Brevet FR2969697A1 — publié le 20120629

DESULFATLAUQNNE LIGNE tYECHAPPEMENT A EEEEEEEEEEEEE OXYDE D'AZOTE bE MQIE.VS, MELANg.fAUVRE LInVen iàn se. situe dans le. d.eenaine :du part-traitenent. de 'éMiSSiOnS pelkiantèe: à réchappeffient dé.. Motees à :combueioh. interne -fonctionnant habitûelleMee en Mélange pauvre,. notaniMent les moteurs diesel équipant des Véhiet,iles autee.bilèe. .... . Plue precisement elle concerne lé procédé. de désulfatetion de pièges ta Cat:alytiqteis oxydes dkiedé. (NOx) èquiixxit la ligne d4chappement de. tels caner ne égaleinenl diepositif. de traitement de émissions pallnantee crie inotei.e'sutiliseit W1 tel procédé. Lee" Mo4elire modernes fOnCtianhant. herWellemehl neege. pauvre, c'est-à-e e aVeC Egin rappOrt: de le qUenfité. de torburont su la uarttité d'air 1 5. inférieur -au. rapport stoachiaMétrique, sont parfais équipée. d'Une ligne. déchappeMeiit «en:portent uh piège cetalytique A..oxydes eaeote, pour limiter tes rejets elahs rat Mosphère de. cette espèce. nocive à la santé et à l'environnement Un -tel piège fOnctionne usuellement :de 'manière séquentielle II stocke les. éMiesions de NOx pendant WS phase-de 'fonctionnement habituel du moteur .:en. . . . mélange pauvre, be teinpe eh tempe,. calculateur. :du moteur déclenche le beeenleinent de ce dernier tiens un mode. de fonctionnement en: .mélege riche,: c'est-à-dire. avec un excès de carburant par rapport à. Vair, comparativement :aux conditions. etoeChioMétriquee. Le: piège catalytique est alors purgé: il réduit les molécules. d'Oxydes (NOx) en moiéeutes d'ezote (N2). inoffensives gi:ii sont 25 rejetées Mans l'dtrnospl3ar.re.. Un problème connu- des piéges catalytiques. à oxyde eezote est leur empoisonnement progressif par le soufre contenu des le:carburant et dame Les moiéCLiles de soufre tendent à se stocker. sur. le. piège, et elles en diminuent progressivement la capacité de stockage de. NOxi ce qui peut conduire,. à ;30. rapprocher et ri. multiplier les phases de purge, ço(ltgusee en. carburant Pour lutter contre cet empoisonnement du piège et lui conserver toute son efficacité, le calculateur du moteur déclenche une phase de régénération, dite de désaifatation, qui consiste a alterner des périodes de fonctionnement du moteur en mélange riche et en mélange pauvre, le piège ayant une température supérieure à un seuil minimum, typiquement de l'ordre de 650'C. Cette température peut être déterminée par mesure grace à un capteur, ou par Un modèle de calcul intégré au calculateur, Elle peut être atteinte, par exemple, en maintenant assez longtemps !a durée de la première période de fonctionnement en mélange riche du moteur pendant la phase de désulfatation, ou par l'utilisation de moyens de chauffage additionnels. La valeur de la richesse choisie pendant les périodes de fonctionnement en mélange riche de Io phase de déseatation est comprise entre environ 1,03 et 1,05. Il y a un excès d'environ 3 à 5 % de carburant sur Fair par rapport à Id quantité stoechiométrique. Cette valeur est le résultat dun compromis, qui permet de rejeter le soufre essentiellement sous la forme d'oxyde de. soufre (SO2), composé inoffensif, Eh dessous de cette plage de richesse, le soufre ne parvient pas à être désorbé convenablement du piège. Au dessus, le soufre peut être évacué plus rapidement du piège. Cependant, les rejets contiennent alors non seulement des oxydes de soufre (SO2), mais SUrtOUt du Se Ure d'hydrogène «I-12S) qui est un composé particulièrement malodorant, La proportion de H25 est d'autant plus grande que la richesse est élevée, tes pièges catalytiques à oxydes d'azote connus ont un rendement limité, Un moyen de réduire les rejets de NOx dans l'atmosphère consiste à équiper la ligne d'échappement d'un moteur de deux pièges catalytiques à oxydes d'azote placés en série, de manière à augmenter le rendement de l'ensemble, les deux pièges étant régulièrement purgés de leurs 1\10x et désulfatés, La publication U5 2009 0229249 présente un tel arrangement, Pour des raisons d'encombrement, il est ement mpassible de loger sous ...le-capot 41un..véhieule. plus: d'un piège. Ça.talytiqueà oxydes. dlazote'. bans eas dlune:. ligne d'échappement équipée ..de deux piège e, le piège le plue éloigné du moteur doit e re logé. sous la caisse daa véhieule.,. à. une di-Stance. impertante, :du. piège le plus rapproché dei moteur, qui. est logé soaE~ le capote e. La distance -que se pare le piège éloigné. du MoteUe. rend ed. montée en température plus longue que celle du piège rapproché. Lorsque le calculateur du moteur lance une phase alternent des périodee riches et pauvres pour désulfater la ligne dlécheppeinent, le piège rapproché est désulfaté facilement -or sa montée en température au dessus du seuil de 650'C est très rapide après la mise en 10 marche du moteur, nuis, tant que la température dag piège éloigné est inférieure à ce m'élime seuil, les oxydes de soufre (SO2) désorbés du piège rapproché se stockent entièrement sur le piège éloigne, Globalement, la désulfatation de la ligne d'échappement échoue, Le carburant dédié à cette opération est perdu, L'invention vise à. améliorer l'efficacité globale du procédé de desulfatation 15 dîme ligne d'échappement à double piège à oxydes d'azote, ert proposant cale le déroulement de chaque phase de désulfatation soit déter Ilné en fonction de la température du piege le plUS éloigné du MOteUr. Plus précisément, elle. prévoit que le calculateur du moteur détermine une phdse de desulfatafion specffique lorsque la ternperature du piégé éloh né est 20 inférieure à un seuil de températures c'est-à-dire une phase différente de la phase de désulfatatioh classique du piège rapproché pris solément. Selon ün premier mode de réalisation de l'invention, la phase de désulfatation de la ligne d'échappement n'est autorisée par le calculateur que si la température du piège éloigné est eupérieure à un seuil de température donné. La 25 phage de chauffe de la ligne d'échappement qui précède la phase de désulfatation est prolongée jusqulà ce que le piège éloigné soit suffisamment chaud, Selon un deuxième mode, la phase de désulfatation de la ligne d'échappement est autorisée quelle que soit la température du piège éloigné, ,ét cette température est au dessus d'un seuil donné, les périodes de fonctionnement 1 du. moteur :en. mélange riche lors de la phase dg déSulfatation se: déroulent avec: première. valeur de richesse, typiquemen. de. l'ordre de 1,03 à. 1Q5.> 5i cette tempéra...ore est Qu. dessous du. seuil,. l'es périodes. de. : onctipnnernent. en mélange riche ont lieu avec une se:onde valee de richesse, supérieure:à. la pr~~r~i~re vateuri typiquement de l'ordre de 1,1 - 1>'ciutres caractéristiques avantages de. la prlésente: invention appareitrpnt clairement a. le lecture de la despriptioit suivante d'Un. mode de réelisation ripn: de pelle7ei., en se. reportant à.. la figure qui représente une. vue en perspective d'une ligne d'échappement comportant deux. :pièges 10. catalytiques à oxydes azote enpsérie:. Fri référence à: eefte. figure ligne. déchappetnent reçoit des d'échappement d'un moteur à. combustion interne non représenté) fonctionnant habituellement en mélange pauvrei par exemple. un motepp. diesel Muni d'an catalyseur d'oxydation. (non représenté). permettant 0e. traiter en continu l'oXyde de carbone :t les hydrocarbures imbrûlée contenue plane. les gaz par. le Moteur. ..C.ee ,qp;tz pénètrent dans la.pliane . eéphappetnent et en reseprtent après-traitement, dans le sens des flèches de la figure, La ligne d'échappement comporte un premier piège catalytique oxydes d'azote, pu piège rapproché 1, qui est monté au plus près du moteur pour avoir une montée en température rapide, après le démarrage de ce dernier> De façon non-limitative, ce piège rapproché 1 est logé, dans un même compartiment de le ligne d'échappements ati voisinage d'un filtre à particules qui traite les particules de suie émises per le moteur. Le piège rapproché 1 et le filtre à particules 2 sont, par exemple, logés sous le capot d'un véhicule (non-représenté) mû par le enOteUr, La ligne d'échappement est également équipée d'un second piège catalytique, pri piège éloigné 3, séparé du filtre à perticules 2 par un tuyeu d'échappement 4' Le piège aval 3 est logé per exemple sous caisse, d'est--dire sous le plancher du véhicule, Etant plus éloigné du moteur que le piège rapproché 1, 1 monte en température plus lentement que ce dernier, à la mise en marche du mp eur, 2:4. oesotpp. op unopA opopoo5 au.h oull.6pa uà 4.uàwouu .4diÀlo.j.. . pol.,.19d sal mpd uo. 000uoi so 4o4ej.1hop .oËo4d one ls. .s.owasw. oiQ ...,., 'g o:. àeeel: ,Otpou.cldO.i o60,1d.: hp ?q4p5se :o..4noe..o.l 'si tho5s ho ojno.p9dn$. .45o g. 9u:5!:o."? a ad 'hp às.1h.4bdu.1o.l. ohb s'j p o9000l .4e? ?po 'oipûseAoj 472-1 -g 9.5pôl.sou. 4eà .9.4sop4l.ed a 3d np. 9-q.,iôsee à4h.à.s. ol S. ""hàs ho. 0ahà!44u" ..eo g. "DAO. à6el hp Onb 000uol f,5. àsl and Oh.aheDjed .00upfs.1p . op a"dWoxo 4uppoad».4à:eüuop oO.Uohbp4 9.. un_o:"»InIp'.1. :os" ..... o?.4ouop9p: oae 4h-ad oub!l Op. 'UP"4.b4o.j4h.9p O's.o4d Ouh., '..woàOppOu,i 4...uaü,làà""no.!4Jod eOdkIloun "Feo . H) am'eoJPÀ1-1P a4nj.lhs- op 4hô.pne. ss"Ow s4e.3 àMdeà snfd O,:q,»e9p 4nod o,4nos o.l tio4dJos9 p op. asso.1,..!.A ol. 'T. p4400. op eo5sop :...j.!'eua.j.1 ou! psodwoo "(zosg). oulnee op. opxo,p: ew.àoj. ol. snoe 4suo:gealoi.".U.o5sa. .4.uà.û.4op!dOàs g'," Sa.6.."d sep o.,.J.poe janooA,os,p OtU.àà..el a.poleA oflo.4 oun 'st::i'.01 4o gal ..àJeo ..asudwoo. 4uOAhos sasosin 4.5o .à..te"j o6u.Pew wax oawauUo4nucij: op. ..àp.o..p9d sas -4tippuà.d ole.Fà.w.). OseO.4olu.. il op eoleA 'ànO4.0ui np .ea.l.emüo tin ..,oà59.1u .."tep»:.sep oppouf uelà.e ojneàW. .à.pu."wJo4;pp ..4nod oeto4duu.a4 o4on. .I,uppu.ad aldWaXO. ed. '-:S ~t~ as Un: 4,.UD$$Od9p. . S.a69A..d. xnop sep aan:ffia9tlWà.l....à1s .'à.àeüd ..o5no.eU .tao o4ap .o6uop.,.w ioe: 1, op. sopolà9,'.d. s'Op pi) ossotid. ouh soop. op ...pOliloUüC"..àuô.4 :el oetoq «p.gi'e's'esàdou. uou) ..eO..pw hp . . 1lopInosio puonb. Op. OqJpse.p.p à,Ë ." odAnod o6upe mo. 4usawolion4qo4 '.filo.eW puühb ..gs' sa Ed sas »d 's'.c".q.doepo ..eo ou4noe HtO' . 4'u.aepad sojj.hôs cap 4,tà.oWelo6.9s .t:uel xnap UOU sap'.eW.dO.J. eN et). 1U.40'.)t..$.P.O.S. trO.S sal ..4Uoqào5». 'uO 'o.e.a. obuo0sw. uo ..ap.0W 'Un Sep laIrT2.$'p'ÇI 0'1 pl:4.be eee.ed taos F0,m:m4 o6uelo-w...uo o.nuolpuol.,.eoo.tu 'o" pen,b., eo.Alos5o.a. (x N.) .?4.0ZOp $VpAXO. :SV" .5?.fre d. .'Xnpp $?]. - g - gZ L69696Z 2969697 - 6 - supérieure à la richesse r par exemple de l'ordre de 1,15 , alors due la température du piège éloigné 3 est inférieure au seuil 5, le soufre se désorbe du piège rapproché 1 sous !a forme de H25 et se eestocke sur le piège éloigné 3, Puis, après que le température du piège éloigné 3 a dépassé le seuil 5., lorsqu'une phase de désulfatation est lancée avec des périodes riches de richesse ri , les molécules de H2S adsorbées par le piège éloigné 3 s'en désorbent sous forme de 502, En résumé, l'invention propose, pour une I'gne d'échappement a double piège à oxydes d'azote 1,3 de moteur à combustion interne fonctionnant usuellement en mélange pauvres d'optimiser le procédé de désulfatation de la ligne, 9race à un deroulement de chaque phase de désulfatetion qui soit déterminé par le calculateur en fonction de la températ e du piege le plus éloigné du moteur 3. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, une phase de désulfatation de la ligne d'échappement est autorisée quand la température du piège éloi dépasse le seuil 5, 15 Selon un deuxième mode, une phase de désulfatation de ln ligne est lancée par une alternance de périodes de fonctionnement du moteur en régime riche et en régim.e pauvre, les périodes riches se déroulant avec une première valeur de richesse rl si la température du piège éloigné 3 est supérieure au seuil 5, ou avec une seconde valeur de richesse r2, supérieure a la première valeur si la 2 température du piege éloigné 3 est inférieure au seuil L'invention propose également un dispositif de traitement des émissions polluantes dIun moteur a mélange pauvre de véhicules comportant un double piège a oxydes d'azote (1,3) et un calculateur capable de provoquer le basculement du fonctionnement du moteur, dans une phase alternant des périodes riches e des 25 périodes pauvres. Selon l'invention, le dispositif comprend des moyens de détermination de la température associés au piège le plus éloigné du moteur (3), qui fournissent une valeur de ln température du piège éloigné 3 au calculateur, ce dernier faisant se dérouler chaque phase d'alternance de périodes riches et pauvres en fonction de cette valeur de température. Les moyens de détermination de la température du piège éloigné 3 sont constitués d'un capteur situé sur la ligne d'échappement du véhicule, à proximité du piège éloigné 3. Les moyens sont situés sous le plancher du véhicule. Cette invention présente l'avantage de réduire le nombre ou la durée des phases de désulfatation de la ligne d'échappement, et de limiter les quantités de carburant qui leur sont dédiées.