Brevet FR3158979A1 — publié le 20250808

L’invention concerne un procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement (100) d’un véhicule automobile, ledit véhicule comportant un moteur à combustion interne (1), un premier catalyseur (2) et un second catalyseur (3), le premier catalyseur (2) configuré pour produire une quantité d’ammoniac, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes une étape de mesure de la seconde concentration en oxygène ; une étape de détection d’un défaut de conversion de l’ammoniac lorsque la concentration en oxygène est inférieure à une valeur seuil ; une étape d’activation dudit dispositif de régénération d’oxygène provoquant un arrêt de l’injection de carburant dans le moteur à combustion interne (1), l’arrêt de l’injection de carburant engendrant une augmentation de la quantité d’oxygène dans le second catalyseur ; une étape de conversion complète de l’ammoniac par le second catalyseur (3). Figure 1 PROCEDE DE SURVEILLANCE DE LA CONVERSION DE L’AMMONIAC EN AZOTE ET EN EAU DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT D’UN VEHICULE AUTOMOBILE L’invention porte sur le traitement des gaz d’échappement d’un véhicule automobile comportant un moteur thermique, et plus particulièrement sur la gestion de l’ammoniac produit lors de la conversion des oxydes d’azote présents dans ces gaz d’échappement. Il est connu de l’art antérieur une demande de brevet internationale WO2022167431 qui décrit un système de traitement des gaz d’échappement d’un moteur à essence. Le système de traitement a pour rôle de réduire les émissions d’ammoniac. L’ammoniac se forme dans les gaz d’échappement lorsque de l’hydrogène réagit avec des oxydes d’azote. Le moteur à essence comporte un premier catalyseur à trois ou quatre voies. Le premier catalyseur comporte un filtre à particules. Le système de traitement comporte un second catalyseur pour la réduction de l’ammoniac. Le second catalyseur comporte lui-même un catalyseur de réduction catalytique sélective et/ou un catalyseur d’oxydation de l’ammoniac. Le catalyseur de réduction catalytique sélective correspond à la réduction catalytique des oxydes d’azote avec un réducteur en présence d’oxygène. Le catalyseur d’oxydation de l’ammoniac correspond à un catalyseur comprenant au moins un métal approprié pour convertir l’excès d’ammoniac présent dans les gaz d’échappement en azote. En effet, l’ammoniac réagit avec de l’oxygène pour produire de l’azote. Cependant, un inconvénient subsiste. La présence de chacun de ces catalyseurs alourdit la ligne d’échappement. En outre, cela représente un coût de production supplémentaire. Le temps de montage de la ligne d’échappement est également augmenté. De plus, la présence d’oxygène au niveau des catalyseurs est nécessaire pour la réduction de l’ammoniac. Or, dans un moteur à essence, une grande partie de l’oxygène est consommé lors de la combustion du carburant. L’objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, et notamment de réduire les émissions d’ammoniac par la ligne d’échappement d’un véhicule automobile. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile, ledit véhicule comportant un moteur à combustion interne apte à recevoir un carburant, ledit moteur à combustion interne étant configuré pour générer des gaz d’échappement, ledit moteur à combustion interne comportant un dispositif de régénération d’oxygène, ladite ligne d’échappement étant configurée pour évacuer les gaz d’échappement, ladite ligne d’échappement comportant un premier catalyseur et un second catalyseur, le premier catalyseur présentant une première température, ledit premier catalyseur étant configuré pour produire une quantité d’ammoniac en fonction de la composition des gaz d’échappements et de la première température, ledit second catalyseur présentant une concentration en oxygène et une seconde température, ledit second catalyseur comportant un capteur de mesure de la concentration en oxygène, le second catalyseur étant positionné en aval du premier catalyseur, remarquable en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes : - une étape de mesure de la concentration en oxygène, la concentration en oxygène étant dépendante de la seconde température ; - une étape de détection d’un défaut de conversion de l’ammoniac lorsque la concentration en oxygène est inférieure à une valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée ; - une étape d’activation dudit dispositif de régénération d’oxygène lorsque le défaut est détecté, l’activation du dispositif de régénération d’oxygène provoquant un arrêt de l’injection de carburant dans le moteur à combustion interne, l’arrêt de l’injection de carburant engendrant une augmentation de la quantité d’oxygène dans le second catalyseur ; - une étape de conversion complète de l’ammoniac en azote et en eau par le second catalyseur. Grâce à l’invention, les émissions d’ammoniac sont réduites, voire éliminées, en sortie de la ligne d’échappement. Ainsi, l’environnement et la santé humaine ne sont pas impactés. Avantageusement, le second catalyseur comporte un capteur de mesure de la quantité d’ammoniac, ledit procédé comportant une étape de mesure de la quantité d’ammoniac, le défaut de conversion de l’ammoniac étant détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’ammoniac est inférieure à une valeur seuil de la quantité d’ammoniac prédéterminée. La présence d’un capteur de mesure de la quantité d’ammoniac est un moyen supplémentaire pour surveiller la conversion de l’ammoniac. Avantageusement, le second catalyseur comporte un capteur de mesure de la quantité d’oxydes d’azote, ledit procédé comportant une étape de mesure de la quantité d’oxydes d’azote, le défaut de conversion de l’ammoniac étant détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’oxydes d’azote est supérieure à une valeur seuil de la quantité d’oxydes d’azote prédéterminée. Un capteur de mesure de la quantité d’oxydes d’azote permet de confirmer que le défaut d’oxygène est dû à un défaut réactionnel de la conversion des oxydes d’azote en ammoniac. De préférence, le premier catalyseur comporte un capteur de mesure de la concentration en oxygène. Ainsi, il est possible de détecter une diminution de la concentration en oxygène au niveau du premier catalyseur, ce qui permettra de détecter de façon précoce une diminution de la concentration en oxygène au niveau du second catalyseur. En outre, l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. L’invention concerne également un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne configuré pour mettre en œuvre ledit procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : FIG. 1 illustre schématiquement une ligne d’échappement d’un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention ; FIG. 2 illustre schématiquement, sous la forme d’un logigramme, un procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. Il est illustré schématiquement sur la FIG. 1 une ligne d’échappement 100 d’un véhicule automobile. Le véhicule automobile comporte un moteur à combustion interne 1. Le moteur à combustion interne 1 est un dispositif mécanique dans lequel est injecté un carburant permettant, par sa combustion, de générer de l’énergie mécanique. A titre d’exemple, le moteur à essence et le moteur diesel sont deux moteurs à combustion interne 1. La combustion du carburant engendre l’émission de gaz d’échappement. Les gaz d’échappement comportent généralement du dioxyde de carbone, de l’eau et des oxydes d’azote. La ligne d’échappement 100 comporte un premier catalyseur 2. Le premier catalyseur 2 présente une première température. Le premier catalyseur 2 a pour rôle de mettre en œuvre une réaction chimique transformant les oxydes d’azote en azote et en eau. La réaction s’effectue en présence en aérobie, c’est-à-dire en présence d’oxygène. Un intermédiaire réactionnel de la réaction décrite précédemment est l’ammoniac. Le premier catalyseur 2 produit donc une quantité d’ammoniac en fonction de la composition des gaz d’échappement et de la première température. Ainsi, les oxydes d’azote sont transformés en ammoniac, en azote et en eau. La présence d’ammoniac est temporaire car, lorsque la réaction est réalisée dans un milieu riche en oxygène, la réaction se poursuit jusqu’à la conversion complète des oxydes d’azote et de l’ammoniac en azote et en eau. Cependant, une grande partie de l’oxygène est consommée au niveau du moteur à combustion interne 1. Le premier catalyseur 2 est donc susceptible de présenter un défaut partiel d’oxygène provoquant l’accumulation d’ammoniac dans la ligne d’échappement 100. De plus, les émissions d’ammoniac contribuent à la pollution de l’air et des eaux. Les émissions d’ammoniac présentent également un risque pour la santé car elles sont susceptibles de provoquer des problèmes respiratoires. Il est donc nécessaire d’éliminer l’ammoniac dans la ligne d’échappement 100. La ligne d’échappement 100 selon l’invention comporte un second catalyseur 3. Le second catalyseur 3 présente une seconde température et une concentration en oxygène. Le second catalyseur 3 comporte un capteur de mesure de la concentration en oxygène. Le second catalyseur 3 est positionné en aval du premier catalyseur 2. Ainsi, l’ammoniac produit par le premier catalyseur 2 est évacué vers le second catalyseur 3. La concentration en oxygène dans le second catalyseur 3 doit être suffisante pour terminer la réaction transformant l’ammoniac en azote et en eau. De préférence, le premier catalyseur comporte également un capteur de mesure de la concentration en oxygène. Ainsi, si une diminution de la concentration en oxygène est détectée au niveau du premier catalyseur, cela indique une future diminution de la concentration en oxygène au niveau du second catalyseur. En outre, le moteur à combustion interne 1 comporte un dispositif de régénération d’oxygène dont le rôle est d’arrêter l’injection de carburant dans ledit moteur à combustion interne 1. L’arrêt de l’injection de carburant dans le moteur à combustion interne 1 engendre l’entrée d’oxygène dans la ligne d’échappement 100. La circulation d’oxygène est illustrée par deux flèches sur la FIG. 1 . La FIG. 2 illustre schématiquement, sous la forme d’un logigramme, un procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans la ligne d’échappement 100 dudit véhicule. Lors d’une étape de mesure E1, la concentration en oxygène dans le second catalyseur 3 est mesurée. La concentration en oxygène est dépendante de la seconde température. Lors d’une étape de détection E2, un défaut de conversion de l’ammoniac est détecté lorsque la concentration en oxygène précédemment mesurée lors de l’étape de mesure E1 est inférieure à une valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée. Lors d’une étape d’activation E3, ledit dispositif de régénération d’oxygène est activé lorsqu’un défaut de conversion de l’ammoniac est détecté précédemment lors de l’étape de détection E2. L’injection de carburant dans le moteur à combustion interne 1 est donc interrompu, ce qui engendre l’augmentation de la quantité d’oxygène dans la ligne d’échappement 100, et plus particulièrement dans le second catalyseur 3. Lors d’une étape de conversion E4, l’ajout d’oxygène engendre la conversion complète de l’ammoniac en azote et en eau. De préférence, le second catalyseur 3 comporte un capteur de mesure de la quantité d’ammoniac et le procédé comporte une étape de mesure de la quantité d’ammoniac. Ainsi, lors de l’étape de détection E2, le défaut de conversion de l’ammoniac est détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’ammoniac est inférieure à une valeur seuil de la quantité d’ammoniac prédéterminée. En l’effet, l’augmentation de la quantité d’ammoniac mesurée dans le second catalyseur 3 est le signe d’une accumulation excessive d’ammoniac dans le second catalyseur 2 dont la concentration en oxygène diminuera rapidement en cas d’accumulation d’ammoniac. Alternativement, le second catalyseur 3 comporte un capteur de mesure de la quantité d’oxydes d’azote et le procédé comporte une étape de mesure de la quantité d’oxydes d’azote. De cette manière, le défaut de conversion de l’ammoniac est détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’oxydes d’azote est supérieure à une valeur seuil de la quantité d’oxydes d’azote prédéterminée. En effet, si des oxydes d’azote sont détectées au niveau du second catalyseur 3, cela signifie qu’il y a un défaut de conversion des oxydes d’azote au niveau du premier catalyseur 2. Le défaut de conversion des oxydes d’azote signifie qu’il y a très probablement également un défaut dans la conversion de l’ammoniac. En outre, l’invention concerne un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne configuré pour mettre en œuvre le procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement d’un véhicule automobile. Enfin, l’invention concerne également un programme d’ordinateur comprenant des instructions conduisant un ordinateur à mettre en œuvre les étapes précédemment décrites dudit procédé. Procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement (100) d’un véhicule automobile, ledit véhicule comportant un moteur à combustion interne (1) apte à recevoir un carburant, ledit moteur à combustion interne (1) étant configuré pour générer des gaz d’échappement, ledit moteur à combustion interne (1) comportant un dispositif de régénération d’oxygène, ladite ligne d’échappement (100) étant configurée pour évacuer les gaz d’échappement, ladite ligne d’échappement (100) comportant un premier catalyseur (2) et un second catalyseur (3), le premier catalyseur (2) présentant une première température, ledit premier catalyseur (2) étant configuré pour produire une quantité d’ammoniac en fonction de la composition des gaz d’échappements et de la première température, ledit second catalyseur (3) présentant une concentration en oxygène et une seconde température, ledit second catalyseur (3) comportant un capteur de mesure de la concentration en oxygène, le second catalyseur (3) étant positionné en aval du premier catalyseur (2), caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes : - une étape de mesure (E1) de la concentration en oxygène, la concentration en oxygène étant dépendante de la seconde température ; - une étape de détection (E2) d’un défaut de conversion de l’ammoniac lorsque la concentration en oxygène est inférieure à une valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée ; - une étape d’activation (E3) dudit dispositif de régénération d’oxygène lorsque le défaut est détecté, l’activation du dispositif de régénération d’oxygène provoquant un arrêt de l’injection de carburant dans le moteur à combustion interne (1), l’arrêt de l’injection de carburant engendrant une augmentation de la quantité d’oxygène dans le second catalyseur ; - une étape de conversion (E4) complète de l’ammoniac en azote et en eau par le second catalyseur (3). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le second catalyseur (2) comporte un capteur de mesure de la quantité d’ammoniac, ledit procédé comportant une étape de mesure de la quantité d’ammoniac, le défaut de conversion de l’ammoniac étant détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’ammoniac est inférieure à une valeur seuil de la quantité d’ammoniac prédéterminée. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le second catalyseur (3) comporte un capteur de mesure de la quantité d’oxydes d’azote, ledit procédé comportant une étape de mesure de la quantité d’oxydes d’azote, le défaut de conversion de l’ammoniac étant détecté lorsque la concentration en oxygène est inférieure à la valeur seuil de la concentration en oxygène prédéterminée et lorsque la quantité d’oxydes d’azote est supérieure à une valeur seuil de la quantité d’oxydes d’azote prédéterminée. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le premier catalyseur comporte un capteur de mesure de la concentration en oxygène. Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement (100) d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne (1) configuré pour mettre en œuvre ledit procédé de surveillance de la conversion de l’ammoniac en azote et en eau dans une ligne d’échappement (100) d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.