Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution associés à des moyens formant catalyseur La présente invention concerne un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile. The present invention relates to a system for assisting the regeneration of depollution means integrated in an exhaust line of a motor vehicle diesel engine.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système dans Ie- quel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection.More particularly, the invention relates to such a system in which the engine is associated with common roll fuel supply means thereof, in at least one post injection.
Une telle post-injection est, de façon classique, une injection de carbu¬ rant après le point mort haut du cylindre considéré.Such a post-injection is, in a conventional manner, an injection of carbu¬ rant after top dead center of the cylinder considered.
Ces moyens d'alimentation sont adaptés pour mettre en oeuvre, à iso- couple, par modification de paramètres de contrôle de fonctionnement du moteur, différentes stratégies de régénération permettant d'obtenir des niveaux thermi¬ ques différents dans la ligne d'échappement.These supply means are adapted to implement, by iso-torque, by modifying engine operating control parameters, different regeneration strategies for obtaining different thermal levels in the exhaust line.
Ainsi par exemple, des moyens d'alimentation mettant en œuvre une première stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 1 et une seconde stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 2 et/ou une stratégie de niveau 2 surcalibré, ont déjà été proposés.Thus, for example, feed means implementing a first regeneration strategy according to a so-called level 1 strategy and a second regeneration strategy according to a so-called level 2 strategy and / or an overcalibrated level 2 strategy have already been implemented. proposed.
On sait en effet que pour assurer la régénération de moyens de dépol¬ lution tels qu'un filtre à particules, les suies piégées dans celui-ci sont brûlées grâce à la thermique fournie par le moteur et à l'exotherme réalisé par la conver- sion des HC et du CO sur des moyens formant catalyseur d'oxydation placés par exemple en amont du filtre à particules.It is known that in order to ensure the regeneration of depol¬ lution means such as a particulate filter, the soot trapped in it is burned thanks to the heat supplied by the engine and to the exotherm produced by the conversion. HC and CO on oxidation catalyst means placed for example upstream of the particulate filter.
Cette combustion peut être assistée par un élément catalyseur mélan¬ gé aux suies, issu par exemple d'un additif d'aide à la régénération, mélangé au carburant d'alimentation du moteur ou bien par un catalyseur déposé directement sur les parois du filtre à particules (filtre à particules catalysé).This combustion can be assisted by a catalyst element melan¬ with soot, resulting for example from a regeneration aid additive, mixed with the engine feed fuel or by a catalyst deposited directly on the walls of the filter to particles (catalyzed particle filter).
Plus les niveaux thermiques dans la ligne d'échappement en entrée du filtre à particules sont élevés, plus la durée de régénération du filtre est courte.The higher the thermal levels in the exhaust line at the inlet of the particulate filter, the shorter the regeneration time of the filter.
Or, en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages, les niveaux atteints à travers les stratégies d'aide à la régénération classiques du filtre à particules, peuvent se révéler insuffisants pour assurer la régénération correcte du filtre, ce qui peut se traduire par des ré¬ générations très longues et donc très consommatrices de carburant, voire incom¬ plètes.
Toute stratégie d'élévation de niveaux thermiques lors de ces roulages critiques permet alors d'assurer des régénérations complètes, de réduire la sur¬ consommation due à cette régénération du filtre à particules, et surtout d'augmenter la marge de sécurité par rapport à la fissuration ou à la casse de ces filtres.However, in critical driving conditions, such as in the city or in traffic jams, the levels achieved through the conventional regeneration assistance strategies of the particulate filter may be insufficient to ensure the correct regeneration of the filter. which can result in very long generations and therefore very fuel-consuming, or even incomplete. Any strategy of elevation of thermal levels during these critical rollings then makes it possible to ensure complete regenerations, to reduce the over consumption due to this regeneration of the particulate filter, and especially to increase the margin of safety with respect to the cracking or breakage of these filters.
Le but de l'invention est de proposer une telle stratégie. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation et intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule auto- mobile, dans lequel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres du moteur, adaptés, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur et en mettant en œuvre des post-injections de carburant dans les cylindres de celui-ci, pour faire basculer le moteur entre trois stratégies de régénération des moyens de dépollution, la pre- mière dite stratégie de niveau 1 , la deuxième dite stratégie de niveau 2 et la troi¬ sième dite stratégie de niveau 2 surcalibré, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, le niveau thermique obtenu par application de la stratégie de niveau 2 surcalibré étant supérieur à celui obte¬ nu par application de la stratégie de niveau 2, qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la stratégie de niveau 1 , caractérisé en ce que les moyens d'alimentation sont raccordés à des moyens de détection d'une requête de régénération des moyens de dépollution pour piloter les moyens d'alimentation afin d'enclencher un fonctionnement du moteur selon la stratégie de niveau 1 , des moyens de surveillance de l'état d'amorçage des moyens for- mant catalyseur pour enclencher la stratégie de niveau 2 surcalibré, des moyens d'acquisition du niveau thermique dans la ligne d'échappement pour enclencher la stratégie de niveau 2 du moteur lorsque ce niveau thermique dépasse une température d'objectif prédéterminée, pendant une première période de temps prédéterminée ou pour couper la régénération si cette température n'a pas été atteinte avant l'expiration d'une seconde période de temps maximale prédétermi¬ née, et des moyens de surveillance du fonctionnement en niveau 2 du moteur pour piloter un fonctionnement du moteur en niveau 2 surcalibré si le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en dessous d'un seuil de tem¬ pérature basse prédéterminée pendant une troisième période de temps, et ce,
avec rebouclage des stratégies, jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt de la régénération par les moyens de détection. Suivant d'autres caractéristiques :The object of the invention is to propose such a strategy. For this purpose, the subject of the invention is a system for assisting the regeneration of depollution means associated with oxidation catalyst means and integrated into an exhaust line of a motor vehicle diesel engine. wherein the engine is associated with common rail fuel supply means of the engine cylinders, adapted by modifying engine operation control parameters and implementing fuel post-injections into the cylinders of the engine. in order to switch the engine between three strategies for regeneration of the means of decontamination, the first so-called level 1 strategy, the second called level 2 strategy and the third one called the supercalibrated level 2 strategy, making it possible to to obtain different thermal levels in the exhaust line, the thermal level obtained by applying the supercalibrated level 2 strategy being higher than that obtained by application of the level 2 strategy, which itself is greater than that obtained by application of the level 1 strategy, characterized in that the supply means are connected to means for detecting a request for regeneration of the means depollution device for controlling the supply means in order to initiate an operation of the engine according to the level 1 strategy, means for monitoring the starting state of the catalyst means to trigger the overcalibrated level 2 strategy, thermal level acquisition means in the exhaust line for engaging the engine level 2 strategy when said thermal level exceeds a predetermined target temperature for a first predetermined period of time or for cutting the regeneration if said temperature has not been reached before the expiry of a second predetermined maximum period of time, and the level 2 operation of the engine to control a supercalibrated level 2 engine operation if the thermal level in the exhaust line drops below a predetermined low temperature threshold for a third period of time, and with looping strategies, until detection of a request to stop regeneration by the detection means. According to other characteristics:
- les températures d'objectif et basse sont calibrables ; - les périodes de temps sont calibrables ;- The objective and low temperatures are calibrated; - time periods are calibrated;
- il comporte des moyens d'émission de la requête de régénération et d'arrêt de celle-ci ;it comprises means for transmitting the request for regeneration and for stopping it;
- les moyens de surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur et d'acquisition de niveau thermique dans la ligne d'échappement, comprennent des capteurs de température ;the means for monitoring the starting state of the catalyst means and for acquiring a thermal level in the exhaust line comprise temperature sensors;
- les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules ;the depollution means comprise a particulate filter;
- le filtre à particules est catalysé ;the particulate filter is catalyzed;
- les moyens de dépollution comprennent un piège à NOx ;the depollution means comprise a NOx trap;
- le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec des parti- cules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération ;the fuel comprises an additive intended to be deposited with particles to which it is mixed, on the depollution means to facilitate their regeneration;
- le carburant comporte un additif formant piège à NOx,the fuel comprises an additive forming a NOx trap,
- les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC ; et - le moteur est associé à un turbocompresseur.the depollution means are impregnated with a SCR formulation providing a CO / HC oxidation function; and the engine is associated with a turbocharger.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which:
- la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un système d'aide selon l'invention ; etFIG. 1 represents a block diagram illustrating the structure of a help system according to the invention; and
- la Fig.2 représente un organigramme illustrant le fonctionnement de celui-ci.- Fig.2 shows a flowchart illustrating the operation thereof.
On a en effet illustré sur la figure 1 , un système d'aide à la régénéra¬ tion de moyens de dépollution désignés par la référence générale 1 , associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation, désignés par la référence générale 2 et placés dans une ligne d'échappement 3 d'un moteur thermique tel qu'un mo¬ teur Diesel de véhicule automobile.FIG. 1 has in fact illustrated a system for assisting the regeneration of depollution means designated by the general reference 1, associated with oxidation catalyst means, designated by the general reference 2 and placed in an exhaust line 3 of a heat engine such as a diesel engine of a motor vehicle.
Ce moteur est désigné par la référence générale 4 et peut être associé par exemple à un turbocompresseur dont la portion de turbine 5 est associée à la
ligne d'échappement et dont la portion de compresseur 6 est placée en amont du moteur.This engine is designated by the general reference 4 and can be associated for example with a turbocharger whose turbine portion 5 is associated with the exhaust line and the compressor portion 6 is placed upstream of the engine.
Le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres de celui-ci, désignés par la référence générale 7, dont le fonctionnement est contrôlé par un superviseur 8.The engine is associated with common rail fuel supply means of the cylinders thereof, designated by the general reference 7, the operation of which is controlled by a supervisor 8.
Ces moyens sont alors adaptés pour contrôler le fonctionnement du moteur et en particulier, par modification de paramètres de contrôle du fonction¬ nement de ce moteur, pour faire basculer celui-ci entre trois stratégies de régéné¬ ration des moyens de dépollution, désignées par la référence générale 9 sur cette figure, une première dite stratégie de niveau 1 ,11 , une deuxième dite stra¬ tégie de niveau 2, 12, et une troisième dite stratégie de niveau 2 surcalibré, 13, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement.These means are then adapted to control the operation of the engine and in particular, by modifying the control parameters of the function of the engine, to switch it between three regeneration strategies of the depollution means, designated by the general reference 9 in this figure, a first so-called level 1 strategy, 11, a second so-called level 2 strategy, 12, and a third said supercalibrated level 2 strategy, 13, to obtain different thermal levels in the exhaust line.
C'est ainsi que le niveau thermique obtenu par application de la troi- sième stratégie de niveau 2 surcalibré est supérieur à celui obtenu par applica¬ tion de la deuxième stratégie de niveau 2 qui est lui-même supérieur à celui ob¬ tenu par application de la première stratégie de niveau 1.Thus, the thermal level obtained by applying the third supercalibrated level 2 strategy is higher than that obtained by applying the second level 2 strategy, which itself is greater than that obtained by application. of the first level 1 strategy.
Le superviseur 8 est également relié à des moyens d'émission d'une requête de régénération des moyens de dépollution ou d'arrêt de celle-ci, dési- gnés par la référence générale 15 sur cette figure 1 et à différents capteurs de température, par exemple 16, 17 et 18, répartis dans la ligne d'échappement pour acquérir des niveaux thermiques dans celle-ci, comme cela sera décrit plus en détail par la suite.The supervisor 8 is also connected to means for transmitting a request for regeneration of the depollution or stopping means thereof, designated by the general reference 15 in this FIG. 1 and to different temperature sensors. for example 16, 17 and 18, distributed in the exhaust line to acquire thermal levels therein, as will be described in more detail later.
Le capteur de température 16 est adapté pour acquérir par exemple le niveau thermique dans la ligne d'échappement, tandis que les capteurs 17 et 18, placés de part et d'autre des moyens formant catalyseur, permettent de détermi¬ ner par exemple l'état d'amorçage de ceux-ci, de façon classique.The temperature sensor 16 is adapted to acquire, for example, the thermal level in the exhaust line, whereas the sensors 17 and 18, placed on either side of the catalyst means, make it possible to determine, for example, the boot state thereof, conventionally.
Le fonctionnement de ce système est illustré sur la figure 2 et débute par la réception par le superviseur 8 d'une requête de régénération des moyens de dépollution.The operation of this system is illustrated in FIG. 2 and begins with the reception by the supervisor 8 of a request for regeneration of the depollution means.
A la détection de cette requête de régénération, les moyens d'alimentation 7, 8 sont alors adaptés pour enclencher un fonctionnement du mo¬ teur selon la première stratégie de niveau 1 , en 21.
Ces moyens assurent alors une surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur en 22, pour enclencher dès que les moyens formant catalyseur sont activés, la troisième stratégie de niveau 2 surcalibré en 23.On detection of this regeneration request, the supply means 7, 8 are then adapted to engage a motor operation according to the first level 1 strategy, at 21. These means then ensure a monitoring of the priming state of the catalyst forming means 22, to switch on as soon as the catalyst means are activated, the third level 2 strategy overscaled 23.
Le niveau thermique dans la ligne d'échappement est alors acquis et analysé pour enclencher la stratégie de niveau 2 du moteur lorsque ce niveau thermique dépasse une température d'objectif prédéterminée pendant une pre¬ mière période de temps prédéterminée ou pour couper la régénération si cette température n'a pas été atteinte avant l'expiration d'une seconde période de temps maximale prédéterminée. Ces différents tests sont désignés par la référence générale 24 sur cette figure, la fin de la régénération étant désignée par la référence générale 25, tandis que l'enclenchement de la stratégie de niveau 2, est désigné par la réfé¬ rence générale 26.The thermal level in the exhaust line is then acquired and analyzed to initiate the level 2 engine strategy when the thermal level exceeds a predetermined target temperature for a first predetermined period of time or to cut the regeneration if this temperature has not been reached before the expiry of a second predetermined maximum time period. These different tests are designated by the general reference 24 in this figure, the end of the regeneration being designated by the general reference 25, while the engagement of the level 2 strategy is designated by the general reference 26.
Le fonctionnement du moteur en niveau 2 est alors surveillé pour dé- clencher un fonctionnement de ce moteur en niveau 2 surcalibré si le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en dessous d'un seuil de tem¬ pérature basse prédéterminée pendant une troisième période de temps et ce, avec rebouclage des stratégies, jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt de ré¬ génération par les moyens de détection. Ces différents tests sont désignés par la référence générale 27 sur cette figure, qui, tant que le niveau thermique dans la ligne d'échappement n'est pas redescendu en-dessous de la température basse prédéterminée, se reboucle au niveau de l'étape 26 de stratégie de niveau 2 et dans le cas où le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en-dessous de la température basse prédéterminée, bascule le moteur sur un fonctionnement en niveau 2 sur¬ calibré en 28, qui se reboucle sur l'étape de test 24 décrite précédemment.The operation of the engine in level 2 is then monitored to trigger an operation of this supercalibrated level 2 engine if the thermal level in the exhaust line falls below a predetermined low temperature threshold during a third period. time and this, with looping strategies, until the detection of a re¬ generation stop request by the detection means. These various tests are designated by the general reference 27 in this figure, which, as long as the thermal level in the exhaust line has not fallen below the predetermined low temperature, loops back to step 26 of level 2 strategy and in the case where the thermal level in the exhaust line drops below the predetermined low temperature, switches the engine on a level 2 operation sur¬ calibrated at 28, which loops on the test step 24 described above.
Ceci permet alors de maximiser les chances de réussite de la régéné¬ ration notamment en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages. II va de soi que les températures d'objectif et basse déterminée sont calibrables, de même que les périodes de temps mentionnées précédemment.This then makes it possible to maximize the chances of success of the regeneration especially in critical driving conditions, such as in the city or in traffic jams. It goes without saying that the objective and low temperatures determined are calibrated, as well as the periods of time mentioned above.
A titre d'exemple, on peut passer des critères suivants pour une calibration classique d'aide à la régénération d'un filtre à particules de niveau 2 :
- température maximale collecteur d'échappement =800°CBy way of example, the following criteria can be passed for a conventional calibration of aid for the regeneration of a level 2 particulate filter: - maximum temperature exhaust manifold = 800 ° C
- exotherme catalyseur maximal = 15O0Cmaximum catalyst exotherm = 15O 0 C
- température sortie catalyseur maximale = 71O0Cmaximum catalyst outlet temperature = 71O 0 C
- température interne catalyseur maximale = 76O0Cmaximum internal catalyst temperature = 76O 0 C
- teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 3%- minimum oxygen content of the catalyst exit gas = 3%
aux critères suivants pour une stratégie de niveau 2 surcalibré :the following criteria for an over-calibrated level 2 strategy:
- température maximale collecteur d'échappement =830°C- maximum temperature exhaust manifold = 830 ° C
- exotherme catalyseur maximal = 2000C- exotherm maximum catalyst = 200 0 C
- température sortie catalyseur maximale = 73O0Cmaximum catalyst outlet temperature = 73O 0 C
- température interne catalyseur maximale = pas de valeur maximale- maximum internal catalyst temperature = no maximum value
- teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 2% ;minimum oxygen content of the catalyst output gases = 2%;
Avec les résultats suivants :With the following results:
II va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés et que les moyens de dépollution peuvent corn-
porter un filtre à particules, comme par exemple un filtre à particules catalysé ou encore un piège à NOx.Of course, it goes without saying that different embodiments of this system can be envisaged and that the means of decontamination can carry a particulate filter, such as a catalyzed particulate filter or a NOx trap.
De plus, le carburant peut également comporter un additif destiné à se déposer avec les particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollu- tion pour faciliter leur régénération.In addition, the fuel may also comprise an additive intended to be deposited with the particles to which it is mixed, on the depollution means to facilitate their regeneration.
Ces moyens de dépollution peuvent également être imprégnés avec une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC de façon classi¬ que.These depollution means may also be impregnated with a SCR formulation providing a CO / HC oxidation function in a conventional manner.
D'autres moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être envisa- gés et les moyens de dépollution et les moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être intégrés dans un seul et même élément, notamment sur le même substrat.Other oxidation catalyst means may be envisaged and the depollution means and the oxidation catalyst means may be integrated into one and the same element, in particular on the same substrate.
A titre d'exemple, un filtre à particules intégrant la fonction d'oxydation peut être envisagé. De même, un piège à NOx intégrant une telle fonction d'oxydation peut également être envisagé, que celui-ci soit additivé ou non.By way of example, a particulate filter incorporating the oxidation function can be envisaged. Similarly, a NOx trap incorporating such an oxidation function can also be envisaged, whether or not it is additive.
Cette fonction d'oxydation et/ou de piège à NOx peut être remplie, par exemple par un additif mélangé au carburant.
This oxidation function and / or NOx trap can be filled, for example by an additive mixed with the fuel.