Brevet FR3160206A1 — publié le 20250919

L’invention concerne un procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique comportant une étape de contrôle de la tension (E1) du capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote ; une étape de contrôle d’un gradient de tension (E2) et de la tension en dioxygène du convertisseur catalytique ; une étape de détection d’ammoniac (E3) ; une étape de mesure de la température (E4) du convertisseur catalytique par le moyen de détermination de la température ; une étape de contrôle de la concentration en dioxygène (E5) dans le convertisseur catalytique ; une étape de correction de la concentration en oxydes d’azote (E6) ; une étape de détermination d’un facteur de correction (E7) ; une étape de correction de la concentration en ammoniac (E8). Figure 1 PROCEDE DE DISTINCTION ENTRE DES EMISSIONS D’OXYDES D’AZOTE ET DES EMISSIONS D’AMMONIAC DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT D’UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L’invention porte sur les véhicules automobiles thermiques, et plus particulièrement sur le traitement des gaz d’échappement issus des moteurs à combustion interne de ces véhicules. Il est connu de l’art antérieur une demande de brevet KR20180026112 qui décrit un procédé de contrôle d’un piège à oxydes d’azote pauvre en oxygène pour un véhicule automobile. Le procédé comporte une première étape de détection d’une température en amont dudit piège à oxydes d’azote lorsque le moteur est en état de fonctionnement, une deuxième étape de détermination de la nécessité d’effectuer un mode riche, c’est-à-dire une augmentation de la quantité de carburant entrant dans le moteur à combustion interne du véhicule, en fonction de la température détectée lors de la première étape, une troisième étape de lecture de données d’un capteur d’oxydes d’azote lorsque le mode riche est activé lors de la deuxième étape. Par la suite, la variation de la valeur des données du capteur d’oxydes d’azote par rapport au temps est déterminée. Il est vérifié si la variation des données est positive. En d’autres termes, il est vérifié si les valeurs augmentent en fonction du temps. Si cela est le cas, lorsque le mode riche est désactivé, les valeurs de données initialement considérées comme étant des valeurs attribuées aux oxydes d’azote sont réattribuées comme étant des valeurs attribuées à l’ammoniac. Cependant, un inconvénient subsiste. En effet, les paramètres propres à la ligne d’échappement du véhicule, tels que la quantité de dioxygène présent par exemple, ne sont pas interprétés alors que ces informations sont fondamentales pour attribuer les valeurs aux oxydes d’azote ou à l’ammoniac. A titre d’exemple, en présence d’une grande quantité de dioxygène, la production d’ammoniac est résiduelle, voire nulle. Ainsi, il existe une grande probabilité que des valeurs soient attribuées par erreur à de l’ammoniac, alors qu’il s’agit d’oxydes d’azote. Cela fausse ainsi les résultats. L’objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de permettre la distinction entre les émissions d’oxydes d’azote et les émissions d’ammoniac de façon précise. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique, ledit convertisseur catalytique comportant un moyen de détermination de la température et un capteur de mesure de la concentration en dioxygène comprenant une électrode à dioxygène, ladite ligne d’échappement comportant un capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote positionné en aval du convertisseur catalytique, remarquable en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes : - une étape de contrôle de la tension au niveau de l’électrode ; - une étape de contrôle d’un gradient de tension au niveau de l’électrode ; - une étape de détection d’ammoniac à un premier temps prédéterminé lorsque la tension de l’électrode est supérieure à une première valeur seuil ou lorsque la tension de l’électrode est supérieure à une deuxième valeur seuil et que le gradient de tension au niveau de l’électrode est supérieur à une troisième valeur seuil ; - une étape de mesure de la température du convertisseur catalytique par le moyen de détermination de la température ; - une étape de contrôle de la concentration en dioxygène dans le convertisseur catalytique ; - une étape de correction de la concentration en oxydes d’azote durant laquelle on considère que la concentration en oxydes d’azote décroit à partir du premier temps prédéterminé jusqu’à ce que la concentration en oxydes d’azote soit nulle à un deuxième temps prédéterminé ; - une étape de détermination d’un facteur de correction correspondant à la décroissance de la concentration en oxydes d’azote entre le premier temps prédéterminé et le deuxième temps prédéterminé, le facteur de correction étant déterminé en fonction de la température du convertisseur catalytique ; - une étape de correction de la concentration en ammoniac en fonction de l’inverse du facteur de correction déterminé lors de l’étape de détermination à partir du premier temps prédéterminé. Grâce à l’invention, il est possible de différencier avec précision les émissions d’oxydes d’azote et les émissions d’ammoniac. Avantageusement, lors de ladite étape de détection d’ammoniac, ladite première valeur seuil est 780 mV. Avantageusement, lors de ladite étape de contrôle de la concentration en dioxygène, la concentration en ammoniac est considérée comme nulle lorsque la concentration en dioxygène est supérieure à une quatrième valeur seuil. En présence d’une grande quantité de dioxygène, la production d’ammoniac est résiduelle, voire nulle. Avantageusement, lors de l’étape de mesure de la température, la concentration en ammoniac est considérée comme nulle lorsque la température est supérieure à 800°C. Lorsque la température du convertisseur catalytique est supérieure à 800°C, la production d’ammoniac est résiduelle, voire nulle. De préférence, ledit convertisseur catalytique est un catalyseur trois voies. De préférence, ledit moyen de détermination de la température est un capteur de mesure de la température ou un modèle de température. L’invention concerne également 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 distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique à essence d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique précédemment décrit. En outre, l’invention concerne un véhicule automobile thermique comportant une unité de commande électronique configurée pour mettre en œuvre ledit procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique à essence d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique antérieurement décrit. 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, sous la forme d’un logigramme, un procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique selon un mode de réalisation de l’invention ; FIG. 2 illustre schématiquement une pluralité de graphiques illustrant la concentration en oxydes d’azote et/ou en ammoniac au cours du temps lors des diverses étapes du procédé. Il est illustré schématiquement sur la FIG. 1 , sous la forme d’un logigramme, un procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote et des émissions d’ammoniac après un traitement par un convertisseur catalytique d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique. Le convertisseur catalytique 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 aérobie, c’est-à-dire en présence de dioxygène. Un intermédiaire réactionnel de la réaction décrite précédemment est l’ammoniac. Le convertisseur catalytique 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 dioxygène, 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 du dioxygène est consommée au niveau du moteur à combustion interne. Le convertisseur catalytique est donc susceptible de présenter un défaut partiel de dioxygène provoquant l’accumulation d’ammoniac dans la ligne d’échappement. De préférence, le convertisseur catalytique est un catalyseur trois voies. Le catalyseur trois voies agit en trois phases pour réduire les émissions nocives de la ligne d’échappement. Le catalyseur trois voies permet de convertir à la fois le monoxyde de carbone et les hydrocarbures en dioxyde de carbone et en vapeur d’eau. De plus, le catalyseur engendre la conversion des oxydes d’azote en azote et en eau. Ce processus permet de réduire efficacement les émissions de gaz d’échappement nocifs participant à la pollution atmosphérique. Le convertisseur catalytique comporte un moyen de détermination de la température et un capteur de mesure de la concentration en dioxygène. Le moyen de détermination de la température est un capteur de mesure de la température ou un modèle de température. Un modèle de température est une représentation mathématique qui est utilisé pour prédire ou estimer la température en fonction de plusieurs paramètres, tels que par exemple la composition des gaz d’échappement, la température des gaz d’échappement entrants ou encore la vitesse du véhicule. Le capteur de mesure de la concentration en dioxygène comporte une électrode à dioxygène. L’électrode à dioxygène est un dispositif électrochimique permettant de mesurer la concentration en dioxygène dissous dans un fluide, liquide ou gazeux. L’électrode comporte une cathode qui catalyse la réduction du dioxygène en ions à la surface de l’électrode, une anode polarisée à un potentiel constant qui est une interface pour le dioxygène dissous dans le fluide à mesurer et un électrolyte qui permet le transport des ions entre la cathode et l’anode. La ligne d’échappement comporte un capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote. Le capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote ne permet pas de distinguer les émissions d’oxydes d’azote et les émissions d’ammoniac. Cependant, ces informations sont intéressantes pour connaître les performances du convertisseur catalytique. En effet, ledit capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote est positionné en aval du convertisseur catalytique. Par conséquent, les émissions d’oxydes d’azote et l’ammoniac sont de bons indicateurs de la capacité de traitement des émissions des fluides par ledit convertisseur catalytique. Lors d’une étape de contrôle de la tension E1, la tension en dioxygène est mesurée au niveau de ladite électrode. Lors d’une étape de contrôle d’un gradient de tension E2, le gradient de tension en dioxygène est mesuré au niveau de l’électrode. En électrochimie, le gradient de tension est la variation de la tension électrique à l’interface entre ladite électrode et le milieu dans lequel l’électrode évolue. Lors d’une étape de détection d’ammoniac E3, on considère que de l’ammoniac est émis lorsque la tension en dioxygène au niveau de l’électrode mesurée lors de l’étape de contrôle de la tension E1 est supérieure à une première valeur seuil ou lorsque la tension de l’électrode est supérieure à une deuxième valeur seuil et que le gradient de tension en dioxygène au niveau de l’électrode mesuré lors de l’étape de contrôle d’un gradient de tension E2 est supérieure à une troisième valeur seuil. La réaction chimique est favorisée dans une plage de tension spécifique nommée la fenêtre catalytique. La première valeur seuil correspond à une tension supérieure à une tension de la fenêtre catalytique. De préférence, la première valeur seuil est 780 mV. Lorsque l’ensemble de ces conditions sont réunies, on considère que de l’ammoniac est émis à un premier temps prédéterminé T1. Sur la FIG. 2 , le graphique A illustre la concentration en oxydes d’azote NOX et la concentration en ammoniac NH3 au cours du temps t. Un pic de concentration en oxydes d’azote NOX est illustré, suivi d’un pic de concentration en ammoniac NH3. L’ammoniac NH3 est détecté à partir du premier temps prédéterminé T1. Lors d’une étape de mesure de la température E4, la température du convertisseur catalytique influence grandement le traitement des émissions gazeuses du moteur à combustion interne du véhicule. De préférence, au-delà de 800°C, on considère que la concentration en ammoniac est nulle. Les émissions détectées lorsque la température est supérieure à 800°C est donc attribuée à des émissions d’oxydes d’azote. Lors d’une étape de contrôle de la concentration en dioxygène E5, la concentration en dioxygène au niveau du convertisseur catalytique est mesurée. Comme mentionné précédemment, le manque de dioxygène induit une réaction incomplète de la transformation des oxydes d’azote en azote et en eau, engendrant la production d’ammoniac. A l’inverse, en présence d’une grande quantité de dioxygène, la réaction est complète. L’intermédiaire réactionnel, soit l’ammoniac, est donc éliminé. Ainsi, de préférence, on considère que la concentration en ammoniac est nulle lorsque la concentration en dioxygène est supérieure à une quatrième valeur seuil. Lors d’une étape de correction de la concentration en oxydes d’azote E6, on considère que la concentration en oxydes d’azote décroit à partir du premier temps prédéterminé T1, c’est-à-dire à partir de la détection d’ammoniac lors de l’étape de détection d’ammoniac E3. En effet, si l’on détecte de l’ammoniac, cela signifie qu’une partie des oxydes d’azote est transformé en ammoniac. Par conséquent, si la concentration en ammoniac augmente alors la concentration en oxydes d’azote, réactif de la réaction, diminue. La décroissance progresse jusqu’à ce que la concentration en oxydes d’azote soit considérée comme nulle, à un deuxième temps prédéterminé T2. Lors d’une étape de détermination d’un facteur de correction E7, le facteur de correction correspond la décroissance de la concentration en oxydes d’azote entre le premier temps prédéterminé et le deuxième temps prédéterminé. Le facteur de correction est dépendant de la température du convertisseur catalytique mesurée lors de l’étape de mesure de la température E4. Sur le graphique B de la FIG. 2 , le facteur de correction FC est illustré entre le premier temps prédéterminé T1 et le deuxième temps prédéterminé T2. La concentration en ammoniac NH3 n’est pas représentée sur le graphique B, pour une raison de clarté. Lors d’une étape de correction de la concentration en ammoniac E8, la concentration en ammoniac NH3 est corrigée par l’application de l’inverse du facteur de correction précédemment déterminé lors de l’étape de détermination d’un facteur de correction E7. La correction de la concentration en ammoniac NH3 est mise en œuvre à partir du premier temps prédéterminé T1. Sur la FIG. 2 , le graphique C illustre la mise en œuvre de l’étape de correction de la concentration en ammoniac E8. Le facteur de correction FC illustré sur le graphique C est l’inverse du facteur de correction FC illustré sur le graphique B. Le facteur de correction FC est appliqué à partir du premier temps prédéterminé T1. La concentration en oxydes d’azote NOX n’est pas représenté sur le graphique C, pour une raison de clarté. Ainsi, les émissions d’oxydes d’azote NOX et les émissions en ammoniac NH3 sont aptes à être étudiées distinctement. Sur le graphique D de la FIG. 2 , il est représenté la concentration en ammoniac NH3 corrigée après l’application du facteur de correction FC lors de l’étape de correction de la concentration en ammoniac E8. En outre, l’invention concerne un programme d’ordinateur configuré pour mettre en œuvre ledit procédé antérieurement décrit. L’invention concerne également un véhicule automobile thermique configuré pour mettre en œuvre ledit procédé précédemment décrit. Procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote (NOX) et des émissions d’ammoniac (NH3) après un traitement par un convertisseur catalytique d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique, ledit convertisseur catalytique comportant un moyen de détermination de la température et un capteur de mesure de la concentration en dioxygène comprenant une électrode à dioxygène, ladite ligne d’échappement comportant un capteur de mesure de la concentration en oxydes d’azote (NOX) positionné en aval du convertisseur catalytique, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes : - une étape de contrôle de la tension (E1) au niveau de l’électrode; - une étape de contrôle d’un gradient de tension (E2) au niveau de l’électrode ; - une étape de détection d’ammoniac (E3) à un premier temps prédéterminé (T1) lorsque la tension de l’électrode est supérieure à une première valeur seuil ou lorsque la tension de l’électrode est supérieure à une deuxième valeur seuil et que le gradient de tension au niveau de l’électrode est supérieur à une troisième valeur seuil ; - une étape de mesure de la température (E4) du convertisseur catalytique par le moyen de détermination de la température ; - une étape de contrôle de la concentration en dioxygène (E5) dans le convertisseur catalytique ; - une étape de correction de la concentration en oxydes d’azote (E6) durant laquelle on considère que la concentration en oxydes d’azote (NOX) décroit à partir du premier temps prédéterminé (T1) jusqu’à ce que la concentration en oxydes d’azote (NOX) soit nulle à un deuxième temps prédéterminé (T2) ; - une étape de détermination d’un facteur de correction (E7) correspondant à la décroissance de la concentration en oxydes d’azote (NOX) entre le premier temps prédéterminé (T1) et le deuxième temps prédéterminé (T2), le facteur de correction (FC) étant déterminé en fonction de la température du convertisseur catalytique ; - une étape de correction de la concentration en ammoniac (E8) en fonction de l’inverse du facteur de correction (FC) déterminé lors de l’étape de détermination à partir du premier temps prédéterminé (T1). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, lors de ladite étape de détection d’ammoniac (E3), ladite première valeur seuil est 780 mV. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, lors de ladite étape de contrôle de la concentration en dioxygène (E5), la concentration en ammoniac (NH3) est considérée comme nulle lorsque la concentration en dioxygène est supérieure à une quatrième valeur seuil. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, lors de l’étape de mesure de la température (E4), la concentration en ammoniac (NH3) est considérée comme nulle lorsque la température est supérieure à 800°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit convertisseur catalytique est un catalyseur trois voies. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit moyen de détermination de la température est un capteur de mesure de la température ou un modèle de température. 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 distinction entre des émissions d’oxydes d’azote (NOX) et des émissions d’ammoniac (NH3) après un traitement par un convertisseur catalytique à essence d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Véhicule automobile thermique comportant une unité de commande électronique configurée pour mettre en œuvre ledit procédé de distinction entre des émissions d’oxydes d’azote (NOX) et des émissions d’ammoniac (NH3) après un traitement par un convertisseur catalytique à essence d’une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.