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FR3026432A1 - Procede de commande de purge en oxydes de soufre d’un moyen de depollution present dans une ligne d’echappement d’un vehicule automobile - Google Patents

Procede de commande de purge en oxydes de soufre d’un moyen de depollution present dans une ligne d’echappement d’un vehicule automobile Download PDF

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FR3026432A1
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Charles Bizet
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Abstract

L'invention porte sur un procédé de commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le moyen de dépollution (2) absorbant des oxydes de soufre contenus dans les gaz d'échappement et les désorbant lors d'une purge, une purge étant déclenchée quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) est supérieure à une masse critique, la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) étant régulièrement estimée, caractérisé en ce que la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) est estimée selon un modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dans le ou du moyen de dépollution (2). Application dans le domaine des véhicules automobiles.

Description

PROCEDE DE COMMANDE DE PURGE EN OXYDES DE SOUFRE D'UN MOYEN DE DEPOLLUTION PRESENT DANS UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention porte sur un procédé de commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile. [0002] Le domaine technique de la présente invention est donc la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique à essence ou Diesel d'un véhicule. Plus particulièrement mais non limitativement, la présente invention est applicable à des moteurs avec un système de dépollution concernant notamment les oxydes d'azote sous la forme d'un piège à oxydes d'azote passif et pouvant comporter au moins un filtre à particules. [0003] Ainsi, le procédé de commande de purge en oxydes de soufre trouve une application particulièrement intéressante dans un procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le système de dépollution en oxydes d'azote comprenant au moins un piège à oxydes d'azote passif du type PNA (en anglais Passive NOx Adsorber) ou LNT (en anglais Lean NOx Trap) en tenant compte du possible empoissonnement du piège à oxydes d'azote par la présence d'oxydes de soufre provenant du carburant utilisé par le véhicule automobile. [0004] De préférence, un système RCS (en anglais SCR - Selective Catalytic Reduction) de réduction catalytique sélective est aussi inclus dans la ligne d'échappement du véhicule automobile pour contribuer à l'élimination des oxydes d'azote des gaz d'échappement en association avec le piège à oxydes d'azote. En particulier, le système RCS et le piège à oxydes d'azote peuvent être permutés pour assurer la dépollution ou fonctionner ensemble. La première possibilité peut avoir lieu quand le réservoir RCS est vide ou à un niveau critique pour assurer une dépollution satisfaisante dans les kilomètres à parcourir. [0005] II existe en effet deux principaux systèmes de dépollution des oxydes d'azote. Le premier système est appelé système RCS pour Réduction Catalytique Sélective. Le procédé de réduction fonctionne par injection dans la ligne d'échappement d'un agent de dépollution dit réducteur RCS, cet agent étant avantageusement mais non limitativement de l'urée ou un dérivé de l'urée. Un système RCS injecte l'agent réducteur RCS dans la ligne d'échappement, cet agent neutralisant les oxydes d'azote. [0006] Le second système de dépollution des oxydes d'azote qui pourront aussi être dénommés ci-après NOx utilise des pièges à oxydes d'azote, par exemple un système de piège à oxydes d'azote du type LNT qui élimine les NOx via un bref passage en richesse 1 ou supérieure dans les gaz en sortie moteur où les HO réagissent avec les NOx stockés et et les neutralisent en les transformant en N2. Ce système est dite « Actif » parce qu'il y une modification au contrôle moteur. Un autre système de piège « Passif » à oxydes d'azote du type PNA est dit passif parce qu'il n'y a pas de passage en richesse 1. [0007] Ces pièges permettent la rétention des oxydes d'azote dans des conditions de fonctionnement du moteur non favorables de dépollution, ce piège à NOx pouvant libérer et/ou détruire les oxydes d'azote piégés dans d'autres conditions plus favorables à leur destruction. Ces différents types de pièges seront regroupés ci-après sous la dénomination de piège à NOx. [0008] Un tel piège à NOx en tant qu'adsorbeur de NOx peut être utilisé en association avec un système RCS. Ceci permet d'augmenter l'efficacité d'élimination des oxydes d'azote par adsorption des oxydes d'azote à température basse et désorption des oxydes une fois que le catalyseur RCS est actif. Le système RCS est fréquemment placé en aval du piège à NOx. [0009] Un piège adsorbeur passif de NOx retient sur des sites prévus en son intérieur les oxydes d'azote par réaction chimique. Une fois que le piège est rempli d'oxydes d'azote ayant réagi, il peut être procédé par une stratégie d'injection d'un surplus de carburant, donc à l'envoi d'un excès d'hydrocarbures ou HO à travers la ligne d'échappement, ces hydrocarbures réagissant avec les oxydes d'azote alors libérés et les neutralisant. [0010] Les deux modes de dépollution en oxydes d'azote RCS ou piège à NOx précédemment mentionnés présentent des avantages et des désavantages spécifiques. [0011] L'avantage majeur d'un piège à NOx Actif à absorption est de ne pas nécessiter la présence d'un réservoir d'agent réducteur, d'une ligne d'agent réducteur chauffée, d'un injecteur d'agent réducteur etc. Le matériau de piégeage des oxydes d'azote peut être intégré dans un catalyseur d'oxydation, par exemple un catalyseur d'oxydation Diesel ou DOC, un tel catalyseur étant principalement utilisé pour la dépollution en monoxyde de carbone ou CO ou en hydrocarbures ou HC. Un piège à NOx passif à absorption présente donc un faible encombrement et une masse réduite ainsi qu'un moindre coût. [0012] Un autre avantage majeur d'un piège à NOx Actif est que le fonctionnement de la dépollution n'est pas affecté par un manque d'agent de dépollution dans un quelconque réservoir. Ce n'est pas le cas pour un système RCS et un piège à NOx Actif est de ce point de vue très avantageux par rapport à un système RCS pour un conducteur qui n'a pas à se soucier du remplissage d'un réservoir d'agent de dépollution pour le fonctionnement du piège. [0013] Si un piège à NOx Actif présente accessoirement le désavantage d'impliquer une plus grande consommation de carburant et d'augmenter aussi les émissions de 002, il présente le désavantage notoire d'être susceptible d'être empoisonné par des oxydes de soufre provenant du carburant du véhicule automobile et prenant la place des NOx en son intérieur. Sa faculté de rétention des NOx est alors amoindrie. Le même problème est aussi associé au piège à NOx Passif. Les sites qui stockent les NOx dans les pièges à NOx (actif ou passif) sont très similaire donc le stockage de SOx est également très similaire et également beaucoup difficile à faire déssorber dans les deux technologies. [0014] La teneur en soufre des carburants varie selon les pays. Si cette teneur peut être environ de 5 à 1Oppm d'oxydes de soufre ou SOx dans un carburant Diesel, elle peut atteindre jusqu'à 3000ppm pour un carburant essence dans d'autres pays. [0015] Les oxydes de soufre ou SOx sont adsorbés dans le piège à NOx (passif ou actif) sur les sites de stockage des NOx, ce qui réduit graduellement les capacités de stockage des NOx du piège donc sa capacité de dépollution, notamment à faible température. [0016] De plus, quand un piège à NOx (passif ou actif) est présent dans la ligne d'échappement conjointement avec un système RCS, il y a un risque d'une injection d'agent de dépollution dit réducteur RCS dans ce système plus grande que nécessaire étant donné que la concentration évaluée de NOx est faussée par la présence de SOx. Ceci conduit à une dépense en agent de dépollution non souhaitable. [0017] Le brevet FR-A-2 927 943 divulgue un procédé de commande d'une purge en oxydes de soufre d'un pot catalytique avec un modèle d'évaluation de la teneur en soufre pour lequel on définit une efficacité instantanée de stockage des oxydes de soufre (EFFS0x) de la manière suivante : EFFSOX = 1 débit de SOx à la sortie de la ligne d'échappement 3 débit de SOX à la sortie moteur 130 et on évalue une masse courante (SSi) d'oxydes de soufre adsorbée dans le pot, à un instant d'échantillonnage i, en utilisant le modèle : SSi-F1 = SSi + QS0x EFFSOX où QS0x est le débit d'oxydes de soufre dans l'échappement du moteur. [0018] Premièrement, le problème majeur d'un tel modèle de contrôle des oxydes de soufre est que s'il convient bien à un logiciel de contrôle commande, il se révèle peu précis notamment pour des concentrations faibles adsorbées et désorbées. Sur une longue durée, des déviations dans les concentrations de SOX stockés en remplacement des NOx ainsi calculés par rapport à la réalité vont conduire une moindre efficacité en dépollution en NOx et à une sur-injection d'agent réducteur RCS. [0019] Deuxièmement, les modèles décrits dans ce document ne prennent pas en considération la durée prise pour la désorption en SOx. [0020] Troisièmement, les modèles décrits dans ce document sont relatifs à des technologies pour catalyseur d'oxydation Diesel ou DOC et ne prennent pas en compte un stockage de NOx avec un piège de NOx passif indépendant. Ceci entraîne des imprécisions dans la gestion du système RCS se trouvant en aval et conduit à une dépollution amoindrie en NOx ainsi qu'a une sur-injection d'agent réducteur RCS. [0021] Ces trois désavantages impactent aussi le bon fonctionnement de tous les éléments de dépollution présents dans la ligne d'échappement du véhicule automobile, principalement la dépollution RCS ainsi que les purges du piège de NOx passif. [0022] Le problème à la base de la présente invention, pour une ligne d'échappement dans un véhicule automobile comprenant au moins un système de dépollution en oxydes d'azote sous la forme d'un piège de NOx passif est pouvoir mieux évaluer la concentration en oxydes de soufre ou SOx stockés dans le piège afin de mieux contrôler le fonctionnement du système de dépollution quand le piège à NOx passif désorbe les oxydes d'azote qu'il contient. [0023] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le moyen de dépollution absorbant des oxydes de soufre contenus dans les gaz d'échappement et les désorbant lors d'une purge, une purge étant déclenchée quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution est supérieure à une masse critique, la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution étant régulièrement estimée, caractérisé en ce que la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution est estimée selon un modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dans le ou du moyen de dépollution. [0024] Avantageusement, la masse courante d'oxydes de soufre stockée estimée [SOx stocké] dans le moyen de dépollution est estimée selon l'équation suivante : ([SOx stocké]) = ([SOx sortie Moteur] * taux d'écoulement * Ts) * taux de désorption SOx) - [SOx] sortie dans laquelle équation [SOx sortie Moteur] est la masse estimée des oxydes de soufre à la sortie du moteur, taux d'écoulement est le taux d'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement, Ts est la température en surface du moyen de dépollution d'air, taux de désorption SOx est le taux de désorption des oxydes de soufre dans le moyen de dépollution, [SOx] sortie est la masse estimée d'oxydes de soufre en sortie du moyen de dépollution. [0025] Avantageusement, Il est estimé un taux d'absorption et de désorption des oxydes de soufre selon les équations suivantes : Taux d'adsorption SOx = K ads, SOx * [ SOx]*(1-0S0x) K ads, SOx = Aads,S0x * exp (-Eads, SOx / R*Ts) Taux de désorption SOx = K des, SOx * [eS0x] K des, SOx = Ades,S0x * exp (-Edes, SOx * [eS0x] / R*Ts) dans lesquelles équations : Kads, SOx est le taux constant d'adsorption des oxydes de soufre, [ SOx] est la masse d'oxydes de soufre dans le moyen de dépollution, OSOx est la couverture de surface d'adsorption pour les oxydes de soufre, R est la constante de gaz d'échappement, Eads,S0x est l'énergie d'activation pour l'adsorption, Ts la température en surface du moyen de dépollution, Aads,S0x est le premier facteur préexponentiel, Kdes, SOx est le taux constant de désorption des oxydes de soufre, Edes,S0x est l'énergie d'activation pour la désorption des oxydes de soufre, Ades,S0x est le second facteur préexponentiel [0026] L'invention concerne aussi un procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un moyen de dépollution sous la forme d'un ou intégrant un piège à oxydes d'azote passif absorbant les oxydes d'azote pendant une phase d'absorption et les désorbant lors d'une phase de désorption, ce piège à oxydes d'azote étant susceptible d'être empoisonné par des oxydes de soufre, caractérisé en ce que le moyen de dépollution est purgé en oxydes de soufre conformément à un tel procédé de purge précédemment décrit. [0027] Avantageusement, la masse courante d'oxydes de d'azotes dans le piège à oxydes d'azote passif sous la forme du ou intégré dans le moyen de dépollution est estimé selon un modèle spécifique aux oxydes d'azote donnant une masse courante d'oxydes d'azote stockée dans le piège à oxydes d'azote, cette masse courante d'oxydes d'azote stockée étant corrigée par soustraction d'une masse d'oxydes de soufre stockée dans le piège à oxydes d'azote estimée selon le modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre pour obtenir une masse d'oxydes d'azote effectivement stockée dans le piège à oxydes d'azote. [0028] Avantageusement, il est lancé une purge des oxydes de soufre dans le piège à oxydes d'azote quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le piège à oxydes d'azote estimée selon le modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dépasse un niveau prédéterminé jugé préjudiciable à l'efficacité de la dépollution en oxydes d'azote exercée par le piège à oxydes d'azote. [0029] Avantageusement, la ligne d'échappement présentant un système de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement de la ligne avec injection d'une quantité d'agent de réduction dans la ligne estimée en fonction de la teneur en oxydes d'azote à réduire, il est tenu compte de la masse d'oxydes de soufre stockée dans le piège à oxydes d'azote lors de l'estimation de la quantité d'agent de réduction à injecter. [0030] Avantageusement, il est prévu une possibilité de permutation du système de réduction catalytique sélective au piège à oxydes d'azote quand la quantité d'agent réducteur est en dessous d'une valeur seuil prédéterminée minimale jugée critique pour assurer la dépollution, un retour au système de réduction catalytique étant prévu dès l'ajout d'agent réducteur. [0031] L'invention concerne aussi une ligne d'échappement d'un véhicule automobile dont la dépollution est contrôlée par une unité de contrôle conformément à un tel procédé de contrôle précédemment décrit, la ligne comprenant un piège à oxydes d'azote passif, caractérisée en ce que le piège à oxydes d'azote passif est intégré dans un catalyseur d'oxydation. [0032] Avantageusement, le catalyseur d'oxydation présente une phase active d'échange avec les gaz d'échappement circulant à travers la ligne, cette phase active étant imprégnée par des dépôts d'au moins un élément chimique formant le piège à oxydes d'azote réagissant avec les oxydes d'azote en donnant un composé chimiquement stable, la phase active étant aussi susceptible de réagir avec des oxydes de soufre, des conditions de richesse supérieure à un en carburant dans la ligne d'échappement libérant les oxydes d'azote et de soufre, les oxydes d'azote étant réduits par un système de réduction catalytique sélective présent dans la ligne d'échappement en se trouvant en aval du piège à oxydes d'azote. [0033] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, [0034] L'effet technique est, d'une part, de connaître précisément la quantité de SOx qui s'est accumulée dans le piège à NOx, par exemple contenu dans le catalyseur d'oxydation, pour suivre l'évolution des fonctions de stockage et leur éventuel impact sur le système de réduction catalytique RCS. [0035] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue longitudinale d'une ligne d'échappement pouvant être contrôlée selon le procédé de la présente invention, cette ligne présentant un système RCS, un piège à oxydes d'azote intégré dans un catalyseur d'oxydation et un filtre à particules, - la figure 2 est une représentation schématique d'un diagramme pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote selon la présente invention, - la figure 3 est une représentation schématique de deux courbes de désulfatation en fonction du temps pour illustrer les effets de l'absorption et de la désorption sur la libération des oxydes de soufre dans le temps. [0036] Dans ce qui va suivre, NOx désigne les oxydes d'azote, SOx désigne les oxydes de soufre et RCS tout ce qui est relatif à une réduction catalytique sélective. [0037] La figure 1 montre un exemple de ligne d'échappement munie d'éléments de dépollution avec son unité de contrôle 9 associée. Cette ligne d'échappement présente une de ses extrémités partant du collecteur d'échappement du moteur 1 thermique du véhicule. [0038] Dans cette ligne d'échappement, il est prévu comme premier élément de dépollution un catalyseur d'oxydation 2 incluant un piège à oxydes d'azote passif ou piège à NOx suivi d'un système de réduction catalytique sélective RCS 3 et d'un filtre à particules 4, présent pour un moteur Diesel mais de plus en plus répandu pour les moteurs essence, ces particules étant généralement des particules de suie. Ce filtre à particules 4 présente un support filtrant pour la capture des particules contenues dans les gaz de la ligne d'échappement. [0039] Selon ce mode de réalisation, le catalyseur d'oxydation 2 intègre en son intérieur un matériau de piégeage d'oxydes d'azote, ce qui permet de regrouper deux éléments de dépollution en un seul élément. [0040] Le catalyseur d'oxydation 2 présente une phase active d'échange avec les gaz d'échappement circulant à travers la ligne, cette phase étant aussi appelée washcoat en anglais. Cette phase active est imprégnée par des dépôts d'au moins un élément chimique formant le piège à NOx. Cet élément chimique réagit avec les oxydes d'azote en donnant un composé chimiquement stable sauf pour des conditions de richesse supérieure à 1 en carburant dans la ligne d'échappement, les oxydes d'azote étant alors libérés et réduits par un réducteur pour former de l'azote, d'où une consommation de carburant un peu plus élevée pour le fonctionnement en désorption d'un piège à NOx. [0041] La phase active d'échange du catalyseur d'oxydation 2 peut être composée de A1203, Ti02, Zr02, Ce02,Y203 avec des éléments catalyseurs comme des métaux précieux tels que Pt, Pd, Rh, Ru, Re, Au, Ag, des métaux de transition tels que Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, des pièges à hydrocarbures comme des argiles ou des zéolithes, des métaux alcalins, des terres rares alcalines, des pérovskites dont le titanate de calcium CaTiO3, etc. [0042] Pour le stockage des oxydes d'azote, il peut être prévu des métaux d'absorption des NOx tels que des métaux alcalins, des terres rares alcalines, des métaux de transition ou des oxydes d'un, de deux ou de plusieurs des éléments suivants : des zéolithes, des zéolithes dopés avec de préférence des oxydes de Al, Ce, Zr, Cu, Fe, Mn, W et Cu et leurs mélanges, des pérovskites, des argiles, du carbone et/ou leurs oxydes. De même, d'autres matériaux tels que des oxydes de lanthanide et d'actinide et leurs dérivés peuvent être utilisés. [0043] Des métaux précieux peuvent aussi être utilisés pour accélérer le taux d'adsorption et de désorption des oxydes d'azote. Les métaux précieux et leurs dérivés comme Au, Ag, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd peuvent servir de sites de réduction des oxydes d'azote en présence de réducteurs. Les zéolithes peuvent ne pas servir seulement de matériaux d'adsorption des oxydes d'azote mais peuvent servir aussi de pièges à hydrocarbures ou HO. [0044] Tous ces exemples ne sont pas limitatifs. Une ou plusieurs phases actives d'échange peuvent être utilisées. Des matériaux servant au stockage des oxydes d'azote ou des métaux nobles du groupe du platine peuvent aussi être utilisés. Pour ordre d'idée, un catalyseur d'oxydation avec un piège à NOx peut comporter une structure monolithique en cordiérite de 1,6L avec approximativement 240 cellules par cm2 et une épaisseur de paroi de 0,15 millimètres. Le ratio de chargement en métaux du groupe du platine entre le platine, le palladium et le rhodium peut être respectivement de 2, 1 et 1. Le matériau de stockage des oxydes d'azote peut être un oxyde de césium de formule CeOx avec d'autres oxydes comme ZrOx ou Ba0x. [0045] Avantageusement, il peut être prévu une sonde 7 à oxydes d'azote en amont du piège à NOx dans le catalyseur d'oxydation 2 de même qu'une sonde 12 à oxydes d'azote en aval du filtre à particules 4, le filtre 4 pouvant être imprégné ou non d'agent de réduction catalytique. Les relevés de ces sondes 7, 12 à oxydes d'azote sont envoyés à l'unité de contrôle 9 comportant un microprocesseur pour le contrôle des émissions d'oxydes d'azote dans la ligne d'échappement. [0046] Une telle ligne d'échappement, pour la dépollution en oxydes d'azote, peut comporter simultanément un piège à NOx passif et un système de réduction catalytique sélective 3, ce dernier pouvant être intégré dans un filtre à particules 4, ce qui n'est pas le cas à la figure 1. Dans ce système de réduction catalytique sélective 3, il est prévu aussi un réservoir de liquide d'agent réducteur 8, un injecteur 5 d'agent dans la ligne. Les quantités d'agent réducteur injectées sont contrôlées par l'unité de contrôle 9. [0047] En ce qui concerne le système de réduction catalytique sélective 3, comme agent réducteur employé pour la réduction des NOx dans la ligne d'échappement, il peut être utilisé du monoxyde de carbone, des hydrocarbures, des alcools de préférence des glycols ou des glycérols, des esters, des acides, de l'ammoniac et de l'hydroxyde d'ammonium, de l'urée, de la guanidine ou sels de guanidine, ceci unitairement ou en combinaison. Ces éléments réducteurs peuvent être injectés par l'injecteur 5 dans la ligne d'échappement selon une stratégie d'injection préétablie, qui selon la présente invention peut tenir compte de la présence des SOX dans les gaz d'échappement. [0048] Le système de réduction catalytique sélective 3 et le piège à NOx dans le catalyseur 2 peuvent fonctionner conjointement à condition que le piège à NOx ne soit pas plein de NOx et soit en état d'assurer une dépollution en NOx. Lors d'une désorption du piège à NOx, le système de réduction catalytique sélective 3 a comme rôle de réduire les NOx désorbés, ce qui implique une augmentation de la quantité d'agent réducteur injecté dans la ligne. [0049] En alternative, il peut exister aussi une possibilité de permutation du système de réduction catalytique sélective au piège à oxydes d'azote en remplaçant le premier par le second ou en ne conservant que le second quand la quantité d'agent réducteur du système RCS est en dessous d'une valeur seuil prédéterminée minimale jugée critique pour assurer la dépollution, un retour au système de réduction catalytique étant prévu dès l'ajout d'agent réducteur, donc dès le remplissage du réservoir 8. [0050] D'autres éléments de dépollution, par exemple pour les hydrocarbures et le monoxyde de carbone, non montrés à cette figure peuvent aussi être prévus dans la ligne d'échappement. Ces éléments peuvent par exemple être du type catalyseur à trois voies ou catalyseur de réduction. Sur la ligne d'échappement, il peut aussi être prévu d'autres moyens de mesure des émissions, par exemple une sonde de pression 6 ou une sonde de température. [0051] La présente invention concerne essentiellement deux procédés dont le second est dépendant du premier. Le premier procédé concerne la commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile tandis que le second concerne le contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile. [0052] En regard de la figure 2, les différentes étapes d'un procédé de contrôle de dépollution incluant le procédé de commande de purge sont montrées. Il est à garder à l'esprit que certaines de ces étapes ne sont pas essentielles pour la réalisation de la présente invention. [0053] L'unité de contrôle et de commande de la dépollution de la ligne d'échappement précédemment référencée 9 à la figure 1 reçoit les paramètres de fonctionnement 13 du moteur thermique d'un véhicule automobile pour une estimation des oxydes d'azote ou NOx et des oxydes de soufre ou SOx en sortie du moteur du véhicule automobile ceci étant montré sous la référence 14 à la figure 2. Il est aussi possible de mesurer au moins partiellement la quantité de NOx ou de SOx dégagé par le moteur thermique du véhicule. [0054] Le procédé de contrôle peut utiliser un modèle d'absorption et de désorption des SOx dans le piège à NOx passif, ce modèle étant référencé 15, un modèle d'absorption et de désorption des NOx dans le piège à NOx passif, ce modèle étant référencé 16, d'un modèle de réduction des NOx et de la consommation d'agent réducteur dans un système RCS de réduction catalytique sélective, ce modèle étant référencé 17 et enfin d'un modèle d'injection d'agent réducteur RCS, ce modèle étant référencé 18, permettant d'économiser l'agent réducteur, notamment quand il est présent dans une couche d'imprégnation d'un catalyseur, par exemple le filtre à particules. [0055] Toutes ces étapes, relatives au second procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote, font partie d'un modèle global permettant de tenir compte de l'absorption des NOx et des SOx ainsi que d'évaluer leur influence sur l'injection d'agent réducteur RCS dans la ligne d'échappement du véhicule automobile, cet agent réducteur étant présent dans un réservoir du système RCS et réagissant avec les NOx. Les concentrations des NOx et SOx stockés dans le piège à NOx passif sont fonction du temps et de la température. [0056] Le premier rectangle référencé 14 de la figure 1 illustre un modèle de base d'évaluation des émissions de NOx et de SOx à la sortie du moteur thermique du véhicule automobile. Ces évaluations sont basées sur des cartographies en fonction du couple moteur, du régime moteur, de la température du liquide de refroidissement, de la vitesse du véhicule, etc, les paramètres du moteur symbolisés par le rectangle 13 étant transmis à l'unité de contrôle de dépollution dans la ligne d'échappement du véhicule. [0057] De telles cartographies sont connues et ne seront pas plus amplement décrites ci-après. De telles cartographies peuvent aussi être remplacées ou vérifiées par des capteurs de NOx ou SOx. [0058] Le rectangle référencé 15 de la figure 1 illustre un modèle de base d'évaluation de l'absorption des SOx dans le piège à NOx passif par absorption présent dans la ligne d'échappement du véhicule automobile. Le piège à NOx stocke les NOx par absorption en son intérieur et peut les restituer par désorption sous certaines conditions de fonctionnement du moteur thermique du véhicule automobile. Ce piège à NOx est susceptible d'être empoisonné par des SOx, ce qui fausse les estimations des NOx stockés dans le piège. [0059] Dans cette le modèle d'estimation des SOx, il est postulé qu'une molécule de SOx adsorbée prend la place d'une molécule de NOx dans le site d'absorption du piège. Avantageusement, le modèle est divisé en sous modèles caractérisant respectivement l'adsorption de SOx, la désorption de SOx et les SOx en sortie du piège à NOx passif. [0060] La teneur en soufre du carburant utilisé peut être régulièrement réactualisée à l'aide d'une cartographie basée sur la zone géographique dans laquelle circule le véhicule et la qualité du carburant disponible dans cette zone. [0061] Pour le modèle d'adsorption de SOx, il est défini un taux d'adsorption selon l'équation suivante : Taux d'adsorption SOx = K ads, SOx * [ SOx]*(1-0S0x) K ads, SOx = Aads,S0x * exp (-Eads, SOx / R*Ts) [0062] Pour le modèle de désorption de SOx il est défini un taux de désorption selon l'équation suivante : Taux de désorption SOx = K des, SOx * [eS0x] K des, SOx = Ades,S0x * exp (-Edes, SOx * [eS0x] / R*Ts) [0063] Par le modèle, il est estimé une masse de SOx stockée selon l'équation suivante : ([SOx stocké]) = ([SOx sortie Moteur] * taux d'écoulement * Ts * taux de désorption SOx) - [SOx] sortie dans laquelle équation, [SOx sortie Moteur] est la masse estimée des oxydes de soufre à la sortie du moteur, taux d'écoulement le taux d'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement, Ts la température en surface du moyen de dépollution d'air, ici le piège à NOx, taux de désorption SOx le taux de désorption des oxydes de soufre dans le piège à NOx, [SOx] sortie la masse estimée d'oxydes de soufre en sortie du moyen de dépollution, ici le piège à NOx. [0064] Dans les équations précédentes, les paramètres mentionnés sont respectivement: Kads, SOx est le taux constant d'adsorption des oxydes de soufre, [ SOx] est la masse d'oxydes de soufre dans le moyen de dépollution, OSOx est la couverture de surface d'adsorption pour les oxydes de soufre, R est la constante de gaz d'échappement, Eads,S0x est l'énergie d'activation pour l'adsorption, Ts la température en surface du moyen de dépollution, Aads,S0x est le premier facteur préexponentiel, K des, SOx est le taux constant de désorption des oxydes de soufre, Edes,S0x est l'énergie d'activation pour la désorption des oxydes de soufre, Ades,S0x est le second facteur préexponentiel [0065] Pour éliminer les SOx qui prennent la place des NOx dans le piège à NOx passif, il est nécessaire de purger régulièrement le piège. Pour cela la présente invention concerne un procédé de commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ici le piège à NOx. [0066] Le moyen de dépollution absorbe des oxydes de soufre contenus dans les gaz d'échappement et les désorbe lors d'une purge, la purge étant déclenchée quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution est supérieure à une masse critique. [0067] La masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution est régulièrement estimée et cette masse est estimée selon un modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dans le ou du moyen de dépollution, modèle qui a été précédemment décrit avec les équations qui ont été énoncées. [0068] Ainsi, quand les SOx stockés dépassent une limite prédéterminée conformément au modèle, il est procédé à une régénération des SOx. La limite prédéterminée peut être de 30% de SOx stockés par rapport à de la capacité totale de stockage de NOx. Il est donc lancé une purge des oxydes de soufre dans le piège à NOx quand la masse de SOx stockée dans le piège à NOx estimée selon le modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des SOx dépasse un niveau prédéterminé jugé préjudiciable à l'efficacité de la dépollution en NOx exercée par le piège à NOx. [0069] Les modes de désorption de SOx provoqués par la purge sont connus et peuvent comprendre des phases riches, des stratégies spécifiques en alimentation en carburant ou en système de recyclage des gaz à l'échappement pour augmenter la richesse du carburant, la température à l'intérieur du piège à NOx pour la désorption des SOx. Quand un filtre à particules est présent dans la ligne d'échappement du véhicule, ce qui est fréquemment le cas, ces modes de désorption peuvent avoir lieu en fin de phase de régénération du filtre à particules. [0070] Pour un exemple non limitatif, la température peut être au-dessus de 700°C pendant cinq minutes pour récupérer la capacité de stockage en NOx du piège à NOx fonctionnant par adsorption, ceci préférentiellement en présence de niveaux élevés d'hydrocarbures et de monoxyde de carbone tels que pendant une phase de régénération. [0071] En alternative, un cycle de désorption des SOx peut être lancé de manière systématique comme pour les cycles de régénération de filtres à particules. Une fois que tous les SOx ont été désorbés, la teneur des SOx stockés dans le piège à NOx est remise à zéro. [0072] Pour les modèles d'absorption des NOx dans le piège à NOx passif illustrés par le rectangle référencé 16 à la figure 1, de tels modèles sont connus de l'état de la technique et il n'est pas nécessaire de les détailler précisément dans la présente demande. [0073] De tels modèles peuvent être divisés en sous modèles, respectivement pour l'adsorption des NOx, la désorption des NOx, la teneur en NOx en aval du piège à NOx passif. [0074] Conformément à la présente invention, lors d'un procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un moyen de dépollution sous la forme d'un ou comprenant un piège à oxydes d'azote passif absorbant les oxydes d'azote pendant une phase et les désorbant lors d'une phase d'absorbant, ce piège à oxydes d'azote étant susceptible d'être empoisonné par des SOx, le moyen de dépollution est purgé en SOx conformément au procédé de purge décrit précédemment. [0075] Les teneurs en NOx stockés et à la sortie de l'absorbeur sont corrigées par les modèles relatifs aux SOx selon l'équation : Réel [NOx] Stockés = [NOx] Stockés non corrigés - [SOx] stockés équation basée sur le postulat qu'une molécule de SOx peut remplacer une molécule de 20 NOx. [0076] Une application particulièrement avantageuse de la présente invention se situe quand la ligne d'échappement présente un système de réduction catalytique sélective RCS des NOx présents dans les gaz d'échappement de la ligne avec injection d'une quantité d'agent de réduction dans la ligne estimée en fonction de la teneur en NOx à 25 réduire. Dans ce cas, il est tenu compte de la masse de SOx stockée dans le piège à NOx pour estimer la quantité d'agent de réduction à injecter. [0077] En ce qui concerne le modèle de réduction des NOx et la consommation d'agent réducteur 17 et le modèle d'injection d'agent réducteur RCS 18, ces modèles et leur mode de calcul sont déjà connus et n'ont pas besoin d'être décrits plus amplement ici, l'important 30 est que ces modèles 17, 18 soient indirectement corrigés par la masse de SOx estimée avoir été stockée dans le piège à NOx au début de la purge. [0078] Le principal avantage de la présente invention est qu'un modèle d'estimation des SOx basé sur la cinétique est plus précis qu'un modèle basé sur des tables principalement du fait que le taux d'adsorption et de désorption des SOx comme fonction de la vitesse des gaz d'échappement est pris en compte. L'adsorption et la désorption des SOx ont une durée non nulle et ne sont pas des procédés instantanés. Ceci peut vu à la figure 3 montrant la désulfatation en fonction du temps pour deux échantillons A et B. [0079] Le modèle cinétique de stockage des SOx peut être associé à un modèle d'adsorption et de désorption des NOx pour calculer la quantité réelle de NOx adsorbés et désorbés dans un piège à NOx. De ce fait, une commande de la purge en NOx pour un piège à NOx conformément au procédé selon l'invention se traduit par un gain en CO2 et moins de libération d'hydrocarbures ainsi que, le cas échéant, par une injection de réducteur RCS plus précise pour des systèmes de réduction catalytique sélective. Il y a alors moins de quantité d'agent réducteur perdue et une plus grande efficacité d'élimination des NOx. [0080] Les pertes dues à une trop grande injection d'agent réducteur sont ainsi réduites ce qui présente en plus de l'avantage de diminuer les odeurs d'agent réducteur non utilisé qui peuvent être fortes notamment dans le cas d'utilisation d'urée ou de NH3 comme agent réducteur. Ceci procure aussi une plus grande optimisation de l'autonomie du réservoir d'agent réducteur et évite des problèmes de dispositif de diagnostic embarqué à bord. [0081] Un modèle cinétique de stockage de SOx permet aussi de contrôler le temps de commande de purge des SOx en restituant la fonction de stockage des NOx à un niveau optimal et en évitant des dilutions superflues de l'huile moteur, des pertes en hydrocarbures et des pénalités en CO2. Ceci est valable pour tout type de piège à NOx passif par absorption et désorption. [0082] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'a titre d'exemples.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de purge en oxydes de soufre d'un moyen de dépollution présent dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le moyen de dépollution (2) absorbant des oxydes de soufre contenus dans les gaz d'échappement et les désorbant lors d'une purge, une purge étant déclenchée quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) est supérieure à une masse critique, la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) étant régulièrement estimée, caractérisé en ce que la masse courante d'oxydes de soufre stockée dans le moyen de dépollution (2) est estimée selon un modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dans le ou du moyen de dépollution (2).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la masse courante d'oxydes de soufre stockée estimée [SOx stocké] dans le moyen de dépollution (2) est estimée selon l'équation suivante : ([SOx stocké]) = ([SOx sortie Moteur] * taux d'écoulement * Ts) * taux de désorption SOx) - [SOx] sortie dans laquelle équation [SOx sortie Moteur] est la masse estimée des oxydes de soufre à la sortie du moteur (1), taux d'écoulement est le taux d'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement, Ts est la température en surface du moyen de dépollution (2) d'air, taux de désorption SOx est le taux de désorption des oxydes de soufre dans le moyen de dépollution (2), [SOx] sortie est la masse estimée d'oxydes de soufre en sortie du moyen de dépollution (2).
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel il est estimé un taux d'absorption, Taux d'adsorption SOx, et de désorption, Taux de désorption SOx, des oxydes de soufre selon les équations suivantes : Taux d'adsorption SOx = K ads, SOx * [ SOx]*(1-0S0x) K ads, SOx = Aads,S0x * exp (-Eads, SOx / R*Ts) Taux de désorption SOx = K des, SOx * [eS0x] K des, SOx = Ades,S0x * exp (-Edes, SOx * [eS0x] / R*Ts) dans lesquelles équations : Kads, SOx est le taux constant d'adsorption des oxydes de soufre, [ SOx] est la masse d'oxydes de soufre dans le moyen de dépollution (2), OSOx est la couverture de surface d'adsorption pour les oxydes de soufre, R est la constante de gaz d'échappement,Eads,S0x est l'énergie d'activation pour l'adsorption, Ts la température en surface du moyen de dépollution (2), Aads,S0x est le premier facteur préexponentiel, K des, SOx est le taux constant de désorption des oxydes de soufre, Edes,S0x est l'énergie d'activation pour la désorption des oxydes de soufre, Ades,S0x est le second facteur préexponentiel
  4. 4. Procédé de contrôle de la dépollution en oxydes d'azote dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un moyen de dépollution (2) sous la forme d'un ou intégrant un piège à oxydes d'azote passif absorbant les oxydes d'azote pendant une phase d'absorption et les désorbant lors d'une phase de désorption, ce piège à oxydes d'azote étant susceptible d'être empoisonné par des oxydes de soufre, caractérisé en ce que le moyen de dépollution (2) est purgé en oxydes de soufre conformément à un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
  5. 5. Procédé de contrôle selon la revendication 4, dans lequel la masse courante d'oxydes d'azote dans le piège à oxydes d'azote sous la forme du ou intégré dans le moyen de dépollution (2) est estimé selon un modèle spécifique aux oxydes d'azote donnant une masse courante d'oxydes d'azote stockée dans le piège à oxydes d'azote, cette masse courante d'oxydes d'azote stockée étant corrigée par soustraction d'une masse d'oxydes de soufre stockée dans le piège à oxydes d'azote estimée selon le modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre pour obtenir une masse d'oxydes d'azote effectivement stockée dans le piège à oxydes d'azote.
  6. 6. Procédé de contrôle selon la revendication 4 ou 5, dans lequel il est lancé une purge des oxydes de soufre dans le piège à oxydes d'azote quand la masse d'oxydes de soufre stockée dans le piège à oxydes d'azote estimée selon le modèle tenant compte des paramètres cinétiques pour l'absorption et la désorption des oxydes de soufre dépasse un niveau prédéterminé jugé préjudiciable à l'efficacité de la dépollution en oxydes d'azote exercée par le piège à oxydes d'azote.
  7. 7. Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel, la ligne d'échappement présentant un système de réduction catalytique sélective (3) des oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement de la ligne avec injection d'une quantité d'agent de réduction dans la ligne estimée en fonction de la teneur en oxydes d'azote à réduire, il est tenu compte de la masse d'oxydes de soufre stockée dans lepiège à oxydes d'azote lors de l'estimation de la quantité d'agent de réduction à injecter.
  8. 8. Procédé de contrôle selon la revendication 7, dans lequel il est prévu une possibilité de permutation du système de réduction catalytique sélective (3) au piège à oxydes d'azote quand la quantité d'agent réducteur est en dessous d'une valeur seuil prédéterminée minimale jugée critique pour assurer la dépollution, un retour au système de réduction catalytique étant prévu dès l'ajout d'agent réducteur.
  9. 9. Ligne d'échappement d'un véhicule automobile dont la dépollution est contrôlée par une unité de contrôle conformément à un procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, la ligne comprenant un piège à oxydes d'azote passif, caractérisée en ce que le piège à oxydes d'azote passif est intégré dans un catalyseur d'oxydation (2).
  10. 10. Ligne d'échappement selon la revendication 9, pour laquelle le catalyseur d'oxydation (2) présente une phase active d'échange avec les gaz d'échappement circulant à travers la ligne, cette phase active étant imprégnée par des dépôts d'au moins un élément chimique formant le piège à oxydes d'azote réagissant avec les oxydes d'azote en donnant un composé chimiquement stable, la phase active étant aussi susceptible de réagir avec des oxydes de soufre, des conditions de richesse supérieure à un en carburant dans la ligne d'échappement libérant les oxydes d'azote et de soufre, les oxydes d'azote étant réduits par un système de réduction catalytique sélective présent dans la ligne d'échappement en se trouvant en aval du piège à oxydes d'azote.25
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