Brevet FR2880065A1 — publié le 20060630

La présente invention concerne les dispositifs de dépollution des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les dispositifs de dépollution des gaz d'échappement comportant un filtre à particules. Le filtre à particules capture des particules de suies émises par le moteur. Pour éviter le colmatage du filtre, on réalise des phases périodiques de régénération qui permettent de brûler les particules piégées, en élevant la température des gaz d'échappement de sorte que l'on obtienne une température au niveau du filtre à particules comprise entre 570 C et 650 C. Pour amorcer une phase de régénération, on peut utiliser des postinjections de carburants dans les cylindres du moteur, par commande des injecteurs du moteur, décrites par exemple dans le document FR 2774427. Ce type de régénération présente l'inconvénient d'élever la température des gaz d'échappement très en amont du filtre à particule, ce qui pose notamment des problèmes de tenue thermomécanique. De plus, la postinjection de carburant dans les cylindres du moteur provoque un phénomène de dilution de l'huile de lubrification du moteur qui est beaucoup plus important que dans le cadre d'une injection classique de carburant pour faire fonctionner le moteur. On peut aussi placer un injecteur supplémentaire dans la ligne d'échappement, en amont d'un catalyseur d'oxydation. Le catalyseur d'oxydation réduit les hydrocarbures, appelés HC et le monoxyde de carbone, appelé CO. Cette phase de réduction est exothermique, elle augmente la température des gaz d'échappement pour brûler les particules. Le document US 2004/0226288 décrit ce type de dispositif. Un inconvénient est que le catalyseur d'oxydation est fortement sollicité, car d'une part il doit jouer son rôle d'élément de dépollution en réduisant de façon continue les HC et CO provenant des gaz d'échappement, et car d'autre part il doit en plus jouer son rôle de réchauffeur des gaz d'échappement dans le but de déclencher une phase de régénération. Cette forte sollicitation thermique peut être à l'origine d'un vieillissement anticipé, voire de casse du catalyseur peut avoir des émissions de HC et de CO en entrée du filtre à particules si on ne peut déterminer très exactement leurs proportions dans les gaz d'échappement et l'oxygène disponible pour les faire réagir. Un des objets de l'invention est de pallier aux problèmes décrits ci-dessus. L'invention fournit dans ce but un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un ensemble formé d'un filtre à particules, d'un premier catalyseur d'oxydation placé en amont du filtre à particules et d'un injecteur de carburant placé en amont du catalyseur, caractérisé en ce que le dispositif comporte un deuxième catalyseur d'oxydation placé en amont de l'injecteur. Le premier catalyseur peut réchauffer périodiquement les gaz d'échappement en amont du filtre à particules à l'aide de carburant, et le deuxième catalyseur d'oxydation peut traiter les HC et CO des gaz d'échappement qui proviennent du moteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif peut comporter un capteur de température placé en entrée du premier catalyseur, de sorte à connaître la température des gaz d'échappement avant chauffage. Le dispositif peut également comporter un capteur de température placé en entrée du filtre à particules, de sorte à connaître la température des gaz d'échappement chauffés. Le dispositif peut également comporter un capteur de pression différentielle mesurant la différence de pression entre l'entrée du premier catalyseur et la sortie du filtre à particules, de sorte à déterminer l'état de colmatage du filtre à particules. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par le schéma de la figure 1. Le moteur à combustion interne 1 génère des gaz d'échappement qui circulent dans une ligne d'échappement. Le dispositif de dépollution 2 agit au niveau de la ligne d'échappement. Le dispositif de dépollution 2 comporte un filtre à particules 5 qui capture les particules de suies émises par le moteur. Le dispositif comporte un premier catalyseur d'oxydation 4 placé en amont du filtre à particules 5. II réchauffe les gaz d'échappement à l'aide de carburant. Pour cela, un injecteur 6 pulvérise du carburant en amont du premier catalyseur d'oxydation 4. Ce premier catalyseur d'oxydation 4 est présent uniquement pour la création de chaleur. Il est sollicité périodiquement pendant les phases de régénération du filtre à particules 5. Selon l'invention, le dispositif de dépollution 2 comporte un deuxième catalyseur d'oxydation 3. Le dispositif de dépollution 2 comporte ainsi deux catalyseurs d'oxydation, le deuxième catalyseur 3 traitant les HC et CO qui proviennent des gaz d'échappement, et le premier catalyseur 4 ayant pour rôle de réchauffer les gaz d'échappement. Cette configuration permet de dissocier les deux fonctions que l'on peut obtenir d'un catalyseur d'oxydation, ce qui diminue la sollicitation de chacun d'entre eux. En effet, le deuxième catalyseur d'oxydation 3 joue le rôle d'un catalyseur classique dont la sollicitation thermique est continue, alors que le premier catalyseur d'oxydation 4 est sollicité uniquement pendant une phase de régénération. En dehors de la phase de régénération, le premier catalyseur d'oxydation 4 n'est pas sollicité, les HC et les CO ayant été traités lors du passage des gaz d'échappement dans le deuxième catalyseur 3. Le dispositif de dépollution selon l'invention présente aussi des avantages lors de la phase de régénération. Les gaz d'échappement qui sortent du deuxième catalyseur 3 ne contiennent plus de HC ni de CO. Par conséquent, les réducteurs qui réagissent dans le premier catalyseur 4 proviennent uniquement de l'injecteur 6. En plaçant un capteur de température 8 en amont du premier catalyseur d'oxydation 4, on peut déterminer la température des gaz d'échappement qui ne contiennent plus de HC et de CO. Un deuxième capteur de température 9 placé en amont du filtre à particules 5, et plus précisément entre la sortie du premier catalyseur d'oxydation 4 et l'entrée du filtre à particule 5, permet de connaître la température des gaz d'échappement une fois réchauffés (lors d'une phase de régénération), qui enclencherons et maintiendrons la combustion des particules de suies. Le dispositif de dépollution comporte également un capteur 7 de pression différentielle. Le capteur 7 mesure une différence de pression entre l'entrée du premier catalyseur d'oxydation 4 et la sortie du filtre à particules 5, à l'aide de capteur de pression 7a et 7b. Le capteur 7 permet de déterminer l'état de colmatage du filtre à particules 5. Le capteur de pression 7 et les capteurs de température 8 et 9 transmettent des informations à un calculateur 10. Le calculateur 10 traite ces informations et peut ainsi commander l'injecteur 6 pour lancer une phase de régénération du filtre à particules 5. Le calculateur peut également utiliser d'autres informations pour lancer la phase de régénération, par exemple le taux d'oxygène présent en amont du premier catalyseur d'oxydation 4 ou la charge moteur. Revendications 1) Dispositif de dépollution (2) des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (1) comportant un ensemble formé d'un filtre à particules (5), d'un premier catalyseur d'oxydation (4) placé en amont du filtre à particules (5) et d'un injecteur (6) de carburant placé en amont du premier catalyseur (4), caractérisé en ce que le dispositif (2) comporte un deuxième catalyseur d'oxydation (3) placé en amont de l'injecteur (6). 2) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier catalyseur (4) réchauffe périodiquement les gaz d'échappement en amont du filtre à particules (5) à l'aide de carburant. 3) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième catalyseur d'oxydation (3) traite les HC et CO des gaz d'échappement qui proviennent du moteur. 4) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (8) de température placé en entrée du premier catalyseur (4). 5) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de température (9) placé en entrée du filtre à particules (5). 6) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (7) de pression différentielle mesurant la différence de pression entre l'entrée du premier catalyseur (4) et la sortie du filtre à particules (5).