WO2011114028A1 - Procede de controle des emissions polluantes d'un moteur hybride de vehicule - Google Patents

Procede de controle des emissions polluantes d'un moteur hybride de vehicule Download PDF

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Evangelos Georgiadis
Charles Bizet
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling pollutant emissions of nitrogen oxides by injecting a reducing agent into the exhaust line of a gasoline or hybrid diesel engine.
  • a reducing agent such as oil or coal
  • pollutants especially nitric oxide or nitrogen dioxide collectively noted nitrogen oxides (called NO x ).
  • Nitrogen oxides are a particular problem since these gases are suspected to be one of the factors contributing to the formation of acid rain and deforestation. Additionally, NO x are linked to health problems for humans and are a key part of the training smog in cities.
  • the legislation imposes levels of increasing rigor for their reduction and / or their elimination including emissions from vehicles.
  • SCR selective catalytic reduction
  • N 2 nitrogen
  • H 2 O water
  • the reducing agent may be one or more hydrocarbon (s), partially oxidized hydrocarbon species, or more commonly ammonia (NH 3 ), or a compound, such as urea, generating ammonia by chemical decomposition.
  • the SCR catalysts are generally devices comprising micropores, or pores, in which the reducing agent to be stored, for example ammonia, is adsorbed.
  • the reducing agent to be stored for example ammonia
  • ammonia for example ammonia
  • a relatively large amount of ammonia must be adsorbed.
  • desorption of ammonia occurs competing with the adsorption of the latter, thus leading to an inadvertent release of pure ammonia into the atmosphere, at levels that may exceed regulatory requirements in this area.
  • the optimum mass of reducing agent present in the SCR catalyst to effect a maximum reduction of NO x is a function of the temperature in the SCR catalyst and this mass of reducing agent must be at the nearest, but always lower of the desorption limit from which the SCR catalyst discharges ammonia.
  • the ammonia injection upstream of the SCR catalyst is managed by specific control functions and strategies, housed in a specific computer or in the engine ECU so that the mass of reductant present in the SCR catalyst is adjustable, in view of the mass of reducing agent already present and the temperature in the catalyst, to approach as closely as possible the mass of ammonia called optimal for the conversion / reduction of NO x .
  • a control method of a nitrogen oxides treatment system (NO x ) present in an exhaust line of a hybrid engine of a vehicle capable of providing an electric torque and a thermal torque comprising means for introducing into the exhaust line a reducing agent upstream of an NO x reduction catalyst, the reducing agent being intended to be used for chemically reducing the NO x , during a catalytic reduction reaction called "SCR" in the reduction catalyst, characterized in that, during a propulsion phase of the vehicle, it is determined, for a torque demand greater than a couple initial, the predictable temperature T in the catalyst SCR corresponding to the torque demand when the latter is allotted to the thermal torque; this predictable temperature T is compared with a reference temperature T 0 for which the mass of reducing agent present in the SCR catalyst is considered optimal for the reduction of NO x ; and allocating a portion of the requested torque to the electrical torque if the predictable temperature T is greater than To.
  • NO x nitrogen oxides treatment system
  • the optimum reducing agent mass present in the SCR catalyst is considered to be reached when the NO x reduction is maximum while no phenomenon of desorption of the reducing agent in the SCR catalyst is observed.
  • the part of the torque attributed to the electrical torque corresponds to the additional torque, ie to the difference between the initial torque and the requested torque; the additional torque attributed to the electrical torque is exclusively attributed to said torque only during a transient phase ti from the instant t 0 of the torque request; the transient phase lasts for at least 0.5 seconds; beyond the transitional phase t- ⁇ , the part of the additional torque supported by the electric torque decreases to a zero value; the part of the additional torque supported by the thermal torque correspondingly increasing; the reduction of the part of the additional torque supported by the electrical torque is linear or substantially linear; the entire torque requested, that is the initial torque and the additional torque, is attributed to the engine torque when the foreseeable temperature T determined is lower than the aforementioned reference temperature To.
  • the invention also relates to a control device for the implementation of the method described above, comprising a supervisor capable of determining the temperature in the SCR catalyst and the mass of reducing agent present in said catalyst, characterized in that the function of the supervisor is: to determine a predictable temperature T in the catalyst SCR as a function of a torque demand greater than an initial torque, this predictable temperature T being determined under the assumption that the totality of the requested torque is attributed to the thermal torque; determining whether this predictable temperature T is greater than a reference temperature To for which the mass of reducing agent present in the SCR catalyst is considered optimal for the reduction of NO x ; and controlling the allocation of at least a portion of the requested torque to the electrical torque if the predictable temperature T is greater than the reference temperature To.
  • the supervisor checks, as a function of the mass of reducing agent and of the temperature in the SCR catalyst, as well as of the reference temperature To, of injecting a quantity of reducing agent. in the exhaust line and is able to control this injection.
  • FIG. 1 shows a graph illustrating the mass of reducing agent that can be stored in the SCR catalyst as a function of the temperature in said catalyst;
  • FIG. 2 shows a graph identical to that of FIG. 1 in which it is noted the evolution of the efficiency of the SCR catalyst as a function of different loading / injection instructions of ammonia in the SCR catalyst, and in particular of a flat setpoint;
  • FIG. 3 shows a graph identical to that of FIG. 1 in which it is shown how the value of To can be determined.
  • FIG. 4a shows a diagram illustrating the operation without optimization strategy of the electrical / thermal torque and its consequences at the level of the SCR catalyst
  • FIG. 4b shows a diagram illustrating the operation according to the method of the invention and its consequences on the SCR catalyst
  • FIG. 5 shows a functional diagram of a control method of an NO x treatment system according to the invention.
  • the nitrogen oxides are frequently designated by the NO x nomenclature.
  • the selective catalytic reduction type catalyst is referred to as the SCR catalyst or simply SCR.
  • reducing agent and “ammonia” are used interchangeably, knowing that in all cases, all the means and features described herein can be used with any other reducing agent.
  • Ammonia used for NO x reduction can be in any phase, liquid, gaseous or solid.
  • an additive consisting of a 32.5% aqueous solution of urea can be used.
  • the structure of the nitrogen oxides treatment system and that of the exhaust line, not shown in the accompanying figures, is conventional and should not undergo any particular modification in the context of the present invention.
  • the nitrogen oxides from the engine are directed to an SCR catalyst in which the chemical reduction of NO x takes place .
  • liquid urea is usually stored in a specific tank installed in the vehicle. This reservoir is connected, via a feed pipe, to a specific injector, for injecting urea into the exhaust line of the engine, upstream of the catalyst SCR.
  • the various elements of the exhaust line are conventionally managed by an on-board computer, calculator or supervisor, of the vehicle using different information records.
  • the information recorded for the management of the exhaust line include temperature measurements using temperature sensors located in the SCR catalyst or these temperatures can be obtained by modeling, from experimental data recorded. in a memory, using temperature sensors placed at other locations in the exhaust line.
  • this information is conventionally obtained by experimental modeling on the basis of the quantity of NO x produced as a function of the vehicle traveling conditions and / or using a sensor. (s) NO x usually located at the output of the engine. With the mass of ammonia injected into the exhaust line, the amount of NO x produced by the engine, as well as the temperature in the SCR catalyst, the mass of ammonia present in the SCR catalyst can be determined.
  • the Applicant is part of the observation of the ratio between the ammonia mass optimal for maximum conversion / reduction of NO x in the SCR catalyst as a function of the temperature in this catalyst.
  • optimum ammonia mass means that the quantity, or mass, of ammonia present in the SCR catalyst allows a maximum reduction of the NO x emitted by the engine, while avoiding a desorption phenomenon of ammonia in the SCR.
  • a solution could consist in having, depending on the temperature in the SCR catalyst, a mass of ammonia in the catalyst substantially lower than the limit mass before desorption so that in case of rapid increase of the temperature in the SCR catalyst, thanks also to the stop or the reduction of the injection of ammonia in the exhaust line, the risk of desorption would be relatively low. Nevertheless, as is apparent in FIG. 2, the more the mass of ammonia present in the SCR catalyst decreases and moves away from the limit mass before desorption, the lower the efficiency of the SCR system.
  • FIG. 3 illustrates a system according to the invention by essentially reproducing the scheme of Figure 1, that is to say, in a hypothesis favoring the efficiency of the catalytic treatment.
  • the mass of ammonia in the catalyst is optimized for the catalyst temperature If, taking into account the demand for additional torque, the temperature of the catalyst is expected to rise to a level T. If this temperature T is greater than the temperature T 0 for which, at iso-mass of ammonia, a desorption takes place, there is a risk of uncontrolled desorption if the transition is too fast. If on the other hand this rise in temperature can be controlled, the control of the stored mass will allow to remain along the optimal curve.
  • T 0 depends on the value of But since the optimal mass and desorption risk curves are essentially parallel, it is possible to calculate T 0 by adding a predefined difference to Tjnj . It is also possible to choose a value in a reference table, in other words by an appropriate mapping, defined during the engine tuning phases, possibly taking into account the nature of the catalyst and the gearbox.
  • the invention is applied and it is intended to control the temperature in the SCR catalyst via the control of electrical and thermal torque.
  • the new predictable temperature T is determined in the case of an exclusive allocation of the torque 20 to the thermal torque, that is to say in the case illustrated on FIG. Figure 4a. If the foreseeable temperature T is determined higher than the reference temperature T 0 for which the mass of ammonia is optimal in the catalyst (maximum efficiency of the SCR without however observing a desorption phenomenon), there is a risk of desorption and allocates the additional torque 30 to the electrical torque.
  • the allocation of the additional torque 30 to the electrical torque makes it possible not to increase, or almost not, the temperature in the SCR catalyst.
  • the additional torque 30 is ideally exclusively allocated to the electrical torque during a transient phase t 0 -ti (of the order of a few hundred milliseconds to a few seconds, depending on the difference between T and To) and then beyond t- ⁇ , the portion of the additional torque 30 attributed to the electrical torque decreases while the portion attributed to the thermal torque increases correlatively.
  • a final temperature T ' is obtained which is lower than the predictable temperature T.
  • the increase in temperature is also controlled so that the final temperature T 'is reached later (lower temperature increase slope) than in the case of standard management of the hybrid engine (mode of the Figure 4a).
  • the reduction in the mass of ammonia present in the SCR catalyst is identical, or substantially identical, because the reduction / stop of the injection of ammonia into the exhaust line is ideally based on on the predictable temperature T and not on the actual temperature in the SCR.
  • the final temperature T 'in the catalyst SCR will gradually increase to the predictable temperature T insofar as the requested torque is equivalent and that the attribution to the thermal couple is exclusive.
  • the rate of increase of the temperature in the SCR catalyst by the management of the thermal / electrical torque, any phenomenon of desorption of the ammonia is avoided.
  • Figure 5 shows the operation of the control method according to the invention.
  • a supervisor may be dedicated to this control but this supervisor may also consist of a computer already present in the vehicle, including the one present to ensure the complete management of the exhaust line. If a strong torque gradient is detected, the supervisor determines the risk of desorption based on the mass of ammonia in the SCR, the temperature of the latter and the expected temperature T that will result in the torque demand 20.
  • the temperature control strategy in the SCR catalyst is triggered, as described in connection with Figure 4b.
  • the supervisor regularly determines whether, given the temperature detected in the SCR catalyst and the theoretical mass of ammonia present in said catalyst, the risk of desorption still exists. As soon as the risk of desorption is eliminated, due to the drop in ammonia mass and the lower / slower temperature increase in the SCR catalyst, the standard strategy of the hybrid engine is reset. Note that the temperature supervisor in the SCR catalyst can also be activated only if a strong torque gradient is recorded, for example an increase in torque of at least 50%.
  • the invention is not limited to a particular embodiment of the exhaust line to the extent that the latter comprises at least one SCR catalyst. Furthermore, the invention is also applicable regardless of the type of hybrid engine of the vehicle as long as it can provide an electric torque and a thermal torque during the propulsion of the vehicle.
  • the invention makes it possible to optimize the conversion / reduction of NO x by the SCR catalyst, especially when the exhaust line is cold and that there is a risk of observing, in case of strong acceleration, a strong gradient. temperature in the catalyst.
  • the invention makes it possible to guarantee the absence of desorption of ammonia in the SCR catalyst and thus to dispense with an additional system for treating ammonia at the outlet of the SCR catalyst, of the "clean-up" catalyst type.
  • the invention optimizes the consumption of reducing agent, where in particular reduced maintenance and / or to provide a less bulky ammonia reservoir.

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Abstract

L'invention se rapporte à procédé de contrôle d'un système de traitement des NOx présents dans une ligne d'échappement d'un moteur hybride dans lequel on détermine, pour une demande de couple (20) supérieure à un couple initial (10), la température prévisible T dans le catalyseur SCR correspondant à la demande de couple (20) lorsque ce dernier est attribué intégralement au couple thermique; on compare cette température prévisible T à une température de référence pour laquelle la masse d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est optimale pour la réduction des NOx; et on attribue une partie du couple demandé (20), au couple électrique si la température prévisible T est supérieure à une température de référence. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en œuvre du susdit procédé.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DES EMISSIONS POLLUANTES D'UN MOTEUR
HYBRIDE DE VEHICULE
[0001 ] La présente invention revendique la priorité de la demande française 1051987 déposée le 19 mars 2010 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[ooo2] La présente invention concerne un procédé de contrôle des émissions polluantes d'oxydes d'azote par l'injection d'un agent réducteur dans la ligne d'échappement d'un moteur essence ou diesel hybride. [ooo3] L'utilisation de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion, en particulier dans un moteur thermique, entraîne la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être déchargés par l'échappement dans l'environnement et y causer des dégâts. Parmi ces polluants, notamment le monoxyde d'azote ou le dioxyde d'azote ont collectivement notées les oxydes d'azote (appelés NOx). Les oxydes d'azote posent un problème particulier puisque ces gaz sont soupçonnés d'être un des facteurs qui contribuent à la formation des pluies acides et à la déforestation. En outre, les NOx sont liés à des problèmes de santé pour les humains et sont un élément clé de la formation de brouillard de pollution dans les villes. La législation impose des niveaux de rigueur croissante pour leur réduction et/ou leur élimination notamment des émissions issues des véhicules.
[ooo4] Une solution pour réduire l'utilisation des moteurs thermiques, et donc les polluants atmosphériques qu'ils contribuent à générer, consiste à utiliser un véhicule à motorisation hybride qui associe deux modes de génération de l'énergie, un moteur thermique et une machine électrique. Même si certaines phases de roulage sont alors opérées avec le moteur thermique arrêté ou ralenti, il n'en reste pas moins que ce type de véhicule I produit toujours une quantité conséquente de NOx qu'il est nécessaire de traiter.
[ooo5] Une des solutions propre au traitement des NOx à l'échappement du véhicule est la réduction par catalyse sélective (SCR). Ce procédé a pour principe une réduction sélective des NOx en azote (N2) et eau (H20), en présence d'un catalyseur spécifique, par l'action d'un réducteur. Ce réducteur est généralement injecté en amont du catalyseur SCR dans la ligne d'échappement. La réduction s'effectue dans un milieu contenant un excès d'air. Le réducteur peut être un ou des hydrocarbure(s), des espèces hydrocarbonées partiellement oxydés, ou plus communément de l'ammoniac (NH3), ou bien un composé, tel l'urée, générant de l'ammoniac par décomposition chimique.
[ooo6] Les catalyseurs SCR sont généralement des dispositifs comprenant des micropores, ou des pores, dans lesquels l'agent réducteur à stocker, par exemple l'ammoniac, est adsorbé. Pour que la réduction des NOx soit maximum, il est nécessaire qu'une quantité relativement importante d'ammoniac soit adsorbée. Toutefois, on a constaté que, sous l'effet d'une température élevée, il se produit une désorption de l'ammoniac concurrençant l'adsorption de ce dernier, conduisant ainsi à un rejet intempestif d'ammoniac pur dans l'atmosphère, à des niveaux pouvant dépasser les exigences réglementaires en la matière. [ooo7] Ainsi, la masse optimale d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR pour effectuer une réduction maximum des NOx est fonction de la température dans le catalyseur SCR et cette masse d'agent réducteur doit être au plus proche, mais toujours inférieure, de la limite de désorption à partir de laquelle le catalyseur SCR rejette de l'ammoniac. [ooo8] L'injection d'ammoniac en amont du catalyseur SCR est gérée par des fonctions et stratégies de contrôle spécifiques, hébergées dans un calculateur spécifique ou dans le calculateur moteur de sorte que la masse de réducteur présent dans le catalyseur SCR est ajustable, au regard de la masse d'agent réducteur déjà présent et de la température dans le catalyseur, pour approcher au plus près la masse d'ammoniac dite optimale pour la conversion/réduction des NOx.
[ooo9] Le problème vient de l'évolution imprévisible de la température dans le catalyseur SCR. Ainsi, lors d'une forte accélération, la température dans le catalyseur SCR peut passer de faible à forte en très peu de temps, entraînant la désorption de l'ammoniac. [0010] La présente invention entend remédier à ce problème dans les véhicules à motorisation hybride via le contrôle du couple électrique et thermique, en particulier durant les phases de fortes accélérations.
[ooi i] Selon l'invention, il est ainsi proposé un procédé de contrôle d'un système de traitement des oxydes d'azote (NOx) présents dans une ligne d'échappement d'une motorisation hybride d'un véhicule apte à fournir un couple électrique et un couple thermique, ledit système comportant des moyens pour introduire dans la ligne d'échappement un agent réducteur en amont d'un catalyseur de réduction des NOx, l'agent réducteur étant destiné à être utilisé pour réduire chimiquement les NOx, au cours d'une réaction de réduction catalytique dite « SCR » dans le catalyseur de réduction, caractérisé en ce que, au cours d'une phase de propulsion du véhicule, on détermine, pour une demande de couple supérieure à un couple initial, la température prévisible T dans le catalyseur SCR correspondant à la demande de couple lorsque ce dernier est attribué intégralement au couple thermique ; on compare cette température prévisible T à une température de référence To pour laquelle la masse d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est considérée optimale pour la réduction des NOx ; et on attribue une partie du couple demandé au couple électrique si la température prévisible T est supérieure à To.
[0012] Selon l'invention, la masse d'agent réducteur optimal présent dans le catalyseur SCR est considérée atteinte lorsque la réduction des NOx est maximum tandis qu'aucun phénomène de désorption de l'agent réducteur dans le catalyseur SCR n'est observé.
[0013] Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :
la partie du couple attribuée au couple électrique correspond au couple supplémentaire, soit à la différence entre le couple initial et le couple demandé ; le couple supplémentaire attribué au couple électrique est exclusivement attribué audit couple uniquement pendant une phase transitoire ti à partir de l'instant t0 de la demande de couple ; la phase transitoire ti dure au moins 0,5 seconde ; - au-delà de la phase transitoire t-ι, la partie du couple supplémentaire prise en charge par le couple électrique diminue jusqu'à une valeur nulle ; la partie du couple supplémentaire prise en charge par le couple thermique augmentant corrélativement ; - la diminution de la partie du couple supplémentaire prise en charge par le couple électrique est linéaire ou sensiblement linéaire ; on attribue la totalité du couple demandé, soit le couple initial et le couple supplémentaire, au couple moteur lorsque la température prévisible T déterminée est inférieure à la susdite température de référence To. [0014] L'invention concerne également un dispositif de contrôle pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus, comprenant un superviseur apte à déterminer la température dans le catalyseur SCR ainsi que la masse d'agent réducteur présent dans ledit catalyseur, caractérisé en ce que le superviseur a pour fonction : de déterminer une température prévisible T dans le catalyseur SCR en fonction d'une demande de couple supérieure à un couple initial, cette température prévisible T étant déterminée dans l'hypothèse où la totalité du couple demandé est attribué au couple thermique ; de déterminer si cette température prévisible T est supérieure à une température de référence To pour laquelle la masse d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est considérée optimale pour la réduction des NOx ; et de commander l'attribution d'au moins une partie du couple demandé au couple électrique si la température prévisible T est supérieure à la température de référence To.
[0015] Avantageusement, le superviseur vérifie s'il y a lieu, en fonction de la masse d'agent réducteur et de la température dans le catalyseur SCR ainsi que de la température de référence To, d'injecter une quantité d'agent réducteur dans la ligne d'échappement et est apte à commander cette injection. [0016] D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description détaillée faite ci-après à titre non limitatif à l'aide des figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 montre un graphique illustrant la masse d'agent réducteur pouvant être stockée dans le catalyseur SCR en fonction de la température dans ledit catalyseur ;
- la figure 2 montre un graphique identique à celui de la figure 1 dans lequel il est noté l'évolution de l'efficacité du catalyseur SCR en fonction de différentes consignes de chargement/injection d'ammoniac dans le catalyseur SCR et notamment d'une consigne plate ;
-- la figure 3 montre un graphique identique à celui de la figure 1 dans lequel il est montré comment on peut déterminer la valeur de To.
- la figure 4a montre un schéma illustrant le fonctionnement sans stratégie d'optimisation du couple électrique/thermique et ses conséquences au niveau du catalyseur SCR ;
- la figure 4b montre un schéma illustrant le fonctionnement selon le procédé de l'invention et ses conséquences au niveau du catalyseur SCR ;
- la figure 5 montre un diagramme fonctionnel d'un procédé de contrôle d'un système de traitement des NOx conforme à l'invention. [0017] Par commodité, dans la suite, les oxydes d'azote sont fréquemment désignés par la nomenclature NOx. De la même manière, le catalyseur du type à réduction catalytique sélective est désigné le catalyseur SCR ou plus simplement SCR.
[0018] En outre, les termes « agent réducteur » et « ammoniac » sont indifféremment utilisés, en sachant que, dans tous les cas, l'ensemble des moyens et caractéristiques ici décrits peuvent être utilisés avec tout autre agent réducteur. L'ammoniac utilisé pour la réduction des NOx peut se trouver dans n'importe quelle phase, liquide, gazeuse ou solide. A titre d'exemple, on peut utiliser un additif consistant en une solution aqueuse à 32,5% d'urée. [ooi 9] La structure du système de traitement des oxydes d'azote ainsi que celle de la ligne d'échappement, non représentées dans les figures annexées, est classique et ne doit subir aucune modification particulière dans le cadre de la présente invention. Ainsi, de façon usuelle, les oxydes d'azote issus du moteur sont dirigés vers un catalyseur SCR, dans lequel a lieu la réduction chimique des NOx. Pour que cette réduction ait lieu, il est nécessaire d'ajouter aux oxydes d'azote de l'ammoniac, par exemple contenu dans de l'urée liquide. Cette urée liquide est généralement stockée dans un réservoir spécifique installé dans le véhicule. Ce réservoir est relié, via un conduit d'alimentation, à un injecteur spécifique, permettant d'injecter l'urée dans la ligne d'échappement du moteur, en amont du catalyseur SCR. Les différents éléments de la ligne d'échappement sont classiquement gérés par un ordinateur de bord, calculateur ou superviseur, du véhicule à l'aide de différents relevés d'information.
[0020] Les informations relevées permettant la gestion de la ligne d'échappement concernent notamment des mesures de température à l'aide de capteurs de température situés dans le catalyseur SCR ou bien ces températures peuvent être obtenues par modélisation, à partir de données expérimentales enregistrées dans une mémoire, à l'aide de capteurs de températures placés à d'autres endroits dans la ligne d'échappement. Concernant la masse d'ammoniac à injecter dans la ligne d'échappement, cette information est classiquement obtenue par modélisation expérimentale sur la base de la quantité de NOx produites en fonction des conditions de déplacement du véhicule et/ou à l'aide de capteur(s) de NOx généralement situés en sortie du moteur. Avec la masse d'ammoniac injectée dans la ligne d'échappement, la quantité de NOx produite par le moteur, ainsi que la température dans le catalyseur SCR, on peut déterminer la masse d'ammoniac présent dans le catalyseur SCR.
[0021] La demanderesse est partie de l'observation du rapport entre la masse d'ammoniac optimale pour la conversion/réduction maximum des NOx dans le catalyseur SCR en fonction de la température dans ce catalyseur. On entend par l'expression « masse d'ammoniac optimale » le fait que la quantité, ou masse, d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR permet une réduction maximum des NOx émis par le moteur, tout en évitant un phénomène de désorption de l'ammoniac dans le SCR. La courbe d'évolution de la masse d'ammoniac optimale dans le catalyseur SCR est représentée sur la figure 1 et on note d'une part que cette courbe suit sensiblement parallèlement celle, représentée en pointillé, de la masse d'ammoniac limite dans le SCR avant désorption de l'ammoniac et d'autre part que la masse d'ammoniac optimale (et donc la limite avant désorption) décroit avec l'augmentation de la température.
[0022] On comprend que pour éviter tout risque de désorption, une solution pourrait consister à disposer, en fonction de la température dans le catalyseur SCR, d'une masse d'ammoniac dans le catalyseur sensiblement inférieure à la masse limite avant désorption de sorte qu'en cas d'augmentation rapide de la température dans le catalyseur SCR, grâce par ailleurs à l'arrêt ou la réduction de l'injection d'ammoniac dans la ligne d'échappement, le risque de désorption serait relativement faible. Néanmoins, comme cela est apparent sur la figure 2, plus la masse d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR diminue et s'éloigne de la masse limite avant désorption, plus l'efficacité du système SCR est réduite. Ainsi, pour optimiser la réduction des NOx (masse d'ammoniac proche de la masse limite avant désorption) et éviter toute désorption par une gestion de la variation de la masse d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR, il serait nécessaire de pouvoir faire varier cette masse d'ammoniac très rapidement.
[0023] Or, en cas de forte accélération, c'est-à-dire d'une demande de couple par le conducteur très supérieure au couple initial ou précédent, la température s'élève généralement très rapidement dans le catalyseur SCR et il n'est pas possible de faire diminuer suffisamment rapidement la masse d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR si cette masse d'ammoniac est prévue optimale pour la réduction des NOx, c'est-à-dire (très) proche de la masse limite avant désorption. [0024] Comme illustré également sur la figure 2, une autre solution pour éviter la désorption de l'ammoniac consiste à injecter une quantité d'ammoniac dans la ligne d'échappement pour maintenir constante la masse d'ammoniac dans le catalyseur SCR ; cette masse constante d'ammoniac étant choisie telle qu'aucun phénomène de désorption ne puisse se produire quelque soit la température dans le catalyseur SCR. On comprend alors que, si le risque de désorption de l'ammoniac est écarté, l'efficacité du catalyseur SCR est faible et très inférieure au cas d'une masse d'ammoniac optimale dans le catalyseur SCR. [0025] La figure 3 illustre un système selon l'invention en reprenant pour l'essentiel le schéma de la figure 1 , c'est-à-dire dans une hypothèse privilégiant l'efficacité du traitement catalytique. A l'instant initial, la masse d'ammoniac dans le catalyseur est optimisée pour la température du catalyseur
Figure imgf000010_0001
Si, compte tenu de la demande de couple supplémentaire, on prévoit que la température du catalyseur passe à un niveau T. Si cette température T est supérieure à la température T0 pour laquelle, à iso-masse d'ammoniac se produit une désorption, il y a un risque de désorption incontrôlée si la transition est trop rapide. Si par contre cette montée en température peut être contrôlée, le pilotage de la masse stockée va permettre de rester le long de la courbe optimale.
[0026] De ce qui précède, on note que la valeur de T0 dépend de la valeur de
Figure imgf000010_0002
Mais comme les courbes de masse optimale et de risque de désorption sont essentiellement parallèles, il est possible de calculer T0 en ajoutant un écart prédéfini à Tjnj. Il est aussi possible de choisir une valeur dans une table de référence, autrement dit par une cartographie appropriée, définie lors des phases de mise au point du moteur, en tenant compte éventuellement de la nature du catalyseur et du réducteur.
[0027] Les figures 4a et 4b illustrent respectivement le cas où le système de traitement prévoit de porter la masse d'agent réducteur dans le catalyseur SCR à sa valeur optimale ou sensiblement optimale (= efficacité maximum du SCR) mais sans appliquer par ailleurs l'invention et le cas où on applique la même gestion de la masse d'agent réducteur dans le catalyseur SCR cette fois en utilisant l'invention, à savoir en optimisant le couple électrique/thermique.
[0028] Pour bien illustrer les différences, dans les deux cas, on part d'un couple 10 initial identique pour lequel la température dans le catalyseur SCR est égale à une valeur initiale Tini. A l'instant t0, un nouveau couple 20, supérieure au couple initial 10, est demandé par le conducteur. Ce nouveau couple 20 présente un couple supplémentaire noté 30 par rapport au couple initial 10.
[0029] Dans un fonctionnement classique d'une motorisation hybride, lors de la propulsion du véhicule à l'aide du seul couple thermique, le couple supplémentaire est généralement affecté quasi-intégralement au couple thermique de sorte que la température augmente très rapidement dans le catalyseur SCR lors d'une forte accélération, pour passer à une température T. Evidemment, cette température T est d'autant plus importante et supérieure à la température initiale
Figure imgf000011_0001
que le couple 20 est grand par rapport au couple initial 10. [0030] Dans le cas illustré sur la figure 4a, la masse d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR diminue essentiellement du fait de sa consommation par l'apport d'une quantité plus importante de NOx mais également grâce à l 'arrêt/réduction de l'injection d'ammoniac dans la ligne d'échappement. Néanmoins, cette baisse de la masse de NOx présente dans le catalyseur SCR est relativement faible et ne peut concurrencer l'augmentation très rapide de la température dans le SCR de sorte que la masse d'ammoniac dans le SCR devient supérieure à la masse limite avant désorption. En conséquence, comme illustré sur cette figure, pendant une phase relativement longue, un phénomène de désorption de l'agent réducteur est observé dans le catalyseur SCR.
[0031 ] Sur la figure 4b, les mêmes conditions étant considérées, l'invention est appliquée et celle-ci a pour but de contrôler la température dans le catalyseur SCR via le contrôle du couple électrique et thermique. Ainsi, à l'instant t0 (demande de couple 20), on détermine la nouvelle température prévisible T dans le cas d'une attribution exclusive du couple 20 au couple thermique, c'est-à-dire dans le cas illustré sur la figure 4a. Si la température prévisible T est déterminée supérieure à la température de référence T0 pour laquelle la masse d'ammoniac est optimale dans le catalyseur (efficacité maximum du SCR sans toutefois observer de phénomène de désorption), il y a un risque de désorption et on attribue le couple supplémentaire 30 au couple électrique. L'attribution du couple supplémentaire 30 au couple électrique permet de ne pas augmenter, ou quasiment pas, la température dans le catalyseur SCR. Le couple supplémentaire 30 est idéalement attribué de façon exclusive au couple électrique pendant une phase transitoire t0-ti (de l'ordre de quelques centaines de millisecondes à quelques secondes, en fonction de la différence entre T et To) puis au-delà de t-ι , la partie du couple supplémentaire 30 attribuée au couple électrique diminue tandis que la partie attribuée au couple thermique augmente corrélativement. [0032] Ainsi, pour le couple 20 demandé, une température finale T' est obtenue qui est inférieure à la température T prévisible. En outre, l'augmentation de la température est également maîtrisée de sorte que la température finale T' est atteinte plus tard (pente d'augmentation de température plus faible) que dans le cas d'une gestion standard du moteur hybride (mode de la figure 4a). On notera que, par ailleurs, la réduction de la masse d'ammoniac présente dans le catalyseur SCR est identique, ou sensiblement identique, du fait que la réduction/arrêt de l'injection d'ammoniac dans la ligne d'échappement est idéalement basée sur la température prévisible T et non sur la température réelle dans le SCR. [0033] Bien entendu, à compter de l'attribution exclusive du couple demandé au couple thermique, la température finale T' dans le catalyseur SCR va augmenter progressivement jusqu'à la température prévisible T dans la mesure où le couple demandé est équivalent et que l'attribution au couple thermique est exclusive. Néanmoins, en réduisant la vitesse d'augmentation de la température dans le catalyseur SCR grâce à la gestion du couple thermique/électrique, on évite tout phénomène de désorption de l'ammoniac.
[0034] La figure 5 reprend le fonctionnement du procédé de contrôle selon l'invention. Un superviseur peut être dédié à ce contrôle mais ce superviseur peut également consister en un calculateur déjà présent dans le véhicule, notamment celui présent pour assurer la gestion complète de la ligne d'échappement. Si un fort gradient de couple est détecté, le superviseur détermine le risque de désorption sur la base de la masse d'ammoniac dans le SCR, de la température de ce dernier et de la température prévisible T que va entraîner la demande de couple 20.
[0035] S'il y a un risque de désorption de l'ammoniac, la stratégie de contrôle de la température dans le catalyseur SCR est déclenchée, comme on l'a décrit en relation avec la figure 4b. Le superviseur détermine régulièrement si, compte tenu de la température détectée dans le catalyseur SCR et de la masse théorique d'ammoniac présente dans ledit catalyseur, le risque de désorption existe toujours. Dès que le risque de désorption est écarté, du fait de la baisse de la masse d'ammoniac et de l'augmentation plus faible/lente de la température dans le catalyseur SCR, la stratégie standard du moteur hybride est réinitialisée. [0036] On notera que le superviseur de température dans le catalyseur SCR peut également n'être activé que si un fort gradient de couple est enregistré, par exemple une augmentation du couple d'au moins 50%. Dans l'hypothèse d'une augmentation de couple ne dépassant pas une valeur seuil d'augmentation de couple, le superviseur n'étant pas activé, il n'y a évidemment aucune stratégie de contrôle particulière du couple électrique/thermique, soit un fonctionnement standard du couple, car il est estimé qu'aucun risque de désorption d'ammoniac n'est susceptible d'intervenir.
[0037] Il est bien entendu que, dans les véhicules hybrides, il est possible de prévoir qu'une partie du couple soit dédié au couple électrique mais jusqu'à la présente invention, l'attribution d'au moins une partie du couple demandé au couple électrique n'a jamais été basée sur la gestion du risque de désorption de l'agent réducteur dans le catalyseur SCR.
[0038] L'invention n'est pas limitée à un mode d'agencement particulier de la ligne d'échappement dans la mesure où cette dernière comporte au moins un catalyseur SCR. Par ailleurs, l'invention est également applicable quelque soit le type de motorisation hybride du véhicule du moment que l'on peut fournir un couple électrique et un couple thermique lors de la propulsion du véhicule.
[0039] L'invention permet d'optimiser la conversion/réduction des NOx par le catalyseur SCR, notamment lorsque la ligne d'échappement est froide et que l'on risque d'observer, en cas de forte accélération, un fort gradient de température dans le catalyseur. L'invention permet de garantir l'absence de désorption d'ammoniac dans le catalyseur SCR et donc de s'affranchir d'un système additionnel de traitement de l'ammoniac en sortie du catalyseur SCR, du type catalyseur « clean-up ». [0040] En outre, du fait de l'absence de désorption, l'invention permet d'optimiser la consommation d'agent réducteur, d'où en particulier une maintenance réduite et/ou de prévoir un réservoir d'ammoniac moins volumineux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle d'un système de traitement des oxydes d'azote (NOx) présents dans les gaz d'échappement d'un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'une machine électrique apte à fournir respectivement un couple thermique et un couple électrique, ledit système comportant, disposé dans la ligne d'échappement, un catalyseur SCR de réduction sélective des NOx et des moyens d'introduction d'un agent réducteur des NOx en amont dudit catalyseur SCR, caractérisé en ce que, au cours d'une phase de propulsion du véhicule, on détermine, pour une demande de couple (20) supérieure à un couple initial (10), la température prévisible T dans le catalyseur SCR correspondant à la demande de couple (20) lorsque ce dernier est attribué intégralement au couple thermique ; on compare cette température prévisible T à une température de référence To pour laquelle la masse d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est considérée optimale pour la réduction des NOx ; et on attribue une partie du couple demandé (20) au couple électrique si la température prévisible T est supérieure à To.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la masse d'agent réducteur optimal présent dans le catalyseur SCR est considérée atteinte lorsque la réduction des NOx est maximum tandis qu'aucun phénomène de désorption de l'agent réducteur dans le catalyseur SCR n'est observé.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie du couple attribuée au couple électrique correspond au couple supplémentaire (30), soit à la différence entre le couple initial (10) et le couple demandé (20).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couple supplémentaire (30) attribué au couple électrique est exclusivement attribué audit couple uniquement pendant une phase transitoire ti à partir de l'instant t0 de la demande de couple (20).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la phase transitoire ti dure au moins 0,5 seconde.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, au-delà de la phase transitoire t-ι , la partie du couple supplémentaire (30) prise en charge par le couple électrique diminue jusqu'à une valeur nulle ; la partie du couple supplémentaire (30) prise en charge par le couple thermique augmentant corrélativement.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la diminution de la partie du couple supplémentaire (30) prise en charge par le couple électrique est linéaire.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on attribue la totalité du couple demandé (20), soit le couple initial (10) et le couple supplémentaire (30), au couple moteur lorsque la température prévisible T déterminée est inférieure à la susdite température de référence To.
9. Dispositif de contrôle de la pollution des NOx pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un superviseur apte à déterminer la température dans le catalyseur SCR ainsi que la masse d'agent réducteur présent dans ledit catalyseur, caractérisé en ce que le superviseur a pour fonction :
- de déterminer une température prévisible T dans le catalyseur SCR en fonction d'une demande de couple (20) supérieure à un couple initial (10), cette température prévisible T étant déterminée dans l'hypothèse où la totalité du couple demandé est attribué au couple thermique ;
- de déterminer si cette température prévisible T est supérieure à une température de référence To pour laquelle la masse d'agent réducteur présent dans le catalyseur SCR est considérée optimale pour la réduction des NOx ; et
- de commander l'attribution d'au moins une partie du couple demandé (20) au couple électrique si la température prévisible T est supérieure à la température de référence To.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le superviseur vérifie s'il y a lieu, en fonction de la masse d'agent réducteur et de la température dans le catalyseur SCR ainsi que de la température de référence To, d'injecter une quantité d'agent réducteur dans la ligne d'échappement et est apte à commander cette injection.
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