Brevet FR2832183A1 — publié le 20030516

cipale. 1 2832183 La présente invention concerne un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules catalysé disposé dans une ligne d'échappement de moteur Diesel de véhicule automobile. On sait que de façon générale, des filtres de ce type peuvent être dis posés dans une ligne d'échappement en aval d'un catalyseur d'oxydation en sor- tie du moteur. Pour assurer la régénération d'un filtre à particules catalysé, il est en effet nécessaire de maintenir un niveau thermique minimum des gaz d'échappement en entrée de celui-ci, afin de déclencher la combustion des parti cules piégées dans celui-ci. Ceci est par exemple mis en _uvre grâce à des post-injections de carburant dans les cylindres du moteur. Le rôle de ces post-injections est d'engendrer un haut niveau thermi- que des gaz en sortie du moteur tout en assurant la production d'hydrocarbures imbrûlés qui sont oxydés dans le catalyseur. Cette oxydation cataiytique des hydrocarbures, se traduit par un ac- croissement du niveau thermique des gaz d'échappement en entrée du filtre, pla- cé en aval du catalyseur. La quantité d'hydrocarbures imbrûlés qui traverse alors le filtre à parti cules cataiysé, est faible et son oxydation par l'imprégnation du filtre catalysé ne génère pas d'exotherme. Le but de l'invention est de proposer un système permettant d'accélérer la régénération du flltre. A cet effet, I'invention a pour objet un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules catalysé disposé dans une ligne d'échappement de moteur Diesel de véhicule automobile, ce filtre étant placé en aval d'un catalyseur d'oxydation en sortie du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de dérivation de gaz en parallèle aux bornes du catalyseur et équipé de moyens de contrôle de la circulation des gaz dans celui-ci et dans le catalyseur, pour, lors du déclenchement de la régénération du filtre à particules, dériver une partie des gaz chargés en hydrocarbures dans le filtre à particules sans passer par le cata- lyseur, afin d'accélérer la régénération du filtre à particules. Selon une autre caractéristique, le catalyseur et le filtre à particules sont disposés dans deux enveloppes distinctes de la ligne d'échappement. 2 28321 83 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure géné -5 rale et le fonctionnement d'un système d'aide selon l'invention; - Ia Fig.2 représente une variante de réalisation de ce système; et - la Fig.3 représente des moyens de commande entrant dans la consti tution d'un tel système. On a en effet représenté sur la figure 1, un moteur Diesel de véhicule automobile qui est désigné par la référence générale 1 et dont la sortie est asso ciée à une ligne d'échappement désignée par la référence générale 2 sur cette figure. Cette ligne d'échappement comporte un catalyseur d'oxydation dési gné par la référence générale 3 et un filtre à particules catalysé désigné par la référence générale 4, avantageusement disposés dans deux enveloppes distinc tes de la ligne d'échappement 2. Le filtre à particules est disposé en aval du catalyseur. Comme cela a été indiqué précédemment, lors d'une phase de régé nération du filtre à particules 4, le moteur et plus particulièrement son système d'alimentation en carburant, est piloté pour assurer des post-injections de carbu rant dans les cylindres de celui-ci, afin d'assurer non seulement un haut niveau thermique des gaz d'échappement en sortie de celui-ci, mais également la pro duction d'hydrocarbures imbrûlés dans ceux-ci, ces hydrocarbures étant destinés à être oxydés dans le catalyseur 3. De ce fait, cette oxydation catalytique des hydrocarbures se traduit par une augmentation du niveau thermique des gaz en entrée du filtre à particules, placé en aval du catalyseur 3. Selon l'invention, le système comporte également un circuit de dériva tion de gaz désigné par la référence générale 5 sur cette figure, en parallèle aux bornes du catalyseur 3 et équipé de moyens 6 de contrôle de la circulation des gaz dans ce catalyseur et dans ce circuit de dérivation, pour, lors du déclenche ment de la régénération du filtre, dériver une partie des gaz d'échappement char gés en hydrocarbures, dans le filtre à particules sans passer par le catalyseur, afin d'activer la régénération de ce filtre à particules catalysé. 3 2832183 Le fonctionnement de ces moyens de contrôle est par exemple piloté par un calculateur approprié. On conçoit alors qu'une partie des hydrocarbures produits lors des postinjections de carburant dans les cylindres du moteur est dérivée directement en entrée du filtre à particules, et n'est pas oxydée par le catalyseur placé en amont de ce filtre. Ces hydrocarbures entrent alors directement dans ie filtre à particules o ils sont convertis en quasi-total ité, ce q u i ii mite la q uantité de poll u ants rejetés dans l'environnement, mais surtout pèrmet d'augmenter la vitesse de combustion des particules piégées dans celui-ci. Des essais en laboratoire ont ainsi montré que l'on pouvait multiplier par deux, la vitesse de régénération. L'autre partie des hydrocarbures, c'est-à-dire celle passant dans le ca- talyseur, est oxydée dans celui-ci, créant ainsi un exotherme permettant égale- ment d'augmenter le niveau thermique des gaz d'échappement entrant dans le filtre à particules. Il va de soi bien entendu qu'un tel système peut être utilisé en associa- tion avec un moteur dans lequel on utilise des post-injections de carburant dans ies cylindres du moteur pour produire des hydrocarbures ou dans lequel ces hy- drocarbures sont obtenus par post-injection de carburant directement dans la ligne d'échappement. Un tel système peut s'appliquer à tout moteur Diesel de véhicule au- tomobile, de type de tourisme, utilitaire léger ou poids lourd. Sur la figure 1, les moyens 6 de contrôle de la circulation des gaz dans le catalyseur et dans le circuit de dérivation, sont formés par un organe unique disposé à l'intersection de conduits de raccordement correspondants. Ii va de soi bien entendu que d'autres modes de rénlisation peuvent être envisagés, comme celui représenté sur la figure 2, dans lequel l'organe uni- que 6 formant les moyens de contrôle de la figure 1, est remplacé par deux papil- lons disposés chacun dans l'un des conduits correspondants et désignés par les références 6a et 6b respectivement. Ces papillons peuvent par exemple être des papillons à commande proportionnelle, permettant de faire varier en continu la quantité de gaz dévié, de 0 à 100%. La position de ces papillons peut alors être commandée de différentes façons par des moyens decommande. En effet, un calculateur de pilotage de la position de ceux-ci peut être adapté pour prendre en compte des informations délivrées par exemple par un capteur de température des gaz en amont de ces moyens de contrôle, un capteur de teneur en Hc en amont de ceux-ci, des cartographies de positions prédétermi- nées de ces papillons ou enfin des moyens de simulation. Un exempl e de réal isation de tels moyens de comma nde est ill u stré sur la figure 3 o l'on reconna'^t des moyens de commande 7 et 8 de la position (pos.6a et pos. 6b) des pa pillons 6a et 6 b res pectivement, recevant en entrée des informations de température T et de teneur en Hc, tHc. - A titre d'exemple, on a pu constater que lorsque 100% des gaz pas sent dans le catalyseur, 12 grammes de particules pouvaient être régénérées en mn dans le filtre, tandis que lorsque 100% des gaz étaient dérivés, 22 gram mes de particules ont pu être brûlées en 40 mn. Dans les deux cas, la température en amont des moyens de contrôle était de 410 C. REVENDICATIONS - 1. Système d'aide à la régénération d'un filtre à particules catalysé dis posé dans une ligne d'échappement de moteur Diesel de véhicule automobile, ce filtre (4) étant placé en aval d'un catalyseur d'oxydation (3) en sortie du moteur (1), caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de dérivation de gaz (5) en paral lèle aux bornes du catalyseur (3) et équipé de moyens (6) de contraie de la circu lation des gaz dans celui-ci et dans le catalyseur, pour, lors du déclenchement de la régénération du filtre à particules (4), dériver une partie des gaz chargés en hydrocarbures dans le filtre à particules (4) sans passer par le catalyseur (3), afin d'accélérer la régénération du filtre à particules. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cataly seur (3) et le. filtre à particules (4) sont disposés dans deux enveloppes distinctes de la ligne d'échappement (2). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les hydrocarbures imbrûlés sont obtenus par des post-injections de carburant dans les cylindres du moteur. 4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les hydrocarbures imbrûlés sont obtenus par des post-injections de carburant dans la iigne d'échappement. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position des moyens de contrôle de la circulation des gaz est détermince à partir d'informations délivrées par des capteurs de tempéra ture et de teneur en Hc de gaz en amont de ceux-ci. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté risé en ce que la position des moyens de contrôle de la circulation des gaz est déterminée à partir de cartographies de positions prédéterminées. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté risé en ce que la position des moyens de contrôle de la circulation des gaz est déterminée à partir de moyens de simulation. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle sont associés à un calculateur de pilotage de la position de ceux-ci. 6 2832183 9. Système Solon rune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comprennent au mains un organs