Brevet FR2660012A1 — publié le 19910927

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régénération d'un filtre à particules placé sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, et notamment d'un moteur Diesel. Il est connu de placer sur les lignes d'échappement de moteur à combustion et notamment de moteur Diesel des filtres dont le rôle est de retenir les particules, constituées essentiellement de car bonze, qui sont entraînées dans les gaz d'échappement du moteur, afin de diminuer les quantités de produits polluants rejetées dans l'atmosphère. De tels filtres sont par exemple constitués par un corps en céramique sur lequel est de préférence déposé un catalyseur tel que du platine ou du vanadium permettant d'abaisser la température de régénération d'environ 600 C à environ 4504C. Le problème qui se pose lors de l'utilisa- tion de tels filtres est celui de leur colmatage par les particules qui s'y accumulent, et par conséquent de l'élimination de ces particules. La température des gaz d'échappement du moteur n'étant en général pas suffisante pour les brûler facilement, de nombreuses solutions ont été envisagées tendant soit à augmenter artificiellement la température des gaz, soit à abaisser la température de combustion des suies. L'utilisation des catalyseurs évoqués ci-dessus va dans ce sens, mais s'est révélée insuffisante, de sorte qu'un filtre à particules pourrait ne jamais être régénéré pendant un trajet urbain. Selon une autre solution, on a incorporé des additifs métalliques tels que du manganèse, du fer ou du cuivre dans le combustible alimentant le moteur, de façon à abaisser notablement la température de combustion des s#uies. La présence d'additifs métalliques pose cependant des problèmes de colmatage du filtre qui sont incompatibles avec la longévité d'utilisation d'un moteur Diesel. Ces additifs constituent par ailleurs une autre source de pollution et présentent donc de ce fait un certain nombre d'inconvénients. On a également proposé d'injecter immédiatement en amont du filtre un combustible préchauffé, éventuellement associé à une bougie d'allumage, mais de telles solutions sont relativement complexes et présentent des difficultés de mise en oeuvre. Le but de cette invention est par conséquent de proposer un procédé et un dispositif de régénération d'un filtre à particules contenant un catalyseur et placé sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui soient simples et permettent de réaliser efficacement la régénération de ce filtre. A cet effet l'invention a pour objet un tel procédé caractérisé en ce qu'on pulvérise sur la face amont du filtre du combustible provenant du réservoir d'alimentation du moteur et l'on règle la quantité pulvérisée et/ou la fréquence de pulvérisation en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le régime moteur et le débit de combustible injecté dans ce moteur. De préférence, on utilise de plus comme paramètre de commande de la quantité et/ou de la fréquence de pulvérisation du combustible l'état de colmatage du filtre, mesuré par exemple par la différence de pression en amont et en aval de ce filtre. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant .au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel.: La Fig. 1 est un schéma d'un dispositif selon l'invention, appliqué à un moteur Diesel; La Fig 2 est un graphique illustrant un mode de commande de ce dispositif. On voit sur le schéma de la Fig. 1 un moteur Diesel 1 alimenté à partir d'un réservoir 2 contenant du gazole, par des moyens connus comprenant une canalisation 3 et une pompe d'injection 4 et qui ne seront pas décrits en détail. Cette pompe d'injection comporte un organe de commande, par exemple un levier 5, dont la position détermine le débit du combustible injecté dans le moteur. Ce dernier comporte également, comme connu en soi, une ligne d'échappement 6 sur laquelle est placé un filtre à particules 7 qui peut être constitué par un corps en céramique cellulaire contenant un catalyseur tel que du platine ou du vanadium. Selon l'invention, il est prévu à partir du réservoir 2 un circuit 8 comprenant une pompe 9, une électro-vanne 10 et au moins un injecteur 11, ainsi qu'un régulateur de pression 13 placé sur un conduit 12 de retour du gazole vers le réservoir. L'injecteur 11 débouche sur la face amont du filtre à particules et est conformé, comme connu en soi, pour pulvériser le combustible sur l'ensemble de la surface en regard du filtre. Bien entendu l'électro-vanne et l'injecteur peuvent être réalisés de façon intégrée. Le dispositif est complété par des moyens de commande 14 de type électronique, dont la réalisation n a pas besoin d'être décrite en détail. Ces moyens électroniques reçoivent des informations provenant de différents capteurs et notamment - un capteur 15 associé à l'organe de com mande de la pompe d'injection et fournissant un signal représentatif de la position de cet organe; - un capteur 16 fournissant un signal représentatif du régime du moteur; - deux détecteurs de pression 17, 18 disposés respectivement en amont et en aval du filtre à particules et qui fournissent respectivement un signal représentatif de la valeur de la pression régnant dans ces deux zones de la ligne d'échappement. Les moyens électroniques de commande traitent les informations fournies par les différents capteurs. Par exemple, si l'on considère un diagramme représentant en abcisses le régime moteur (capteur 15) et en ordonnées le débit de combustible fourni au moteur (capteur 16), il existe une zone à l'intérieur de laquelle la température est toujours suffisante pour que le filtre soit régénéré. Si les informations fournies par les capteurs 15 et 16 sont telles que l'on se trouve dans cette zone, la vanne 10 reste fermée, même si les capteurs 17r 18 indiquent un excès de colmatage. Par contre si les capteurs 157 16 indiquent que l'on se trouve dans des conditions dans lesquelles le filtre ne se régénère pas automatiquement et si les capteurs 17, 18 indiquent un excès de colmatage, alors les moyens électroniques de commande en déduisent la quantité de combustible, par exemple de gazole, à pulvériser sur le filtre à particules et commandent en conséquence les périodes d'ouverture et de fermeture de l'électro-vanne 10. Cette électrovanne peut par exemple être normalement en position fermée et être ouverte lorsqu'un courant lui est appliqué de façon cyclique.Ce courant cyclique est représenté sur le diagramme de la Fig. 2, les périodes d'ouverture ayant une durée représentée par Tî et deux ouvertures suc cessives étant séparées par un intervalle de temps T2, le rapport cyclique T1/T2 déterminant la durée moyenne d'ouverture et par conséquent la quantité de gazole pulvérisée sur le filtre. Les moyens électroniques peuvent, comme connu en soi, comporter des mémoires cartographiques pour constituer les données de référence auxquelles sont comparées les informations fournies par les capteurs. A titre d'exemple, le débit de combustible 3 injecté dans les cylindres variant entre 8 et 60mm par injection , le débit de l'injecteur 11 peut être de l'ordre de 5mm3 par pulvérisation, la durée d'une pulvérisation pouvant être comprise entre 5 et 20 m. sec. et l'intervalle T2 entre deux pulvérisations étant de l'ordre de 250 à 300 m. sec. Ce procédé et ce dispositif présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux procédé et dispositif antérieurs - le fait d'utiliser le combustible normal du moteur est particulièrement intéressant puisque'on évite d'avoir à prévoir un réservoir supplémentaire; - il permet d'obtenir des températures de régénération des suies de l'ordre de 250 C par exemple, compatibles avec le fonctionnement du moteur et avec des vitesses d'utilisation relativement basses, sans produire de colmatage inacceptable, contrairement aux additifs métalliques; - il ~est particulièrement simple puisqu'il ne comporte pas de moyens supplémentaires de chauffage ou d'allumage. REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'un filtre à particules (7) contenant un catalyseur et placé sur la ligne d'échappement (6) d'un moteur (1) à combustion interne alimenté à partir d'un réservoir (2) contenant du combustible, caractérisé en ce qu'on pulvérise sur la face amont du filtre (7) du combustible provenant dudit réservoir et l'on règle la quantité pulvérisée et/ou la fréquence de pulvérisation en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le régime moteur et le débit de combustible injecté dans le moteur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise de plus comme paramètre de commande de la quantité et/ou de la fréquence de pulvérisation du combustible l'état de colmatage du filtre (7), mesuré par exemple par la différence de pression en amont et en aval de ce filtre. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (10, 11) pour pulvériser sur la face amont du filtre (7) du combustible prélevé dans le réservoir (2) contenant le combustible d'alimentation du moteur (1) et un dispositif de commande (14) pour régler la quantité pulvérisée et/ou la fréquence de pulvérisation en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) est associé à des capteurs (157 16) qui détectent respectivement la position d'un organe (5) représentatif de la quantité de combustible fournie au moteur, et le régime de ce moteur. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des reyendications 3 et 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (#4) est associé à des moyens (17, 18) fournissant une information représentative de l'état de colmatage du filtre (7). 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation comprennent au moins un injecteur (11) et une électrovanne (10) dont la durée et la fréquence d'ouverture sont déterminées par le dispositif de commande (14).