Brevet FR2971302A1 — publié le 20120810

PROCEDE DE COMMANDE DE L'INTRODUCTION D'UN REDUCTEUR D'OXYDES D'AZOTE DANS UNE CONDUITE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION [0001] L'invention concerne un procédé de commande de l'introduction d'un réducteur d'oxydes d'azote dans une conduite d'échappement d'un moteur à combustion. [0002] On connaît des véhicules automobiles comprenant, dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion, un système de réduction des oxydes d'azote NOX (c'est-à-dire le monoxyde d'azote NO et le dioxyde d'azote NO2) contenus dans les gaz d'échappement comportant un dispositif de réduction catalytique des oxydes d'azote et, en amont de ce dernier, un dispositif d'introduction de réducteur. Typiquement, le réducteur utilisé qui peut être de l'ammoniac ou de l'urée (qui se transforme en ammoniac), réagit avec les oxydes d'azote NOX pour former du diazote N2 et de l'eau H2O. Dans le même but, d'autres réducteurs peuvent être également utilisés comme des carburants, des alcools, de l'hydrogène comprimé etc.. [0003] Cependant, un tel système de réduction des oxydes d'azote NOX génère également de l'oxyde nitreux N2O, à cause d'un sur injection concentration de réducteur en présence des NOX. L'oxyde nitreux N2O, n'est pas considéré comme un gaz polluant du type NOX, mais comme un gaz à effet de serre dont l'activité est nettement plus élevée que celle du dioxyde de carbone CO2. [0004] Les stratégies de commande des systèmes de réduction qui tiennent compte de la concentration de l'oxyde nitreux N2O, utilisent cette dernière pour optimiser la quantité de réducteur à introduire de la même manière que les concentrations en oxydes d'azote NOX. Ainsi, dans l'art antérieur, la quantité de réducteur à introduire est déterminée à partir d'une concentration globale en composés azotés comprenant les oxydes d'azote NOX et l'oxyde nitreux N2O. Le problème majeur avec N20 dans le contexte d'une automobile est qu'il est très difficile à détruire par réaction avec un réducteur (par exemple NH3) une fois formé car les températures du milieu ambiant sont trop basses. [0005] En conséquence, une fois le N2O formé, les possibilités de limiter la concentration de l'oxyde nitreux N2O par un réducteur sont assez faibles. La présente invention vise à réduire de façon importante la concentration de cet oxyde en évitant sa formation et non pas sa destruction une fois formée. [0006] L'invention porte ainsi sur un procédé de commande de l'introduction d'un réducteur d'oxydes d'azote dans une conduite d'échappement d'un moteur à combustion, en amont d'un dispositif de réduction catalytique de ces oxydes. Selon l'invention, le réducteur est introduit dans la conduite d'échappement si la concentration en oxyde nitreux en aval du dispositif de réduction catalytique est inférieure à une valeur limite. [0007] Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un système de réduction d'oxydes d'azote produits par un moteur à combustion, le système comprenant une conduite d'échappement du moteur, un dispositif d'introduction d'un réducteur des oxydes d'azote, un dispositif de réduction catalytique de ces oxydes par le réducteur disposé en aval du dispositif d'introduction de réducteur, et un système de commande du dispositif d'introduction de réducteur. Selon l'invention, le système de commande est relié à des moyens de mesure permettant de déterminer la concentration d'oxyde nitreux en aval du dispositif de réduction catalytique, et est conformé de façon à suspendre l'introduction de réducteur tant que la concentration en oxyde nitreux est supérieure à une valeur limite. [0008] Etant donné que la formation de l'oxyde nitreux N2O est liée à un excès de réducteur (et correspond donc à une réduction des oxydes d'azote par ailleurs optimale), l'arrêt momentané de l'introduction du réducteur influe en priorité sur la concentration de l'oxyde nitreux N2O. Dès que la concentration est à nouveau inférieure à la valeur limite, l'introduction du réducteur est reprise (conformément à une stratégie classique de commande de l'introduction du réducteur). [0009] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel la figure représente schématiquement une ligne d'échappement d'un moteur à combustion. [0010] Comme illustré à la figure 1, un véhicule automobile comporte un moteur à combustion 1 (en l'occurrence, en moteur diesel) duquel débouche une ligne d'échappement qui comporte une conduite d'échappement 2 dans laquelle circule les gaz d'échappement. Le moteur peux être aussi un moteur gazole, bi carburation (ex. GLP, GNV gazole/Diesel etc..) hybride, range extendeur etc.. [0011] La ligne d'échappement comprend également, le long de la conduite d'échappement 2, dans le sens de l'amont vers l'aval, un dispositif d'oxydation catalytique des imbrûlés 3, un dispositif d'introduction de réducteur 4 (ici, de l'urée aqueuse) relié à un réservoir de réducteur 5 un dispositif de réduction catalytique des oxydes d'azote NOx (NO et NO2) 6, et un filtre à particules 7. En outre, la ligne d'échappement comporte également diverses sondes 9, 10, 11, 12, 13 permettant à un système de commande 8 de commander le dispositif d'introduction de réducteur 4. Ces sondes 9, 10, 11, 12, 13 sont, dans le présent exemple, un premier détecteur d'oxyde d'azote NOX 9 disposé en amont du dispositif d'oxydation catalytique des imbrûlés 3, un second détecteur d'oxyde d'azote NOX 10 disposé entre le dispositif d'oxydation catalytique 3 et le dispositif d'introduction de réducteur 4, une sonde de température 11 disposée entre le dispositif d'introduction de réducteur 4 et le dispositif de réduction catalytique 6, un troisième détecteur d'oxyde d'azote NOX 12 disposé entre la sonde de température 11 et le filtre à particules 7, une première sonde de pression 13 disposée le troisième détecteur d'oxyde d'azote NOX 12 et le filtre à particules 7, et une seconde sonde de pression 14 disposée en aval du filtre à particules 7. Cette invention ne se limite pas à l'utilisation des sondes NOX. Ces sondes NOX peuvent être remplacées des modèles numériques prédictives. Ces modèles numériques sont bien connus à l'homme de l'art. Egalement, ces sondes peuvent être capable de mesurer la concentration de N20 et de préférence tous les molécules des NOX (ex. NO2, NO, N20 etc..) et oxygène 02. [0012] Dans le présent mode de réalisation, afin de mesurer la concentration 30 en oxyde nitreux N2O en aval du dispositif de réduction catalytique 6, le troisième détecteur d'oxyde d'azote NOX 12 est configuré afin de pouvoir mesurer la concentration de cet oxyde nitreux N2O. [0013] Selon l'invention, le système de commande 8, relié au troisième détecteur d'oxyde d'azote NOX 12 qui permet de déterminer la concentration d'oxyde nitreux N2O en aval du dispositif de réduction catalytique 6, est conformé de façon à suspendre l'introduction de réducteur par le dispositif d'introduction 4 tant que la concentration en oxyde nitreux N2O est supérieure à une valeur limite. [0014] Quand la concentration en oxyde nitreux N2O est inférieure ou égale à cette valeur limite, le système de commande 8 commande le dispositif d'introduction de réducteur 4 selon un procédé classique (typiquement en fonction de la concentration des oxydes d'azote NOX et la température en entrée du dispositif de réduction catalytique 6). [0015] Ainsi, conformément à la présente invention, le procédé de commande de l'introduction de réducteur est caractérisé par le fait que le réducteur est introduit si la concentration en oxyde nitreux en aval du dispositif de réduction catalytique est inférieure à une valeur limite. [0016] De préférence, la valeur limite est au plus égale à 5 ppm, de préférence, au plus égale à 2 ppm, et selon une meilleure préférence, égale à 0 ppm. [0017] En présence d'oxyde nitreux N2O (due à un excès de réducteur par rapport aux oxydes d'azote N0x), l'arrêt momentané de l'introduction du réducteur influe en priorité sur la concentration de cet oxyde. En utilisant le strict minimum nécessaire de réducteur, les réactions secondaires à celles de réduction des oxydes d'azote NOX, telles que la formation de l'oxyde nitreux N2O, sont fortement atténuées, voire éliminées. [0018] Le procédé conforme à la présente invention est particulièrement simple et peut être aisément introduit dans le système électronique du véhicule, sans requérir une augmentation de la puissance électronique. [0019] De plus, il n'est pas nécessaire d'avoir une stratégie de commande de l'injecteur de réducteur 4 qui tient compte de l'adsorption et la désorption du réducteur sur les sites d'adsorption du dispositif de réduction catalytique 6. De ce fait ce dernier peut ne pas comprendre de tels sites, ce qui permet donc l'emploi de catalyseur plus simple et moins onéreux. [0020] La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation. Ainsi, le réducteur pourrait être (au lieu de l'urée) de l'ammoniac, du dihydrogène H2, du glycol, de l'alcool, du formate d'ammonium, du formate de guanidine ou du carburant. De même la concentration en oxyde nitreux en aval du dispositif de réduction catalytique pourrait être déterminée par calcul (soit, compte tenu des réactions chimiques entrant en jeu pour la production de l'oxyde nitreux N2O, à partir des concentrations le long de la conduite d'échappement des différents réactifs, soit, compte tenu du régime et du couple du moteur, à partir d'une cartographie). Enfin, le dispositif de réduction catalytique pourrait comprendre des sites d'adsorption du réducteur surfacique ou à l'intérieurs des matériaux cristalline (ex. des zéolithes) pour faciliter le stockage du réducteur. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de l'introduction d'un réducteur d'oxydes d'azote (NOX) dans une conduite d'échappement (2) d'un moteur à combustion (1), en amont d'un dispositif de réduction catalytique (6) de ces oxydes (NOX), caractérisé en ce que le réducteur est introduit dans la conduite d'échappement (2) si la concentration en oxyde nitreux (N2O) en aval du dispositif de réduction catalytique (6) est inférieure à une valeur limite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur limite est au plus égale à 5 ppm, de préférence, au plus égale à 2 ppm, et selon une meilleure préférence, égale à 0 ppm. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réducteur utilisé est de l'urée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la concentration en oxyde nitreux (N2O) est mesurée par un capteur (12) disposé en aval du dispositif de réduction catalytique (6). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la concentration en oxyde nitreux (N2O) est déterminée par calcul. 6. Système de réduction d'oxydes d'azote (NOX) produits par un moteur à 25 combustion (1), le système comprenant une conduite d'échappement (2) du moteur (1), un dispositif (4) d'introduction d'un réducteur des oxydes d'azote (NOX), un dispositif de réduction catalytique (6) de ces oxydes (NOX) par le réducteur disposé en aval du dispositif d'introduction (4), et un système de commande (8) du dispositif d'introduction (4), caractérisé en ce que le système 30 de commande (8) est relié à des moyens de mesure (12) permettant de déterminer la concentration d'oxyde nitreux (N2O) en aval du dispositif de20réduction catalytique (6), et est conformé de façon à suspendre l'introduction de réducteur tant que la concentration en oxyde nitreux (N2O) est supérieure à une valeur limite. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le catalyseur du dispositif de réduction catalytique (6) est dépourvu de site de stockage en réducteur. 8. Système selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le réducteur utilisé est de l'urée. 9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la valeur limite est au plus égale à 5 ppm, de préférence, au plus égale à 2 ppm, et selon une meilleure préférence, égale à 0 ppm.15