Brevet FR2846039A1 — publié le 20040423

La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un catalyseur à stockage des NO, caractérisé en ce qu'il se produit, pendant une phase de stockage des NO,, à titre de conséquence d'une régénération précoce des NO,, une 5 limitation d'une fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO,, du fait de la non satisfaction des critères minimaux pour la réalisation du stockage des NO. en fonction de la capacité de stockage des NO, avantageusement possible du catalyseur à stockage des 10 NO,, et un dispositif de contrôle d'un catalyseur à stockage des NO, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de réaliser ledit procédé. On sait purifier par catalyse le gaz d'échappement après post-traitement des gaz d'échappement des machines à 15 combustion interne. A cet effet, le gaz d'échappement est conduit au moins à travers un catalyseur qui réalise une conversion d'un ou de plusieurs des composants polluants du gaz d'échappement en produits non polluants ou moins polluants pour l'environnement. On connaît différents types 20 de catalyseurs. Les catalyseurs d'oxydation favorisent l'oxydation des hydrocarbures non brlés (HC) et du monoxyde de carbone (CO), alors que les catalyseurs de réduction favorisent une réduction des oxydes d'azote (NOj) du gaz d'échappement. En outre, on utilise des catalyseurs 25 3 voies pour catalyser la conversion des trois composants précités (HC, CO, NON> en même temps. On connaît également en plus des catalyseurs à stockage, par exemple des catalyseurs à stockage des NO,. Ceux-ci sont utilisés dans la purification des gaz 30 d'échappement des machines à combustion interne qui fonctionnent pour des raisons d'optimisation de la consommation au moins par moments en mode de fonctionnement en mélange pauvre, c'est-à-dire avec un gaz d'échappement riche en oxygène avec k > 1. Les oxydes d'azote NO, peuvent 35 ne pas être entièrement convertis en azote non polluant dans ces conditions marginales avec des catalyseurs 3 voies. Pour y remédier, les catalyseurs à stockage des NO, susmentionnés sont disposés dans des canaux de gaz d'échappement des machines à combustion interne qui stockent des NO, sous forme de nitrate dans les phases de 5 fonctionnement en mélange pauvre. Le catalyseur à stockage des NO., doit être régénéré à intervalles réguliers en passant à un fonctionnement en mélange riche ou sousstoechiométrique (X Les catalyseurs à stockage des NO, en particulier 10 présentent une forte dépendance de l'activité de stockage par rapport à la température du catalyseur. C'est ainsi que les catalyseurs à stockage des NO, possèdent une fenêtre de température de travail utilisable d'environ 200 à 5500C, dans laquelle il existe une activité de catalyseur de NO, 15 suffisante. En dessous de cette fenêtre de température, les réactions de stockage et de régénération se déroulent à des vitesses de réaction trop faibles, alors qu'en dessus de la fenêtre de température, les nitrates thermiquement instables se décomposent de sorte qu'il n'existe pas de 20 taux de stockage suffisant. Donc, le fonctionnement en mélange pauvre des machines à combustion interne est bloqué dès que la température du catalyseur se situe en dehors d'une fenêtre de température en mélange pauvre définie par la fenêtre de température de travail du catalyseur. Les catalyseurs à stockage des NO, sont désactivés au cours du temps par vieillissement thermique ainsi que par empoisonnement avec le soufre contenu usuellement dans le carburant. C'est ainsi que la capacité de stockage est particulièrement limitée à l'extrémité supérieure et 30 inférieure de la fenêtre de température en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO,,. Les grandeurs limitatives les plus importantes pour l'efficacité du stockage des NO, sont, comme cela a déjà été exposé, la température du catalyseur à stockage et 35 aussi le courant massique des NO, avant le catalyseur à stockage des NO,. Usuellement, on vérifie si un critère minimal pour le stockage des NO, est rempli pour un point de fonctionnement déterminé du catalyseur à stockage des NON. Ceci représente en général l'atteinte d'une durée minimale prédéterminable d'une phase de stockage des NO, en 5 fonctionnement en mélange pauvre jusqu'à ce que la concentration ou la masse de NO, traversant le catalyseur à stockage dépasse des seuils prédéterminables. Si ce n'est pas le cas, alors le courant massique de NO, en mélange pauvre au maximum admissible avant le catalyseur à stockage 10 des NO, et/ou la température du catalyseur à stockage des NO, au maximum admissible pour le fonctionnement en mélange pauvre est limité ou le seuil est abaissé. De manière désavantageuse, la capacité de stockage des NO, maximale, dépendant du niveau de remplissage du 15 catalyseur, n'est pas prise en compte dans les critères minimaux connus. Si un rendement de stockage des NO. minimal prédéterminable, c'est-à-dire le quotient du courant massique de NO, arrivant sur le courant massique de NO, sortant, est exigé dans le catalyseur de stockage des 20 NO,, le courant massique de NO, au maximum admissible avant le catalyseur de stockage diminue avec la masse de NO, stockée. Si, par modification du point de fonctionnement en mélange pauvre de la machine à combustion interne admettant le catalyseur à stockage des NO,, le courant massique de 25 NO, au maximum admissible pour cet état de catalyseur est dépassé après une certaine durée du régime en mélange pauvre et donc pour un certain niveau de remplissage du catalyseur, alors il faut déjà escompter dans un délai court un déclenchement de la régénération des NO,. Cette 30 régénération n'est cependant pas la conséquence d'une désactivation du catalyseur continue déjà connue, mais résulte de la capacité de stockage résiduelle du catalyseur à stockage à ne pas dépasser. Une adaptation, c'est-à-dire une diminution, de la température du catalyseur à stockage 35 admissible au maximum et du courant massique de NO, au maximum admissible n'est dans ce cas pas justifiée et limite inutilement le fonctionnement en mélange pauvre, avec pour conséquence une hausse de consommation inutile. L'objet de l'invention est donc de créer un procédé et un dispositif de contrôle d'un catalyseur à stockage des 5 NO,, avec lesquels on obtient une répression optimisée du fonctionnement en mélange pauvre, ce qui a, à son tour, pour conséquence une consommation de carburant optimisée, c'est-à-dire réduite. Cet objet est réalisé par un procédé caractérisé en ce 10 qu'il se produit, pendant une phase de stockage des NO,, à titre de conséquence d'une régénération précoce des NO,, une limitation d'une fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO,, du fait de la non satisfaction des critères minimaux pour la réalisation du 15 stockage des NO., en fonction de la capacité de stockage des NO,, avantageusement possible du catalyseur à stockage des NO,, et par un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de réaliser ledit procédé. Un mode de réalisation préféré du procédé est que - dans une première étape, la concentration en NO, apparaissant en aval du catalyseur à stockage des NO,, pendant une phase en mélange pauvre et la masse de NO, cumulée sortie sont déterminées, moyennant quoi un système de mesure sensible aux NO, ou respectivement une sonde à 25 NO, (20) est de préférence utilisé à cet effet de manière connue, - dans une deuxième étape, les émissions de NO,, ou le courant massique de NO>, sont déterminés en amont du catalyseur à stockage de NO>,, moyennant quoi on a recours à 30 une modélisation dépendant du point de fonctionnement du moteur de manière connue, - par soustraction des données précédemment déterminées, la masse de NOX stockée dans le catalyseur à stockage de NO, est déterminée dans une troisième étape, - dans une quatrième étape, la masse de NO, stockée est corrélée à un courant massique de NO, au maximum admissible pour l'adaptation avant le catalyseur à stockage, de préférence par le biais d'une ligne caractéristique librement informatisable ou en consultant la température du catalyseur à stockage des NO, par le biais d'un réseau de caractéristiques librement informatisable, - dans une cinquième étape, on vérifie si, pendant la phase en mélange pauvre, ce courant massique de NO, au maximum admissible corrélé a été dépassé de plus de 20 %, une ou plusieurs fois, pour une durée prédéterminable d'un 10 montant prédéterminable, de préférence au total au maximum 2 secondes, et - si ce n'est pas le cas, dans une sixième étape, en cas de non satisfaction des critères minimaux, le rétrécissement de la fenêtre de fonctionnement en mélange 15 pauvre du catalyseur à stockage des NO, est réalisé, ou - si c'est le cas, dans une septième étape, le rétrécissement de la fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO, est réprimé. Selon une configuration avantageuse du procédé, le 20 courant massique de NO, au maximum admissible pour l'adaptation ou respectivement le rétrécissement est de nouveau corrélé, avant le catalyseur à stockage, au courant massique de NO, au maximum admissible pour le fonctionnement en mélange pauvre. Le réseau de caractéristiques cité dans la quatrième étape du procédé ou respectivement la ligne caractéristique affectent un coefficient additif ou multiplicatif au courant massique de NO, au maximum admissible pour le fonctionnement en mélange pauvre. A mesure que la masse de 30 NO. stockée augmente, les valeurs diminuent, la température du catalyseur à stockage s'approchant également de plus en plus de la température du catalyseur à stockage des NO, au maximum admissible pour le fonctionnement en mélange pauvre. L'objet selon l'invention est en outre réalisé par un 35 dispositif de contrôle d'un catalyseur à stockage des NOx qui est disposé dans un canal de gaz d'échappement d'une machine à combustion interne, comprenant un système de mesure sensible aux NO,, disposé après le catalyseur à stockage des NO, et un appareil de contrôle moteur relié au système de mesure sensible aux NO,, qui possède des moyens pour la réalisation du procédé susmentionné. Avec le procédé selon l'invention et le dispositif correspondant, on obtient une répression du fonctionnement en mélange pauvre optimisée, qui se répercute avantageusement en matière de consommation de carburant réduite. D'autres configurations préférées de l'invention résultent des autres caractéristiques citées dans les sousrevendications. L'invention va être expliquée plus en détail dans ce qui suit dans des exemples de réalisation à l'aide des 15 dessins associés qui montrent: figure 1, un schéma de principe d'un moteur à combustion avec un système de purification des gaz d'échappement placé après celui-ci, dans lequel est disposé un catalyseur à stockage des NO,, et figure 2, un schéma fléché du procédé selon l'invention. Un système de gaz d'échappement 12 est placé après la machine à combustion interne 10 représentée sur la figure 1. Le système de gaz d'échappement 12 présente un canal de gaz 25 d'échappement 14 dans lequel se trouvent un précatalyseur 16 disposé près du moteur ainsi qu'un catalyseur à stockage des NO,, 18 à gros volume. Hormis le précatalyseur 16 et le catalyseur à stockage des NO, 18, le canal des gaz d'échappement 14 présente usuellement plusieurs sondes à 30 gaz et/ou à température, non représentés ici, pour contrôler la machine à combustion interne 10. La figure 1 représente par exemple uniquement une sonde à NO, 20 qui est disposée en aval du catalyseur de stockage de NO>, 18 et qui fournit au moins un signal pour la teneur en NO>, dans 35 le gaz d'échappement. Le signal est transmis à un appareil de contrôle moteur 22, dans lequel celui-ci est consulté pour le contrôle des types de fonctionnement de la machine à combustion interne 10. Une unité de contrôle 24 est en plus intégrée dans l'appareil de contrôle moteur 22. Au moyen de l'appareil de contrôle moteur 22 et de l'unité de 5 contrôle 24, au moins un paramètre de fonctionnement de la machine à combustion interne 10, en particulier un mélange de carburant et d'air injecté (lambda de combustion), est influencé en fonction du signal de la sonde à NO, 20. Dans le procédé représenté par un schéma fléché sur la 10 figure 2, la concentration en NO, apparaissant en amont du catalyseur à stockage des NO, 18 pendant une phase en mélange pauvre et la masse de NO, cumulée de manière connue par utilisation de la sonde à NO, 20 sont d'abord déterminées dans une première étape S100. Dans une deuxième 15 étape S102, les émissions de NO, ou respectivement le courant massique de NO, en amont du catalyseur de stockage sont déterminés. Cela s'effectue également de manière connue en soi par une modélisation dépendant du point de fonctionnement du moteur, qui est basée dans l'appareil de 20 contrôle moteur 22. Par soustraction des données provenant des deux étapes susmentionnées S100, S102, dans une étape S104, la masse de NO. stockée dans le catalyseur à stockage des NO, 18 est obtenue. La masse de NO, stockée est corrélée dans une quatrième étape S106 à un courant 25 massique de NO,, au maximum admissible pour l'adaptation avant le catalyseur à stockage des NO,, 18 par le biais d'une ligne caractéristique librement informatisable K200 ou en consultant la température du catalyseur à stockage des NO,, 18 par le biais d'un réseau de caractéristiques 30 librement informatisable K202. Ensuite, dans une cinquième étape S108, il est demandé si, pendant la phase en mélange pauvre de la machine à combustion interne 10, le courant massique de NO, au maximum admissible corrélé, déterminé à l'étape précédente S106, a été dépassé une ou plusieurs 35 fois de plus de 20 % pendant 2 secondes. Si ce n'est pas le cas, alors, le rétrécissement de la fenêtre du fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO, 18 peut être réalisé dans une sixième étape S110 en cas de non satisfaction des critères minimaux. Si cela est cependant le cas, alors le rétrécissement de la fenêtre de 5 fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO,, 18 est réprimé dans une septième étape S112. Liste des numéros de référence machine à combustion interne 12 système de gaz d'échappement 14 canal de gaz d'échappement 16 précatalyseur 18 catalyseur à stockage des NO,, sonde à NO, 22 appareil de contrôle moteur 10 24 unité de contrôle S100 détermination des données relatives aux NO, après le catalyseur à stockage des NO,, S102 détermination des données relatives aux NOx avant 15 le catalyseur à stockage des NO, S104 soustraction des données relatives aux NO, et à S100 et S102 S106 détermination du courant massique de NO,, au maximum admissible S108 demande si le courant massique de NO, au maximum admissible est dépassé S110 admission de l'adaptation S112 répression de l'adaptation K200 ligne caractéristique K202 réseau de caractéristiques REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un catalyseur à stockage des NO. (18) d'une machine à combustion interne (10) avec un système de mesure sensible aux NO,, disposé en aval du catalyseur à stockage des NO. (18), et avec un appareil de 5 contrôle moteur (22), caractérisé en ce qu'il se produit, pendant une phase de stockage des NO,, suite à une régénération précoce des NO,, une limitation d'une fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO, (18), du fait de la non satisfaction des 10 critères minimaux pour la réalisation du stockage des NO, en fonction de la capacité de stockage des NO, avantageusement possible du catalyseur à stockage des NO, (18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - sont déterminées la concentration en NO, apparaissant en aval du catalyseur à stockage des NO, (18) pendant une phase en mélange pauvre et la masse de NO,, cumulée ayant traversé le système, - les émissions de NO,, ou le débit massique de NO, 20 sont déterminés en amont du catalyseur à stockage de NO>, (18), - par soustraction des données précédemment déterminées, la masse de NO, stockée dans le catalyseur à stockage de NOx (18) est obtenue dans une troisième étape, 25 - la masse de NO, stockée est corrélée avec un débit massique de NO,, au maximum admissible pour l'adaptation avant le catalyseur à stockage des NO, (18), - on vérifie si, pendant la phase en mélange pauvre, ce débit massique de NO. au maximum admissible corrélé a 30 été dépassé une ou plusieurs fois, pour une durée prédéterminable, d'une valeur prédéterminable, et - si ce n'est pas le cas, lorsque les critères minimaux ne sont pas satisfaits, le rétrécissement de la fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à 35 stockage des NOx (18) est réalisé, ou - si c'est le cas, le rétrécissement de la fenêtre de fonctionnement en mélange pauvre du catalyseur à stockage des NO, (18) est réprimé. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 5 que, pour la détermination de la concentration en NO, apparaissant en aval du catalyseur à stockage des NO, (18) pendant une phase en mélange pauvre et de la masse de NO, passée cumulée, on utilise un système de mesure sensible aux NO,. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de mesure sensible aux NOx est une sonde à NO, (20). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, pour déterminer les émissions 15 de NO, ou le débit massique de NO, en amont du catalyseur à stockage de NOx (18), on a recours à une modélisation dépendant du point de fonctionnement du moteur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la masse de NOx stockée est 20 corrélée avec un débit massique de NOx au maximum admissible pour l'adaptation avant le catalyseur à stockage des NO, (18) par le biais d'une ligne caractéristique librement informatisable (KlOO) ou en consultant la température du catalyseur à stockage des NO>, par le biais 25 d'un réseau de caractéristiques librement informatisable (K102). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le débit massique de NOx au maximum admissible pour l'adaptation de la fenêtre de 30 fonctionnement en mélange pauvre, avant le catalyseur à stockage des NOx (18), est corrélé avec le débit massique de NOx au maximum admissible pour le fonctionnement en mélange pauvre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 35 à 7, caractérisé en ce que la durée prédéterminable et la valeur prédéterminable pour le dépassement du débit massique de NO, au maximum admissible corrélé sont respectivement de 2 secondes et de 20 %. 9. Dispositif de contrôle d'un catalyseur à stockage des NO, (18), qui est disposé dans un canal de gaz 5 d'échappement (14) d'une machine à combustion interne (10), comprenant un système de mesure sensible aux NO. disposé après le catalyseur à stockage des NO, (18) et un appareil de contrôle moteur (22) relié au système de mesure sensible aux NO,, caractérisé en ce que le dispositif possède des 10 moyens pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.