Brevet FR2774427A1 — publié le 19990806

La présente invention concerne un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement de moteur Diesel notamment pour véhicule automobile. On sait que l'une des préoccupations les plus importantes des équipementiers et des constructeurs de véhicules automobiles, est la réduction de la pollution engendrée par le fonctionnement de ceux-ci. Ceci est en particulier le cas pour les moteurs Diesel. Différentes solutions ont donc été envisagées pour tenter de réduire le niveau de pollution de ces moteurs. C'est ainsi par exemple que l'on a déjà proposé dans l'état de la technique, d'intégrer dans les lignes d'échappement de ces moteurs Diesel, des filtres à particules. Ceux-ci sont alors adaptés pour piéger les particules ou suies contenues dans les gaz d'échappement de ces moteurs et les brûler lors d'une phase de régénération du filtre. Différents moyens d'aide à la régénération de ces filtres ont déjà été développés dans l'état de la technique. Cependant, aucun de ceux-ci ne donne pleinement satisfaction. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, 1 invention a pour objet un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement de moteur Diesel notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce que le filtre à particules est associé à un catalyseur d'oxydation d'aide à sa régénération, disposé en amont de ce filtre dans la ligne d'échappement et en ce qu'il comporte des moyens d'injection d'une quantité supplémentaire de carburant dans au moins certains des cylindres du moteur, après l'injection principale de carburant dans ceux-ci et pendant la phase de détente du cycle de ces cylindres afin de provoquer une augmentation au moins du taux d'hydrocarbure et de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement de ces cylindres pour activer le catalyseur et enclencher la régénération du filtre à particules par augmentation de la température des gaz entrant dans celui-ci après passage dans le catalyseur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, qui représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un système d'aide à la régénération d'un filtre selon l'invention. On reconnait en effet sur cette figure, un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel notamment de véhicule automobile. Sur cette figure, le moteur est désigné par la référence générale 1 et les gaz d'échappement de celui-ci sont amenés à circuler dans une ligne d'échappement désignée par la référence générale 2. Cette ligne d'échappement est éventuellement associée à un turbocompresseur désigné par la référence générale 3 et les gaz passent donc dans ce turbocompresseur et plus particulièrement dans la portion de turbine de celui-ci. Ensuite, les gaz sont amenés à circuler dans un filtre à particules désigné par la référence générale 4 sur cette figure. Le moteur est également associé à un système d'alimentation en carburant désigné par la référence générale 5 sur cette figure, ce système d'alimentation comportant par exemple un système d'alimentation commune de tous les cylindres du moteur, de type par exemple COMMON RAIL, comportant pour chaque cylindre du moteur, un injecteur à commande par exemple électrique tel que celui désigné par la référence générale 6 sur cette figure. Le pilotage de ces injecteurs est assuré par l'intermédiaire d'une unité centrale de traitement d'informations désignée par la référence générale 7. Selon l'invention, le filtre à particules désigné par la référence générale 4, est associé à un catalyseur d'oxydation désigné par la référence générale 8 sur cette figure, d'aide à sa régénération et disposé en amont de ce filtre dans la ligne d'échappement. De plus, ce système comporte des moyens d'injection d'une quantité supplémentaire de carburant dans au moins certains des cylindres du moteur, après l'injection principale de carburant dans ceux-ci et pendant la phase de détente du cycle de ces cylindres afin de provoquer une augmentation au moins du taux d'hydrocarbure et de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement de ces cylindres pour activer le catalyseur et enclencher la régénération du filtre à particules par augmentation de la température des gaz entrant dans celui-ci après passage dans le catalyseur. En fait, ces moyens d'injection peuvent être formés par le système d'alimentation principale en carburant du moteur, l'unité centrale de traitement d'informations 7 étant alors adaptée pour piloter une première fois les injecteurs afin d'assurer une injection principale de carburant dans les cylindres du moteur et une seconde fois après cette injection principale et pendant la phase de détente du cycle de ces cylindres, pour assurer une post-injection d'une quantité supplémentaire de carburant. Cette post-injection de carburant est effectuée à la fin de la combustion du carburant de l'injection principale et l'instant d'injection de cette quantité supplémentaire de carburant pendant la phase de détente, peut être calibré pour obtenir une température déterminée des gaz d'échappement en sortie du cylindre. En effet, la température des gaz d'échappement dépend de l'instant d'injection de la quantité supplémentaire de carburant dans le cylindre. On conçoit alors qu'il est possible d'obtenir par exemple une augmentation de la température des gaz d'échappement par combustion partielle du carburant post-injecté, mais surtout un accroissement de la teneur en hydrocarbure et en monoxyde de carbone de ces gaz d'échappement, par le carburant imbrûlé. En effet, si l'on retarde suffisamment la postinjection de carburant supplémentaire par rapport à l'injection principale, on peut utiliser au moins une partie du carburant post-injecté pour produire des hydrocarbures et du monoxyde de carbone. On conçoit alors que le passage de tels gaz d'échappement dans le catalyseur d'oxydation 8 provoque la catalyse selon une réaction exothermique. Bien entendu, l'importance de cette réaction dépend de la quantité de carburant post-injecté. On obtient alors une augmentation de la température des gaz d'échappement lors de leur passage dans le catalyseur d'oxydation, ce qui permet à ces gaz lors de leur passage dans le filtre à particules, d'enclencher la régénération de celui-ci. Ceci est particulièrement intéressant lorsque le moteur du véhicule fonctionne dans des conditions défavorables telles que par exemple lors d'un roulage urbain ou à faible charge. On notera qu'un éventuel accroissement de la température des gaz en entrée du catalyseur par la postcombustion partielle permet d'améliorer l'efficacité de celui-ci et d'accroitre encore la température des gaz en sortie de celui-ci. De plus, les hydrocarbures dans les gaz d'échappement permettent également de mouiller notamment les suies piégées dans le filtre à particules, ce qui permet de faciliter encore la régénération de ce filtre. I1 va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore de ce système peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système d'aide à la régénération d'un filtre à particules (4) intégré dans une ligne d'échappement (2) de moteur Diesel (1) notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce que le filtre à particules (4) est associé à un catalyseur d'oxydation (8) d'aide à sa régénération, disposé en amont de ce filtre dans la ligne d'échappement (2) et en ce qu'il comporte des moyens (5,6,7) d'injection d'une quantité supplémentaire de carburant dans au moins certains des cylindres du moteur, après l'injection principale de carburant dans ceux-ci et pendant la phase de détente du cycle de ces cylindres afin de provoquer une augmentation au moins du taux d'hydrocarbure et de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement de ces cylindres pour activer le catalyseur (8) et enclencher la régénération du filtre à particules (4) par augmentation de la température des gaz entrant dans celui-ci après passage dans le catalyseur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'instant d'injection de la quantité de carburant supplémentaire pendant la phase de détente est calibrée pour obtenir une température déterminée des gaz d'échappement en sortie des cylindres. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'injection de la quantité supplémentaire de carburant comportent des injecteurs (6) à commande électrique associés aux cylindres du moteur. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les injecteurs (6) sont formés par des injecteurs d'un système d'alimentation (5) en carburant du moteur. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système d'alimentation du moteur (5) est un système d'alimentation commune de tous les injecteurs. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent une unité centrale (7) de traitement d'informations et de commande des injecteurs.