Brevet FR2872217A1 — publié le 20051230

L'invention concerne un groupe de propulsion du type comportant: - un moteur thermique et des moyens de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique; - une ligne d'échappement reliée en sortie du moteur thermique et comportant un organe de purification catalytique. Les véhicules automobiles à moteur thermique sont actuellement couramment équipés d'organes de purification catalytique. Ceux-ci comportent un substrat sur lequel sont déposés des composés catalytiques. Le traitement catalytique des gaz est effectué de manière satisfai- sante dans une plage de températures relativement élevées comprises par exemple entre 100 C et 900 C. La dépollution est moins performante si la température n'est pas suffisante. Atteindre cette température élevée pour l'organe de purification catalytique et assurer son maintien à température sont relativement délicats. De nombreuses solutions ont été recherchées. L'une consiste notamment à introduire un excès de carburant dans le moteur afin d'obtenir, en sortie du moteur, des gaz d'échappement avec une température élevée. Toutefois, les solutions mises en oeuvre sont souvent complexes ou augmentent le coût de fonctionnement du véhicule. L'invention a pour but de proposer une solution permettant une dépollution satisfaisante à partir d'un organe de purification catalytique. A cet effet, l'invention a pour objet un groupe de propulsion du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte: - une vanne commandée d'obturation de la ligne d'échappement dis-posée en aval de l'organe de purification catalytique; et - des moyens de commande de la vanne d'obturation pour ouvrir la vanne lorsque le moteur est piloté pour fournir de la puissance mécanique et pour fermer la vanne lorsque le moteur est piloté pour ne pas fournir de la puissance mécanique. Suivant des modes particuliers de réalisation, le groupe de propulsion comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la ligne d'échappement comporte un filtre à particules disposé entre l'organe de purification catalytique et la vanne d'obturation; - les moyens de pilotage comportent une pédale d'accélération, et les moyens de commande de la vanne d'obturation sont adaptés pour fermer la vanne lors du relâchement de la pédale d'accélération; - le moteur est un moteur Diesel; et - les moyens de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique comportent une unité de traitement d'informations mettant en oeuvre un algorithme de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique, et les moyens de commande de la vanne d'obturation sont formés par la même unité de traitement d'informations mettant en oeuvre un algorithme de commande de la vanne d'obturation. 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 à la fi- gure unique qui est une vue schématique d'un groupe de propulsion selon l'invention. Sur la figure 1, le groupe de propulsion 10 est destiné à être installé dans un véhicule automobile. Celui-ci comporte un moteur thermique 12 et une ligne d'échappement 14 reliée en sortie du moteur thermique. Le moteur thermique est par exemple un moteur à combustion interne à allumage par compression, communément désigné par moteur Diesel. Le moteur est associé à des moyens 16 de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur. Comme connu en soi, ceux-ci comportent une unité de traitement d'informations 18 propre à piloter l'injection d'un mé- lange de combustible et de comburant dans le moteur, ainsi qu'un organe de pilotage tel qu'une pédale d'accélération 20 du véhicule associé à un potentiomètre, ou tout autre transducteur permettant de mesurer l'enfoncement de la pédale. Le potentiomètre est relié à l'unité de traitement d'informations 18. L'unité de traitement d'informations 18 est propre à mettre en oeuvre un programme définissant un algorithme de pilotage de la puissance mécanique du moteur en fonction du niveau d'enfoncement de la pédale 20. En particulier, il est adapté pour faire cesser l'introduction de combustible dans le moteur lorsque la pédale est totalement relâchée. Depuis la sortie du moteur 12, la ligne d'échappement 14 comporte successivement un turbocompresseur 22, un organe de purification catalytique 24 et un filtre à particules 26. En aval du filtre à particules 26 est pré-vue, sur la ligne d'échappement 14, une vanne commandée 28 permettant l'obturation de la ligne d'échappement en aval du filtre à particules 26 et par conséquent en aval de l'organe de purification catalytique 24. L'organe de purification catalytique 24 est par exemple constitué par une structure perméable aux gaz recouverte de matériau catalytique favorisant l'oxydation des gaz de combustion et/ou la réduction des oxydes d'azote. Le filtre à particules est réalisé en un matériau de filtrage constitué d'une structure monolithique en céramique ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échappement. Cependant, comme connu en soi, le diamètre des pores est choisi suffisamment petit pour assu- rer une retenue des particules, et notamment des particules de suie, sur la face amont du filtre. Le filtre à particules est, en variante, réalisé à partir d'une mousse de céramique ou de carbure de silicium. Le filtre à particules utilisé ici comporte un ensemble de canaux parallèles répartis en un premier groupe de canaux d'entrée et un second groupe de canaux de sortie. Les canaux d'entrée et de sortie sont disposés en quinconce et sont fermés alternativement à l'une ou l'autre de leurs extrémités. La vanne 28 est reliée à l'unité de traitement d'informations 18 pour sa commande. L'unité de traitement d'informations 18 est propre également à mettre en oeuvre un programme adapté pour gérer l'ouverture et la fermeture de la vanne selon un algorithme prédéfini qui assure une gestion de la vanne en fonction du pilotage du moteur, et plus précisément de la puissance mécanique requise du moteur depuis les moyens de pilotage 16. Ainsi, les moyens de commande de la vanne 28 sont adaptés pour ouvrir la vanne lorsque le moteur 12 est piloté pour fournir de la puissance mécanique et pour fermer la vanne lorsque le moteur 12 est piloté pour ne pas fournir de puissance mécanique. Lorsque la pédale 20 est relâchée, le conducteur ne souhaitant pas que le moteur agisse sur les roues du véhicule, la vanne 28 est fermée rete- nant les gaz d'échappement présents dans la ligne d'échappement 14. Au contraire, lorsque le conducteur enfonce la pédale 20 afin de faire accélérer le véhicule ou au moins de maintenir sa vitesse à un niveau déterminé, par transmission de puissance mécanique du moteur vers les roues, la vanne 28 est ouverte permettant la libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère. Pendant les périodes où le moteur ne fournit pas de puissance mécanique, celui-ci n'est pas alimenté en combustible, de sorte que les gaz d'échappement produits ont une température faible. La fermeture de la vanne 28 immédiatement après le relâchement de la pédale 20 conduit à ce que les gaz d'échappement présents dans la ligne d'échappement et qui ont été produits alors que le moteur fournissait de la puissance soient confinés dans la ligne d'échappement et notamment dans l'organe de purification catalytique 14. Ainsi, des gaz chauds sont retenus dans l'organe de purification catalytique 14 maintenant ainsi celui-ci à une température de fonctionnement satisfaisante. Qui plus est, la fermeture de la vanne 28 conduit à une augmentation de la pression dans la ligne d'échappement, laquelle augmentation de pression s'accompagne d'une augmentation de la température des gaz par sim- ple effet thermodynamique. Dans ces conditions, même en l'absence de combustible fourni au moteur 12, l'organe de purification catalytique 14 est maintenu à une température de fonctionnement satisfaisante, permettant que celui-ci traite de manière efficace les gaz d'échappement dès l'ouverture ultérieure de la vanne 28. Lors de l'utilisation d'un véhicule automobile, on constate que les phases de fourniture de puissance mécanique et d'absence de fourniture de puissance mécanique par le moteur se succèdent rapidement, de sorte que les périodes de fermeture de la vanne sont relativement brèves et que les gaz chauds baignant l'organe de purification catalytique sont suffisants pour maintenir celui-ci à une température satisfaisante. En pratique, on constate une élévation de 10 C à 60 C de la température moyenne de l'organe de purification catalytique, cette augmentation de température conduisant à une augmentation de 10 % à 20 % du taux de dépollution du monoxyde de carbone par rapport à un même véhicule dépourvu de vanne commandée. Par ailleurs, la présence de la vanne 28 fermée lorsque le moteur 12 5 n'est pas alimenté en carburant permet d'assurer un frein moteur pour le véhicule. De même, on constate que la fermeture de la vanne facilite la régénération du filtre à particules en maintenant celui-ci à une température élevée. REVENDICATIONS 1.- Groupe de propulsion (10) comportant: - un moteur thermique (12) et des moyens (16) de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique (12) ; - une ligne d'échappement (14) reliée en sortie du moteur thermique (12) et comportant un organe de purification catalytique (24), caractérisé en ce qu'il comporte: - une vanne commandée (28) d'obturation de la ligne d'échappement (14) disposée en aval de l'organe de purification catalytique (24) ; et - des moyens (18) de commande de la vanne d'obturation (28) pour ouvrir la vanne (28) lorsque le moteur (12) est piloté pour fournir de la puissance mécanique et pour fermer la vanne (28) lorsque le moteur (12) est piloté pour ne pas fournir de la puissance mécanique. 2.- Groupe de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne d'échappement comporte un filtre à particules (26) disposé entre l'organe de purification catalytique (24) et la vanne d'obturation (28). 3.- Groupe de propulsion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de pilotage comportent une pédale d'accélération (20), et en ce que les moyens (18) de commande de la vanne d'obturation (28) sont adaptés pour fermer la vanne (28) lors du relâchement de la pédale d'accélération (20). 4.- Groupe de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (12) est un moteur Diesel. 5.- Groupe de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (16) de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique (12) comportent une unité de traitement d'informations (18) mettant en oeuvre un algorithme de pilotage de la puissance mécanique fournie par le moteur thermique (12) , et en ce que les moyens de commande de la vanne d'obturation (28) sont formés par la même unité de traitement d'informations (18) mettant en oeuvre un algorithme de commande de la vanne d'obturation (28).