Brevet FR2290572A1 — publié le 19760604

La présente invention est relative à la conversion catalytique des gaz du carter d'un moteur qui peuvent contenir des fractions d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé, du brouillard de lubrifiant, ou autres matières carbonées. D'une façon plus particulière, il est prévu suivant l'in- vention que le courant de gaz d'échappement effectue un échange thermique pour chauffer le réacteur de catalyse qui reçoit le reniflard du carter moteur et/ou les courants de gaz d'échappement recyclés qui sont introduits dans le dispositif d'admission du moteur. I1 est devenu courant de faire passer les gaz évacués du carter d'un moteur à travers un dispositif à filtre et clapet ou soupape, connu sous l'appelation de"soupape de ventilation positive du carter", dans le dispositif d'admission de combustible du moteur et de là dans le moteur lui-même. Ce dispositif est habituellement efficace pour empêcher une mise à l'atmosphère indésirable de gaz contenant des hydrocarbures cependant la pression négative régnant dans le dispositif amène dans certaines fractions de combustible à haut point d'ébullition, du brouillard de lubrifiant et autres matières carbonées qui, peuvent elles-mêmes conduire à des dépôts dans le dispositif d'admission, dans la chambre de combustion, sur les bougies et les soupapes. On remarquera également que beaucoup de moteurs à combustion interne pour des véhicules nouveaux sont équipés de dispositifs connus de recyclage des gaz d'échappement. Ce recyclage des gaz d'échappement ajoute des matières inertes dans les chambres de combustion de telle sorte que les températures du front de flammes sont réduites, réduisant ainsi la formation d'oxydes d'azote (NOx). Les gaz d'échappement recyclés comprennent des hydrocarbures non brûlés et de oxyde de carbone en même temps que des composants carbonés polluants de telle sorte qutil peut être hautement souhaitable d'effectuer un traitement catalytique de ces gaz recyclés pour empêcher un nouveau dépôt de matières dans le dispositif d'admission du moteur. Un perfectionnement consisterait à trouver un moyen de minimiser les problèmes inhérents à ces dispositifs de ventilation du carter et de recyclage des gaz d'échappement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de trai- tement des gaz dans un moteur à combustion interne selon lequelles gaz du carter sont recyclés dans un dispositif d'admission de com bustible du moteur afin de réduire l'émission de substances polluantes, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait passer au moins une partie des gaz provenant du carter du moteur sur un catalyseur d'oxydation, dans un réacteur agencé en relation d'échange thermique avec un conduit de sortie des gaz d'échappement du moteur, réalisant ainsi dans ce réacteur une oxydation des composants combustibles présents dans les gaz du carter, et l'on introduit les gaz effluents résultants contenant du C02 et de la vapeur d'eau dans le dispositif d'admission de combustible du moteur. Ce système peut être utilisé de façon avantageuse pour convertir par voie catalytique les gaz du carter seuls, ou mélangés à une partie des gaz d'échappement recyclés. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un type donné de catalyseur. Il est nécessaire de maintenirle catalyseur sur le collecteur des gaz d'échappement ou au voisinage de ce collecteur afin de chauffer rapidement le catalyseur jusqu a sa température d'activité. Le catalyseur peut comprendre du fil ou du ruban métallique revêtu par voie catalytique, lorsqu'un tel substrat en métal présente une nature hautement résistante à la température, comme par exemple de l'acier inoxydable, ou des alliages de nickel, de chrome et de fer. D'une façon caractéristique, ces substrats résistants à la température sont revêtus d'un métal précieux tel que du palladium et/ou du platine. En variante le catalyseur peut être constitué par des petites sphères ou des pastilles d'un oxyde minéral ou inorganique réfractaire approprié tel que de l!alumine, de la silice, de l'alumine-silice, de la magnésie-alumine et autres matières analogues. Des revêtements catalytiques peuvent comprendre des métaux des groupes IIA, IB, VB, VIBet VIII, et en particulier du cuivre, de la silice, du vanadium, du chrome, du fer, du cobalt, du nickel, du platine, du palladium et autres, les composants étant utilisés séparément ou en combinaison avec un ou plusieurs des composants actifs. I1 est également possible d'utiliser une ossature revêtue de catalyseur ou une structure en nid d'abeilles en une matière céramique. De telles structures peuvent comprendre les produits suivants alpha-alumine, alumine-silice-magnésie, zircone-silicate, du zircon-mullite, sillimanite, zircon, petalite, spodumène, cordiérite, alumine-silicates. Les revêtements de la structure en nid d'abeilles peuvent être analogues au revAetement des matières de su port sous forme de sphères ou de pastilles. I1 peut également être particulièrement avantageux en ce qui concerne le présent dispositif perfectionné de conversion, d'utiliser un élément de catalyseur amovible dans le réacteur afin de pouvoir effectuer des nettoyages, réactivations, ou remplacements périodiques de ces éléments. Ainsi, le catalyseur entièrement métallique ou la matière de catalyse du type céramique, soit sous la forme d'une structure en nid d'abeilles, soit sous la forme de pastilles, peut Autre enfermé dans une enceinte d'un alliage résistant à la température ou autre dispositif perforé tel que l'élément dans son ensemble, puisse autre retiré du réacteur ou de la section de réaction et remplacé.Un couvercle approprié ou autre plaque amovible peut être prévu dans le réacteur afin de pouvoir accéder à l'intérieur de celui-ci et permettre dteffectuer le changement désiré du catalyseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Fig. 1 est une vue schématique en élévation indiquant le passage des fumées à partir du carter, à travers une soupape de ventilation et vers un réacteur et vers le collecteur d'admission du moteur; la Fig. 2 est une vue en élévation latérale et en coupe partielle à une échelle un peu agrandie, suivant la ligne 2-2 de la Fig.l, montrant la section de réaction montée sur une partie latérale du collecteur des gaz d'échappement; la Fig. 3 est une vue schématique en élévation d'une variante dans laquelle une partie du courant de gaz d'échappement est également recyclée à travers le réacteur. On voit sur les Fig. 1 et 2 un moteur à combustion interne 1 ayant un collecteur de sortie 2 des gaz d'échappement présentant un tuyau de sortie 3et un collecteur d'admission 4 relié à un carburateur 5 du type superposé. Le carter 6 du moteur comporte un reniflard 7 relié par une soupape ou un clapet 8 à un tuyau 9 qui est relié à une partie inférieure d'un réacteur 10 de catalyse. Les vapeurs traitées provenant du réacteur 10 passent par l'intermédiaire d'un tuyau 11 dans le collecteur d'admission 4. Comme on le voit à la Fig. 2, le réacteur 10 est fixé sur le côté du collecteur 2 des gaz d'échappement en étant venu de mou lage avec ce dernier, ou en étant soudé sur celui-ci afin de permettre un transfert thermique à la totalité du réacteur 10 et du catalyseur 12 qu'il contient. Le catalyseur représenté est constitué de ruban de métal tassé contenu dans un filtre 13 de retenue permettant un enlèvement facile du catalyseur de son récipient. Une plaque de recouvrement ou couvercle 14, retenue en place par des vis 15 à oreilles, procure l'accès au catalyseur 12.Les vapeurs ou fumées non traitées pénètrent par le tuyau 9 au dessous de 1'd- lément de catalyseur 12 tandis que les vapeurs ou fumées traitées sortent de la partie supérieure du réacteur par l'intermédiaire du tuyau 11 à travers un orifice de sortie 16 de la plaque de recouvrement 14. Le collecteur d'admission 4 du moteur sert à appliquer une dépression sur les tuyaux 9 et 11 de façon que les gaz provenant du carter soient aspirés A travers le réacteur 10 dans le collecteur d'admission. La Fig. 3 montre un moteur à combustion interne comportant un dispositif de recyclage des gaz d'échappement. Les gaz d'échappement passent par la vanne 18 et le tuyau 17 pour pénètre dans le réacteur 10. Dans cet exemple, les gaz d'échappement recyclés sont également traités par un catalyseur pour produire principalement du C02 et de la vapeur d'eau qui passent en m8me temps que les produits analogues provenant du courant de gaz du carter par un tuyau 11'- qui est relié au collecteur d'admission 4. Dans ce mode de réalisation, le tuyau 11' est plus grand que dans les exemples des Fig. 1 et 2 pour recevoir les gaz d'échappement recyclés. I1 peut également être souhaitable de prévoir une section de catalyseur 12' plus grande. La vanne 18 dans le tuyau de recyclage 17 commande la quantité utilisée de gaz d'échappement recyclée en tant qu'additif inerte pour commander la température du front de flammes et diminuer les émissions d'oxydes d'azote. I1 peut être souhaitable de mettre à l'échappement dans l'élément de catalyseur 12 une faible quantité des gaz d'échappement provenant directement du collecteur pour permettre leur chauffage direct par une petite quantité de gaz d'échappement à température élevée. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des gaz recyclés dans un moteur à combustion interne, selon lequel les gaz provenant du carter sont recyclés dans le dispositif d'admission de combustible du moteur pour réduire les émissions de polluants, caractérisé en ce qu'on fait passer au moins une partie des gaz provenant du carter sur un catalyseur d'oxydation disposé dans un réacteur fermé disposé en relation d'échange thermique avec un conduit de sortie des gaz d'échappement du moteur et dans lequel on oxyde les composants combustibles présents dans les gaz provenant du carter, et l'on fait passer les gaz effluents résultants contenant du C02 et de la vapeur d'eau dans le dispositif d'admission de combustible du moteur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz provenant du carter comprennent les gaz que l'on fait habituellement passer à travers un dispositif de ventilation positive du carter. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'on fait également passer à travers ledit réacteur une partie des gaz d'échappement recyclés du moteur. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le catalyseur d'oxydation est un composant oxydant actif déposé sur un support en un alliage résistant à la température sous forme de fil ou de ruban métallique. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le catalyseur d'oxydation comprend un substrat d'oxyde inorganique ou minéral subdivisé qui est revAetu par catalyse avec un composant oxydant approprié.