FR3020833A1 - Vehicule automobile a maintien de fonction de depollution - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un véhicule automobile comprenant un module d'activation comportant un organe de mesure de qualité de réducteur d'oxyde d'azote (10) et le module d'activation (9,10) est configuré pour placer le module d'absorption (2) en mode actif en cas de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote.

Description

VEHICULE AUTOMOBILE A MAINTIEN DE FONCTION DE DEPOLLUTION [0001] L'invention concerne les dispositifs de dépollution des moteurs à combustion de véhicules automobiles, notamment véhicules diesel et lorsque la ligne d'échappement comporte un module de réduction sélective d'oxydes d'azote. [0002] On connait les dispositifs de réduction catalytique sélective ou SCR pour « Selective Catalyst Reduction » selon la terminologie anglophone. On connait également les dispositifs d'absorption d'oxydes d'azote par fonctionnement pauvre en mode passif ou LNT pour « Lean NOx Trap » selon la terminologie anglophone, littéralement piège pauvre à Nox. [0003] Les moteurs diesel équipés d'un dispositif de réduction catalytique sélective présentent l'avantage d'une économie de carburant du fait d'un fonctionnement en conditions pauvres lequel permet une consommation de carburant optimisée. Cependant, la présence d'un réservoir SCR qui dans la pratique se vide avant les visites de maintenance préprogrammées, obligeant ainsi le conducteur à remplir le réservoir lui-même, peut apparaitre comme une contrainte pour un client potentiel. Or si le réservoir n'est pas rempli régulièrement, le véhicule peut se trouver immobiliser par obligation légale. Certains conducteurs tendent à éviter cette contrainte par une astuce consistant à remplir le réservoir de réducteur avec un liquide de substitution qui soit plus disponible et moins cher. Dans certains cas le liquide de substitution est simplement de l'eau. [0004] Certaines législations obligent les constructeurs automobiles à placer un dispositif de détection de mauvaise qualité de réducteur d'oxydes d'azote afin de permettre d'immobiliser le véhicule par voie légale en cas de telle détection. Une telle situation est une situation d'échec à la fois pour le conducteur et à la fois du point de vue de la protection de l'environnement. [0005] Le but de l'invention est de proposer un véhicule configuré pour qu'une telle situation de blocage du véhicule ne puisse avoir lieu. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un véhicule automobile comprenant un module de réduction catalytique sélective d'oxyde d'azote utilisant un agent réducteur d'oxyde d'azote, un module d'absorption d'oxyde d'azote à fonctionnement pauvre en mode passif, et un module d'activation du module d'absorption, caractérisé en ce que le module d'activation comporte un organe de mesure de qualité de réducteur d'oxyde d'azote et le module d'activation est configuré pour placer le module d'absorption en mode actif en cas de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0007] Avantageusement, l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote est un organe de mesure d'index de réfraction de l'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0008] Avantageusement, l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote est un organe de mesure de conductivité électrique dans l'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0009] Avantageusement, le véhicule comporte un réservoir d'agent réducteur d'oxyde d'azote et l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur est placé dans le réservoir d'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0010] Avantageusement, le véhicule comprend une ligne d'échappement et l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote est un détecteur d'oxyde d'azote disposé sur la ligne d'échappement. [0011] Avantageusement, le module d'activation est configuré pour placer le module de réduction catalytique sélective en mode passif en cas de détection de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0012] Avantageusement, le véhicule comporte un organe d'alerte du conducteur en cas de détection de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0013] Avantageusement, le véhicule comporte un tableau de bord et l'organe d'alerte est disposé sur le tableau de bord. [0014] Avantageusement, le véhicule comporte une ligne d'échappement, le module de réduction catalytique sélective et le module d'absorption étant constitués par un même organe monté de manière unitaire sur la ligne d'échappement. [0015] Avantageusement, le module d'activation est configuré de manière à commander une activation du module de réduction catalytique sélective après une désactivation du module de réduction catalytique sélective, l'activation du module de réduction catalytique sélective étant réalisée par le module d'activation en réponse à une détection de qualité suffisante d'agent réducteur d'oxyde d'azote. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure annexée qui représente une ligne d'échappement de moteur à combustion selon un mode de réalisation de l'invention, [0017] Sur la figure annexée, on a représenté une ligne d'échappement s'étendant depuis un bloc moteur référencé 1. La ligne d'échappement comporte successivement un piège à NOx par fonctionnement pauvre 2, un catalyseur de réduction catalytique sélective ou SCR 3, et un filtre à particules 4 de type à suies ou « Soot » selon la terminologie anglophone, avec ou sans revêtement de type SCR. La ligne d'échappement comporte également un injecteur d'agent réducteur 5 incluant une sonde de température, un détecteur d'oxydes d'azote 6 disposé entre le catalyseur de réduction catalytique sélective 3 et le filtre à particules 4, lequel détecteur 6 inclut un thermocouple, et un autre détecteur d'oxydes d'azote 7, incluant également un thermocouple, disposé entre le bloc moteur 1 et le piège à oxydes d'azote 2. Un réservoir d'urée 8 approvisionne le dispositif d'injection 5. La ligne d'échappement est pilotée par un calculateur embarqué représenté sous la référence 9, lequel est par exemple constitué par le dispositif de diagnostic à bord ou OBD pour « On Board Diagnostics » selon la terminologie anglophone. La ligne d'échappement comporte en outre ici un détecteur de faible qualité de réducteur d'oxyde d'azote, lequel détecteur est référencé 10. [0018] Le détecteur de faible qualité de réducteur 10 est ici constitué par une sonde plongée dans le réservoir 8 et mesurant un index réfractif dans le réservoir. Le calculateur 9 reçoit la mesure de l'index de réfraction lequel présente une valeur différente selon que le réservoir contient de l'urée aqueuse à la concentration nécessaire au bon fonctionnement du dispositif ou de l'eau ou encore de l'urée trop fortement diluée. En variante, le détecteur de faible qualité du réducteur peut être un spectromètre ou encore un capteur de densité. En variante, le détecteur de faible qualité de réducteur 10 est une sonde mesurant la conductivité dans le réservoir, également révélatrice de la qualité du réducteur d'oxyde d'azote. Selon encore une variante, le détecteur de faible qualité de réducteur est simplement constitué par un détecteur d'oxyde d'azote disposé en aval du module de réduction sélective 3, tel que le détecteur 6 sur la figure. Un tel détecteur indique au calculateur 9 une forte teneur en oxyde d'azote et le calculateur, considérant que le mode SCR est actif, en déduit que l'effet de dépollution n'est pas obtenu et de là en déduit la mauvaise qualité du réducteur d'oxyde d'azote. [0019] En mode piège à NOx 2 actif, le moteur fonctionne avec une consommation de carburant diesel accrue de l'ordre de 1 à 2 % par rapport au fonctionnement à réduction catalytique. Cependant le conducteur n'a plus à remplir continuellement le réservoir de réducteur d'oxydes d'azote 8. [0020] Le module LNT absorbe les oxydes d'azote aux basses températures. De manière préférentielle, le module LNT comporte des sites de stockage d'oxydes d'azote à basse température qui sont prévus pour libérer les oxydes d'azote à partir de 200°C, de telle sorte que les oxydes d'azote ainsi libérés soient traités par le NH3 pré-stocké dans le module SCR, de sorte que le module SCR traite ces oxydes d'azote, qu'il soit actif ou pas. L'activation du mode LNT, ou passage en mode LNT actif, peut être définie par la présence de phases riches en carburant, avec une valeur du paramètre lambda inférieure à 1. En mode LNT actif, les oxydes d'azote piégés sont transformés in situ avec le HC du fait de la phase de fonctionnement riche. Lorsque le mode LNT n'est pas activé, alors le module LNT se comporte comme un catalyseur de stockage d'oxydes d'azote passif à fonctionnement pauvre. Le mode SCR actif est communément compris comme le fait d'injecter le réducteur d'oxyde d'azote dans le module SCR. [0021] Le présent exemple de réalisation fait donc usage de deux dispositifs de dénitrification lesquels fonctionnent chacun alternativement en mode actif ou en mode passif. Un dispositif est en mode actif pendant que l'autre est en mode passif. Par exemple, le module LNT 2 stocke l'oxyde d'azote NOx mais il n'y a pas de phase riche pour neutraliser le NOx stocké. Le module LNT est alors en mode passif car il ne réalise pas de dépollution deNOx active. En parallèle, le mode SCR actif assure que de l'urée, ici de l'Adblue - marque déposée - est injectée dans la ligne d'échappement pour détruire le NOx dans le catalyseur SCR sur la même ligne d'échappement. [0022] Lorsque le détecteur de faible qualité de réducteur d'oxyde d'azote 10 indique une faible qualité du réducteur, c'est à dire une qualité de réducteur inférieure à un seuil préétabli, tel qu'un seuil de concentration en urée, alors le calculateur 9 commande un passage du mode passif au mode actif du module LNT 2. Dans le présent mode de réalisation, le calculateur 9 compare la qualité d'agent réducteur mesurée par le détecteur 10 avec un seuil de qualité préenregistré, et en déduit une qualité insuffisante à la fonction dépollution si la qualité mesurée est inférieure au seuil de qualité préenregistré. Concomitamment, il commande un passage du mode actif au mode passif du module SCR 3. Le calculateur 9 et le détecteur 10 de mauvaise qualité de l'agent réducteur constituent donc ainsi un module d'activation du mode LNT en cas de détection de mauvaise qualité de l'agent réducteur. [0023] De cette façon, le fluide de faible qualité présent dans le réservoir n'est plus injecté dans la ligne d'échappement, mais la fonction de dépollution est maintenue. Le véhicule n'est donc plus susceptible d'être immobilisé pour des raisons de défaut de fonction 35 dépolluante. [0024] Selon un mode de réalisation avantageux, le véhicule comporte un moyen d'alerte du conducteur en cas de détection de la faible qualité du réducteur d'oxyde d'azote. Le conducteur prend alors conscience du fonctionnement à plus forte consommation en carburant et est ainsi incité à se rendre dans un garage. Un tel moyen d'alerte est par exemple un symbole lumineux au tableau de bord signifiant ou bien que l'agent réducteur est défectueux, ou bien que la consommation de carburant est dégradée. [0025] Une fois un agent réducteur de qualité normale introduit dans le réservoir, la capacité de dépollution de la ligne d'échappement retourne à la normale, et le calculateur 9 pilote un retour au mode SCR. Dans une variante, le retour en mode SCR est commandé par un outillage spécialisé en garage. [0026] Dans le présent exemple de réalisation, le moteur est équipé d'une seule ligne d'échappement laquelle est muni de deux modules séparés 2 et 3 respectivement d'absorption pauvre d'oxyde d'azote et de réduction catalytique sélective. Ces modules peuvent être placés en amont ou en aval du filtre à particules 4. En variante, le module d'absorption et le module de réduction peuvent être constitués d'un même organe lequel est monté de manière unitaire sur la ligne d'échappement. [0027] Le filtre à particules 4 peut être imprégné de réducteur d'oxyde d'azotes, et être équipé ou pas d'un revêtement catalytique. De même, un additif de régénération des suies peut être utilisé. Le module placé le plus proche du bloc moteur 1, ici le module d'absorption 2, peut contenir des métaux précieux pour la fonction d'élimination des CO et HC et pour la fonction de stockage des oxydes d'azote et de dénitrification. [0028] Les deux fonctions LNT ou PNA - Passive NOx Adsorber selon la terminologie anglophone Absorbeur NOx passif - et SCR peuvent avantageusement coexister dans le même revêtement catalytique car les formulations catalytiques deviennent actives seulement sous des conditions de fonctionnement moteur respectivement adéquates. De même un système de recirculation des gaz d'échappement ou EGR pour « Exhaust Gaz Recirculation » selon la terminologie anglophone peut être adopté. Un tel système de recirculation peut être à haute pression ou à basse pression et il peut mettre en oeuvre une recirculation depuis un seul cylindre ou depuis plusieurs cylindres du moteur. Tout type d'agent réducteur d'oxyde d'azote peut être utilisé. La formulation de réduction du module de réduction sélective peut être supportée par un monolithe à flux en paroi classique ou par une structure à circulation de gaz d'échappement la traversant de type filtre à particules. [0029] Le réservoir 8 peut être réalisé en métal ou en matériau polymère. Il peut contenir un agent réducteur liquide, gazeux, ou par exemple un gaz à ammoniaque absorbé. Un agent réducteur quelconque peut être utilisé pour être introduit dans la ligne d'échappement. Des exemple typiques sont CO, HC, les alcools, glycols, glycerols, esters, acides, ammoniaques, ammonium, hydroxyde, urée, guanidine, sels de guanidium, etc. [0030] On comprend, dans l'ensemble de la présente demande, comme agent réducteur un agent directement réducteur (de l'ammoniac) ou un précurseur d'ammoniac ; comme de l'urée en phase liquide, qui est destinée à se transformer en agent réducteur du type ammoniac quand il est injecté dans la ligne d'échappement. [0031] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les véhicules hybrides à entraînement diesel et électrique.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Véhicule automobile comprenant un module de réduction catalytique sélective d'oxyde d'azote (3) utilisant un agent réducteur d'oxyde d'azote, un module d'absorption d'oxyde d'azote à fonctionnement pauvre en mode passif (2), et un module d'activation du module d'absorption (9,10), caractérisé en ce que le module d'activation (9,10) comporte un organe de mesure de qualité de réducteur d'oxyde d'azote (10) et le module d'activation (9,10) est configuré pour placer le module d'absorption (2) en mode actif en cas de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote.
  2. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote (10) est un organe de mesure d'index de réfraction de l'agent réducteur d'oxyde d'azote.
  3. 3. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote (10) est un organe de mesure de conductivité électrique dans l'agent réducteur d'oxyde d'azote.
  4. 4. Véhicule automobile selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir d'agent réducteur d'oxyde d'azote (8) et l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur (10) est placé dans le réservoir d'agent réducteur d'oxyde d'azote (8).
  5. 5. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne d'échappement et l'organe de mesure de qualité de l'agent réducteur d'oxyde d'azote (6,10) est un détecteur d'oxyde d'azote (6) disposé sur la ligne d'échappement.
  6. 6. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'activation (9,10) est configuré pour placer le module de réduction catalytique sélective (3) en mode passif en cas de détection de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote.
  7. 7. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un organe d'alerte du conducteur en cas de détection de qualité insuffisante de l'agent réducteur d'oxyde d'azote.
  8. 8. Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le véhicule comporte un tableau de bord et l'organe d'alerte est disposé sur le tableau de bord.
  9. 9. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une ligne d'échappement, le module de réduction catalytique sélective (3) et le module d'absorption (2) étant constitués par un même organe monté de manière unitaire sur la ligne d'échappement.
  10. 10. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'activation (9,10) est configuré de manière à commander une activation du module de réduction catalytique sélective (3) après une désactivation du module de réduction catalytique sélective (3), l'activation du module de réduction catalytique sélective étant réalisée par le module d'activation (9,10) en réponse à une détection de qualité suffisante d'agent réducteur d'oxyde d'azote.
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