Brevet FR2941263A1 — publié le 20100723

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE APTE A TRAITER LES SULFURES D'HYDROGENE ET COMPORTANT UNE LIGNE DE RECIRCULATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT L'invention concerne le domaine de la dépollution des moteurs de véhicules suralimentés utilisant un fonctionnement en mélange pauvre. L'invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comportant une ligne de recirculation des gaz d'échappement basse pression. La recirculation des gaz d'échappement est communément appelée EGR pour � Exhaust Gas Recirculation � ou RGE pour � Recirculation des Gaz à l'échappement �. La ligne de recirculation des gaz d'échappement basse pression appelé aussi circuit EGR BP, consiste en un piquage des gaz d'échappement, en aval de la turbine d'un turbocompresseur et d'un dispositif de post- traitement pouvant faire partie d'un ensemble plus complexe de dépollution. Ces dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement sont disposés dans la ligne d'échappement de moteurs à mélange pauvre et sont de plus en plus complexes de façon à répondre à la baisse des seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles de plus en plus drastiques. Ces dispositifs permettent notamment de réduire les émissions de particules et d'oxydes d'azotes en plus du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés. Ces dispositifs peuvent fonctionner de manière discontinue ou alternative. En fonctionnement normal, ils piègent les polluants mais ne les traitent que lors des phases de régénération. Pour être régénérés, ces pièges nécessitent des modes de combustion spécifiques pour garantir des niveaux de thermique et/ou de richesse nécessaires. Les pièges à oxydes d'azote permettent de stocker les oxydes d'azote produits par le moteur puis de les réduire lors d'une phase de régénération ou purge lorsqu'un seuil de chargement prédéterminé d'oxydes d'azote est atteint. Toutefois, du soufre contenu en faible quantité dans l'huile et le carburant se retrouve sous forme de composés soufrés à l'échappement. Ce soufre est piégé dans le piège d'oxydes d'azote et diminue progressivement la capacité de stockage du piège en oxyde d'azote. Une régénération périodique en soufre est alors nécessaire, et un mode spécifique de combustion permet de garantir des conditions de richesse et de thermique dans le piège d'oxydes d'azote. La ligne de recirculation des gaz ou circuit EGR basse pression entraîne alors une recirculation des produits soufrés dans la ligne d'admission. Un des produits soufrés tel que le sulfure d'hydrogène H2S dégage une odeur particulièrement nauséabonde, ressemblant à celle d'un oeuf pourri. En cas de fuite dans la ligne d'admission, cette odeur est alors rapidement perçue dans l'habitacle et donc par les passagers. Un but de la présente invention consiste à pallier l'inconvénient ci-dessus, en proposant une nouvelle architecture à l'échappement d'un moteur à combustion. Dans ce but, l'invention propose un moteur à combustion interne comportant :30 a) un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement comportant au moins un moyen apte à traiter des oxydes d'azote, ledit moyen étant disposé en aval d'une turbine dudit moteur à combustion relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, b) une ligne d'échappement de gaz brûlés s'étendant depuis un collecteur d'échappement du moteur à combustion, c) une ligne d'admission d'un mélange de gaz comportant un compresseur apte à comprimer le mélange de gaz, d) une ligne de recirculation des gaz d'échappement comportant un échangeur de chaleur, ladite ligne de recirculation des gaz prenant naissance dans la ligne d'échappement à la sortie du dispositif de post-traitement des gaz d'échappement, et débouchant dans la ligne d'admission, en amont du compresseur, caractérisé en ce que la ligne d'échappement comporte un moyen apte à piéger du sulfure d'hydrogène disposé à la sortie du dispositif de post-traitement des gaz d'échappement et en amont du piquage de la ligne de recirculation des gaz d'échappement. Selon d'autres aspects de l'invention : le moyen apte à traiter des oxydes d'azote est un piège d'oxyde d'azote. le dispositif de post-traitement comporte également un filtre à particule. le filtre à particule peut se trouver en aval du piège à oxydes d'azote. le dispositif de post-traitement peut comporter dans l'ordre, relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, un catalyseur d'oxydation, un filtre à particule et un piège à oxydes d'azote. L'invention propose également un véhicule comportant un tel moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif, et illustré par l'unique figure sur laquelle est représentée un schéma d'un moteur à combustion selon l'invention. A la figure 1, on a représenté un moteur à combustion 1 d'un véhicule. Le moteur à combustion 1 comporte une ligne d'échappement 2 située en aval d'une chambre de combustion (non représentée) dudit moteur à combustion. La ligne d'échappement 2 s'étend depuis un collecteur d'échappement du moteur à combustion, et comporte directement en aval du collecteur d'échappement, relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, une turbine 11 apte à être entraînée par le flux des gaz brûlés et apte à actionner un compresseur 12. La ligne d'échappement 2 comporte au moins un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement 21,22 qui comporte au moins un moyen apte à piéger les oxydes d'azote. Tel que représenté, la ligne d'échappement comporte un piège d'oxyde d'azote 21 disposé en aval de la turbine 11 et un filtre à particules 22 disposé en aval du piège à oxydes d'azote 21. Le piège d'oxyde d'azote 21 et le filtre à particules 22 peuvent être logés dans la même enveloppe 24. Un élément supplémentaire (non représenté) peut également être disposé en amont du filtre à particules 22 ayant une fonction d'oxydation, tel qu'un catalyseur d'oxydation diesel (DOC). Ainsi, il est possible d'avoir une architecture composé d'un piège à oxyde d'azote suivi d'un filtre à particules, ou encore un catalyseur d'oxydation diesel suivi d'un filtre à particule, lui-même suivi d'un piège d'oxyde d'azote par exemple. De même, le filtre à particules 22 et le piège d'oxydes d'azote 21 peuvent également ne pas avoir la même enveloppe. Les oxydes d'azote et les composants soufrés stockés sont retenus dans le piège à oxydes d'azote 21, puis éliminés. Les composés soufrés sont évacués du piège à oxydes d'azote lors de processus de désulfuration principalement sous forme de S02 et de H2S. La ligne d'échappement 2 comporte ainsi un moyen apte à traiter ces sulfures d'hydrogène 23 issu du piège à oxyde d'azote. Tel que représenté sur l'unique figure, le piège à sulfure d'hydrogène 23 est disposé en aval des dispositifs de post-traitement 21,22, entre la sortie, relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, de ces dispositifs de post-traitement 21,22 et le piquage du circuit EGR. Ainsi, le piège à sulfure d'hydrogène ou H2S Trap 23 est disposé en amont du piquage de la ligne de recirculation des gaz d'échappement. Le piège de sulfure d'hydrogène émis 23 comporte des moyens d'oxydation du sulfure d'hydrogène piégé. Dans le mode de réalisation de la figure, le piège à sulfure d'hydrogène 23 est un monolithe indépendant, distinct du filtre à particules 22. Le piège à sulfure d'hydrogène 23 comprend une composition apte, d'une part, à piéger le sulfure d'hydrogène issu du piège à oxydes d'azote 21 en milieu de richesse supérieure à 1 - c'est-à-dire lorsque le carburant est en excès par rapport à l'oxygène de l'air - et d'autre part, apte à le convertir en dioxyde de soufre, en milieu pauvre, de richesse inférieure à 1 - c'est-à-dire comprenant de l'oxygène en excès - puis de le libérer dans cet état. Le piège à sulfure d'hydrogène 23 peut par exemple comprendre un substrat en cordiérite ou en titanate d'aluminium. Il sera compris que le piège de sulfure d'hydrogène est donné à titre d'exemple et que le filtre à particules 22 peut être imprégné de la composition du piège à sulfure d'hydrogène 23. Le moteur à combustion 1 comporte en amont de la chambre de combustion (non représentée), une ligne d'admission 3 apte à prélever de l'air frais directement dans l'atmosphère. Cet air frais peut être filtré au moyen d'un filtre à air 31. La ligne d'admission 3 comporte le compresseur 12 qui comprime le mélange de gaz filtré par le filtre à air 31. Le moteur à combustion interne 1 comporte également une ligne de recirculation des gaz d'échappement 4. Cette ligne de recirculation des gaz 4 prend naissance dans la ligne d'échappement 2 du moteur à combustion, en aval du piège de sulfure d'hydrogène 23 relativement au sens de circulation des gaz d'échappement. La ligne de recirculation des gaz 4 comporte un refroidisseur des gaz d'échappement 41, appelé aussi échangeur EGR, et une vanne 42 appelée vanne EGR BP, apte à laisser passer une quantité prédéterminée de gaz d'échappement recirculés refroidis, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, dans la ligne d'admission 3. Cette nouvelle architecture du moteur à combustion permet avantageusement de diminuer les émissions soufrées à l'échappement, et permet d'éviter une recirculation de sulfure d'hydrogène H2S vers l'admission. Cela permet notamment d'éviter que des émissions nauséabondes parviennent dans l'admission et dans l'habitacle. Les passagers et les passants n'ont ainsi pas de gêne olfactive vis-à-vis du sulfure d'hydrogène.10 REVENDICATIONS1) Moteur à combustion interne comportant a) un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement (21,22) comportant au moins un moyen apte à traiter des oxydes d'azote, ledit moyen étant disposé en aval d'une turbine (11) dudit moteur à combustion (1) relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, b) une ligne d'échappement (2) de gaz brûlés s'étendant depuis un collecteur d'échappement du moteur à combustion, c) une ligne d'admission (3) d'un mélange de gaz comportant un compresseur (12) apte à comprimer le mélange de gaz, d) une ligne de recirculation (4) des gaz d'échappement comportant un échangeur de chaleur (41), ladite ligne de recirculation des gaz (4) prenant naissance dans la ligne d'échappement (2) à la sortie du dispositif de post-traitement (21,22) des gaz d'échappement, et débouchant dans la ligne d'admission (3), en amont du compresseur (12), caractérisé en ce que la ligne d'échappement (2) comporte un moyen apte à piéger du sulfure d'hydrogène (23) disposé à la sortie du dispositif de post- traitement des gaz d'échappement (21,22) et en amont du piquage de la ligne de recirculation (3) des gaz d'échappement. 2) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen apte à traiter des oxydes d'azote est un piège d'oxyde d'azote. 3) Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de post-traitement (21,22) comporte également un filtre à particule (22). 4) Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le filtre à particule (22) se trouve en aval du piège à oxydes d'azote. 5) Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de post-traitement comporte dans l'ordre, relativement au sens de circulation des gaz d'échappement, un catalyseur d'oxydation, un filtre à particule (22) et un piège à oxydes d'azote. 6) Véhicule comportant un moteur à combustion selon l'une des revendications précédentes.