Brevet FR2895015A1 — publié le 20070622

-1- DI SPOSI TI F DE TRAI TEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT AVEC RECI RCULATI ON BASSE PRESS( ON La present e invent ion concerne Ies syst ernes de depollut ion, places dans la ligne d'echappement des mot eurs a combust ion interne. Plus precisement, elle concerne un dispositif de traitement des gaz d'echappement d'un mot eur a combustion interne comprenant au moins une unite de t raft ement cat alyt ique, et un piquage de recirculat ion des gaz d'echappement a I'intOrieur du moteur. Les syst ernes de depollut ion act uels cumulent le plus souvent divers types de t raft ement , dont un t raft ement cat alyt ique des hydrocarbures et du monoxyde d'azot e a leur passage dans un cat alyseur charge de met aux precieux qui f avor isent Ieur oxydat ion avant leur rej et dans rat mosphere. Dans le cas des mot eurs diesel, ce traitement est avant ageusement complete par le f ilt rage des part icules de carbone present es dans Ies gaz d'echappement sur un f ilt re a part icules, egalement charge en metaux precieux. Le filtre est regenere periodiquement en brulant Ies particules st ockees, des que I'accumulat ion de celles-ci et ablit a I'echappement une cont re pression incompatible avec le bon f onct ionnement du mot eur. Une aut re disposit ion, largement ut ilisee pour diminuer Ies emissions polluant es des mot eurs, est la recirculat ion des gaz d'echappement , ou EGR >> pour exhaust gas recirculation >> en anglais, en direction de ('admission du moteur, dans une >. La recirculation des gaz d'echappement s'ef f ect ue a part it d'un piquage, implant a sur la Iigne d'echappement . La reduct ion des consommat ions et I'abaissement des niveaux d'emission toleres, conduisent a augmenter de plus en plus le taux de gaz d'echappement renvoye vers I'interieur du moteur, et a optimiser le chargement en metaux precieux des cat alyseurs d'oxydat ion et des f ilt res a part icules. Des que son taux est eleve, la recirculat ion des gaz d'echappement pr esente comme inconvenient majeur I'encrassement du moteur, qui resulte du melange des particules et des hydrocarbures subsistant dans Ies gaz d'echappement avec I'huile -2- mot eur provenant not amment de I'aspirat ion des vapeurs d'huile, ou du palier du t ur bo-compr esseur . Af in de reduire I'encrassement produit par le melange de I'huile avec Ies hydrocarbures et Ies part icules, II peut et re j udicieux de placer le piquage de recirculat ion des gaz d'echappement en aval du cat alyseur d'oxydat ion, comme le propose la publication J P20032114261, ou en aval du f ilt re a part icules dans le cas d'un mot eur diesel. Cet t e solut ion pose en realit a de set- ieux problemes de f onct ionnement , dont une augment at ion significative de la cont re-pression a I'echappement . Par ailleurs, it n'est pas j ust if ie, pour des raisons de cout , de faire subir au gaz envoye en recirculat ion, le meme niveau de trait ement que Ies gaz rej et es dans rat mosphere. La presente invention vise a remedier aux inconvenient s pi-kit es des systemes connus, en proposant une boucle de recirculation basse pression. Celle-ci est et ablie en creant , au sein du disposit if de trait ement des gaz d'echappement , un circuit derive permettant de reduire le post-traitement des gaz destines a la recirculat ion. Dans ce but, elle prevoit que Ies gaz soient rkart is a ('entree de ce disposit if ent re deux voies de trait ement paralleles se reunissant a la sortie de celuici vers I'echappement, dont une premiere voie, ou voie principale, qui conduit toujours Ies gaz vers I'echappement et une deuxieme voie, ou voie secondaire, qui porte le piquage de recirculat ion et un clapet d'or lent at ion selective des gaz en direct ion de la boucle EGR >>. De preference, le clapet peut se deplacer ent re deux positions extremes ou il oriente a totalit e Ies gaz emprunt ant la deuxieme voie, soit vers la >, soit vers I'echappement . Les deux voies de t raft ement peuvent avant ageusement et re separ6es par une paroi longit udinale. D'aut r es car act er ist icues et avant ages de !Invent ion appar aft r ont cl ai r ement a la lecture de la description suivante d'un mode de r ealisat ion non limit at if de celleci, en se report ant aux dessins annexes, sur lesquels Ies figures 1 et 2 illust rent respect ivement deux posit ions de f onct ionnement du disposit if de t r ait ement . -3 Sur ces figures, on a represent a schematiquement un sect eur de ligne d'echappement de mot eur a combustion, comprenant des cat alyseurs de tout type, ou unites de traitement cat alyt ique, 11, 12, 13, et des unites de f ilt re a part icules, 14, 16, 17, regroupees dans le disposit if de traitement propose 1. Ces figures illust rent donc un mode de realisation particulier de !Invention, adapt a au cas des moteurs Diesel, ou le traitement cat alyt ique d'oxydat ion sur !a ligne d'echappement est suivi d'un f ilt rage des part icules. Tout of ois, !Invention couvre egalement le cas des lignes d'echappement sans f ilt re a part icules, not amment pour mot eur a essence. Le disposit if de traitement 1, illust re par !es schemas, comprend une paroi longitudinale 2 de separation des gaz a son entree, ent re deux voies de trait ement paralleles 3, 4, qui se reunissent a la sortie de celui-ci vers l'echappement 6. La voie principale 3 conduit toujours !es gaz qui !a traversent vers l'echappement 6, tandis que !a voie secondaire 4 porte un piquage 7 des gaz dans une boucle de recirculation, ou > 8 vers l'int er ieur du mot eur , et un clapet d'or lent at ion selective 9 des gaz, vers !a boucle 8, ou vers l'echappement 6. Le clapet 9, dispose en entree du piquage 7, peut se deplacer ent re !es deux posit ions ext remes illust rees respect ivement par !es figures 1 et 2. Dans !a premiere, il oriente la tot alit e !es gaz de la vole 4 vers la boucle 8. Dans la seconde, tous !es gaz de !a voie 4 vont a l'echappement 6, et il n'y a aucune recirculat ion. La premiere voie 3 comprend une premiere unite de traitement catalytique 11, telle qu'un premier catalyseur d'oxydat ion, suivie d'une premiere unite de filtre a part icules 14, dans le cas d'un mot eur Diesel. Dans !a deuxieme voie 4, !es moyens de t raft ement cat alyt ique sont separes en deux unites, 12, 13, sit uees de part et d'aut re du clapet 9. Derriere !'unite 13, on peut trouver une deuxieme unite de f ilt re a part icules 16, dans le cas d'un mot eur Diesel. Enf in, dans !a boucle 8, en aval de !'unite 12, on peut aussi t rouver une t roisieme unite de f ilt re a part icules 17 dans le cas d'un moteur Diesel. La voie secondaire 4 comporte donc une premiere unite de traitement catalytique 12 disposee en amont du clapet 9, et une deuxieme unite de traitement cat alyt ique, 13 disposee en aval de celui-ci. -4- Sur la figure 1, le clapet 9 est en posit ion >. Les gaz de la voie secondaire 4 qui sont envoyes en recirculat ion et traversent le cat alyseur 12 (et le filtre 17 s'il est present), le catalyseur 12 et ant en principe dimensionne ou charge plus f aiblement que le de I'aut re voie 11. Sur la figure 2, le clapet 9 est en position >. Les gaz de la vie secondaire 4 traversent les deux catalyseurs 12, 13 (et le filtre 16 s'il est present), avant de rej oindre la voie principale 3 a l'echappement . Bien entendu, sans sortir du cadre de !'invention, le clapet peut prendre tout es !es posit ions int er mediair es entre !es positions extremes de figures 1, et 2, de maniere a doser le t aux de gaz envoyes en recirculat ion. Ainsi, chacune des voies 3, 4 du dispositif, de meme que !a boucle 8, comport e au moins une unite de traitement cat alyt ique. Comme indique plus haut, !a boucle EGR >> 8 peut et re dot ee, comme !es deux voies d'echappement 3 et 4, de son propre f iltre a part icules 17, mais sans car act ere d'obligat ion. En conclusion, !es gaz diriges vers l'echappement 6 au t ravers de la deuxieme voie 4, benef icient (au t ravers des deux catalyseurs 12, 13), d'un traitement cat alyt ique equivalent a celui de !a voie principale, tandis que ceux qui sont envoyes en recirculat ion ont un t raft ement moindre, au t ravers du seul cat alyseur 12. L'invent ion t rouve un int Bret considerable, avec ou sans f ilt res a part icules, du fait que !a > subit un traitement cat alyt ique, limit a aux besoins d'oxydat ion des gaz en recirculat ion. En of f et, pour !es gaz envoyes en recirculation, l'oxydat ion des hydrocarbures n'a pas besoin d'et re poussee car ces gaz seront oxydes dans de nouvelles combustions. Elie permet de realiser un dispositif de traitement des gaz d'echappement avec recirculation basse pression dont !es pr i nci paux avant ages sont : - !es couts lies au chargement des catalyseurs en metaux precieux sont minimises, puisque le chargement de du cat alyseur 13, qui n'est pas sollicit a pendant !es phases de recirculat ion, peut et re reduit, - 5 - la perte de charge dans la , est minimisee, car elle n'est generee que par un seul catalyseur 12 (et event uellement le f ilt re 17), alors que la vole secondaire comprend deux cat alyseurs (12, 13), - de meme, la cont re pression a I'echappement dans le circuit principal 5 (premiere vole) est moindre, puisque Ies gaz n'y traversent qu'un seul cat alyseur, 11 et event uellement un f ilt re 14. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement (1) des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne comprenant au moins une unite de traitement catalytique (11, 12, 13) et un piquage de recirculation (7) des gaz d'echappement dans une 2. Dispositif de traitement selon la revendication 1, caracterise en ce que le clapet (9) peut se *lacer entre deux positions extremes ou it oriente selectivement la totalite les gaz de la deuxieme vole (4) vers la boucle (8), ou vers I'echappement (6). 3. Dispositif de traitement selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que les deux voles de traitement (3, 4), sont separees par une paroi longitudinale (2). 4. Dispositif de traitement selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que la deuxieme vole (4) comporte au moins une premiere unite de traitement catalytique (12) disposee en amont du clapet (9), et une deuxieme unite de traitement catalytique (13) disposee en oval de celui-ci. 5. Dispositif de traitement selon la revendication 1, caracterise en ce qu'au moins une unite de traitement catalytique (11, 12, 13) de chaque vole (2, 3) est suivie d'un filtre a particules (14, 16, 17). 6. Dispositif de traitement selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que la boucle EGR (8) presente un filtre a particules (17), en oval de son unite de traitement catalytique (12).