'échappement et/ou un système de dosage de carburant assurant la post-injection de carburant dans le moteur à combustion interne. Le document EP 1364110 B1 décrit un autre procédé et un dispositif correspondant selon lequel on commande l'opération de régénération déterminant une grandeur caractéristique en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion in-terne et d'au moins un paramètre de fonctionnement du filtre à parti-cules caractérisant l'intensité future d'une réaction d'un filtre à particules. En cas de dépassement d'un seuil par la grandeur caractéristique, on prend au moins une mesure diminuant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne pour éviter que la grandeur caractéristique n'atteigne le seuil. Si le filtre à particules de suie atteint un certain niveau de charge et que la régénération du filtre n'est pas assurée à cause de l'état de fonctionnement du moteur, l'état de la technique prévoit d'augmenter la température des gaz d'échappement pour brûler rapidement les particules. Pour cela, on augmente la concentration en hydrocarbures des gaz d'échappement pour les transformer dans le catalyseur d'oxydation et provoquer une élévation de la température. L'augmentation de la concentration dans la conduite des gaz d'échappement se fait habituellement par une post-injection dans le système de dosage de carburant du bloc-moteur ou par un dosage direct de gasoil dans le système de gaz d'échappement ; la quantité dosée est normalement prédéfinie selon le point de fonctionnement du moteur. Dans ce contexte, il est connu d'augmenter la concentration des hydrocarbures par un étranglement de l'air aspiré ou une réduction de la pression de la rampe d'injection. En outre, on peut également appliquer des procédés retardant l'injection principale ou utilisant une post- injection décalée. En particulier, dans les filtres à particules situés sous le niveau et en position éloignée du moteur, la température maximale autorisée est limitée par les collecteurs de gaz d'échappement, la turbine et le pré-catalyseur qui limitent l'énergie fournie par les gaz d'échappement. Pour permettre un chauffage aussi efficace que possible il faut que les actions internes au moteur sur l'étranglement de l'air aspiré, le décalage dans le sens du retard de l'injection principale, la modification de la pré-injection et/ou de la post-injection ne soient pas appliqués autant que possible étroitement aux températures autorisées. It is known from DE-OS 10333441 A, EP 1384868 A2 to avoid such situations by applying a method with a control device of a downstream exhaust gas treatment system, in particular a particles of an internal combustion engine. According to these documents, a set value (LAS) of the lambda signal (L) or a variation of the lambda signal (L) is predefined. We enter the actual value of the lambda signal (L) or the variation of the lambda signal (L). Starting from the comparison between the actual value and the set-point value (LAS), a control signal for a setting or actuating element for controlling the reaction in the exhaust aftertreatment system and which slaves the actual value on the set point (LAS). With the aid of such adjustment or actuation elements, it is possible to influence the quantity of oxygen contained in the exhaust gases. The adjusting elements may be an exhaust gas recirculation valve, a throttle flap, actuating elements acting on an exhaust gas turbo-compressor and / or a fuel metering system ensuring the post injection of fuel into the internal combustion engine. The document EP 1364110 B1 describes another method and a corresponding device according to which the regeneration operation determining a characteristic quantity is controlled as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine and of at least one parameter of operation of the particulate filter characterizing the future intensity of a reaction of a particulate filter. If a threshold is exceeded by the characteristic quantity, at least one measurement decreasing the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine to prevent the characteristic quantity from reaching the threshold. If the soot particle filter reaches a certain level of charge and the regeneration of the filter is not ensured due to the state of operation of the engine, the state of the art foresees increasing the temperature of the exhaust gases. exhaust to quickly burn the particles. For this purpose, the hydrocarbon concentration of the exhaust gases is increased to transform them into the oxidation catalyst and to cause a rise in temperature. Increasing the concentration in the exhaust line is usually done by post-injection into the fuel system of the engine block or by direct dosing of diesel in the exhaust system; the metered quantity is normally preset according to the operating point of the motor. In this context, it is known to increase the concentration of hydrocarbons by a throat of the sucked air or a reduction of the pressure of the injection manifold. In addition, methods can also be applied which delay the main injection or use an offset post-injection. In particular, in particulate filters located below the level and at a distance from the engine, the maximum permitted temperature is limited by the exhaust manifolds, the turbine and the pre-catalyst, which limit the energy supplied by the gases. exhaust. To allow heating as efficient as possible it is necessary that the actions internal to the engine on the constriction of the air sucked, the offset in the direction of the delay of the main injection, the modification of the pre-injection and / or post-injection are not applied as closely as possible to the permitted temperatures.
Pour éviter les influences du champ ou de l'environnement et les tolé-rances de fabrication en série, il faut respecter une bande de sécurité qui allonge au moins le temps de chauffage nécessaire et continue d'augmenter la consommation de carburant. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé de commande du système de traitement aval des gaz d'échappement permettant un chauffage garanti et économe en con-sommation interne au moteur pour régénérer le filtre à particules. L'invention a également pour but de développer un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'à l'aide d'au moins une installation de mesure on surveille la température du système de gaz d'échappement et la température d'au moins l'un de ses composants et en cas de dépassement de température on applique un concept de mesures à plusieurs niveaux. Le procédé selon l'invention permet notamment dans le cas d'influences extrêmes de l'environnement, comme par exemple des températures ambiantes extrêmes ou des altitudes extrêmes, d'appliquer la stratégie de chauffage à la régénération du filtre à parti-cules avec un intervalle de sécurité réduit. Cela permet un chauffage particulièrement sûr et économe en carburant, de manière interne au moteur. To avoid field or environmental influences and standard manufacturing tolerances, a safety strip must be adhered to, which at least increases the heating time required and continues to increase fuel consumption. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to develop a method of controlling the exhaust gas downstream treatment system which makes it possible to provide guaranteed and economical heating in internal combustion to the engine in order to regenerate the particulate filter. The invention also aims to develop a device for carrying out the method. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the invention relates to a process of the type defined above, characterized in that using at least one measuring installation the temperature of the gas system is monitored. Exhaust and temperature of at least one of its components and in case of temperature rise a concept of multilevel measurements is applied. The method according to the invention makes it possible in particular in the case of extreme environmental influences, such as extreme ambient temperatures or extreme altitudes, to apply the heating strategy to the regeneration of the particulate filter with a reduced security interval. This allows for particularly safe and fuel-efficient heating, internally to the engine.
Selon un mode de réalisation préférentiel, selon un premier niveau, dans des conditions normales, on effectue une régulation de la température à l'aide de grandeurs de réglage interne au moteur, dans une boucle de régulation. L'application se fait au voisinage de la température auto-risée des composants. Cela permet un chauffage particulièrement efficace du filtre à particules. Le temps nécessaire à la régénération est raccourci de manière significative, ce qui se répercute avantageusement sur la consommation de carburant. Comme grandeur de réglage interne au moteur on peut réduire l'étranglement de l'aspiration d'air, et/ou faire une post- injection lorsque le volet d'étranglement du système de recyclage des gaz d'échappement est fermé ou pratiquement fermé. On évite ainsi des installations supplémentaires qui seraient nécessaires pour assurer le chauffage. According to a preferred embodiment, according to a first level, under normal conditions, a regulation of the temperature is carried out using control variables internal to the motor, in a control loop. The application is near the temperature of the components. This allows a particularly efficient heating of the particulate filter. The time required for regeneration is shortened significantly, which has an advantageous effect on fuel consumption. As a regulating variable internal to the engine, it is possible to reduce the throttling of the air intake, and / or post-injection when the throttle flap of the exhaust gas recirculation system is closed or substantially closed. This avoids additional installations that would be necessary to provide heating.
En cas de dépassement corrigé en battement dans le temps de la température maximale autorisée des composants, dans un second niveau on effectue une régulation de la valeur limite agissant sur le volet d'étranglement du système de recyclage des gaz d'échappement et qui l'ouvre en étapes ou l'ouvre complètement. Il est avantageux de permettre une diminution directe de la température cri-tique des composants tels que le collecteur et le cas échéant le turbo-compresseur, sans avoir à réduire déjà le chauffage du filtre à particules. Toutefois, la condition est que le recyclage des gaz d'échappement soit complètement fermé ou seulement ouvert à un ni- veau minimum pendant le mode de chauffage, ce qui est obligatoire pour des nombreuses adaptations de moteurs à cause du risque d'une augmentation du développement de noir de fumées ou des variations de combustion. Selon une variante de réalisation préférentielle, on inter-vient sur la masse maximale recyclée selon le point de fonctionnement par une action sur la régulation de la valeur limite, ce qui diminue le risque d'un développement de noir de fumées et qui de plus est avantageux car on dispose d'une réserve de couple suffisante. Si en cas de dépassement ultérieur, corrigé en battement, pour la température maximale autorisée des composants, on effectue une autre régulation de valeur limite dans un niveau suivant, qui agit sur les grandeurs de commande de chauffage du filtre à particules, on peut prendre des mesures protectrices qui produisent une diminution directe de la température dans le système de recyclage des gaz d'échappement. Selon une variante préférentielle du procédé, dans le cadre de la régulation de valeur limite en cas de dépassement de la température, on peut diminuer la dose de post-injection et/ou reprendre le retard de la post-injection et/ou diminuer l'étranglement de l'air aspiré et/ou avancer l'injection principale. Ces mesures permettent une ré- duction significative des températures des composants dans le système de recyclage des gaz d'échappement. Comme réaction de secours, en cas d'autres dépassements corrigés en rebondissement dans le temps de la température maximale autorisée de composant, dans un dernier niveau on arrête toutes les mesures internes au moteur pour le chauffage du filtre à particules. Cette coupure de sécurité évite un dépassement destructeur de la température maximale des composants si le procédé de régulation exécuté au préalable n'a pas d'effet suffisant pour réduire la tempéra- ture. Pour le réglage en retour il est prévu une variante de pro-cédé selon laquelle en cas de dépassement vers le bas de la température maximale des composants, on neutralise les mesures prises en fonction des niveaux d'escalade du concept de prise de mesure en procédant ni- veau par niveau. Selon une variante de réalisation préférentielle, on sur-veille la température critique de composant par une mesure de température ou par modélisation. Par modélisation, on peut également tenir compte des relations complexes dépendant d'un grand nombre de coef- ficients d'influence. A partir de la montée réelle en température, en tenant compte d'une tolérance supplémentaire et d'une comparaison de cette valeur avec l'augmentation de température calculée dans un modèle on peut détecter de brèves variations de température ou déviations de tolérances pour des capteurs de température, ce qui participe à une régulation de température moins sensible aux incidents. On a une régulation de température particulièrement exacte si les températures maximales autorisées des composants du système de recyclage des gaz d'échappement sont prédéfinies en fonction du champ de caractéristiques. Cela permet par exemple de tenir compte des différents états de fonctionnement du moteur à combustion interne et ainsi de commander une température optimale de régénération du filtre à particules en tenant également compte d'autres paramètres du moteur. L'invention concerne également un dispositif du type dé- fini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on implémente dans l'unité de com- mande des circuits de régulation en cascade à l'aide desquels on lance des contre-mesures en cas de dépassement d'une température maxi-male autorisée de composant. Cela garantit la sécurité du chauffage du filtre à particules et une réduction du risque d'arrêt du chauffage. IL faut en général éviter un tel arrêt de chauffage car on aurait seulement une combustion indéfinie et incomplète de la suie, si bien que cela compliquerait significativement ensuite la détection claire de la charge en suie pour garantir le lancement de la régénération. Selon un mode de réalisation préférentiel, dans un premier niveau, l'unité de commande comporte un circuit de régulation pour le chauffage du filtre à particules de manière interne au moteur, dans un second niveau il est prévu une régulation de valeur limite pour le recyclage des gaz d'échappement et dans un troisième niveau il est prévu une autre régulation de valeur limite des grandeurs de corn- 15 mande de chauffage du filtre à particules Ces niveaux d'escalade per-mettent une régulation exacte de la température au voisinage de la température maximale autorisée des composants du système de gaz d'échappement. Si l'unité de commande est reliée par au moins une ligne 20 de transmission de signaux à au moins un capteur de température et si l'unité de commande est reliée pour la régulation de la dose de post-injection par une ligne de transmission de signaux à un système de do-sage de carburant du bloc-moteur, alors comme mesure interne au moteur on peut notamment réguler la dose post-injectée dans un pre- 25 mier niveau et la réduire si la température se rapproche de la température maximale de composant. Selon une variante également préférentielle, l'unité de commande est reliée par au moins une ligne de transmission de signaux à au moins un capteur de température et l'unité de commande 30 de régulation de la dose de post-injection est reliée par une ligne de signaux à un système de dosage de carburant du bloc-moteur. Cela per-met, d'une part, la régulation de la quantité de recyclage de gaz d'échappement et, d'autre part, la prise d'autres mesures internes au moteur pour réguler la quantité d'air aspirée. In the event of a corrected overrun in time of the maximum allowed temperature of the components, in a second level the limit value acting on the throttle flap of the exhaust gas recirculation system is regulated and opens in stages or opens it completely. It is advantageous to allow a direct decrease in the critical temperature of the components such as the collector and, if appropriate, the turbo-compressor, without having to reduce the heating of the particulate filter already. However, the condition is that the exhaust gas recirculation be completely closed or only open at a minimum level during the heating mode, which is obligatory for many engine adaptations because of the risk of an increase in the black smoke development or combustion variations. According to a preferred embodiment, it inter-comes on the maximum mass recycled according to the operating point by an action on the regulation of the limit value, which reduces the risk of a development of black fumes and which more is advantageous because we have a sufficient reserve of torque. If, in the event of a subsequent, corrected overflow for the maximum permissible component temperature, another limit value control is carried out in a subsequent level, which acts on the heating control variables of the particulate filter, it is possible to take Protective measures that produce a direct decrease in temperature in the exhaust gas recirculation system. According to a preferred variant of the process, in the context of the limit value regulation in the event of exceeding the temperature, it is possible to reduce the post-injection dose and / or to resume the delay of the post-injection and / or to reduce the throttling of the sucked air and / or advance the main injection. These measures allow a significant reduction in component temperatures in the exhaust gas recirculation system. As a backup reaction, in the event of other corrected overruns in the time of the maximum permissible component temperature, in a final level all internal measurements of the motor for the heating of the particulate filter are stopped. This safety shutdown avoids a destructive overrun of the maximum temperature of the components if the previously executed control process has no effect to reduce the temperature. For the return adjustment there is provided a variant of pro-ceded according to which in case of exceeding the maximum temperature of the components downwards, the measures taken are neutralized as a function of the levels of escalation of the measurement concept by proceeding level by level. According to a preferred embodiment variant, the component critical temperature is over-monitored by a temperature measurement or by modeling. By modeling, we can also take into account the complex relationships that depend on a large number of influence coefficients. From the actual rise in temperature, taking into account an additional tolerance and a comparison of this value with the temperature increase calculated in a model, it is possible to detect brief temperature variations or deviations of tolerances for sensors. temperature, which contributes to a temperature control less sensitive to incidents. Particularly accurate temperature control is achieved if the maximum allowable temperatures of the components of the exhaust gas recirculation system are predefined as a function of the characteristic field. This makes it possible, for example, to take into account the different operating states of the internal combustion engine and thus to control an optimum regeneration temperature of the particulate filter, also taking into account other parameters of the engine. The invention also relates to a device of the type defined above, characterized in that cascaded control circuits are implemented in the control unit by means of which countermeasures are launched in case exceeding a maximum permissible component temperature. This ensures the safety of the particle filter heater and reduces the risk of heating shutdown. It is generally necessary to avoid such a heating shutdown because it would only indefinite combustion and incomplete soot, so that it would significantly complicate the clear detection of the soot charge to ensure the launch of regeneration. According to a preferred embodiment, in a first level, the control unit comprises a control circuit for heating the particle filter internally to the motor, in a second level a limit value regulation is provided for recycling. exhaust gas and in a third level there is provided a further limit value control of particle control heating quantities of the particle filter These levels of escalation per-mate an exact regulation of the temperature in the vicinity of the permissible maximum temperature of the components of the exhaust system. If the control unit is connected by at least one signal transmission line to at least one temperature sensor and the control unit is connected for the regulation of the post-injection dose by a transmission line. signals to a fuel-saving system of the engine block, then as an internal measurement engine can in particular regulate the post-injected dose in a first level and reduce it if the temperature is close to the maximum temperature of component. According to an equally preferred variant, the control unit is connected by at least one signal transmission line to at least one temperature sensor and the post-injection dose control unit 30 is connected by a line signals to a fuel metering system of the engine block. This allows, on the one hand, the regulation of the amount of exhaust gas recirculation and, on the other hand, the taking of other internal measures to the engine to regulate the amount of air sucked.
Dans les moteurs à combustion interne à turbocompresseur, le système de gaz d'échappement comporte un turbocompresseur de gaz d'échappement en amont du catalyseur, ce qui augmente significativement la puissance fournie par le moteur à combustion interne. In turbocharged internal combustion engines, the exhaust gas system includes an exhaust gas turbocharger upstream of the catalyst, which significantly increases the power output of the internal combustion engine.
Pour protéger le turbocompresseur des gaz d'échappement contre toute surchauffe, l'unité de commande est reliée par une ligne de transmission de signaux à un autre capteur de température installé dans le système de gaz d'échappement en amont du turbocompresseur de gaz d'échappement. Cette solution est importante dans le cas de la combustion de carburant dans le coude du collecteur du bloc-moteur car on pourrait avoir dans ce cas des températures de niveau extrême dans le turbocompresseur de gaz d'échappement. Comme dispositif favorisant la post-injection, le système des gaz d'échappement comporte au moins une installation de dosage de carburant reliée par une ligne de transmission de signaux à l'unité de commande. Cela permet d'ajouter par dosage du carburant supplémentaire dans le système de gaz d'échappement pour avoir un chauffage rapide du mélange riche, nécessaire. L'unité de dosage de carburant peut être ainsi intégrée en plus comme autre grandeur de réglage dans la régulation de température en cascade. Si l'unité de commande comporte au moins une unité à champ de caractéristiques pour prédéfinir la température maximale des pièces ou composants, dans ce mode de réalisation préférentiel on peut également tenir compte de paramètres de fonctionnement complexes. To protect the exhaust gas turbocharger against overheating, the control unit is connected by a signal transmission line to another temperature sensor installed in the exhaust gas system upstream of the gas turbocharger. exhaust. This solution is important in the case of fuel combustion in the elbow of the engine block collector because it could have in this case extreme temperatures in the exhaust gas turbocharger. As a device promoting post-injection, the exhaust system comprises at least one fuel metering system connected by a signal transmission line to the control unit. This allows additional fuel to be metered into the exhaust system for rapid heating of the needed rich mixture. The fuel metering unit can thus be additionally integrated as another adjustment variable in the cascade temperature control. If the control unit has at least one characteristic field unit for presetting the maximum temperature of the parts or components, in this preferred embodiment, complex operating parameters can also be taken into account.
En particulier, dans différents cas de charges ou phases de fonctionne-ment du moteur à combustion interne il peut être avantageux de prédéfinir de manière variable la température maximale des pièces ou composants. Selon une variante de réalisation préférentielle, les fonc-tions du circuit de régulation et des régulations de valeur limite peuvent être exécutées dans l'unité de commande sous la forme de programmes et/ ou de circuits et faire au moins partiellement partie d'une commande principale de moteur, une fonction enregistrée comme programme de régulation pouvant être intégrée d'une manière particulièrement simple comme sous-programme dans le programme de commande de gestion du moteur. Cela permet des mises à jour économiques des programmes. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement un moteur à combustion in-terne équipé d'un système de traitement aval de gaz d'échappement, et - la figure 2 montre un ordinogramme de commande du système de traitement aval de gaz d'échappement. Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement un moteur à combustion interne 1 équipé d'un système de traitement aval de gaz d'échappement comportant comme composants principaux un bloc-moteur 10, une unité de commande 130 coopérant avec une installation de régulation et un système de gaz d'échappement 20. Le système de gaz d'échappement de l'exemple de réalisation présenté comporte un catalyseur 40 et un filtre à particules 50 installés en aval. De plus, dans l'exemple présenté, le système de gaz d'échappement 20 comporte un turbocompresseur de gaz d'échappement 30 pour augmenter la puissance. On surveille la température des pièces par des capteurs de température 70, 80, 90, 100 installés en différents endroits. Le pre- mier capteur de température 70 dans le sens de circulation est en amont du turbocompresseur de gaz d'échappement 30 et il sert surtout à surveiller la température du turbocompresseur de gaz d'échappement 30 et celle du collecteur de gaz d'échappement du bloc-moteur 10 en amont du turbocompresseur de gaz d'échappement 30. Les capteurs de température 80, 90 permettent de détecter les températures en amont et en aval du catalyseur 40 ou en amont du filtre à particules 50. Le dernier capteur de température 100 installé dans le sens de circulation des gaz d'échappement sert à surveiller la température des gaz d'échappement. Tous les capteurs de température 70, 80, 90, 100 sont reliés par des lignes de transmission de signaux 71, 81, 91, 101 correspondantes à l'unité de commande 130. L'unité de commande 130 est reliée par une ligne de transmission de signaux 12 à un système de dosage de carburant 11 du bloc-moteur 10. Le système de dosage de carburant 11 est commandé habituellement par une commande de moteur, principale, non présentée ici. Le moteur à combustion interne 1 comporte également un système externe de recyclage de gaz d'échappement 110 dont les composants actifs sont constitués par un volet d'étranglement réglable 111 relié par une ligne de transmission de signaux 112 à l'unité de commande 130. Du côté de l'alimentation, le moteur à combustion interne 1 comporte un organe d'étranglement réglable 120 de l'air aspiré relié par une autre ligne de transmission de signaux 121 également à l'unité de commande 130. On peut en outre prévoir une unité de dosage de carburant 60 dans le système de gaz d'échappement (dans l'exemple présenté, l'installation est prévue derrière le turbocompresseur de gaz d'échappement 30) et cette unité est reliée par une ligne de transmission de signaux 61 à l'unité de commande 130. Selon l'invention, dans l'unité de commande 130 on a des circuits de régulation en cascade à l'aide desquels, en cas de dépasse-ment d'une température maximale autorisée de pièces on lance des contre-mesures. Dans un premier niveau on a un circuit de régulation 131 du chauffage interne au moteur du filtre à particules. Dans un second niveau, on a une régulation de valeur limite 133 pour le recyclage des gaz d'échappement 110 et dans un troisième niveau on a une autre régulation de valeur limite 134 pour les grandeurs de chauffage du filtre à particules. Selon un mode de réalisation préférentiel, les fonctions du circuit de régulation 131 et des régulations de valeur limite 132, 133 sont réalisées sous la forme de programmes et/ou de circuits dans l'unité de commande 130 et font au moins partiellement partie d'une commande principale de moteur. L'unité de commande 130 comporte au moins une unité à champ de caractéristiques pour prédéfinir la température maximale de composant et contenant la température maximale de composant enregistrée selon les points de fonctionnement. La figure 2 décrit le procédé à l'aide d'un ordinogramme. In particular, in different cases of loads or operating phases of the internal combustion engine it may be advantageous to predefinitely vary the maximum temperature of the parts or components. According to a preferred embodiment, the functions of the control circuit and the limit value controls can be executed in the control unit in the form of programs and / or circuits and be at least partially part of a control. main engine, a function registered as a control program that can be integrated in a particularly simple manner as a routine in the engine management control program. This allows economic updates of the programs. Drawings The present invention will be described below in more detail with the aid of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically an internal combustion engine equipped with a system of downstream treatment of exhaust gas, and - Figure 2 shows a control flowchart of the aftertreatment system of exhaust gas. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 equipped with an exhaust gas after-treatment system comprising, as main components, an engine block 10, a control unit 130 cooperating with a control installation and an exhaust gas system 20. The exhaust system of the exemplary embodiment shown comprises a catalyst 40 and a particulate filter 50 installed downstream. In addition, in the example shown, the exhaust system 20 includes an exhaust gas turbocharger 30 for increasing power. The temperature of the parts is monitored by temperature sensors 70, 80, 90, 100 installed in different places. The first temperature sensor 70 in the direction of flow is upstream of the exhaust gas turbocharger 30 and is used primarily to monitor the temperature of the exhaust gas turbocharger 30 and the exhaust gas manifold temperature. engine block 10 upstream of the exhaust gas turbocharger 30. The temperature sensors 80, 90 can detect the temperatures upstream and downstream of the catalyst 40 or upstream of the particulate filter 50. The last temperature sensor 100 installed in the direction of flow of exhaust gas is used to monitor the temperature of the exhaust gas. All the temperature sensors 70, 80, 90, 100 are connected by corresponding signal transmission lines 71, 81, 91, 101 to the control unit 130. The control unit 130 is connected by a transmission line signal 12 to a fuel metering system 11 of the engine block 10. The fuel metering system 11 is usually controlled by a main engine control, not shown here. The internal combustion engine 1 also comprises an external exhaust gas recycling system 110 whose active components consist of an adjustable throttle flap 111 connected by a signal transmission line 112 to the control unit 130. On the supply side, the internal combustion engine 1 comprises an adjustable throttling element 120 of the sucked air connected by another signal transmission line 121 also to the control unit 130. a fuel metering unit 60 in the exhaust gas system (in the example shown, the installation is provided behind the exhaust gas turbocharger 30) and this unit is connected by a signal transmission line 61 to the control unit 130. According to the invention, in the control unit 130 there are cascade control circuits with which, in case of exceeding a maximum permitted temperature of coins we launch countermeasures. In a first level there is a control circuit 131 of the internal heating of the motor of the particulate filter. In a second level, there is a limit value regulation 133 for the recycling of the exhaust gas 110 and in a third level there is another limit value regulation 134 for the heating quantities of the particulate filter. According to a preferred embodiment, the functions of the control circuit 131 and the limit value controls 132, 133 are implemented in the form of programs and / or circuits in the control unit 130 and are at least partially part of a main engine control. The controller 130 includes at least one feature field unit for presetting the maximum component temperature and containing the maximum component temperature recorded according to the operating points. Figure 2 depicts the method using a flow chart.
Dans l'unité de commande 130, à l'aide d'au moins une installation de mesure on surveille la température dans le système de gaz d'échappement 20 et la température dans au moins l'un de ses composants ; en cas de dépassement de la température, on applique un concept de mesure à plusieurs niveaux. In the control unit 130, using at least one measuring installation, the temperature in the exhaust gas system 20 and the temperature in at least one of its components are monitored; if the temperature is exceeded, a multilevel measurement concept is applied.
Dans un premier niveau, dans les conditions normales pour le circuit de régulation 131, on effectue une régulation de la température à l'aide de grandeurs de réglage internes au moteur. Comme grandeurs de réglage internes au moteur il y a tout d'abord la réduction de l'étranglement d'air aspiré (ALD) ou une post-injection (NE), le volet d'étranglement 111 étant fermé ou pratiquement fermé pour le recyclage des gaz d'échappement 110. La température des pièces (TB) est comparée par une interrogation 135 à la température maximale autorisée des pièces (Tmax). Si la température de pièces (TB) dépasse celle-ci pendant une durée minimale donnée, dans le second niveau on effectue la régulation de la valeur limite 132 agissant sur le volet d'étranglement 111 du système de recyclage de gaz d'échappement 110. Pour cela, on ouvre le volet d'étranglement 111 du système de recyclage de gaz d'échappement 110. Cela permet un abaissement direct de la température de composant critique, à savoir le collecteur de gaz d'échappement et le turbocompresseur de gaz d'échappement 30. La condition est toutefois que le système de recyclage des gaz d'échappement 110 soit fermé ou ne soit ouvert qu'en position minimale pendant le mode de chauffage normal du filtre à particules 30, car sinon on a le risque d'une augmentation de formation de suie et de variations de combustion. L'action de réglage sur la régulation de valeur limite 132 est ainsi limitée à une masse de recyclage maximale dépendant du point de fonctionnement. Dans une nouvelle interrogation 135 on répète la comparaison entre la température de composant (TB) et la température de composant maximale autorisée (Tmax). En cas d'autres dépassements corrigés en battement dans le temps pour la température maximale autorisée de composant on effectue ensuite dans un niveau suivant, l'autre régulation de valeur limite 133 agissant directement sur les grandeurs de commande de chauffage du filtre à particules 50. Pour cela, en cas de dépassement de température, on diminue la dose de post-injection (NE) et/ou reprend le décalage dans le sens du retard de la post-injection (phi NE) et/ou on réduit l'étranglement de l'air aspiré (ALD) et/ou on décale dans le sens de l'avance une injection principale (phi HE). Dans un dernier niveau, en cas de nouveau dépassement avec correction de battement dans le temps de la température maximale autorisée de composant, ce que l'on détermine par une nouvelle requête 135, on coupe toutes les mesures internes au moteur et servant au chauffage du filtre à particules. Cela se fait par un programme d'arrêt 134. In a first level, under normal conditions for the control circuit 131, the temperature is regulated by means of adjustment variables internal to the motor. As engine internal control variables there is firstly the reduction of the sucked air restriction (ALD) or a post-injection (NE), the throttle valve 111 being closed or practically closed for recycling exhaust gases 110. The temperature of the pieces (TB) is compared by an interrogation 135 to the maximum permitted temperature of the pieces (Tmax). If the temperature of the pieces (TB) exceeds this for a given minimum duration, in the second level the regulation of the limit value 132 acting on the throttle flap 111 of the exhaust gas recirculation system 110 is carried out. For this purpose, the throttle flap 111 of the exhaust gas recirculation system 110 is opened. This allows a direct lowering of the critical component temperature, namely the exhaust gas manifold and the gas turbocharger. Exhaust 30. The condition is however that the exhaust gas recirculation system 110 is closed or is only opened in the minimum position during the normal heating mode of the particulate filter 30, otherwise there is the risk of increased soot formation and combustion variations. The setting action on the limit value control 132 is thus limited to a maximum recycling mass depending on the operating point. In a new interrogation 135 the comparison between the component temperature (TB) and the maximum allowed component temperature (Tmax) is repeated. In the event of further time-corrected overflows for the maximum permissible component temperature, the next limit control 133 acting directly on the heating control variables of the particulate filter 50 is then carried out to a next level. For this purpose, in the event of a temperature rise, the post-injection dose (NE) is reduced and / or the delay in the post-injection delay direction (phi NE) is reduced and / or the aspirated air (ALD) and / or shifted in the direction of advance a main injection (phi HE). In a last level, in the event of a new overshoot with time correction of the maximum permitted component temperature, which is determined by a new request 135, all the measurements internal to the motor and used to heat the particle filter. This is done by a shutdown program 134.
En cas de dépassement de la température maximale de composant, on peut de nouveau revenir en arrière niveau par niveau pour neutraliser les niveaux d'escalade du concept de mesure. Pour une correction de rebondissement, il est en outre avantageux que la température critique de la pièce soit surveillée par une mesure de surveillance ou par une modélisation. Les variations brèves de température peuvent être perçues comme des perturbations sans qu'il faille réagir avec les mesures décrites ci-dessus. En pratique, ce procédé de régulation en cascade fait que par exemple pour un mode de chauffage en application, avec étrangle- ment de l'oxygène (ALD), une post-injection (NE) produit une variation pour le recyclage de gaz d'échappement (AGR) suivie, à côté d'une diminution connue de la teneur en oxydes d'azote NOx dans les gaz d'échappement, par une diminution continue de la température après le turbocompresseur de gaz d'échappement 30, ce qui est notamment lié à l'augmentation du recyclage externe des gaz d'échappement. Toutes les autres évolutions de température ainsi que la courbe de couple ne sont tout d'abord pas influencées. Le procédé et le dispositif tels que décrits et présentés permettent de réaliser une surveillance de température et une régula- tion d'une part évitant en toute sécurité, la surchauffe des composants If the maximum component temperature is exceeded, it is possible to go back step by step again to neutralize the escalation levels of the measurement concept. For a rebound correction, it is furthermore advantageous if the critical temperature of the part is monitored by a monitoring measurement or by modeling. The brief temperature variations can be perceived as disturbances without reacting with the measures described above. In practice, this cascade control method makes that, for example, for a heating mode in application, with oxygen strangulation (ALD), a post-injection (NE) produces a variation for the gas recirculation. exhaust (AGR) followed, in addition to a known decrease in the NOx nitrogen oxides content in the exhaust gas, by a continuous decrease in temperature after the exhaust gas turbocharger 30, which is particularly linked to the increase in the external recycling of exhaust gases. All other temperature changes as well as the torque curve are not influenced at first. The method and the device as described and presented allow a temperature monitoring and a regulation on the one hand safely avoiding overheating components
13 dans le pilotage de gaz d'échappement 20 et qui d'autre part permettent un chauffage interne au moteur et optimisé du point de vue de la con-sommation, du filtre à particules 50 en vue de sa régénération.5 13 in the exhaust gas control 20 and on the other hand allow a heating internal to the engine and optimized from the point of view of con-summation, the particulate filter 50 for its regeneration.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2926109A1 (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-10 | Renault Sas | Exhaust gas temperature regulating method for e.g. turbocharged diesel engine of motor vehicle, involves modifying flow of air sucked by internal combustion engine and/or modifying rate of exhaust gas recirculated in engine |
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Publication number | Publication date |
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JP2007170382A (en) | 2007-07-05 |
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