Brevet FR2856425A1 — publié le 20041224

La présente invention concerne un système d'apport d'un additif destiné à se déposer sur un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile. Ces additifs sont en effet destinés à se déposer au sein du lit de suies 5 retenues sur le filtre à particules, pour abaisser la température de combustion de celles-ci. Cet additif en association avec un fonctionnement particulier du moteur, permet en effet de faciliter la régénération du filtre à particules, notamment en durée. En particulier, les moteurs de ce type sont associés à des moyens de contrôle de leur fonctionnement qui déclenchent lors d'une phase de régénération du filtre, une injection de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente afin d'augmenter la température des gaz d'échappement. Dans l'état de la technique, I'additif est contenu dans un réservoir spé15 cifique associé au réservoir de carburant par l'intermédiaire d'un système de pompage/dosage, qui injecte dans le réservoir de carburant, une quantité déterminée d'additif en fonction de la quantité de carburant ajoutée dans le réservoir lors d'une opération de remplissage de celui-ci par exemple. Cependant, cette structure présente un certain nombre d'inconvé20 nients, notamment au niveau de la complexité d'un tel système de pompage/dosage, de son encombrement, de son coût et du fait que certains carburants sont incompatibles avec cet additif. Par ailleurs, certains véhicules sont également munis d'équipements nécessitant pour leur fonctionnement un carburant ne contenant pas d'additifs de 25 cette nature. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, I'invention a pour objet un système d'apport d'un additif destiné à se déposer sur un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile, pour abaisser la température de 30 combustion des suies piégées dans celui-ci, caractérisé en ce que l'additif est mélangé à l'huile de lubrification du moteur. Suivant d'autres caractéristiques - I'additif est mélangé à l'huile avant son introduction dans le moteur; - I'additif est contenu dans un réservoir d'additif associé au filtre à huile pour être mélangé à celle-ci lors de l'introduction de l'huile dans le moteur; - I'additif est contenu dans un réservoir associé au circuit d'huile de lubrification du moteur par des moyens de pompage/dosage; - I'additif est contenu dans l'élément filtrant du filtre à huile pour être mélangé à celle-ci lors de son introduction dans le moteur; - le filtre à huile est porté par un bouchon de vidange d'huile du moteur; - l'additif est contenu dans un réservoir d'additif porté par un bouchon 10 de vidange d'huile du moteur; - le moteur est associé à un turbocompresseur; - le filtre à particules est associé à un catalyseur; et - le moteur est associé à des moyens de contrôle de son fonctionnement, permettant de déclencher une phase de régénération du filtre à particules 15 en déclenchant une phase d'injection de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente. 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 et le fonctionnement d'un système d'apport d'un additif de l'état de la technique; - la Fig.2 représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'un système d'apport d'un additif selon l'invention - la Fig.3 représente un schéma synoptique d'un filtre à huile utilisé 25 dans un mode de réalisation d'un système selon l'invention; et - les Figs.4, 5 et 6 représentent des variantes de réalisation d'un filtre à huile et d'un bouchon de vidange entrant dans la constitution d'un système selon l'invention. On a en effet illustré sur la figure 1, un schéma synoptique illustrant la 30 structure et le fonctionnement d'un système d'apport d'un additif de l'état de la technique. On reconnaît sur cette figure, un réservoir de carburant désigné par la référence générale 1, un moteur Diesel de véhicule désigné par la référence générale 2, associé éventuellement à un turbocompresseur désigné par la réfé- rence générale 3, placé dans une ligne d'échappement 4 de celui-ci, cette ligne d'échappement comportant également par exemple un catalyseur d'oxydation 5 et un filtre à particules 6. Un capteur de température 7 peut également être associé à cette li5 gne, de même qu'un système de mesure de la pression différentielle aux bornes du catalyseur et du filtre à particules, ce système étant désigné par la référence générale 8. Ces différents moyens sont reliés à des moyens de contrôle du fonctionnement du moteur pour déclencher par exemple une phase de régénération du filtre. De façon classique, la partie basse du moteur 2 forme réservoir d'huile de lubrification de celui-ci, désigné par la référence générale 9 et un filtre à huile est également associé à ce moteur. Dans l'état de la technique, I'additif destiné à se déposer sur le filtre à particules pour abaisser la température de combustion des suies piégées dans 15 celui-ci, est contenu dans un réservoir d'additif désigné par la référence générale 11, associé au réservoir de carburant 1 par l'intermédiaire d'un système de pompage/dosage désigné par la référence générale 12. On conçoit alors que lors de chaque apport de carburant dans le réservoir de carburant 1, une quantité déterminée d'additif est injectée dans ce ré20 servoir de carburant 1 par le système de pompage/dosage 12, afin que de l'additif soit mélangé à ce carburant et soit transporté à travers le moteur, dans le filtre à particules pour s'y déposer. Comme cela a été indiqué précédemment, ces structures présentent un certain nombre d'inconvénients. On a illustré sur la figure 2, sous forme de schéma synoptique, un exemple de réalisation d'un système d'apport selon l'invention. Sur cette figure 2, les mêmes numéros de référence que ceux utilisés sur la figure 1, désignent des pièces identiques ou analogues à celles illustrées sur cette figure 1. C'est ainsi que l'on reconnaît sur cette figure 2, le réservoir de carburant 1, le moteur 2, le turbocompresseur 3, la ligne d'échappement 4, le catalyseur 5 et le filtre à particules 6. Dans le système selon l'invention, le réservoir de carburant n'est plus associé à un réservoir d'additif spécifique à travers un système de pompage/dosage. En fait, et selon l'invention, I'additif est mélangé à l'huile de lubrification du moteur. Plusieurs solutions peuvent alors être envisagées. C'est ainsi par exemple que l'additif peut être mélangé à l'huile avant son introduction dans le moteur. Une huile spécifique contenant déjà l'additif est alors mise au point et introduite dans le moteur, lors du premier remplissage de 10 celui-ci ou lors de chaque vidange. Une goulotte de remplissage d'huile spécifique de ce moteur peut alors être utilisée, cette goulotte comportant un système de détrompage pour éviter qu'une huile classique puisse être utilisée. Une autre solution consiste à associer au circuit d'huile de lubrification 15 du moteur, un réservoir d'additif associé à un système de pompage/dosage permettant lors du premier remplissage en huile ou lors de chaque vidange, d'introduire dans l'huile de lubrification, une quantité déterminée d'additif. Enfin, une autre solution encore peut être d'utiliser un filtre à huile spécifique comportant un réservoir d'additif intégré. Un tel exemple de réalisation est illustré sur la figure 3, o l'on reconnaît le filtre à huile 10 fixé sur le moteur 2 et raccordé au circuit de lubrification du moteur. Ce filtre à huile 10 comporte alors un réservoir d'additif se présentant par exemple sous la forme d'une capsule d'additif désignée par la référence gé25 nérale 13 contenant une quantité prédéterminée d'additif destiné à être mélangé à l'huile lors du premier remplissage ou de chaque vidange du moteur. Des moyens spécifiques de fixation d'un filtre à huile de ce type sur le moteur peuvent alors être utilisés pour n'autoriser le montage que d'un filtre de ce type. De même, des moyens d'indication de niveau d'huile du moteur peuvent être utilisés pour délivrer aux moyens de contrôle de fonctionnement du moteur, une information relative au fait qu'une vidange a été effectuée, afin d'imposer un changement du filtre à huile usagé et son remplacement par un filtre neuf contenant de l'additif. Si ce filtre à huile n'a pas été remplacé, des moyens d'alerte peuvent alors être pilotés pour informer de ce non-remplacement. De même, une stratégie de fonctionnement du moteur en mode dégradé peut également être mise en oeuvre par les moyens de contrôle du fonc5 tionnement du moteur afin d'obliger la maintenance du véhicule et imposer le changement du filtre à huile. Une fois le filtre à huile muni du réservoir d'additif en position sur le moteur, le système de circulation d'huile interne du moteur à travers la pompe à huile, permet d'homogénéiser l'additif ainsi apporté à l'huile de lubrification. Ceci permet alors également d'introduire l'additif dans les gaz d'échappement du moteur afin qu'il se dépose sur le filtre à particules. En effet, dans un tel moteur, de l'huile est consommée à travers l'étanchéité de la segmentation par rapport aux parois des cylindres du moteur, de sorte que de l'huile est brûlée dans la chambre de combustion, à travers le palier 15 de lubrification de turbocompresseur, auquel cas de l'huile est également brûlée dans les gaz d'échappement chauds ou sur le catalyseur et à travers les guides des soupapes d'admission, auquel cas, de l'huile est également brûlée dans la chambre de combustion du moteur. La teneur en additif de l'huile de lubrification est alors fixée pour tenir 20 compte de la consommation moyenne en carburant du moteur et de la consommation en huile de lubrification de celui-ci, pour atteindre le même taux d'additif apporté par l'huile dans le filtre à particules, que celui apporté par le système d'apport classique de l'état de la technique, par l'intermédiaire du carburant. A titre d'exemple, un tel additif utilisé peut être de la cérine et une 25 additivation de l'huile de lubrification d'un moteur consommant en moyenne 0,llitre d'huile sur 1000 kms et 7 litres de carburant par 100 kms additivé à quelques ppm d'additif en masse, est de l'ordre du pour-cent de cérine en masse ou de tout autre composé permettant de conserver la même cinétique de combustion de suies piégées dans la structure interne du filtre à particules. Bien entendu, d'autres types d'additifs et d'autres structures peuvent être utilisés. Ainsi par exemple, l'élément filtrant du filtre à huile peut également être imbibé d'additif pour assurer son mélange à l'huile, comme cela est illustré sur la figure 4. On reconnaît en effet sur cette figure, le moteur 2 et le filtre à huile 10 fixé sur celui-ci et dont l'élément filtrant 14 est imbibé d'additif. Cet élément filtrant est en effet généralement formé d'un matériau cartonné poreux dont les propriétés permettent d'adsorber l'additif et de le restituer lors de l'introduction et de la circulation de l'huile dans le moteur. De plus, cet ensemble filtre à huile et additif peut également être conçu pour être placé dans le carter d'huile moteur et être porté par le bouchon de vidange d'huile du moteur comme cela est illustré sur la figure 5. Sur cette figure, le carter d'huile moteur est désigné par la référence 10 générale 15 et le filtre à huile par la référence générale 10, dont l'élément filtrant 14 est imbibé d'additif. Ce filtre est alors porté par un bouchon de vidange d'huile 16 fixé sur le reste du moteur par tous moyens appropriés permettant par exemple d'interdire le remontage d'un filtre usagé après un démontage. Ceci permet alors de garantir que l'opérateur de maintenance du véhi15 cule change bien le filtre contenant l'additif à chaque vidange et ce, de manière très simple, car l'ensemble filtre et bouchon de vidange étant relié, une seule opération est nécessaire au contraire des moteurs dans lesquels le filtre est distinct et séparé du bouchon de vidange. Selon encore un autre mode de réalisation illustré sur la figure 6, I'ad20 ditif est contenu dans une capsule 17 portée par le bouchon de vidange 16, de manière à être engagée dans le carter d'huile 15 du moteur. Dans ce cas également, la fixation du bouchon sur ce carter est réalisée en utilisant des moyens interdisant le remontage d'une capsule usagée après un démontage. Ceci permet de garantir que l'opérateur de maintenance du véhi25 cule change bien la capsule à chaque vidange, la capsule est alors adaptée pour libérer l'additif pour permettre son mélange avec l'huile. Par exemple, la capsule peut être réalisée en matériau thermodiluable dans l'huile de manière que lorsque l'huile du moteur s'échauffe lors du fonctionnement de celui-ci, I'additif puisse être libéré. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système d'apport d'un additif destiné à se déposer sur un filtre à particules (6) intégré dans une ligne d'échappement (4) d'un moteur Diesel (2) de véhicule automobile, pour abaisser la température de combustion des suies pié5 gées dans celui-ci, caractérisé en ce que l'additif est mélangé à l'huile de lubrification du moteur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est mélangé à l'huile avant son introduction dans le moteur. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est 10 contenu dans un réservoir d'additif (13) associé au filtre à huile (10) pour être mélangé à celle-ci lors de l'introduction de l'huile dans le moteur (2). 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est contenu dans un réservoir associé au circuit d'huile de lubrification du moteur par des moyens de pompage/dosage. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est contenu dans l'élément filtrant (14) du filtre à huile (10) pour être mélangé à celleci lors de son introduction dans le moteur. 6. Système selon les revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que le filtre à huile (10) est porté par un bouchon de vidange d'huile (16) du moteur. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est contenu dans un réservoir d'additif (17) porté par un bouchon de vidange d'huile (16) du moteur. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est associé à un turbocompresseur (3). 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre à particules (6) est associé à un catalyseur (5). 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (2) est associé à des moyens de contrôle de son fonctionnement, permettant de déclencher une phase de régénération du filtre à 30 particules (6) en déclenchant une phase d'injection de carburant dans les cylindres du moteur (2) pendant leur phase de détente.