Brevet FR2914947A1 — publié le 20081017

- 1 - DISPOSITIF ET PROCEDE DE TRAITEMENT CATALYTIQUE DES GAZ D'ECHAPPEMENT La présente invention concerne le traitement des gaz d'échappement en sortie d'un moteur à combustion interne, par exemple sur un véhicule automobile. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de traitement catalytique des gaz dans une ligne d'échappement de véhicule, comportant en série un catalyseur d'oxydation, un filtre à particules, et un catalyseur de réduction sélective. L'invention a également pour objet un procédé de traitement catalytique des gaz, dans une ligne d'échappement. Pour respecter les normes de dépollution relatives aux émissions d'oxydes d'azote (NOx) d'un moteur thermique tout au long de la vie de celui-ci, le véhicule est équipé d'un système de post-traitement spécifique, qui peut inclure, conformément à la publication EP 1 617 051 un premier organe de traitement, tel qu'un catalyseur d'oxydation, suivi d'un catalyseur de réduction sélective ou catalyseur RCS ( Selective Catalyst Reductor ou SCR en anglais), avec interposition d'un filtre à particules (FàP). L'insertion d'un catalyseur RCS dans une ligne d'échappement, établit une très forte contre-pression dans celle-ci, qui se traduit par une baisse de performance du moteur. La présente invention vise à pallier cet 30 inconvénient, lié à l'implantation d'un catalyseur RCS. - 2 - Dans ce but, elle propose d'associer le catalyseur RCS à des moyens de réduction de la contre pression qu'il crée lui-même dans la ligne d'échappement. Conformément à l'invention, le catalyseur RCS peut être associé, ou intégré au silencieux de la ligne d'échappement. Il peut par exemple être disposé en amont de celui-ci, avec un dispositif de contournement. L'invention propose également que le catalyseur RCS soit contourné sur certaines plages de fonctionnement du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation non limitatifs de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre l'état de la technique, et - les figures 2 à 4, illustrent respectivement trois modes de réalisation préférés de l'invention. La ligne d'échappement de la figure 1 présente dans cet ordre un premier catalyseur 1, tel qu'un catalyseur d'oxydation ou un piège à oxydes d'azote (NOx-trap), un filtre à particules 2, un injecteur d'agent réducteur 3 (dont la position peut varier), tel que de l'urée, un catalyseur RCS 4, et un silencieux 6. Dans une telle ligne d'échappement, le traitement des hydrocarbures (HC) et des oxydes de carbone (CO) s'effectue au sein du catalyseur d'oxydation 1, tandis que les particules sont piégées dans le filtre 2, qui doit être régénéré périodiquement. Enfin, la réduction sélective des oxydes d'azote NOx en azote N, est assurée dans le deuxième catalyseur, tel qu'un catalyseur RCS 4, par l'action d'un agent réducteur injecté en amont de celui-ci. En se reportant à la figure 2, on constate que le catalyseur RCS 4 est intégré au silencieux 6. Le catalyseur RCS 4 et le silencieux 6 sont ainsi associés. Cette disposition permet, grâce à un dimensionnement optimal du RCS et du silencieux, et à une réduction de volume du système, de réduire les pertes de charge au niveau des cônes de la ligne d'échappement. Ainsi, le catalyseur RCS 4 est associé à des moyens de réduction de la contre pression, qu'il crée lui-même dans la ligne d'échappement. Sur les figures 3 et 4, le catalyseur RCS 4 est disposé en amont du silencieux 6. Il présente des moyens de contournement, constitués par une ligne de dérivation 7, dont l'accès est contrôlé par une vanne de dérivation 8. Conformément à l'invention, le catalyseur RCS 4 peut être ainsi doublé par une ligne de contournement, interne ou externe. Ce contournement est opéré de préférence en pleine charge, en vue de limiter sa perte de charge seulement lorsqu'elle est la plus élevée. Ceci garantit un traitement efficace des NOx sur une large plage d'utilisation moteur, sans détériorer pour le conducteur, les capacités de dépassement habituelles du véhicule. Sur la figure 3, les moyens de contournement 7, 30 8 sont externes au catalyseur RCS 4, alors que sur la figure 4, ils sont internes à celui-ci. - 4 - Différentes stratégies d'utilisation de la ligne de contournement peuvent être définies. Une première stratégie peut être basée sur l'activité de la pédale du conducteur, avec une reconnaissance, comme certaines transmissions automatiques, d'une demande de performance maximale par l'utilisateur. Il serait ainsi possible de limiter l'utilisation du bypass au juste nécessaire (en moyenne 2% du temps d'utilisation du moteur), avec un effet positif sur l'environnement. Conformément à l'invention, le catalyseur RCS ainsi est contourné sur certaines plages de fonctionnement du moteur, de préférence en pleine charge. Une seconde stratégie peut prendre en compte le niveau de pression en arrière du catalyseur RCS, grâce à une vanne à ressort (non représentée), qui s'ouvre en fonction de ce niveau de pression. Dans les deux cas, un capteur de position (on/off) peut permettre de diagnostiquer les défauts du système et d'assurer sa conformité grâce aux moyens de diagnostic embarqués du véhicule ( On Board Diagnosis , ou OBD en anglais). En conclusion, il faut souligner que le procédé mis en oeuvre selon l'invention, permet de traiter le NOx efficacement sur une très large plage d'utilisation du moteur, sans affecter la pleine charge, et d'étendre ainsi l'utilisation de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement catalytique des gaz dans une ligne d'échappement de véhicule, comportant en série un catalyseur d'oxydation (1) et un catalyseur RCS (4), caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est associé à des moyens de réduction (6, 7, 8) de la contre pression qu'il crée lui-même dans la ligne d'échappement. 2. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est associé au silencieux (6) de la ligne d'échappement. 3. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur RCS est intégré au silencieux (6) de la ligne d'échappement. 4. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est disposé en amont du silencieux (6) de la ligne d'échappement. 5. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il présente des moyens de contournement (7, 8) du catalyseur RCS (4), comprenant une ligne de dérivation (7) dont l'accès est contrôlé par une vanne de dérivation (8). 6. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de contournement (7, 8) sont externes au catalyseur RCS (4). 7. Dispositif de traitement catalytique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de contournement (7, 8) sont internes au catalyseur RCS (4). 8. Procédé de traitement catalytique des gaz dans une ligne d'échappement selon lequel les gaz traversent un catalyseur d'oxydation (1) et un catalyseur RCS (4), caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est contourné sur certaines plages de fonctionnement du moteur. 9. Procédé de traitement catalytique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est contourné en pleine charge. 10. Procédé de traitement catalytique des gaz dans une ligne d'échappement selon lequel les gaz traversent un catalyseur d'oxydation (1) et un catalyseur RCS (4), caractérisé en ce que le catalyseur RCS (4) est contourné à partir d'un certain niveau de pression en arrière de celui-ci.