FR3102798A1 - Procédé et système de détermination d’un besoin de chauffe d’un catalyseur de réduction sélective d’oxydes d’azote d’un moteur de véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Procédé de détermination d’un besoin de chauffe d’un catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote d’une ligne d’échappement (26) d’un système (30) de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (10), ledit système (30) comprenant un piège à oxydes d’azote (32) en amont dudit catalyseur (34), un dispositif (36) d’injection d’un agent réducteur directement en amont du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote, au moins un capteur de température (42b) disposé en amont du catalyseur (34), un premier dispositif (44a) de mesure de richesse disposé en amont du piège (32), et au moins un deuxième dispositif (44b) de mesure de richesse disposé en aval du piège (32) à oxydes d’azote. Le besoin en chauffe du catalyseur (34) est déterminé en fonction :- d’un premier critère dépendant d’une valeur de température du catalyseur (34) et d’un niveau de chargement dans le piège à oxydes d’azote (32), et - d’un deuxième critère dépendant d’un gradient de niveaux de chargement dans le piège à oxydes d’azote (32) et d’un gradient de la température du catalyseur (34). Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, notamment des moteurs de type Diesel à injection directe.
Plus particulièrement, la présente invention concerne le domaine de la dépollution des moteurs Diesel.
Les moteurs à combustion interne produisent des gaz d’échappement qui contiennent des substances polluantes telles que des oxydes d’azote, des hydrocarbures imbrûlés (HC), du monoxyde de carbone (CO), et des oxydes d’azote (NOx). Il est nécessaire de traiter ces substances polluantes avant de les évacuer dans l’atmosphère. Les véhicules automobiles sont pourvus, à cet effet, d’un convertisseur catalytique installé dans la ligne d’échappement du moteur, afin d’oxyder les molécules réductrices constituées par le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures imbrûlés (HC), et de traiter les molécules d’oxydes d’azote (NOx), sous l’action du monoxyde de carbone, pour les transformer en diazote (N2) et en dioxyde de carbone (CO2).
Les normes actuelles, et notamment la norme connue sous le nom de « Euro-6d », imposent de baisser les émissions de gaz polluants des véhicule automobiles sous un seuil. Ainsi, des systèmes de post-traitement des gaz de plus en plus complexes sont disposés dans la ligne d’échappement des moteurs qui fonctionnent en mélange pauvre.
Plus spécifiquement les systèmes de post-traitement permettent de traiter les émissions d’oxydes d’azote (NOx) en plus du monoxyde de carbone (CO) et des hydrocarbures imbrûlés (HC) qui sont traités notamment par catalyseur d’oxydation, dit Diesel Oxydation Catalyst en termes anglo-saxons et des particules fines qui sont traitées par un filtre à particules, d’acronyme « FAP », dit Diesel Particulate Filter en termes anglo-saxons.
Dans le but de traiter les oxydes d’azote (NOx), il est connu d’utiliser un piège à oxydes d’azote, dit Lean Nox Trap en termes anglo-saxons, d’acronyme « LNT ». Un tel piège à oxydes d’azote est efficace sur une plage étendue de température des gaz.
Le piège à oxydes d’azote fonctionne de manière séquentielle. Lors du fonctionnement habituel du moteur en mélange pauvre, les oxydes d’azote sont stockés sans être traitées. Toutefois, la capacité de stockage des oxydes d’azote étant limitée et la diminution de l’efficacité de la capacité de stockage étant dépendante de son chargement en oxydes d’azote, il est nécessaire de purger le piège à oxydes d’azote.
Les capacités de purge du piège à oxydes d’azote dépendent notamment de la température dudit piège, de la vitesse des gaz dans le piège et des débits massiques des émissions de gaz du moteur. Ainsi, en fonction du point de fonctionnement du moteur, la purge du piège se fait par un basculement du mode de combustion du moteur en mélange riche, afin purger les particules d’oxydes d’azote dans le piège par l’apport de réducteurs, tel que du carburant ne participant pas à la combustion dans le moteur. Les oxydes d’azote se retrouvent ainsi transformés en azote (N2) et eau (H2O).
De nombreux moteurs utilisent également un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, dit Selective Catalyst Reduction en termes anglo-saxons, d’acronyme « SCR ». Un tel catalyseur peut être utilisé seul ou en combinaison avec le piège à oxydes d’azote (LNT).
De manière générale, un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote (SCR) fonctionne de manière continue pour réduire les oxydes d’azote entrants grâce à de l’ammoniac (NH3) provenant d’une injection en amont dudit catalyseur d’un composé à base d’urée (Adblue®).
Un tel catalyseur a une efficacité de traitement des effluents gazeux plus élevée que celle d’un piège à oxydes d’azote. Toutefois, sa température d’activation, à partir de laquelle il commence à être efficace est de l’ordre de 160°C à 180°C, soit une température plus élevée que celle d’un piège à oxydes d’azote. Il est donc préférable d’utiliser un catalyseur en combinaison avec un piège à oxydes d’azote afin de dépolluer le moteur à froid, tant que la température d’activation du catalyseur n’est pas atteinte. Le piège à oxydes d’azote est disposé en amont du catalyseur de réduction sélective, à proximité du moteur, de sorte qu’il commence à chauffer avant le catalyseur.
Il est également connu d’implanter un système de chauffage en amont du piège à oxydes d’azote afin d’arriver à la température d’activation du piège plus rapidement. Afin d’accélérer la montée en température du catalyseur de réduction sélective, il est connu d’utiliser un mode de fonctionnement spécifique du moteur, dont le rendement de combustion est dégradé par rapport au fonctionnement habituel, afin d’augmenter les pertes thermiques à l’échappement. Ainsi, on mesure la température du catalyseur et tant que celle-ci est inférieure à une valeur de seuil, on procède à un chauffage par modification du mode de combustion.
On peut se référer à cet égard au document FR 2 939 473 – A1 qui décrit un dispositif de traitement des gaz d’échappement comprenant une ligne d’échappement comportant un catalyseur d’oxydation et un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote en aval du catalyseur d’oxydation. Le dispositif de traitement comprend en outre un moyen de commande disposé dans le catalyseur de réduction sélective et comprenant un monolithe métallique relié à une source électrique configuré pour augmenter la température du catalyseur de réduction sélective au-dessus d’un seuil égal à 170°C.
Toutefois, un tel chauffage augmente considérablement la consommation de carburant du moteur, et rejette une quantité élevée de dioxyde de carbone responsable du réchauffement de la planète par effet de serre.
Il existe un besoin pour améliorer la montée en température de la ligne d’échappement afin d’augmenter l’efficacité du système de post-traitement des effluents gazeux d’un moteur, notamment des oxydes d’azote (NOx), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures imbrûlés (HC) et des particules fines de suies, tout en optimisant la consommation de carburant du moteur, et donc l’impact du moteur sur le réchauffement de la planète.
L’invention a pour objet un procédé de détermination du besoin de chauffe d’un catalyseur de réduction sélective d’oxydes d’azote d’une ligne d’échappement d’un système de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne.
Ledit système de post-traitement comprend un piège à oxydes d’azote en amont dudit catalyseur, un dispositif d’injection d’un agent réducteur, par exemple à base d’urée, directement en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, au moins un capteur de température disposé en amont du catalyseur, au moins un premier dispositif de mesure de richesse disposé en amont du piège, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde d’oxygène, ou un premier modèle d’oxydes d’azote, et au moins un deuxième dispositif de mesure de richesse disposé en aval du piège à oxydes d’azote, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde d’oxygène.
Selon le procédé, on détermine le besoin en chauffe du catalyseur de réduction sélective d’oxydes d’azote en fonction :
- d’un premier critère dépendant d’une valeur de température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’un niveau de chargement dans le piège à oxydes d’azote, et
- d’un deuxième critère dépendant d’un gradient de niveaux de chargement dans le piège à oxydes d’azote et d’un gradient de la température du catalyseur.
- d’un premier critère dépendant d’une valeur de température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’un niveau de chargement dans le piège à oxydes d’azote, et
- d’un deuxième critère dépendant d’un gradient de niveaux de chargement dans le piège à oxydes d’azote et d’un gradient de la température du catalyseur.
La capacité de stockage du piège d’oxydes d’azote est déterminée, par exemple, par un calcul intégral de la différence entre les quantités d’oxydes d’azote entrant dans le piège et les quantités d’oxydes d’azote sortant du piège, depuis un instant initial où la masse est nulle, par exemple après une purge du piège.
La température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote est déterminée, par exemple, par un capteur de température situé à l’entrée du catalyseur.
Par « gradient de niveaux de chargement dans le piège à oxydes d’azote », on entend l’augmentation du niveau de chargement dans le piège, c’est-à-dire, l’augmentation de la masse d’oxydes d’azote dans ledit piège, sur une durée donnée.
Par « gradient de la température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote », on entend la variation de la température du catalyseur, sur une durée donnée.
Le gradient de la température du catalyseur est déterminé par exemple comme la dérivée temporelle de la température du catalyseur ou comme la différence entre la température au pas de calcul à l’instant t et la température au pas de calcul à l’instant précédent t-1, divisé par le pas de temps.
Le gradient de niveaux de chargement du piège d’oxydes d’azote est déterminé par exemple comme la dérivée temporelle de la capacité de stockage du piège.
Avantageusement, pour déterminer le premier critère :
- on compare la température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote avec une première série d’au moins deux valeurs de seuil,
- on attribue à ladite valeur de température une première valeur de classement, parmi au moins trois choix,
- on compare la capacité de stockage du piège à oxydes d’azote avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuil, et
- on attribue à ladite capacité de stockage une deuxième valeur de classement, parmi au moins trois choix, le premier critère étant déterminé selon des valeurs croisées de première et de deuxième valeurs de classement.
- on compare la température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote avec une première série d’au moins deux valeurs de seuil,
- on attribue à ladite valeur de température une première valeur de classement, parmi au moins trois choix,
- on compare la capacité de stockage du piège à oxydes d’azote avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuil, et
- on attribue à ladite capacité de stockage une deuxième valeur de classement, parmi au moins trois choix, le premier critère étant déterminé selon des valeurs croisées de première et de deuxième valeurs de classement.
La température du catalyseur et la capacité de stockage sont ainsi respectivement comparées avec les valeurs de seuil de la première et de la deuxième série afin de les classer dans au moins l’une des trois classes, à savoir : classe de température faible, de température intermédiaire ou de température élevée pour la température, et ; classe de chargement faible, de chargement intermédiaire ou de chargement élevé pour la capacité de stockage.
Par exemple, les au moins deux valeurs de seuil de la première série sont de 160°C et 180°C, et les au moins deux valeurs de seuil de la deuxième série sont de 500 mg et de 700 mg de NOx. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre plus élevé de classes.
Le premier critère peut prendre une valeur parmi trois valeurs, à savoir par exemple 0, 0.5 ou 1, selon les valeurs croisées des classes respectives de température du catalyseur et de la capacité du piège. On notera que le premier critère pourrait prendre un nombre de valeurs supérieur à trois entre 0 et 1.
Pa r exemple, pour déterminer le deuxième critère :
- on compare le gradient de la température du catalyseur avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil,
- on attribue audit gradient une troisième valeur de classement, parmi au moins trois choix,
- on compare le gradient de niveaux de chargement du piège à oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil, et
on attribue audit gradient une quatrième valeur de classement, parmi au moins trois choix, ledit deuxième critère étant déterminé selon les valeurs croisées des valeurs de classement des gradients.
- on compare le gradient de la température du catalyseur avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil,
- on attribue audit gradient une troisième valeur de classement, parmi au moins trois choix,
- on compare le gradient de niveaux de chargement du piège à oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil, et
on attribue audit gradient une quatrième valeur de classement, parmi au moins trois choix, ledit deuxième critère étant déterminé selon les valeurs croisées des valeurs de classement des gradients.
Le gradient de la température du catalyseur et le gradient de niveaux de chargement du piège à oxydes d’azote sont respectivement comparés avec les valeurs de seuil de la troisième et de la quatrième série, afin de les classer dans l’une des trois classes, à savoir valeur faible, valeur intermédiaire ou valeur élevée.
Par exemple, les au moins deux valeurs de seuil de la troisième série sont une augmentation de 10°C et de 20°C par minute, et les au moins deux valeurs de seuil de la deuxième série sont une augmentation de 100 mg et de 200 mg de NOx par minute. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre différent de classes. Le deuxième critère peut prendre une valeur parmi trois valeurs, à savoir par exemple 0, 0.5 ou 1, selon les valeurs croisées des classes du gradient de température du catalyseur et du gradient de niveaux de chargement du piège à oxydes d’azote. On notera que le deuxième critère B pourrait prendre un nombre de valeur supérieur à trois entre 0 et 1.
Selon un mode de réalisation, pour déterminer le besoin en chauffe du catalyseur en fonction des premier et deuxième critères précédemment déterminés, on compare chacun des critères avec une première valeur de seuil supérieur. Si au moins un des critères est supérieur ou égal à ladite première valeur de seuil supérieure, un besoin de chauffe immédiat est déterminé. Si les critères sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil supérieur, on compare chacune des critères avec une première valeur de seuil inférieur. Si au moins un des critères est supérieur ou égal à la première valeur de seuil inférieur un besoin de chauffe modulé est déterminé, sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé.
Selon un mode de réalisation, pour déterminer le besoin en chauffe du catalyseur en fonction des critères précédemment déterminés, on calcule un produit des premier et deuxième critères et on compare ledit produit avec une deuxième valeur de seuil supérieur. Si le produit des critères est supérieur ou égal à la deuxième valeur de seuil supérieur, le besoin de chauffe est immédiat. Si le produit des critères est inférieur à la deuxième valeur de seuil supérieur, on compare ledit produit avec une deuxième valeur de seuil inférieur. Si ledit produit est supérieur ou égal à deuxième valeur de seuil inférieure, un besoin de chauffe modulé est déterminé, sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé.
Par exemple, avant de déterminer les premier et deuxième critères, on estime la capacité de stockage du piège à oxydes d’azote et on compare la température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote avec la valeur de seuil la plus élevée de la première série, par exemple 180°C. Si la température du catalyseur est supérieure à cette valeur de seuil la plus élevée de la première série, il n’y a pas besoin de chauffe. Dans le cas contraire, on procède à la détermination du premier critère puis du deuxième critère.
Par exemple, avant de comparer la température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote avec la première série de valeurs de seuil de température, on vérifie l’état de fonctionnement du piège à oxydes d’azote, et, si ledit piège est oxydé, un besoin de chauffe immédiat du catalyseur est déterminé.
Le procédé peut également comprendre une étape préalable de vérification des conditions de roulage du véhicule et de détermination du mode de fonctionnement du moteur.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système de détermination du besoin de chauffe dudit catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote d’une ligne d’échappement d’un système de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne.
Ledit système de post-traitement comprend un piège à oxydes d’azote en amont dudit catalyseur, un dispositif d’injection d’un agent réducteur, par exemple à base d’urée, directement en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, au moins un capteur de température disposé en amont du catalyseur, au moins un premier dispositif de mesure de richesse disposé en amont du piège, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde à oxygène, ou un premier modèle d’oxydes d’azote, et au moins un deuxième dispositif de mesure de richesse disposé en aval du piège à oxydes d’azote, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde à oxygène.
Le système de détermination du besoin de chauffe du catalyseur comprend un module de détermination d’un premier critère dépendant d’une valeur de température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et d’un niveau de chargement dans le piège à oxydes d’azote, un module de détermination d’un deuxième critère dépendant d’un gradient de niveaux de chargement dans le piège à oxydes d’azote et d’un gradient de la température du catalyseur et un module de détermination du besoin en chauffe du catalyseur en fonction desdits critères.
Avantageusement, le module de détermination du premier critère est configuré pour comparer la valeur de température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote avec une première série d’au moins deux valeurs de seuil de température, attribuer à ladite valeur de température une première valeur de classement, parmi au moins trois choix, comparer la capacité de stockage du piège à oxydes d’azote avec une deuxième série de valeurs de seuil, attribuer à ladite capacité de stockage une deuxième valeur de classement, parmi au moins trois choix, et déterminer le premier critère selon des valeurs croisées des valeurs de classement de la température du catalyseur et de la capacité du piège.
Par exemple, le module de détermination du deuxième critère est configuré pour comparer le gradient de la température du catalyseur avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil, attribuer audit gradient une troisième valeur de classement, parmi au moins trois choix, comparer le gradient de niveaux de chargement du piège à oxydes d’azote avec une quatrième série de valeurs de seuil, attribuer audit gradient une quatrième valeur de classement, parmi au moins trois choix, et déterminer le deuxième critère selon des valeurs croisées des valeurs de classement des gradients.
Selon un mode de réalisation, le module de détermination du besoin en chauffe du catalyseur en fonction des premier et deuxième critères comprend un premier module de comparaison configuré pour comparer lesdits critères avec une première valeur de seuil supérieur. Si au moins un des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil supérieur, le module détermine qu’il y a un besoin de chauffe immédiat.
Si les critères sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil supérieure, les critères sont comparés, dans un deuxième module de comparaison, avec une première valeur de seuil inférieur. Si un des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur, le module détermine qu’il y a un besoin de chauffe modulé, sinon si les deux critères sont inférieurs à ladite valeur de seuil inférieur, le module détermine qu’il n’y a pas un besoin de chauffe.
Selon un mode de réalisation, le module de détermination du besoin en chauffe du catalyseur en fonction des premier et deuxième critères comprend un premier module de comparaison configuré pour comparer le produit desdits critères avec une deuxième valeur de seuil supérieur. Si ledit produit est supérieur ou égal à ladite deuxième valeur de seuil supérieur, un besoin de chauffe immédiat est déterminé par le module de détermination du besoin en chauffe du catalyseur.
Si le produit des critères est inférieur à ladite deuxième valeur de seuil supérieur, le module de détermination du besoin de chauffe comprend un deuxième module de comparaison configuré pour comparer ledit produit avec une deuxième valeur de seuil inférieur. Si le produit des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur, un besoin de chauffe modulé est déterminé par le module de détermination du besoin de chauffe, sinon si le produit des critères est inférieur à ladite valeur de seuil inférieur, sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé par ledit module.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système de post-traitement des gaz d’échappement d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre, un collecteur d’admission d’air frais, un collecteur d’échappement, un système de turbo-compression, un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote disposé sur la ligne d’échappement, un piège à oxydes d’azote en amont dudit catalyseur, un dispositif d’injection d’un agent réducteur, par exemple à base d’urée, directement en amont du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote et un système de détermination du besoin de chauffe dudit catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote tel que décrit précédemment.
Par exemple, le système de post-traitement comprend de manière non limitative un filtre à particules monté entre le piège à oxydes d’azote et le catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote.
Selon un mode de réalisation, ledit filtre à particules est, par exemple, monté dans la même enveloppe métallique que le piège à oxydes d’azote.
Selon un autre mode de réalisation, le filtre à particules est associé avec le catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azotes. Dans ce mode de réalisation, le catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote associé au filtre à particules est monté dans la même enveloppe métallique que le piège à oxydes d’azote.
Selon un autre mode de réalisation, le système de post-traitement comprend un deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote monté en aval du premier catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote. Le deuxième catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote n’est pas alimenté en agent réducteur et est configuré pour absorber les éventuelles fuites d’ammoniac provenant du premier catalyseur.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux figures annexées sur lesquelles :
Sur les figures 1 et 2, on a représenté, de manière schématique, la structure générale d’un moteur à combustion interne 10, notamment de type Diesel, d’un véhicule automobile.
Ces architectures sont données à titre d’exemple et ne limitent par l’invention à la seule configuration à laquelle peut s’appliquer la détermination du besoin de chauffe d’un catalyseur selon l’invention.
De manière générale, le moteur à combustion interne 10 comprend au moins un système d’injection 12, un piège à oxydes d’azote 32, dit Lean Nox Trap en termes anglo-saxons, d’acronyme « LNT », et un catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote, dit Selective Catalyst Reduction en termes anglo-saxons, d’acronyme « SCR » disposé en aval du piège à oxydes d’azote 32.
Dans l’exemple illustré, le moteur à combustion interne 10 comprend, de manière non limitative, quatre cylindres 12 en ligne, un collecteur d’admission d’air frais 14, un collecteur d’échappement 16 et un système de turbo-compression 18.
Les cylindres 12 sont alimentés en air par l’intermédiaire du collecteur d’admission 14, ou répartiteur d’admission, lui-même alimenté par une conduite 20 pourvue d’un filtre à air 22 et du turbocompresseur 18 du moteur 10.
De manière connue, le turbocompresseur 18 comporte essentiellement une turbine 18a entraînée par les gaz d’échappement et un compresseur 18b monté sur le même axe que la turbine 18a et assurant une compression de l’air distribué par le filtre à air 22, dans le but d’augmenter la quantité d’air admise dans les cylindres 12 du moteur 10. Un échangeur thermique (non représenté) peut être placé après la sortie du compresseur équipant la conduite d’alimentation du collecteur d’admission 14 en air frais.
En ce qui concerne le collecteur d’échappement 16, celui-ci récupère les gaz d’échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l’extérieur, par l’intermédiaire d’un conduit d’échappement des gaz 24 débouchant sur la turbine 18a du turbocompresseur 18 et par une ligne d’échappement 26 montée en aval de ladite turbine 18a.
De manière non limitative, le moteur 10 comprend un circuit de recirculation 28 des gaz d’échappement à haute pression, comprenant une partie du circuit d’alimentation 20 du moteur 10 et une partie du circuit d’échappement 16, configuré pour récupérer une partie des gaz d’échappement et les réinjecter dans le collecteur d’admission d’air 14, afin de limiter la quantité d’oxydes d’azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d’échappement. Tel qu’illustré, le premier circuit de recirculation 28 comporte essentiellement un échangeur thermique 28a.
La ligne d’échappement 26 illustrée sur les figures 1 et 2 comprend un système 30 de post-traitement des gaz d’échappement.
Ledit système 30 comprend un piège à oxydes d’azote 32 situé dans la ligne d’échappement 26 directement en aval de la turbine 18a et un catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azotes disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval du piège à oxydes d’azote 32.
Le système 30 comprend en outre un dispositif 36 d’injection d’un agent réducteur, par exemple à base d’urée (Adblue®), qui injecte ledit agent réducteur directement en amont du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote.
Tel qu’illustré sur la figure 1, le moteur 10 comprend, de manière non limitative, un filtre à particules 38 monté entre le piège à oxydes d’azote 32 et le catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azotes. Plus précisément, ledit filtre à particules 38 est monté dans l’enveloppe métallique 32a du piège à oxydes d’azote 32.
Le mode de réalisation de la figure 2 diffère du mode de réalisation de la figure 1 uniquement par le fait que le filtre à particules 38 est associé au catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azotes et que le système 30 de post-traitement comprend un deuxième catalyseur 40 de réduction sélective des oxydes d’azote monté en aval du premier catalyseur 34 de réduction sélective d’oxydes d’azote.
Le deuxième catalyseur 40 de réduction sélective des oxydes d’azote n’est pas alimenté en agent réducteur et est configuré pour absorber les éventuelles fuites d’ammoniac (NH3) provenant du premier catalyseur 34.
Dans ce mode de réalisation, le premier catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azotes associé au filtre à particules 38 est monté dans l’enveloppe métallique 32a du piège à oxydes d’azote 32.
Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, le système 30 comprend un premier capteur de température 42a disposé en amont du piège 32 à oxydes d’azote. Le système 30 peut comprendre en outre un deuxième capteur de température 42b disposé en aval du piège 32 à oxydes d’azote et en amont du catalyseur 34.
Le système 30 de post-traitement comprend en outre un premier dispositif 44a de mesure de richesse disposé en amont du piège 32 à oxydes d’azote, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde à oxygène ou un premier modèle d’oxydes d’azote, et un deuxième dispositif 44b de mesure de richesse disposé en aval du piège 32 à oxydes d’azote, en amont du catalyseur 34, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde à oxygène.
On pourrait prévoir un troisième dispositif 44c de mesure de richesse, visible sur la figure 2, tel qu’un capteur d’oxydes d’azote ou une sonde à oxygène, disposé en aval du deuxième catalyseur 40.
Les signaux de sortie des capteurs de température 42a et 42b, et des dispositifs 44a, 44b, 44c de mesure de richesse sont mis en forme dans une unité de commande électronique, « UCE », ou calculateur embarqué 46.
L’unité de commande 46 assure essentiellement le contrôle du fonctionnement du moteur 1, notamment la détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote.
L’unité de commande 46 comprend à cet effet un système 50 de détermination du besoin de chauffe dudit catalyseur 34 de réduction sélective d’oxydes d’azote configuré pour déterminer et moduler la chauffe dudit catalyseur 34 en fonction de la température TSCR dans ledit catalyseur 34 et également en fonction d’un critère de capacité de stockage dans le piège à oxydes d’azote 32, dit Nox Storage Capacity, d’acronyme NSC en termes anglo-saxons.
En effet, l’efficacité de traitement des oxydes d’azote par un piège à oxydes d’azote, c’est-à-dire le pourcentage des émissions d’oxydes d’azote contenues dans les gaz d’échappement en sortie du moteur que le piège à oxydes d’azote parvient à stocker, dépend de la masse d’oxydes d’azotes déjà stockée dans ledit piège. L’efficacité du piège est ainsi une fonction décroissante de la masse d’oxydes d’azote. Plus la masse d’oxydes d’azote stockée est élevée, plus la capacité instantanée du piège à en stocker davantage est faible.
En d’autres termes, une capacité de stockage (NSC) égale à zéro correspond à un piège à oxydes d’azote vide capable d’assurer une bonne efficacité de traitement des oxydes d’azote. A l’inverse, une capacité de stockage (NSC) supérieure à un seuil maximum correspond à un piège à oxydes d’azote plein qui n’assure plus efficacement le traitement des oxydes d’azote. Un tel piège nécessite alors une contre-mesure pour le traitement des oxydes d’azote, ainsi qu’une purge du piège ou la montée en température du catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote.
Le système 50 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote comprend un module 51 de vérification des conditions de roulage du véhicule et un module 52 de détermination du mode de fonctionnement du moteur.
Le système 50 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote comprend en outre un module 53 d’estimation de la capacité de stockage NSC du piège à oxydes d’azote 32 et un module 54 de détermination de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote 34.
La capacité de stockage NSC du piège 32 à oxydes d’azote est déterminée, par exemple, par un calcul intégral de la différence entre les quantités (débits massiques) d’oxydes d’azote entrant dans le piège 32 et les quantités (débits massiques) d’oxydes d’azote sortant du piège 32, depuis un instant initial où la masse est nulle, par exemple après une purge du piège 32. Les débits massiques entrants et sortants peuvent être déterminées respectivement comme le produit du débit des gaz d’échappement traversant le piège par les valeurs des concentrations d’oxydes d’azote [NOx]in, [NOx]out respectives dans les gaz entrants et sortants.
La capacité de stockage NSC du piège 32 s’écrit selon l’équation suivante :
Avec:
Qech, le débit massique des gaz d’échappement, par exemple déterminé par un débitmètre,
[NOx]in, la concentration d’oxydes d’azote entrant dans le piège 32 à oxydes d’azote, déterminée par exemple par le premier dispositif de mesure de richesse 44a en amont du piège 32, tel que par exemple un capteur d’oxyde d’azote, une sonde à oxygène ou un modèle qui est une fonction d’un ensemble de paramètres de fonctionnement du moteur comprenant au moins le régime, la charge et la température du liquide de refroidissement, et
[NOx]out, la concentration d’oxydes d’azote sortant du piège 32 d’oxydes d’azote, déterminée par exemple par le deuxième dispositif de mesure de richesse 44b en aval du piège 32, tel que par exemple un capteur d’oxyde d’azote ou un modèle qui est une fonction d’un ensemble de paramètres de fonctionnement du moteur comprenant au moins le régime, la charge et la température du liquide de refroidissement.
La température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote est déterminée, par exemple, par le deuxième capteur de température 42b situé à l’entrée du catalyseur 34.
Le système 50 comprend en outre un module 55 de comparaison de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote avec une première valeur de seuil de température STSCR, par exemple égale à 180°C.
Si la température TSCR du catalyseur 34 est supérieure à la première valeur de seuil de température STSCRmax,il n’y a pas besoin de chauffe. Si, à l’inverse, la température TSCR du catalyseur 34 est inférieure à ladite première valeur seuil STSCRmax,un premier critère A dépendant de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote et du niveau de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32 est déterminé par un module 56 de détermination du premier critère A. Puis un deuxième critère B est déterminé par un module 57 de détermination d’un deuxième critère B dépendant d’un gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32 et d’un gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote.
Par « gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32 », on entend l’augmentation du niveau de chargement NSC dans le piège 32, c’est-à-dire de la masse d’oxydes d’azote dans ledit piège 32, pendant une durée donnée.
Par « gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote », on entend la variation de la température TSCR du catalyseur 34, pendant une durée donnée.
Le premier critère A est déterminé afin de respecter les critères suivants :
- plus la température TSCR dans le catalyseur 34 est élevée, moins il y a besoin de chauffer,
- moins le piège 32 est chargé en oxydes d’azote, avec la capacité NSC proche de zéro, moins il y a besoin de chauffer ledit piège 32, et
- lorsque la température TSCR dans le catalyseur 34 est élevée et que la capacité NSC du piège 32 est supérieure à une valeur de seuil de capacité, il est nécessaire de chauffer le catalyseur 34.
Le module 56 de détermination du premier critère A est configuré pour comparer la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote avec la première valeur seuil de température STSCR, attribuer à ladite valeur de température TSCR une première valeur de classement, par exemple parmi trois choix, comparer la capacité de stockage NSC du piège 32 d’oxydes d’azote avec une deuxième valeur seuil de capacité SNSCet attribuer à ladite capacité de stockage (NSC) une deuxième valeur de classement, par exemple parmi trois choix.
La température TSCR du catalyseur 34 et la capacité de stockage NSC sont ainsi respectivement comparées avec une première série d’au moins deux valeurs de seuils de température STSCR, dont le premier seuil de température STSCRmaxest la valeur la plus élevée, ou avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuils de capacité de stockage SNSC, afin de les classer dans l’une des trois classes, à savoir une classe de température faible, de température intermédiaire ou de température élevée pour la température TSCR, et une classe de chargement faible, de chargement intermédiaire ou de chargement élevé pour la capacité de stockage NSC. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre de classes supérieur à trois.
Le premier critère A peut prendre une valeur parmi au moins trois valeurs, à savoir 0, 0.5 ou 1, selon des valeurs croisées des classes de température TSCR du catalyseur 34 et de capacité NSC du piège 32. On notera que le critère A pourrait prendre un nombre de valeur supérieur à trois entre 0 et 1.
Par exemple, le premier critère A peut prendre la valeur 0 à chaque fois que le chargement est faible, quelle que soit la classe de température (faible, intermédiaire ou élevée), et à chaque fois que la température est élevée, quelle que soit la classe de chargement faible, intermédiaire ou élevée). Il peut prendre la valeur 0,5 uniquement dans le cas où à la fois le chargement et la température sont dans des classes intermédiaires. Il peut enfin prendre la valeur 1 dans les autres cas, qui correspondent à la combinaison d’une température faible avec un niveau de chargement moyen ou élevé, ou à la combinaison d’un chargement élevé avec une température faible ou moyenne.
Par exemple, les au moins deux valeurs de seuil de la première série sont égales à 160°C et 180°C., et les au moins deux valeurs de la deuxième série sont égales à 500 mg et 700 mg de NOx.
Le deuxième critère B dépendant d’un gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32 et d’un gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote permet de déterminer l’urgence et/ou la rapidité nécessaire du chauffage du catalyseur 34.
Le deuxième critère B est déterminé afin de respecter les critères suivants :
- plus le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement est élevé, plus le piège 32 se charge vite, et donc plus il y a besoin de chauffer, et
- plus le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 est élevé, plus il y a besoin de chauffer.
Le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 est déterminé par exemple comme la dérivée temporelle de la température du catalyseur 34 ou comme la différence entre la température au pas de calcul à l’instant courant t et la température au pas de calcul à l’instant précédent t-1, divisé par le pas de temps.
Le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote est déterminé par exemple comme la dérivée temporelle de la capacité de stockage NSC du piège 32 calculée pour déterminer le premier critère A.
Le module 57 de détermination du deuxième critère B est configuré pour : comparer le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 avec une troisième série d’au moins deux valeur de seuil SDelta(TSCR) ; attribuer audit gradient Delta(TSCR) une troisième valeur de classement, parmi au moins trois choix ; comparer le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil SDelta(NSC) ; et, attribuer audit gradient Delta(NSC) une quatrième valeur de classement, parmi au moins trois choix.
Le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 et le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote sont respectivement comparés avec les différentes valeur de seuil SDelta(TSCR)ou SDelta(NSC)des troisième et quatrième séries, afin de les classer dans l’une des trois classes, à savoir : classe de valeur faible, de valeur intermédiaire ou de valeur élevée. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre de classes supérieur à trois.
Le deuxième critère B peut prendre une valeur parmi trois valeurs, à savoir 0, 0.5 ou 1, selon les valeurs croisées du gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 et du gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote, mutatis mutandis comme pour le choix de la valeur du premier critère A. Par exemple, les au moins deux valeurs de seuil de la troisième série sont égales à une augmentation de température de 10°C et de 20°C par minute, et les au moins deux valeurs de seuil de la quatrième série sont égales à une augmentation de 100 mg et de 200 mg de NOx par minute. On notera que le critère B pourrait prendre un nombre de va supérieur à trois entre 0 et 1.
Le système 50 comprend en outre un module 58 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur en fonction des deux critères A et B.
Selon un exemple, le module 58 de détermination du besoin de chauffe comprend un module (non représenté) de comparaison des critères A et B avec une première valeur de seuil supérieur Smax1. Si un des critères A ou B est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil supérieur Smax1, le module 58 détermine qu’il y a un besoin de chauffe immédiat.
Si les critères A et B sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil supérieur Smax1, les critères A et B pourraient être comparés, dans un autre module de comparaison (non représenté), avec une première valeur de seuil inférieur Smin1. Si un des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur Smin1, un besoin de chauffe modulé est déterminé par le module 58, sinon si les deux critères sont inférieurs à ladite valeur de seuil inférieur Smin11, aucun besoin de chauffe n’est déterminé par le module 58.
Selon un autre exemple, le module 58 de détermination du besoin de chauffe comprend un module (non représenté) de calcul d’un produit des critères A et B et un module (non représenté) de comparaison du produit des critères A et B avec une deuxième valeur de seuil supérieur Smax2. Si le produit des critères A et B est supérieur ou égal à ladite deuxième valeur de seuil supérieur Smax2, un besoin de chauffe modulé immédiat est déterminé par le module 58.
Si le produit des critères A et B est inférieur à ladite valeur de seuil supérieur Smax2, ledit produit des critères A et B pourrait être comparé, dans un autre module de comparaison (non représenté), avec une deuxième valeur de seuil inférieur Smin2. Si le produit des critères A et B est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur Smin2, un besoin de chauffe modulé est déterminé par le module 58, sinon si le produit des critères A et B est inférieur à ladite valeur de seuil inférieur Smin2, aucun besoin de chauffe n’est déterminé par le module 58.
La prise en compte du produit des critères A et B plutôt que des critères séparés permet de moduler la chauffe du catalyseur 34 en fonction à la fois des capacités de stockage NSC du piège 32 et de la température TSCR du catalyseur 34, ainsi que des gradients Delta(NSC) et Delta(TSCR). On peut ainsi plus efficacement déterminer le niveau d’urgence et de correction nécessaire de la température avec un seul critère de jugement correspondant au produit des critères A et B.
La modulation de la chauffe peut se faire en utilisant une grille chauffante seule, lorsque le besoin de chauffe modulée est lent, un mode de combustion favorisant la montée en température du catalyseur 34, lorsque le besoin de chauffe est modulé mais à évolution rapide ou la combinaison d’une grille avec un mode de combustion spécifique lorsque le besoin de chauffe est immédiat.
On pourrait également prévoir un module (non représenté) configuré pour vérifier au préalable l’état de fonctionnement du piège 32 d’oxydes d’azote, afin de vérifier notamment s’il est oxydé. Si c’est le cas, un besoin de chauffe du catalyseur 34 immédiat est déterminé.
La figure 3 représente un premier exemple d’un organigramme de mise en œuvre d’un procédé 60 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote configuré pour moduler la chauffe dudit catalyseur 34 en fonction de la température dans ledit catalyseur 34 et également en fonction de critères de stockage NSC dans le piège à oxydes d’azote 32.
Le procédé 60 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote est itératif et commence au démarrage du véhicule.
Le procédé 60 comprend une étape 61 de vérification des conditions de roulage du véhicule et une étape 62 de détermination du mode de fonctionnement du moteur.
Le procédé 60 comprend en outre une étape 63 d’estimation des capacités de stockage NSC du piège à oxydes d’azote 32.
La capacité de stockage NSC du piège 32 à ’oxydes d’azote est déterminée comme indiqué précédemment selon l’équation [math 1] ci-dessus.
On détermine, à l’étape 73, la valeur de température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote 34 et on compare ladite valeur avec une première valeur de seuil de température STSCR.
La température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote est déterminée, par exemple, par le capteur de température 42b situé à l’entrée du catalyseur 34.
Si la température TSCR du catalyseur 34 est supérieure à la première valeur de seuil STSCRmax,il n’y a pas besoin de chauffe. Si, à l’inverse, la température TSCR du catalyseur 34 est inférieure à la première valeur de seuil STSCRmax,on détermine, à l’étape 75, un premier critère A dépendant de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote et du niveau de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32, puis à l’étape 76, un deuxième critère B dépendant d’un gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement NSC dans le piège à oxydes d’azote 32 et d’un gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective des oxydes d’azote.
Pour déterminer le premier critère A, on compare la température TSCR du catalyseur 34 de réduction sélective d’oxydes d’azote avec la première série d’au moins deux valeurs de seuil STSCR, dont la première valeur de seuil STSCRmaxest la valeur la plus élevée ; on attribue à ladite température une valeur de classement, parmi au moins trois choix ; on compare la capacité de stockage NSC du piège 32 d’oxydes d’azote avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuil SNSC ; et, on attribue à ladite capacité une valeur de classement, parmi au moins trois choix.
La température TSCR du catalyseur 34 et la capacité de stockage NSC sont ainsi respectivement comparées avec des première et deuxième séries d’au moins deux valeurs de seuil STSCRou SNSCafin de les classer dans l’une des au moins trois classes, à savoir une classe de température faible, de température intermédiaire ou de température élevée pour la température TSCR, et une classe de chargement faible, de chargement intermédiaire ou de chargement élevé pour la capacité de stockage NSC. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre plus élevé de classes.
Le premier critère A peut prendre une valeur parmi trois valeurs, à savoir 0, 0.5 ou 1, selon des valeurs croisées des classes de température TSCR du catalyseur 34 et de capacité NSC du piège 32. On notera que le premier critère A pourrait prendre un nombre de valeurs supérieur à trois entre 0 et 1.
Pour déterminer le deuxième critère B, on compare le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil SDelta(TSCR), on attribue audit gradient Delta(TSCR) une valeur de classement, parmi au moins trois choix, on compare le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil SDelta(NSC), et on attribue audit gradient Delta(TSCR) une valeur de classement, parmi au moins trois choix.
Le gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 et le gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 d’oxydes d’azote sont respectivement comparés avec les seuils SDelta(TSCR)ou SDelta(NSC)des troisième et quatrième séries afin de les classer dans l’une des trois classes, à savoir une classe de valeur faible, de valeur intermédiaire ou de valeur élevée. On notera que l’on pourrait prévoir un nombre plus élevé de classes.
Le critère B peut prendre une valeur parmi trois valeurs, à savoir 0, 0.5 ou 1, selon des valeurs croisées des classes du gradient Delta(TSCR) de la température TSCR du catalyseur 34 et du gradient Delta(NSC) de niveaux de chargement du piège 32 à oxydes d’azote. On notera que le critère B pourrait prendre un nombre de valeur supérieur à trois entre 0 et 1.
On compare, à l’étape 77, chacun des critères A et B avec une première valeur de seuil supérieur Smax1. Si un des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil supérieur Smax1, on chauffe immédiatement.
Si les critères A et B sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil supérieur Smax1, on compare, à l’étape 78, chacun des critères A et B avec une première valeur de seuil inférieur Smin1. Si un des critères A, B est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur Smin1, on chauffe de manière modulée, sinon on ne chauffe pas du tout.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 4, dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère de la figure 3 uniquement par les étapes 77 et 78 de détermination du besoin de chauffe du catalyseur 34. Les étapes 71 à 76 étant identiques à celles du mode de réalisation de la figure 3, elles ne seront pas davantage décrites ci-dessous.
On compare, à l’étape 79, un produit des critères A et B avec une deuxième valeur de seuil supérieur Smax2. Si ledit produit des critères A et B est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil supérieur Smax2, on chauffe immédiatement.
Si le produit des critères A et B est inférieur à ladite valeur de seuil supérieur Smax2, on compare, à l’étape 80, le produit des critères A et B avec une deuxième valeur de seuil inférieur Smin2. Si le produit des critères A et B est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur Smin2, on chauffe de manière modulée, sinon on ne chauffe pas du tout.
Les deux exemples de procédés sont tous les deux basés sur l’utilisation des deux critères A et B.
Dans les exemples de procédé 60 illustrés sur les figures 3 ou 4, on pourrait prévoir, en amont de l’étape 71 de détermination des conditions de roulage, une étape 81 de vérification de l’état de fonctionnement du piège 32 d’oxydes d’azote, afin de vérifier notamment s’il est oxydé. Si c’est le cas, le besoin de chauffe du catalyseur 34 immédiat est déterminé.
Grâce à l’optimisation de la chauffe du catalyseur de réduction sélective, la surconsommation en carburant et en énergie électrique du véhicule, ainsi que les émissions de dioxyde de carbone sont fortement diminuées.
Claims (14)
- Procédé (60) de détermination d’un besoin de chauffe d’un catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote d’une ligne d’échappement (26) d’un système (30) de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (10), ledit système (30) comprenant un piège à oxydes d’azote (32) en amont dudit catalyseur (34), un dispositif (36) d’injection d’un agent réducteur directement en amont du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote, au moins un capteur de température (42b) disposé en amont du catalyseur (34), un premier dispositif (44a) de mesure de richesse disposé en amont du piège (32), et au moins un deuxième dispositif (44b) de mesure de richesse disposé en aval du piège (32) à oxydes d’azote, caractérisé en ce que l’on détermine le besoin en chauffe du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote en fonction :
- d’un premier critère (A) dépendant d’une valeur de température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote et d’un niveau de chargement (NSC) dans le piège à oxydes d’azote (32), et
- d’un deuxième critère (B) dépendant d’un gradient (Delta(NSC)) de niveaux de chargement (NSC) dans le piège à oxydes d’azote (32) et d’un gradient (Delta(TSCR)) de la température (TSCR) du catalyseur (34). - Procédé selon la revendication 1, dans lequel pour déterminer le premier critère (A), on compare la température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective d’oxydes d’azote avec une première série d’au moins deux valeurs de seuil (STSCR), on attribue à ladite valeur de température (TSCR) une première valeur de classement parmi au moins trois valeurs, on compare la capacité de stockage (NSC) du piège (32) d’oxydes d’azote avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuil (SNSC), et on attribue à ladite capacité de stockage (NSC) une deuxième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, le premier critère (A) étant déterminé selon des valeurs croisées de valeurs de classement de la température (TSCR) du catalyseur (34) et de la capacité (NSC) du piège (32).
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pour déterminer le deuxième critère (B), on compare le gradient (Delta(TSCR)) de la température (TSCR) du catalyseur (34) avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil (SDelta(TSCR)), on attribue audit gradient (Delta(TSCR)) une troisième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, on compare le gradient (Delta(NSC)) de niveaux de chargement du piège (32) d’oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil (SDelta(NSC)), et on attribue audit gradient (Delta(NSC)) une quatrième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, ledit deuxième critère (B) étant déterminé selon des valeurs croisées des valeurs de classement desdits gradients (Delta(TSCR), Delta(NSC)).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour déterminer le besoin en chauffe du catalyseur en fonction desdits critères (A, B), on compare chacun des critères (A, B) avec une première valeur de seuil supérieure (Smax1), si au moins un des critères (A, B) est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil (Smax1), un besoin de chauffe immédiat est déterminé, si les critères (A, B) sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil (Smax1), on compare chacune des critères (A, B) avec une première valeur de seuil inférieure (Smin1), si au moins un des critères (A, B) est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieure (Smin1) un besoin de chauffe modulé est déterminé, sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel pour déterminer le besoin en chauffe du catalyseur en fonction desdits critères (A, B), on calcule un produit des critères (AxB) et on compare ledit produit avec une deuxième valeur de seuil supérieure (Smax2), si le produit des critères (AxB) est supérieur ou égal à ladite deuxième valeur de seuil (Smax2), le besoin de chauffe est immédiat, le produit des critères (AxB) est inférieur à ladite deuxième valeur de seuil (Smax2), on compare ledit produit avec une deuxième valeur de seuil inférieure (Smin2), si ledit produit (AxB) est supérieur ou égal à ladite deuxième valeur de seuil inférieure (Smin2), un besoin de chauffe modulé est déterminé, sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel avant de déterminer les critères (A, B), on estime les capacités de stockage (NSC) du piège à oxydes d’azote (32) et on compare la température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective d’oxydes d’azote avec la plus élevée des valeurs de seuil (TSCRmax) de la première série de valeurs de seuil (STSCR), si la température (TSCR) du catalyseur (34) est supérieure à ladite valeur la plus élevée (STSCRmax), il n’y a pas besoin de chauffe et si, à l’inverse, la température (TSCR) du catalyseur (34) est inférieure à la première valeur seuil (STSCR) on procède à la détermination du premier critère (A) puis du deuxième critère (B).
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel avant de comparer la température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective d’oxydes d’azote avec ladite valeur la plus élevée (STSCRmax), on vérifie l’état de fonctionnement du piège (32) d’oxydes d’azote, si ledit piège est oxydé, un besoin de chauffe du catalyseur 34 immédiat est déterminé.
- Système (50) de détermination du besoin de chauffe dudit catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote d’une ligne d’échappement (26) d’un système (30) de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (10), ledit système (30) comprenant un piège à oxydes d’azote (32) en amont dudit catalyseur (34), un dispositif (36) d’injection d’un agent réducteur, directement en amont du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote, au moins un capteur de température (42b) disposé en amont du catalyseur (34), un premier dispositif (44a) de mesure de richesse disposé en amont du piège (32) et au moins un deuxième dispositif (44b) de mesure de richesse disposé en aval du piège (32) à oxydes d’azote, caractérisé en ce qu’il comprend un module (56) de détermination d’un premier critère (A) en fonction d’une valeur de température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote et d’un niveau de chargement (NSC) dans le piège à oxydes d’azote (32), un module (57) de détermination d’un deuxième critère (B) en fonction d’un gradient (Delta(NSC)) de niveaux de chargement (NSC) dans le piège à oxydes d’azote (32) et d’un gradient (Delta(TSCR)) de la température (TSCR) du catalyseur (34) et un module (58) de détermination du besoin en chauffe du catalyseur en fonction desdits critères (A, B).
- Système (50) selon la revendication 8, dans lequel le module (56) de détermination du premier critère (A) est configuré pour comparer la température (TSCR) du catalyseur (34) de réduction sélective d’oxydes d’azote avec une première série d’au moins deux valeurs de seuil (STSCR), attribuer à ladite valeur de température (TSCR) une première valeur de classement parmi au moins trois valeurs, comparer la capacité de stockage (NSC) du piège (32) d’oxydes d’azote avec une deuxième série d’au moins deux valeurs de seuil (SNSC), attribuer à ladite capacité de stockage (NSC) une deuxième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, et déterminer le premier critère (A) selon des valeurs croisées des valeurs de classement de température (TSCR) du catalyseur (34) et de capacité (NSC) du piège (32).
- Système (50) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le module (57) de détermination du deuxième critère (B) est configuré pour comparer le gradient (Delta(TSCR)) de la température (TSCR) du catalyseur (34) avec une troisième série d’au moins deux valeurs de seuil (SDelta(TSCR)), attribuer audit gradient (Delta(TSCR)) une troisième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, comparer le gradient (Delta(NSC)) de niveaux de chargement du piège (32) d’oxydes d’azote avec une quatrième série d’au moins deux valeurs de seuil (SDelta(NSC)), attribuer audit gradient (Delta(NSC)) une quatrième valeur de classement parmi au moins trois valeurs, et déterminer le deuxième critère (B) selon les valeurs croisées des valeurs de classement desdits gradients (Delta(TSCR), Delta(NSC)).
- Système (50) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel le module (58) de détermination du besoin en chauffe du catalyseur en fonction des premier et deuxième critères (A, B) comprend un module de comparaison configuré pour comparer chacun desdits critères (A, B) avec une première valeur de seuil supérieur (Smax1), si au moins un des critères (A, B) est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil (Smax1), un besoin de chauffe immédiat est déterminé par le module (58), si les critères (A, B) sont tous les deux inférieurs à ladite valeur de seuil (Smax1), les critères (A, B) sont comparés, dans un deuxième module de comparaison, avec une première valeur de seuil inférieur (Smin1), si un des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur (Smin1), un besoin de chauffe modulé est déterminé par le module (58), sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé par le module (58).
- Système (50) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel le module (58) de détermination du besoin de chauffe du catalyseur en fonction des premier et deuxième critères (A, B) comprend un module de calcul d’un produit (AxB) desdits critères (A, B), un premier module de comparaison configuré pour comparer ledit produit (AxB) avec une deuxième valeur de seuil supérieur (Smax2), si le produit (AxB) des critères est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil (Smax2), un besoin de chauffe immédiat est déterminé par le module (58), si le produit des critères (A, B) est inférieur à ladite valeur de seuil (Smax2), le module (58) de détermination du besoin de chauffe comprend un deuxième module de comparaison configuré pour comparer ledit produit des critères (A, B) avec une deuxième valeur de seuil inférieur (Smin2), si le produit des critères (A, B) est supérieur ou égal à ladite valeur de seuil inférieur (Smin2), un besoin de chauffe modulé est déterminé par le module (58), sinon aucun besoin de chauffe n’est déterminé par le module (58).
- Système (30) de post-traitement des gaz d’échappement d’une ligne d’échappement (26) d’un moteur à combustion interne (10) comprenant au moins un cylindre (12), un collecteur d’admission d’air frais (14), un collecteur d’échappement (16) et un système de turbo-compression (18), un catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote disposé sur la ligne d’échappement (26), un piège à oxydes d’azote (32) en amont dudit catalyseur (34), un dispositif (36) d’injection d’un agent réducteur directement en amont du catalyseur (34) de réduction sélective des oxydes d’azote et un système (50) de détermination du besoin de chauffe dudit catalyseur (34) tel que décrit précédemment.
- Système (30) selon la revendication 13, comprenant un filtre à particules (38) monté entre le piège (32) à oxydes d’azote et le catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote (34).
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