FR2907510A3

FR2907510A3 - METHOD FOR TREATING NOX OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2907510A3
Application number: FR0654459A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Marchal; Jacky Lenoir
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-04-25

Abstract

Procédé de traitement des NOx d'un moteur 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, 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.A method for treating NOx of a spark-ignition engine, operating at a richness of the order of 1, and using an exhaust gas post-treatment system comprising a NOx catalyst, wherein when a survey of the foot of the vehicle acceleration pedal is detected, it comprises a recirculated gas flow increase control step combined with an intake gas flow rate reduction, fuel injection and shift control. 'ignition.

Description

1 PROCEDE DE TRAITEMENT DES NOX D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La1 METHOD FOR TREATING NOX OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

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. The present invention relates to processes for the treatment of nitrogen oxides, called NOx, of an internal combustion engine, implemented by an electronic calculator. The technical field to which the process according to the invention is particularly applicable relates to internal combustion engines using gasoline as fuel, spark ignition, operating at a richness of the order of 1, and using a post system. treatment of the exhaust gases comprising a NOx catalyst. This NOx catalyst, unlike a NOx trap also commonly called noxtrap, continuously processes the NOx contained in the flow of exhaust gas passing through this catalyst. This catalyst, or rather this catalytic phase of NOx treatment, can be part of a three-way catalyst pollution control system, because it deals with three types of pollutants: hydrocarbons, or HC, unburned, carbon monoxide, or CO, and NOx. The NOx catalyst, to be effective, must operate in a given temperature range and in a given range of richness. Wealth is defined as a ratio between the oxygen level and the fuel (HC) content present in the exhaust. The range of wealth must be narrow, of the order of 1 with plus or minus a few thousandths. A detrimental effect of a decreasing richness is that, for example, oxygen poisons the catalytic phase reduction sites intended to treat NOx, and forces the design of larger catalytic surfaces taking into account these poisoning phenomena. This entails significant additional costs. The temperature range is when it is of the order of 350 C to 400 C. When the NOx catalyst temperature is below this range, its operation is reduced or nonexistent. Wealth can drop especially during a deceleration of the engine. Indeed, when the engine computer detects a lift of the driver of the vehicle, it cuts the fuel injection to cause a deceleration of the engine speed. It is the same for the temperature of the exhaust gas: their temperature drops and they then cool the NOx catalyst.

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.The invention proposes to remedy the problem of decreasing the richness and the temperature of the exhaust gases of this type of engine during a deceleration phase, in order to reduce the amount of precious metal in the engine. catalytic phase treating 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.The invention thus proposes a process for treating NOx of an engine of the type described above in which when a lift of the accelerator pedal of the vehicle is detected, it comprises a control step of increase in recirculated gas flow combined with control of lower intake gas flow, fuel injection and ignition shift. Combining these four controls together controls the richness and temperature of the exhaust gases during a deceleration phase. According to a characteristic of the invention, the step of controlling the decrease of the intake gas flow consists of acting on the throttle body which is upstream of the arrival of the recirculated gases, so as to reduce the flow rate of intake gas. According to a characteristic of the invention, the step of controlling the increase of the recirculated gas flow consists in acting on the EGR valve, so as to allow a flow of recirculated gases. According to one characteristic of the invention, the ignition offset control step consists in delaying the ignition advance of the spark plugs. (In order to degrade the combustion so as not to create engine torque) According to one characteristic of the invention, the step of controlling the fuel injection consists in injecting fuel into the mixture formed by the intake gases. and recirculated gases. According to one characteristic of the invention, the four commands are determined using a pre-established map based on the speed of the vehicle and the engine speed. The present invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description of an embodiment taken by way of example and in no way limiting, and illustrated by FIG. 1 showing a diagram of the internal combustion engine and the calculating computer. in effect the process. In Figure 1, the engine comprises - an intake line, - an exhaust line, - a recirculated gas circuit, also called EGR circuit, - an injection system, 2907510 3 - and an ignition system ordered. The intake line includes, without limitation, an intake duct 1, a throttle body 2 and an intake manifold 3. The throttle body 2 is in the intake duct 1. The manifold 5 of intake 3 comprises an inlet duct 4 which is connected to the intake duct 1. The inlet duct 4 is divided into four outlet ducts 5 connected to the four cylinders 6 of the engine. The injection system comprises four fuel injectors 7. Each injector is mounted at an outlet duct of the intake manifold 3, so as to spray fuel into this outlet duct, and mixing with the inlet gases. The exhaust line comprises an exhaust manifold 8, an exhaust duct 9 connected to the exhaust manifold 8 and a NOx decontamination system 10 connected to the exhaust duct. The decontamination system 10, or rather the catalytic phase of NOx treatment present in the pollution control system 10, can be part of a three-way catalyst pollution control system, since it deals with three types of pollutants: hydrocarbons, or HC, unburned, carbon monoxide, or CO, and 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.The EGR circuit comprises an EGR duct 11 and an EGR valve 12. The EGR duct 11 is connected on one side to the exhaust duct 9 upstream of the NOx catalyst 10 and on the other side to the inlet duct 1 downstream of the throttle body 2. The EGR conduit 11 comprises the EGR valve 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.The controlled ignition system comprises four spark plugs 13 each disposed at a combustion chamber of the engine (also represented by the reference 6 of the cylinders). The electronic engine control computer 14 is provided to control the throttle body 2, the EGR valve 12, the injectors 7 and the controlled ignition system. It is also intended to detect a survey of the driver of the vehicle. It may be a signal sent to the computer from a sensor 15 connected to the accelerator pedal of the vehicle for example. This signal thus reflects a cutoff of the injection, and thus a deceleration of the engine.

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.The engine computer 14 uses the method according to the invention when the lift of the accelerator pedal of the vehicle is detected. The process is then remarkable in that it comprises a recirculated gas flow increase control step combined with an intake gas flow decrease, fuel injection 2907510 4 and shift off control. 'ignition. Combining these four controls together controls the richness and temperature of the exhaust gases during a deceleration phase.

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.The step of controlling the decrease of the intake gas flow consists in acting on the throttle body 2 which is upstream of the arrival of the recirculated gases, so as to lower the flow of intake gas. The step of controlling the increase of the recirculated gas flow consists in acting on the EGR valve 12, so as to allow a flow rate of 10 recirculated gases. The step of controlling the fuel injection is to inject fuel into the mixture formed by the intake gases and the recirculated gases. The ignition shift control step is to delay the ignition timing of the spark plugs 13. This step is intended to cause the recirculated air-gas mixture and the fuel to explode in the cylinders, but by generating as little engine torque as possible. It is therefore to degrade the combustion to not create engine torque. According to an additional characteristic of the method, the four commands are determined using a pre-established mapping function of the vehicle speed and the engine speed. The computer uses the vehicle speed and engine speed information to determine on the map what control parameters occur in the four steps combined in them. The speed and engine speed information are available on the vehicle computer network, and are read by the computer 14. This map is prerecorded in the computer. It can be established on a bench motor / vehicle: for given values of engine speed and vehicle speed, we look what are the values of these 4 control parameters that make it possible to get closer to the activation temperature of the vehicle. NOx catalyst and a richness approaching as much as possible of 1. It is then recorded these values of the 4 control parameters for each couple of speeds and vehicle speed.

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.An advantage of this mapping is that it is not necessary to include a temperature sensor and / or a richness probe at the NOx depollution system 10 to carry out the process according to the invention.

Claims

claims

1) NOx treatment process of a spark ignition engine, operating at a richness of the order of 1, and using an exhaust gas aftertreatment system 10 comprising a NOx catalyst, in which when a lift of the accelerator pedal of the vehicle is detected, it comprises a recirculated gas flow increase control step combined with a control of decrease of the intake gas flow, fuel injection and ignition shift.

2) Process according to claim 1, wherein the step of controlling the decrease of the intake gas flow rate acts on the throttle body (2) which is upstream of the arrival of the recirculated gases, so as to lower the intake gas flow.

3) Method according to any one of the preceding claims, wherein the recirculated gas flow increase control step is to act on the EGR valve (12), so as to allow a flow of recirculated gas.

4) Method according to any one of the preceding claims, wherein the ignition shift control step is to delay the ignition timing of the spark plugs (13).

5) Method according to any one of the preceding claims, wherein the step of controlling the fuel injection is to inject fuel in the mixture formed by the inlet gas and the recirculated gas.

6) Method according to any one of the preceding claims, wherein the four commands are determined using a pre-established mapping function of the vehicle speed and engine speed. 5