Brevet FR2895014A1 — publié le 20070622

L'invention concerne un dispositif d'epuration de gaz d'echappement d'un vehicule automobile, agence dans le tuyau de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne, du genre comportant un catalyseur a accumulation de NOx dote d'un dispositif pour 1'introduction externe d'un agent reducteur contenant des hydrocarbures dans le tuyau de gaz d'echappement en amont du catalyseur a accumulation de NOx. Pendant le regime pauvre de moteurs a combustion interne pouvant fonctionner en regime pauvre, des oxydes d'azote sont engendr6s, qui ne doivent pas parvenir clans 1'environnement. Les installations d'epuration de gaz d'echappement de vdhicules automobiles equipes de moteurs a combustion interne pouvant fonctionner en regime pauvre sont dot6es a cet effet de catalyseurs a accumulation de NOx, qui retiennent les composes de NOx des gaz d'echappement engendres pendant le regime pauvre. De tels catalyseurs a accumulation de NOx ont une capacite d'absorption limitee, de sorte qu'ils doivent 8tre regeneres au plus tard peu avant que la capacite d'absorption maximale soit atteinte. La regeneration de tels accumulateurs de NOx est usuellement effectuee au moyen du carburant prevu pour le regime de marche du moteur a combustion interne. A cet effet, le melange air / carburant est enrichi (melange riche) peu avant 1'atteinte d'un etat de remplissage predetermine de 1'accumulateur de NOx par 1'intermediaire de la commande prevue pour la gestion du moteur, les oxydes d'azote accumules dans 1'accumulateur de NOx reagissant en 1'occurrence chimiquement avec les hydrocarbures du carburant excedentaire en tant qu'agents reducteurs, et etant convertis en azote non dangereux et en d'autres produits reactionnels non dangereux. Pour le procede connu, est typique qu'il se d6roule 35 en discontinu, a savoir que les oxydes d'azote sont accumules dans 1'accumulateur de NOx pendant le regime de 289501 4 2 marche normale, et l'accumulateur de NOx etant ensuite regenere dans une phase relativement courte a melange air / carburant riche. La commande de ce deroulement de regime discontinu est effectuee par 1'intermediaire du dispositif 5 de commande prevu pour la gestion du moteur, a savoir que celui-ci doit 8tre connu pour le procede d6crit. Le procede connu ne peut par consequent 8tre mis en oeuvre que dans des vehicules neufs, dans lesquels la commande est conque de fagon correspondante. Un 6quipement ulterieur n'est de ce 10 fait en regle generate pas possible. Des configurations de moteurs sont egalement envisageables qui, en raison de certains composants ou de certaines fonctions, ne supportent pas un regime avec un melange air / carburant riche, de sorte que des procedes 15 qui sont bases sur ces configurations ne sont pas possibles. Dans le champ caract6ristique d'un moteur, existe par ailleurs toujours des zones dans lesquelles un regime "riche" n'est pas possible pour des raisons de protection du moteur. 20 L'objectif de la pr6sente invention consiste a proposer un dispositif d'epuration de gaz d'echappement, du type defini ci-dessus, qui fonctionne ind6pendamment de la commande prevue pour la gestion du moteur, et qui peut par consequent faire l'objet d'un 6quipement ulterieur de 25 moteurs a combustion interne existants, qui par ailleurs n'exerce pas d'influence negative sur le regime du moteur a combustion interne, notamment sur les composants et fonctions qui y sont integres, et qui peut en outre egalement fonctionner avec d'autres agents reducteurs, a 30 savoir non avec le carburant prevu pour le fonctionnement du moteur a combustion interne. Selon l'invention, l'accumulateur de NOx du dispositif est agence a la fin du post-traitement des gaz d'echappement et le dispositif comporte un systeme de regulation ind6pendant de la commande du moteur, qui lui est propre, pour le dosage de l'agent reducteur. 289501 4 3 Des agencements preferes de 1'invention seront ddcrits dans la suite du document. Dans un dispositif d'epuration de gaz d'echappement selon 1'invention, agence dans un tuyau de gaz 5 d'echappement d'un vehicule automobile, comportant un catalyseur a accumulation de NOx dote d'un dispositif pour 1'introduction externe d'un agent reducteur contenant des hydrocarbures dans le tuyau de gaz d'echappement en amont du catalyseur a accumulation de NOx, le catalyseur a 10 accumulation de NOx du dispositif est agence a la fin du post-traitement des gaz d'echappement, et le dispositif comporte un syst8me de regulation independant de la commande du moteur, qui lui est propre, pour le dosage de 1'agent reducteur. 15 Le syst8me de regulation d6tecte de preference 1'etat de remplissage du catalyseur a accumulation de NOx. Le dispositif pour 1'introduction externe de 1'agent reducteur comporte de preference des moyens pour 1'evaporation de 1'agent reducteur, les moyens 20 d'evaporation de 1'agent reducteur pouvant 8tre constitues d'une buse d'injection. Il est par ailleurs prefere que le dispositif d'introduction de 1'agent reducteur soft raccorde du cote aspiration au reservoir de carburant prevu pour le 25 fonctionnement du moteur a combustion interne. Le dispositif d'introduction de 1'agent reducteur injecte 1'agent r6ducteur de preference en continu dans le tuyau de gaz d'echappetent. Il est ainsi assure un regime de regeneration continu du catalyseur a accumulation de 30 NOx. Etant donne que le dispositif selon 1'invention ne depend pas d'un certain mode de fonctionnement du moteur a combustion interne, mais peut fonctionner de fagon totalement independante de 1'etat de regime respectif du 35 moteur a combustion interne, it est independant de la commande du fonctionnement du moteur. Cela offre 6galement 289501 4 4 la possibilite d'equiper ulterieurement un moteur a combustion interne existant avec le dispositif, sans avoir a intervener dans la commande du fonctionnement du moteur. Un autre avantage est que 1'agent reducteur ne traverse pas 5 le moteur a combustion interne proprement dit, et ne peut par consequent pas influencer n6gativement le regime du moteur, a savoir notamment des composants et fonctions integres dans le moteur. Le dispositif selon 1'invention offre en outre egalement la possibilite d'utiliser en tant 10 qu'agent r6ducteur d'autres mati6res que le carburant prevu pour le fonctionnement du moteur a combustion interne, qui conduisent le cas echeant a de meilleures valeurs des gaz d'echappement. Comme it a deja ete mentionne ci-dessus, des 15 dispositifs connus fonctionnent de fagon discontinue, 1'etat de remplissage de 1'accumulateur de NOx augmentant en permanence pendant le regime de marche normale, et par consequent sa capacite d'absorber des oxydes d'azote contenus dans les gaz d'echappement jusqu'a ce que 20 1'accumulateur de NOx, apr6s avoir atteint un etat de remplissage predetermine, soit regenere au cours dune breve phase de fonctionnement avec un melange air / carburant riche. Avec le dispositif selon 1'invention, est en principe 6galement possible de regenerer le 25 catalyseur a accumulation de NOx en discontinu, a savoir respectivement apre's 1'atteinte d'un etat de remplissage predetermine. Afin que le dispositif selon 1'invention fonctionne sans perturbations et efficacement, est prevu selon un 30 autre agencement de 1'invention que 1'agent reducteur soit entierement evapore avant d'entrer en contact avec 1'accumulateur de NOx. Toute matiere appropriee contenant des hydrocarbures entre en 1'occurrence en ligne de compte en tant qu'agent reducteur. Dans un agencement prefere de 35 1'invention, est cependant prevu que le carburant prevu pour le fonctionnement du moteur a combustion interne soit utilise en tant qu'agent reducteur. Celui-ci est de preference preleve du reservoir de carburant du moteur a combustion interne. Un reservoir separe pour un agent reducteur separe nest de cette fagon pas necessaire. Pour la mice en oeuvre du procede selon 1'invention, it est utilise un dispositif pour la regeneration d'un accumulateur de NOx agence dans le tuyau de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne, comportant des moyens destines a amener dans cet accumulateur de NOx un agent reducteur contenant des hydrocarbures, ces moyens comprenant un dispositif pour introduire 1'agent reducteur a partir de 1'exterieur clans le tuyau de gaz d'echappement en amont de 1'accumulateur de NOx. Etant donne que 1'agent reducteur est introduit en amont de 1'accumulateur de NOx, a savoir en aval du moteur a combustion interne proprement dit, it ne peut pas influencer negativement le regime du moteur a combustion interne, notamment des composants ou fonctions integres dans ce dernier. D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention ressortiront plus clairement a la lecture de la description qui va suivre a titre d'exemple, lorsque prise en relation avec le dessin annexe, sur lequel : la figure unique est une vue schematique d'un vehicule automobile comportant un moteur a combustion interne et un catalyseur a accumulation de NOx place en aval, ainsi qu'un dispositif pour 1'injection d'un agent reducteur en amont de 1'accumulateur de NOx. Le vehicule automobile 2 represents schematiquement sur la figure, est entrains par un moteur a combustion interne 4. Comme represents egalement de fagon schematique, le moteur a combustion interne 4 est equips d'un turbocompresseur 6 de gaz d'echappement qui, de la maniere connue, utilise les gaz d'echappement du moteur a combustion interne 4 pour recharger celui-ci. Les gaz d'echappement sont evacues dans 1'environnement par un tuyau de gaz d'echappement, dont 289501 4 6 1'ensemble est identifie par 8. Dans ce tuyau de gaz d'echappement 8, une unite de post-traitement 10 de gaz d'echappement est disposee directement en aval du moteur a combustion interne 4 qui, dans le cas ou le moteur a 5 combustion interne est un moteur Diesel, peut par exemple comporter un filtre a particules Diesel, par ailleurs un catalyseur SCR (SCR = selective catalytic reduction) ou analogues. Un catalyseur a accumulation de NOx 12 est agence plus en aval dans le sens de circulation des gaz 10 d'echappement, lequel peut recuperer des oxydes d'azote engendres par la combustion du carburant, et peut 8tre regenere par un agent reducteur contenant des hydrocarbures. Un pot d'echappement 14 classique est pre-17.0 en aval du catalyseur a accumulation de NOx 12. 15 Un reservoir de carburant 16 est monte a 1'arriere du vehicule automobile 2, lequel reservoir alimente le moteur a combustion interne 4 par 1'intermediaire d'une conduite de carburant, non representee. Une autre conduite de carburant 18 relie le reservoir 20 de carburant 16 au tuyau de gaz d'echappement, la conduite de carburant 18 debouchant dans le tuyau de gaz di6chappement 8 en amont du catalyseur a accumulation de NOx 12. Pendant le regime de marche, le catalyseur a accumulation de NOx 12 extrait des oxydes d'azote nocifs 25 des gaz d'echappement et les accumule. Lorsque le catalyseur a accumulation de NOx 12 atteint un certain etat de remplissage, du carburant est injecte dans le tuyau de gaz d'echappement 8 par l'intermediaire de la conduite de carburant 18, le trajet entre le point d'injection et le 30 catalyseur a accumulation de NOx, et le dimensionnement d'inserts supplementaires favorisant 1'evaporation, etant choisis de telle sorte que le carburant puisse s'evaporer entierement ou dans une large mesure. A 1'aide des hydrocarbures contenus dans le carburant, les oxydes 35 d'azote accumules dans le catalyseur a accumulation de NOx sont reduits en azote non dangereux, CO2 et eau. 289501 4 7 Afin d'adapter la quantite de carburant inject6e au besoin necessaire a la regeneration du catalyseur a accumulation de NOx, 1'etat de remplissage du catalyseur a accumulation de NOx est detecte avec des moyens en soi 5 connus, non representes ici, et utilise pour la commande de la quantite injectee. Une intervention dans la commande generale pour la conduite du moteur n'est pas necessaire, de sorte que des vehicules existants peuvent sans problAmes 8tre equipes 10 ulterieurement du dispositif decrit. Bien que 1'invention ait ete particulierement montree et decrite en se referant a un mode de realisation prefere de celle-ci, it sera compris aisement par les personnel experimentees dans cette technique que des modifications 15 clans la forme et clans des details peuvent 8tre effectuees sans sortir de 1'esprit ni du domaine de 1'invention. Liste des references numeriques 2 Vehicule automobile 4 Moteur a combustion interne 6 Turbocompresseur de gaz d'echappement 8 Tuyau de gaz d'echappement Unite de post-traitement de gaz d'echappement 12 Catalyseur a accumulation de NOx 14 Pot d'echappement 10 16 Reservoir de carburant 18 Conduite de carburant REVENDICATIONS 1. Dispositif d'epuration de gaz d'echappement agence dans un tuyau de gaz d'echappement (8) d'un vehicule automobile (2), comportant un catalyseur a accumulation de NOx (12) dote d'un dispositif pour 1'introduction externe d'un agent reducteur contenant des hydrocarbures dans le tuyau de gaz d'echappement (8) en amont du catalyseur a accumulation de NOx (12), caracterise en ce que 1'accumulateur de NOx du dispositif est agence a la fin du post-traitement des gaz d'echappement, et en ce que le dispositif comporte un systeme de regulation independant de la commande du moteur, qui lui est propre, pour le dosage de 1'agent reducteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le systeme de regulation detecte 1'etat de remplissage du catalyseur a accumulation de NOx (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que le dispositif pour 1'introduction externe de 1'agent reducteur comporte des moyens pour 1'evaporation de 1'agent reducteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracterise en ce que les moyens d'evaporation de 1'agent reducteur sont constitues dune buse d'injection. 5. Dispositif selon Tune des revendications precedentes, caracterise en ce que le dispositif pour 1'introduction de 1'agent reducteur est raccorde du cote aspiration au reservoir de carburant prevu pour le fonctionnement du moteur A. combustion interne (4). 6. Dispositif selon Tune des revendications prece- dentes, caracterise en ce que le dispositif pour 1'introduction de 1'agent reducteur injecte 1'agent reducteur en continu clans le tuyau de gaz d'echappement (8).