Brevet FR2907510A3 — publié le 20080425

FR 2907510 A3 20080425 FR 0654459 A 20061024 1 PROCEDE DE TRAITEMENT DES NOX D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne les procédés de traitement des oxydes d'azote, appelés NOx, d'un moteur à combustion interne, mis en oeuvre par un calculateur électronique. Le domaine technique auquel s'applique tout particulièrement le procédé selon l'invention concerne les moteurs à combustion interne utilisant de l'essence comme carburant, à allumage commandé, fonctionnant à une richesse de l'ordre de 1, et utilisant un système de post-traitement des gaz d'échappement comportant un catalyseur de NOx. Ce catalyseur de NOx, à la différence d'un piège à NOx appelé aussi communément noxtrap, traite de manière continue les NOx contenus dans le flux de gaz d'échappement traversant ce catalyseur. Ce catalyseur, ou plutôt cette phase catalytique de traitement des NOx, peut faire partie d'un système de dépollution de type catalyseur à trois voies , car traitant trois types de polluants : les hydrocarbures, ou HC, imbrûlés, le monoxyde de carbone, ou CO, et les NOx. Le catalyseur de NOx, pour être efficace, doit fonctionner dans une plage de température et dans une plage de richesse données. La richesse est définie comme un rapport entre le taux d'oxygène et le taux de carburant (HC) présent dans les gaz d'échappement. La plage de richesse doit être étroite, de l'ordre de 1 avec plus ou moins quelques millièmes. Un effet néfaste d'une richesse baissant est que par exemple l'oxygène vient empoisonner les sites réducteurs de la phase catalytique prévus pour traiter les NOx, et oblige à concevoir des surfaces catalytiques plus importantes prenant en compte ces phénomènes d'empoisonnement. Ceci entraîne des surcoûts non négligeables. La plage de température est quand à elle de l'ordre de 350 C à 400 C. Quand la température du catalyseur de NOx est en dessous de cette plage, son fonctionnement est réduit voire inexistant. La richesse peut baisser notamment lors d'une décélération du moteur. En effet, lorsque le calculateur du moteur détecte un levé de pied du conducteur du véhicule, il coupe l'injection de carburant pour provoquer une décélération du régime moteur. Il en est de même pour la température des gaz d'échappement : leur température baisse et ils refroidissent alors le catalyseur de NOx. 2907510 2 L'invention se propose de remédier au problème de baisse de la richesse et de la température des gaz d'échappement de ce type de moteur lors d'une phase de décélération, dans le but de diminuer la quantité de métal précieux de la phase catalytique traitant les NOx. 5 L'invention propose ainsi un procédé de traitement des NOx d'un moteur du type de celui décrit ci-dessus dans lequel lorsqu'un levé de pied de la pédale d'accélération du véhicule est détecté, il comporte une étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés combinée avec une commande de baisse du débit de gaz d'admission, d'injection de 10 carburant et de décalage de l'allumage. Le fait de combiner ces quatre commandes ensemble permet de contrôler la richesse et la température des gaz d'échappement pendant une phase de décélération. Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de commande de 15 baisse du débit de gaz d'admission consiste à agir sur le boîtier papillon qui se trouve en amont de l'arrivée des gaz recirculés, de manière à baisser le débit de gaz d'admission. Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés consiste à agir sur la vanne 20 EGR, de manière à autoriser un débit de gaz recirculés. Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de commande de décalage de l'allumage consiste à retarder l'avance à l'allumage des bougies. (de manière à dégrader la combustion pour ne pas créer de couple moteur) 25 Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de commande de l'injection de carburant consiste à injecter du carburant dans le mélange formé par les gaz d'admission et les gaz recirculés. Selon une caractéristique de l'invention, les quatre commandes sont déterminées à l'aide d'une cartographie pré-établie fonction de la vitesse 30 du véhicule et du régime moteur. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par la figure 1 représentant un schéma du moteur à combustion interne et du calculateur mettant en 35 oeuvre le procédé. Sur la figure 1, le moteur comporte - une ligne d'admission, - une ligne d'échappement, - un circuit de gaz recirculés, appelé également circuit EGR, - un système d'injection, 2907510 3 - et un système d'allumage commandé. La ligne d'admission comporte, de manière non limitative, un conduit d'admission 1, un boîtier papillon 2 et un collecteur d'admission 3. Le boîtier papillon 2 se trouve dans le conduit d'admission 1. Le collecteur 5 d'admission 3 comporte un conduit d'entrée 4 qui est relié au conduit d'admission 1. Le conduit d'entrée 4 se divise en quatre conduits de sortie 5 reliés aux quatre cylindres 6 du moteur. Le système d'injection comporte quatre injecteurs 7 de carburant. Chaque injecteur est monté au niveau d'un conduit de sortie du collecteur 10 d'admission 3, de sorte à pulvériser du carburant dans ce conduit de sortie, et se mélangeant aux gaz d'admission. La ligne d'échappement comporte un collecteur d'échappement 8, un conduit d'échappement 9 relié au collecteur d'échappement 8 et un système 10 de dépollution de NOx relié au conduit d'échappement. Le 15 système 10 de dépollution, ou plutôt la phase catalytique de traitement des NOx présente dans le système 10 de dépollution, peut faire partie d'un système de dépollution de type catalyseur à trois voies , car traitant trois types de polluants : les hydrocarbures, ou HC, imbrûlés, le monoxyde de carbone, ou CO, et les NOx. 20 Le circuit EGR comporte un conduit EGR 11 et une vanne EGR 12. Le conduit EGR 11 est relié d'un côté au conduit d'échappement 9 en amont du catalyseur 10 de NOx et de l'autre côté au conduit d'admission 1 en aval du boîtier papillon 2. Le conduit EGR 11 comporte la vanne EGR 12. 25 Le système d'allumage commandé comporte quatre bougies d'allumage 13 disposées chacune au niveau d'une chambre de combustion du moteur (également représentée par la référence 6 des cylindres). Le calculateur électronique 14 de contrôle moteur est prévu pour commander le boîtier papillon 2, la vanne EGR 12, les injecteurs 7 et le 30 système d'allumage commandé. Il et aussi prévu pour détecter un levé de pied du conducteur du véhicule. Il peut s'agir d'un signal envoyé au calculateur provenant d'un capteur 15 relié à la pédale d'accélérateur du véhicule par exemple. Ce signal traduit ainsi une coupure de l'injection, et donc une décélération du moteur. 35 Le calculateur 14 du moteur met en oeuvre le procédé selon l'invention lorsque le levé de pied de la pédale d'accélération du véhicule est détectée. Le procédé est alors remarquable en ce qu'il comporte une étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés combinée avec une 40 commande de baisse du débit de gaz d'admission, d'injection de carburant 2907510 4 et de décalage de l'allumage. Le fait de combiner ces quatre commandes ensemble permet de contrôler la richesse et la température des gaz d'échappement pendant une phase de décélération. 5 L'étape de commande de baisse du débit de gaz d'admission consiste à agir sur le boîtier papillon 2 qui se trouve en amont de l'arrivée des gaz recirculés, de manière à baisser le débit de gaz d'admission. L'étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés consiste à agir sur la vanne EGR 12, de manière à autoriser un débit de 10 gaz recirculés. L'étape de commande de l'injection de carburant consiste à injecter du carburant dans le mélange formé par les gaz d'admission et les gaz recirculés. L'étape de commande de décalage de l'allumage consiste à retarder 15 l'avance à l'allumage des bougies 13. Cette étape est destinée à faire en sorte que le mélange air - gaz recirculés et le carburant explose dans les cylindres, mais en générant le moins possible de couple moteur. Il s'agit donc de dégrader la combustion pour ne pas créer de couple moteur. Selon une caractéristique additionnelle du procédé, les quatre 20 commandes sont déterminées à l'aide d'une cartographie pré-établie fonction de la vitesse du véhicule et du régime moteur. Le calculateur utilise les informations de vitesse et de régime moteur du véhicule pour déterminer sur la cartographie quels sont les paramètres de commande intervenant dans les quatre étapes combinées en elles. Les informations 25 de vitesse et de régime moteur sont disponible sur le réseau informatique du véhicule, et sont lues par le calculateur 14. Cette cartographie est préenregistrée dans le calculateur. Elle peut être établie sur un banc moteur/véhicule : pour des valeurs données de régime moteur et de vitesse véhicule, on regarde quelles sont les valeurs 30 de ces 4 paramètres de commande qui permettent de se rapprocher le plus de la température d'activation du catalyseur de NOx et d'une richesse se rapprochant le plus possible de 1. On enregistre alors ces valeurs des 4 paramètres de commande pour chaque couple de régimes et de vitesse véhicule. 35 Un avantage de cette cartographie est qu'il n'est pas nécessaire d'inclure un capteur de température et/ou une sonde de richesse au niveau du système 10 de dépollution des NOx pour réaliser le procédé selon l'invention. Revendications 1) Procédé de traitement des NOx d'un moteur à allumage commandé, fonctionnant à une richesse de l'ordre de 1, et utilisant un système 10 de post-traitement des gaz d'échappement comportant un catalyseur de NOx, dans lequel lorsqu'un levé de pied de la pédale d'accélération du véhicule est détectée, il comporte une étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés combinée avec une commande de baisse du débit de gaz d'admission, d'injection de carburant et de décalage de l'allumage. 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de commande de baisse du débit de gaz d'admission consiste à agir sur le boîtier papillon (2) qui se trouve en amont de l'arrivée des gaz recirculés, de manière à baisser le débit de gaz d'admission. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de commande d'augmentation du débit de gaz recirculés consiste à agir sur la vanne EGR (12), de manière à autoriser un débit de gaz recirculés. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de commande de décalage de l'allumage consiste à retarder l'avance à l'allumage des bougies (13). 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de commande de l'injection de carburant consiste à injecter du carburant dans le mélange formé par les gaz d'admission et les gaz recirculés. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les quatre commandes sont déterminées à l'aide d'une cartographie pré-établie fonction de la vitesse du véhicule et du régime moteur. 5