Brevet FR3057020A1 — publié le 20180406

DISPOSITIF DE POST-TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE [001] L'invention est relative à des moyens de traitement des polluants des gaz d'échappement des moteurs thermiques. [002] Les émissions polluantes des moteurs à combustion équipant les véhicules automobiles sont réglementées par des normes. Les polluants réglementés sont, selon la technologie de moteur à combustion considérée, le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC), les oxydes d'azotes (NOx, c'est-à-dire NO et NO2) et les particules (PM), qui sont formés lors de la combustion du carburant dans la chambre de combustion puis émis à l'échappement. [3] Il est connu d'employer un certain nombre de moyens de dépollution dans la ligne d'échappement des moteurs à combustion pour en limiter les émissions de polluants réglementés. Un catalyseur d'oxydation permet le traitement du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés, et dans certaines conditions des oxydes d'azote ; un filtre à particules peut être employé pour le traitement des particules de suie. [4] On désigne de manière générale ce type de dispositif par le terme de dispositif de « post-traitement » des gaz d'échappement. [5] Pour satisfaire aux normes anti-pollution sur les émissions d'oxydes d'azote (NOx), un système spécifique de post-traitement peut être introduit dans la ligne d'échappement des véhicules, notamment des véhicules équipés de moteurs Diesel. Pour le traitement des oxydes d'azote (NOx), on connaît des technologies de réduction catalytique sélective, ou « SCR » pour « Selective Catalytic Reduction » en anglais, qui consistent à réduire les NOx par introduction d'un agent réducteur (ou d'un précurseur d'un tel agent réducteur) dans les gaz d'échappement par réactions catalysées. Il peut par exemple s'agir d'une solution d'urée, dont la décomposition va permettre l'obtention d'ammoniac qui servira d'agent réducteur, mais également d'un réducteur ou d'un précurseur d'un tel réducteur sous forme gazeuse. On parlera dans la suite du présent document d'une manière générale de « réducteur » pour désigner un agent réducteur ou un précurseur d'agent réducteur. 3057020 2 [6] L'agent réducteur généré permet de réduire les oxydes d'azotes par réaction dans un catalyseur SCR, c'est-à-dire un substrat portant une imprégnation catalytique apte à favoriser la réduction des NOx par l'agent réducteur. [7] Les normes européennes, notamment, tendent à devenir de plus en plus sévères. 5 Et les solutions pour réduire les émissions de polluants en sortie de ligne d'échappement pour respecter les normes actuelles se révéleront insuffisantes au vu des évolutions de normes prévues au-delà de 2017. [8] En effet, la première étape de la norme, Euro 6b (entrée en vigueur en septembre 2014) a conduit les constructeurs automobiles à choisir entre différentes options pour 10 réduire plus spécifiquement les émission de NOx : - la réduction des NOx « à la source », au niveau du fonctionnement même du moteur, via des technologies de type recyclage des gaz d'échappement dans le moteur, recyclage appelé aussi technologie EGR selon l'acronyme du terme anglais correspondant à « Exhaust Gas Recirculation » haute et basse pression, par exemple ; - la réduction des NOx au niveau de la ligne d'échappement 15 via une technologie de traitement catalytique séquentiel appelée « piège à NOx » ; - la réduction des NOx au niveau de la ligne d'échappement également, via une technologie de traitement continu appelée « réduction catalytique sélective » telle que brièvement décrite plus haut (SCR) ; voire en cumulant plusieurs de ces solutions. [9] Si ces solutions permettent de satisfaire cette première étape dans l'évolution de 20 la norme (Euro6b), elles ne sont pas forcément capables de satisfaire la seconde étape qui s'annonce encore plus sévère (Euro 6c, entrée en vigueur prévue en septembre 2017), avec des mesures de polluants sur un nouveau cycle de roulage dit « WLTC » (pour « Worldwide Harmonized Light vehicles Test Cycle » en anglais, soit cycle de test harmonisé pour véhicules légers en français), contenant plus de phases transitoires que le 25 cycle d'homologation actuel (dit « MVEG » pour Motor Vehicle Emissions Group en anglais, soit groupe d'émissions pour véhicules motorisés en français), mais aussi des mesures hors cycle (appelées « RDE » pour Real Driving Emission ou émissions en conditions réelles de conduite) devraient être instaurées. [0010] Pour répondre notamment aux risques d'émissions trop élevées de NOx hors cycle, différentes solutions technologiques et architectures peuvent être envisagées. Elles ont leurs avantages et leurs inconvénients. Mais la technologie de traitement des oxydes 3057020 3 d'azote la plus efficace est la réduction catalytique sélective (SCR) car elle est efficace dans des plages de température et de débit de gaz plus étendues que celles d'un piège à NOx, l'autre solution de post-traitement. [0011] Par ailleurs, s'ajoutent des contraintes d'implantation du dispositif de post- 5 traitement. En effet, de façon générale, les systèmes catalytiques utilisés sont d'autant plus efficaces que la température des gaz d'échappement qui les traversent est élevée (jusqu'à un certain point). Ils s'amorceront alors d'autant plus vite après le démarrage du moteur que la température des gaz d'échappement augmente rapidement. On a donc intérêt à implanter les dispositifs de post-traitement au plus près du moteur, c'est-à-dire au 10 plus près du collecteur des gaz d'échappement, sous capot, alors même que cet environnement est en général très encombré. Les dispositifs de post-traitement se doivent donc d'être aussi compacts que possible sans nuire à leurs performances. [0012] Il est, par exemple, connu de la demande de brevet WO 2011/089330 un dispositif de post-traitement regroupant dans une même enveloppe plusieurs organes qui 15 vont être successivement traversés par les gaz d'échappement. Il y est proposé, notamment, une série d'organes comprenant d'amont en aval : - un catalyseur d'oxydation, - un injecteur d'agent réducteur de type urée, - un mélangeur dont le rôle est de mélanger intimement les gouttelettes d'urée injectées dans l'enveloppe traversée par les gaz, de façon à se décomposer en ammoniac de manière aussi homogène que 20 possible sur toute la section droite de l'enveloppe, - un organe SCR, - un filtre à particules (appelé FAP par la suite). Il y est également proposé une alternative, consistant à remplacer l'organe SCR et le FAP, par un FAP qui est imprégné d'un catalyseur de réduction des NOx et qui remplit ainsi à la fois la fonction de filtre des suies et de réduction des NOx (appelé SCRF par la suite). 25 [0013] Cependant, un organe dédié SCR comme décrit dans ce document peut ne pas s'amorcer suffisamment tôt pour des raisons de thermique non favorable, notamment dans des conditions de roulage urbain pendant lesquelles les températures dans la ligne d'échappement sont assez basses. Or, c'est justement pendant ce type de roulage urbain que les évolutions de la norme européenne (notamment) vont devenir contraignantes en 30 termes de réduction des émissions de NOx. 3057020 4 [0014] En outre, des contraintes supplémentaires apparaissent quand le véhicule automobile est un véhicule dit « lourd » (plus de 1500 kg), qu'il soit un véhicule pour particulier ou de type utilitaire. En effet, dans les mêmes conditions de roulage qu'un véhicule moins lourd, le véhicule « lourd » aura des conditions de température plus 5 élevées à l'échappement à gérer, et des quantités plus importantes à traiter de NOx générés dans le moteur. Pour compenser ces émissions de NOx plus élevées, les quantités d'agent réducteur à injecter dans la ligne d'échappement (par exemple de l'urée se décomposant en ammoniac) devront être plus importantes aussi, puisque ces quantités sont dictées par la stoechiométrie des réactions de NOx par l'ammoniac. Les températures 10 plus élevées des gaz en sortie moteur favorisent par ailleurs la thermo-désorption de l'ammoniac stocké dans les organes SCR (et/ou SCRF), et peuvent en outre contribuer à la dégradation de leurs phases catalytiques actives pouvant induire une diminution de leur capacité de stockage en ammoniac. La conjugaison de températures plus élevées et d'une quantité plus importante d'urée (ou d'ammoniac) à injecter sur la ligne induit un risque 15 accru d'émissions d'ammoniac qui n'aurait pas réagi en bout de ligne d'échappement. Or les fuites d'ammoniac en bout de ligne d'échappement sont malodorantes, et peuvent incommoder, notamment si le véhicule est dans un espace confiné de type parking fermé. [0015] Il est connu de la demande de brevet WO 2016/092170 une architecture de dépollution qui propose une première réponse, en ajoutant en bout de ligne 20 d'échappement un organe dédié au traitement d'un éventuel excès d'ammoniac non réagi avant qu'il ne s'échappe à l'extrémité de la ligne. Il s'agit notamment d'un organe qui traite l'excès d'ammoniac par oxydation de l'ammoniac en NOx puis par réduction desdits NOx en azote, et que l'on pourra dans la suite du présent texte désigner sous le terme ASC. « ASC » est l'acronyme anglais du terme « Ammonia Slip Catalyst » ou catalyseur 25 des fuites en ammoniac en français. [0016] Cependant, ce type d'organe de traitement des fuites d'ammoniac nécessite d'atteindre une certaine température pour être efficace. Et c'est par la chaleur des gaz d'échappement qui le traversent qu'il peut s'échauffer jusqu'à la température seuil requise pour le rendre opérant. Or il est plutôt disposé en bout de ligne, quand les gaz 30 d'échappement ont déjà une température abaissée, et, dans certaines conditions de fonctionnement, il peut ne pas remplir son rôle correctement. 3057020 5 [0017] L'invention a alors pour but d'améliorer les dispositifs de post-traitement, et plus particulièrement d'améliorer le fonctionnement des organes de traitement des fuites d'ammoniac qui en font partie. [0018] L'invention a tout d'abord pour objet un dispositif de post-traitement des gaz 5 d'échappement d'un moteur thermique qui comporte, d'amont en aval : - une embouchure d'un moyen d'introduction d'ammoniac ou d'un précurseur d'ammoniac pour la réduction catalytique sélective des oxydes d'azote SCR ; - un organe catalyseur de réduction catalytique sélective SCR sous forme d'un organe dédié à la catalyse de réduction catalytique sélective SCR des oxydes 10 d'azote NON et/ou d'un filtre à particules muni d'un revêtement catalyseur de réduction catalytique sélective SCRF des oxydes d'azote NON ; - un organe de traitement des fuites d'ammoniac, et tel que ledit organe de traitement des fuites d'ammoniac est muni de moyens de purge d'ammoniac. 15 [0019] On comprend par les termes « amont » et « aval » en fonction du sens normal d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement, depuis le collecteur de gaz d'échappement en sortie du moteur jusqu'à la canule d'extrémité de la ligne d'échappement. [0020] L'invention propose donc d'améliorer le fonctionnement de l'organe de traitement 20 des fuites d'ammoniac en lui adjoignant des moyens de purge, c'est-à-dire des moyens permettant de le dé-saturer et de relarguer de l'ammoniac sous une forme oxydée (azote) en bout de ligne, ce qui permet à l'organe de garder son efficacité même quand les conditions rencontrées (fuites importantes, températures peu élevées) ne sont pas favorables. 25 [0021] De préférence, les moyens de purge sont des moyens de chauffage électriques pilotables. C'est en effet en chauffant les gaz qui vont traverser l'organe, ou directement l'organe, qu'il devient possible de le purger quand les conditions de température ne sont pas suffisantes pour que le traitement et le relargage de l'ammoniac traité se fassent correctement. 3057020 6 [0022] Selon un mode de réalisation, les moyens de chauffage pilotables sont un catalyseur chauffé électriquement (dit également « EHC » pour « Electrically Heated Catalyst » en anglais, ou encore « catalyseur chauffé électriquement » en français), qui est disposé en amont de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac. Il peut s'agir d'un 5 composant entièrement métallique ou partiellement métallique ou il peut être minéral et dopé. [0023] Avantageusement, ce catalyseur chauffé électriquement EHC est disposé dans la même enveloppe que l'organe de traitement des fuites d'ammoniac. Il est notamment très voisin. On limite ainsi toute déperdition de chaleur des gaz d'échappement entre la 10 zone où ils sont réchauffés et celle où se trouve l'organe de traitement des fuites d'ammoniac. [0024] Selon une variante, le catalyseur chauffé électriquement EHC comporte une matrice minérale conductrice électriquement destinée à être traversée par les gaz d'échappement et qui est reliée à une alimentation électrique. Cette matrice minérale peut 15 être entièrement en métal ou non, par exemple à base de SiC dopé, être poreuse, présenter des canaux, se présenter sous forme d'un réseau de fils conducteurs... [0025] Selon une autre variante, les moyens de chauffage pilotables sont intégrés à l'organe de traitement des fuites d'ammoniac : l'organe de traitement des fuites d'ammoniac comprend une matrice poreuse sur laquelle sont déposées des compositions 20 catalytiques, et ladite matrice est conductrice électriquement, notamment en étant à base de SiC dopé ou de métal. C'est la matrice de l'organe qui chauffe directement cette fois, avec les amenées de courant ad hoc, éventuellement avec l'appui d'éléments chauffants venant en plus l'entourer totalement (gaine) ou partiellement (réseau de fils, bandes conductrices réparties sur son pourtour). 25 [0026] Avantageusement, l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est un catalyseur de traitement des fuites d'ammoniac ASC par oxydation de l'ammoniac en NOx puis la réduction desdits NOx en azote. [0027] L'invention a également pour objet un ensemble comprenant le dispositif de post-traitement décrit plus haut et qui comprend aussi une alimentation électrique pour les 30 moyens de chauffage et une unité de contrôle pilotant l'alimentation électrique des moyens 3057020 7 de chauffage en fonction de la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac. [0028] L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre de l'ensemble décrit précédemment, tel que l'unité de contrôle active l'alimentation électrique des 5 moyens de chauffage quand la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est inférieure ou égale à 150 ou 200°C. [0029] Avantageusement, on peut déterminer la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac par mesure à l'aide d'un capteur au niveau dudit organe, ou en amont ou aval de l'organe sur la ligne d'échappement, ou par estimation ou par une 10 cartographie. [0030] De préférence, l'unité de contrôle commande pilote les moyens de chauffage en tout ou rien ou de façon modulée. [0031] L'invention a également pour objet une ligne d'échappement qui comporte le dispositif de post-traitement décrit plus haut, ainsi que le groupe motopropulseur intégrant 15 cette ligne d'échappement, et également le véhicule automobile intégrant ce groupe motopropulseur. [0032] Cette architecture de dispositif de post-traitement s'est avérée extrêmement favorable sur plusieurs aspects. [0033] Elle permet d'améliorer les performances du dispositif, notamment en ce qui 20 concerne la réduction des NOx dans les conditions les moins favorables, à savoir, comme évoqué plus haut, dans des conditions de roulage urbain (où la température des gaz d'échappement reste inférieure à un roulage de type route ou autoroute); voire des conditions de type conduite agressive, avec de forts débits de gaz d'échappement à traiter par à-coups. 25 [0034] II a été également montré que cette architecture permettait de limiter au maximum les rejets/fuites d'ammoniac en bout de ligne d'échappement (ce qu'on désigne également en anglais sous le terme de « NH3 slip », rejets d'ammoniac provenant soit de l'agent réducteur injecté en amont de l'organe porteur du catalyseur SCR mais n'ayant pas réagi, soit formés lors de la purge du LNT) ceci grâce à l'ajout d'un organe de traitement de ces 3057020 8 fuites d'ammoniac. C'est très avantageux, tout particulièrement pour les véhicules lourds qui nécessitent l'injection d'une quantité plus importante d'agent réducteur, avec donc un risque accru de relargage d'ammoniac en bout de ligne. [0035] Le dispositif selon l'invention va traiter les polluants gazeux et particulaires au fur 5 et à mesure qu'ils traversent les organes de dépollution : ils pénètrent donc d'abord dans un premier organe, selon un premier mode de réalisation, sous forme d'un catalyseur d'oxydation, où le CO et les HC sont oxydés en eau (H2O) et en dioxyde de carbone (CO2). Sortent de ce premier organe DOC les produits de l'oxydation du CO et des HC à savoir H2O et CO2, ainsi que les oxydes d'azote et les particules. Les NOx résiduels, et les 10 particules rentrent dans l'organe SCR et/ou l'organe SCRF, qui va (vont) opérer la réduction des NOx par NH3 et éliminer les particules en les stockant avant de les brûler lors des régénérations. [0036] Dans un mode de réalisation ; le premier organe de type catalyseur d'oxydation DOC est remplacé par un piège à NOx, la présence, en « amont » de l'organe SCR, du 15 piège à NOx, garantit en outre qu'une partie au moins des NOx sera traitée avant même d'entrer dans l'organe de réduction catalytique sélective SCRF. On rappelle que les pièges à NOx sont des systèmes de traitement séquentiel des NOx, avec un stockage en mélange pauvre des NOx (excès en oxygène), puis un déstockage et une réduction de NOx en mélange riche (excès de réducteurs) : - en mélange pauvre, les NOx sont stockés 20 sous forme de nitrates sur des sites actifs (en général sous forme d'oxydes simples ou mixtes comme l'oxyde ou l'aluminate de baryum) ; - en mélange riche, les NOx sont déstockés et réduits en N2 par les réducteurs (CO, HC et H2), on parle alors de purge des NOx. Pour assurer cette fonction de piégeage et de réduction des NOx, la phase active du catalyseur comporte généralement des métaux nobles, du type Pt, Pd, assurant 25 l'oxydation du NO en NO2 et de CO/HC, en jouant ainsi le même rôle qu'un catalyseur d'oxydation classique, du rhodium permettant d'assurer la réduction des NOx en mélange riche, et d'un oxyde simple ou mixte permettant le stockage des NOx en mélange pauvre. Le fonctionnement du piège à NOx nécessite donc des basculements de richesse périodiques, le piège stockant jusqu'à saturation des NOX, pour ensuite être « purgé » 30 périodiquement par un changement de richesse. [0037] Enfin, l'excès éventuel en ammoniac est traité par l'organe de traitement ad hoc, à l'extrémité aval du dispositif de post-traitement, 3057020 9 [0038] Selon une première variante, l'organe catalyseur d'oxydation DOC ou le piège à NOx, l'embouchure, et l'organe filtre à particules muni d'un revêtement catalyseur de réduction catalytique sélective SCRF des oxydes d'azote NOx sont regroupés dans une enveloppe unique, et l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est disposé en dehors 5 de ladite enveloppe unique. On peut ainsi répartir les différents organes du dispositif de post-traitement, en fonction de l'espace disponible sous capot : ainsi, les organes sauf celui traitant la fuite d'ammoniac restent groupés en sortie moteur sous capot, tandis que l'organe de traitement des fuites en ammoniac peut être déporté plus en aval sur la ligne d'échappement, et se trouver ainsi dans la zone sous caisse du véhicule. 10 [0039] Optionnellement, l'action de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est complétée par un revêtement de traitement des fuites d'ammoniac intégré au filtre à particules, de préférence dans sa partie aval. [0040] Selon une autre variante, tous les organes et embouchure sont regroupés dans une enveloppe unique : Cette architecture préserve la compacité de l'ensemble, qui est 15 contenu dans une enveloppe unique, et qui pourra ainsi être avantageusement logée au plus près du collecteur des gaz d'échappement en sortie moteur sur la ligne d'échappement, et notamment sous capot. [0041] De préférence, l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est un catalyseur de traitement des fuites d'ammoniac par oxydation de l'ammoniac en NOx puis la réduction 20 desdits NOx en azote, que l'on pourra dans la suite du présent texte désigner sous le terme ASC. « ASC » est l'acronyme anglais du terme « Ammonia Slip Catalyst » ou catalyseur des fuites en ammoniac en français. [0042] Avantageusement, l'organe catalyseur d'oxydation peut aussi comprendre un matériau adsorbeur d'oxydes d'azote, appelé aussi PNA qui est l'acronyme anglais pour 25 l'expression « Passive NOx Adsorber ». [0043] Le rôle d'un matériau de type PNA est de pouvoir stocker lors des phases froides les oxydes d'azote émis par le moteur, tant que les organes catalysant la réduction des NOx (l'organe SCR et le filtre à particules avec revêtement catalytique SCRF) ne sont pas encore fonctionnels. En effet, il faut attendre 180 à 200°C pour pouvoir injecter le 30 réducteur (urée) dans la ligne d'échappement et former l'ammoniac qui convertira ensuite les NOx. Avec du NH3 « pré-stocké » dans le revêtement SCR, la conversion des NOx 3057020 10 peut s'opérer quelques dizaines de degrés avant (aux environs de 140°C). Le PNA fonctionne en stockant les NOx « à froid » (grâce, notamment, à l'ajout, dans l'imprégnation « classique » d'un catalyseur d'oxydation, d'oxydes simples ou mixtes à caractère basique tels que, par exemple, les oxydes de cérium ou de baryum) avant de les 5 restituer à plus haute température quand la SCR est pleinement opérationnelle (entre 200 et 300°C). Pour assurer un fonctionnement correct da PNA, on prévoit des phases de purges pour nettoyer sa surface qui s'est sulfatée au fur et à mesure du temps, de façon connue. [0044] L'invention a également pour objet, dans un premier mode de réalisation, un 10 véhicule automobile délimitant un espace sous capot, qui contient ce qu'on désigne usuellement par le terme compartiment moteur, et un espace sous caisse, et comportant un moteur thermique raccordé à la ligne d'échappement précédente, tel que le moteur et le dispositif de post-traitement de la ligne d'échappement sont disposés dans l'espace sous capot. On a ainsi tous les organes de dépollution groupés, de façon compacte, au 15 plus près du moteur. [0045] L'invention a également pour objet, dans un deuxième mode de réalisation, un véhicule automobile délimitant un espace sous capot et un espace sous caisse, et comportant un moteur thermique raccordé à la ligne d'échappement précédente, tel que le moteur, l'organe catalyseur d'oxydation DOC ou le piège à NOx LNT, l'embouchure, et 20 l'organe SCR et le filtre à particules muni d'un revêtement catalyseur de réduction catalytique sélective SCRF des oxydes d'azote NOx du dispositif de post-traitement de la ligne d'échappement sont disposés dans l'espace sous capot, et tel que l'organe de traitement des fuites d'ammoniac est disposé dans l'espace sous caisse. On regroupe ainsi au plus près du moteur les organes de dépollution ayant besoin d'une température 25 de gaz d'échappement élevée et on éloigne du moteur l'organe de traitement des fuites d'ammoniac pour le préserver de thermiques trop sévères qui pourraient engendrer une dégradation de son efficacité. [0046] L'invention est décrite plus en détail ci-après en référence aux figures relatives à un mode de réalisation non limitatif se rapportant à un dispositif de post-traitement des gaz 30 d'échappement d'un moteur diesel : 3057020 11 - la figure 1 représente très schématiquement un moteur et sa ligne d'échappement d'un véhicule automobile comportant le dispositif de post-traitement selon un exemple de l'invention ; - la figure 2 représente la structure des catalyseurs de l'organe de traitement des fuites 5 d'ammoniac appartenant au dispositif de post-traitement de la figure 1 ; - la figure 3 représente une première variante d'organe de traitement des fuites d'ammoniac appartenant au dispositif de post-traitement de la figure 1; - la figure 4 représente une deuxième variante d'organe de traitement des fuites d'ammoniac appartenant au dispositif de post-traitement de la figure 1. 10 [0047] Les références reprises d'une figure à l'autre désignent des mêmes composants, et les différents composants représentés ne sont pas nécessairement à l'échelle. Les figures restent très schématiques pour en faciliter la lecture. [0048] Dans l'invention, et tel que représenté sur la figure 1 à la façon d'un schéma-bloc, on propose un dispositif de traitement selon l'invention des gaz d'échappement d'un 15 moteur thermique M. Ce dispositif est intégré à la ligne d'échappement L raccordée au collecteur (non représenté) des gaz d'échappement du moteur M. Il comporte selon le sens d'écoulement des gaz d'échappement (d'amont en aval donc), représenté par la flèche F, un organe 1 catalyseur d'oxydation ou un piège à NOx selon l'un ou l'autre des modes de réalisation de l'invention, une embouchure d'un moyen d'introduction 2 de 20 réducteur (ou d'un précurseur d'agent réducteur), un mélangeur non représenté, un organe SCR dédié 3, un filtre à particules 4 SCRF muni d'un revêtement d'imprégnation SCR et un catalyseur de traitement des fuites d'ammoniac 5. On prévoit également au moins un capteur de NOx (non représenté) entre le filtre 4 et le catalyseur de traitement d'ammoniac 5. 25 [0049] A noter que l'ensemble de ces organes peut être disposé dans une même enveloppe venant se raccorder à la ligne L. En variante, certains organes peuvent avoir une enveloppe dédiée raccordée à la ligne. Ainsi, on peut regrouper les organes 1 à 4 dans une enveloppe commune, et disposer l'organe 5 de traitement des fuites d'ammoniac plus loin sur la ligne, dans une enveloppe dédiée. 3057020 12 [0050] Selon un premier mode de réalisation la première « brique » de ce dispositif de post-traitement est un organe catalyseur d'oxydation 1, qui oxyde les espèces réductrices que sont le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures imbrûlés (HC). Les réactions qu'il favorise sont les suivantes : 5 CO + 1/2 02 CO2 (R1) Réaction d'oxydation du monoxyde de carbone CxHy + (x+y/4) 02 x CO2 + (y/2) H2O (R2) Réaction d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés [0051] Il est constitué d'un support en nid d'abeille de type cordiérite sur lequel est 10 déposée une phase active catalytique (« washcoat ») contenant des métaux précieux pour catalyser les réactions d'oxydation de CO, HC et NO. Cette phase comporte également des oxydes tels que l'alumine dopée par différents stabilisants (lanthane, cérium, zirconium, titane, silicium, etc...). Sur ces oxydes, des métaux précieux (platine, palladium) sont déposés afin de catalyser les réactions d'oxydation dès les basses 15 températures. Des composés acides tels que des zéolithes sont aussi ajoutés. Leur aptitude au stockage des hydrocarbures à basse température et leur déstockage à haute température permet d'améliorer le traitement des HC lors des phases froides. On peut ajouter à ces fonctions (oxydation du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés et stockage de ces derniers à basse température) une fonction de stockage des oxydes 20 d'azote, NOx également à basse température. Cette fonction de stockage est assurée par l'introduction de matériaux de type oxydes simples ou mixtes à caractère basique tels que par exemple, les oxydes de cérium ou de baryum entre autres. [0052] Selon un autre mode de réalisation, le catalyseur d'oxydation est remplacé par un piège à NOx . Il est constitué d'un support en nid d'abeille de type cordiérite sur lequel est 25 déposée une phase catalytique comprenant des éléments favorisant le stockage tels que, mais pas uniquement, des oxydes simples ou mixtes de baryum et/ou de magnésium. [0053] En mélange pauvre, le piège à NOx va stocker les NOx en réalisant deux réactions en série : NO +1/2 02 NO2 3057020 13 2 NO2 + « Ba » Ba(NO3)2 [0054] En mélange riche, le piège à NOx déstocke et traite une partie au moins des NOx en réalisant deux autres réactions en série : Ba(NO3)2 NOx + « Ba » 5 NOx + « réducteurs» (HC, CO..) N2 [0055] On ne décrit pas en détails ici l'injecteur 2 d'urée, ni le mélangeur (appelé aussi boîte de mélange), déjà décrits et connus, notamment de la demande de brevet WO 2011/089330 précitée. On rappelle juste que la boîte de mélange alimentée par un injecteur 3, lui-même alimenté par un module jauge-pompe qui puise de l'urée en solution 10 aqueuse dans un réservoir d'environ 20 litres (il peut en contenir moins car le volume d'urée embarquée dépend de la stratégie de consommation adoptée), assure un mélange entre les gouttes d'urée et les gaz d'échappement suffisant pour que la réaction (R3) de thermolyse se fasse totalement et que la réaction (R4) d'hydrolyse se fasse en partie. Les réactions (R3) et (R4) sont explicitées plus loin. 15 [0056] L'organe dédié SCR 3 et le filtre à particules SCRF 4 traitent les oxydes d'azote. Le principe de la réduction de ces NOx par SCR (par l'organe dédié et par le revêtement du filtre à particules 4) peut se décomposer en deux grandes étapes : 1 > Formation du réducteur (NH3) à partir d'Adblue ® qui est un mélange d'urée à 32,5% et d'eau 20 (NH2)2C0 NH3 + HNCO (R3) thermolyse de l'urée HNCO + H2O NH3 + CO2 (R4) hydrolyse de l'acide isocyanique [0057] La décomposition de l'urée, injectée par l'injecteur 3 dans la boîte de mélange, se fait en deux étapes : une première appelée « thermolyse » qui forme une molécule de NH3 et une molécule d'acide isocyanique (HNCO) et une seconde qui forme la seconde 25 molécule de NH3 à partir de l'hydrolyse de l'acide isocyanique. Ces deux étapes, mais surtout la vaporisation de l'eau contenue dans le mélange, nécessitent des températures d'au moins 180 à 200°C, d'où l'intérêt que l'injecteur et la boîte de mélange gaz-liquide 3057020 14 (urée) soient proches de la sortie du moteur M. Cette étape permet de former le réducteur indispensable au fonctionnement de la réduction SCR. 2 > Réduction catalytique sélective des NOx par NH3 par le revêtement SCR des organes 3 et 4: 5 4 NO + 02+ 4 NH3 4 N2 + 6 H2O (R5) SCR standard NO + NO2 + 2 NH3 2 N2 + 3 H2O (R6) SCR à cinétique rapide 6 NO2 + 8 NH3 7 N2 + 12 H2O (R7) SCR à cinétique lente [0058] Plusieurs réactions peuvent avoir lieu (R5 à R7), mais la conversion optimale et recherchée des NOx est obtenue grâce à la réaction (R6) dont la cinétique est la plus 10 rapide mais dont la stoechiométrie impose un ratio NO2/NOx proche de 0,5, surtout aux basses températures (c'est-à-dire d'au plus 250°C). [0059] Le catalyseur SCR de l'organe SCR dédié 3 et du filtre à particules 4 est à base de zéolithes au cuivre, comme la chabazite, p, la cuivre-ferriérite, la ZSM5... C'est le meilleur choix, notamment pour que le catalyseur du filtre à particules reste efficace même 15 à très haute température (qu'il résiste aux régénérations du filtre notamment). Le support poreux du filtre 7 est plutôt en carbure de silicium SiC. [0060] Revenons maintenant au fonctionnement du catalyseur de traitement des fuites en ammoniac 8. On a ici choisi un organe catalyseur 5 de type ASC, dont le principe de fonctionnement et la structure sont illustrés à la figure 2. Il présente deux couches 20 d'imprégnation : une couche C2 qui assure la fonction d'oxydation du NH3 en NOx et une couche Cl qui assure la fonction de réduction des NOx par NH3. [0061] La composition des catalyseurs de l'ASC 8 est ainsi la suivante : la couche supérieure Cl (celle qui est en contact avec les gaz d'échappement) correspond à un revêtement catalytique de type SCR et la couche inférieure C2 (celle qui est en contact 25 avec les parois du substrat contient des métaux précieux (de préférence du palladium en très faible quantité, entre 0,5 et 5 g/ft3, idéalement de 1 à 2)) déposés sur alumine. Le fonctionnement de l'organe 8 ASC est le suivant : l'ammoniac résiduel pénètre dans la couche Cl et se stocke dans cette couche en partie. Le reste de l'ammoniac traverse cette couche Cl et pénètre dans la couche C2 dont les métaux précieux (Pd) favorisent 3057020 15 l'oxydation de l'ammoniac NH3 en NOx. Lorsque les NOx ressortent du revêtement catalytique SCR de la couche C2, ils repassent nécessairement par la couche Cl où est stocké le NH3. La réaction de réduction des NOx par le NH3 peut alors avoir lieu. Les NOx sont ainsi convertis en azote (N2) avant de ressortir de ce catalyseur 8. 5 [0062] En sortie de la ligne d'échappement, on n'a donc pas, ou quasiment pas de risque d'émissions d'ammoniac dans l'atmosphère grâce à ce catalyseur 5, même si le moteur équipe un véhicule de type utilitaire avec un besoin fort en traitement des NOx, comme expliqué ci-dessous : [0063] Si on reprend l'ensemble des réactions R3 à R7 explicitées plus haut, on 10 comprend ainsi qu'il existe une phase de stockage du NH3 dans le revêtement catalytique du filtre SCRF 7, -préalablement à la conversion des NOx en N2 grâce à ce même NH3 généré par la décomposition de l'urée. Ce stockage d'ammoniac représenté par un critère appelé « capacité de stockage de NH3 » évolue suivant différents paramètres comme les caractéristiques intrinsèques du revêtement catalytique, son état (neuf ou vieilli), la 15 température intra-catalyseur, voire, dans une moindre mesure, le temps de séjour des gaz dans le catalyseur... [0064] Il existe, ainsi, des revêtements catalytiques SCR qui présentent des capacités de stockage de NH3 plus ou moins grande : la capacité de stockage d'ammoniac des revêtements SCR à base de Cuivre est, par exemple, supérieure à celles des revêtements 20 à base de Fer. [0065] Comme indiqué en préambule de la présente demande, l'organe de traitement des fuites d'ammoniac 5 (ou ASC) perd de son efficacité à traiter l'ammoniac puis à relarguer le N2 résultant de son traitement dès qu'il passe en dessous d'une température de l'ordre de 200°C, et de façon encore plus signiicative quand il passe en dessous des 25 150°C. Or certaines conditions de fonctionnement du moteur (démarrage) ou certaines implantations (quand il est déporté assez loin du reste des organes de traitement des gaz d'échappement sur la ligne d'échappement) font qu'il peut se trouver saturé en ammoniac, sans pouvoir le traiter et le relâcher. [0066] L'invention propose donc d'équiper cet organe de moyens de purge, sous forme 30 de moyens de chauffage électriques. 3057020 16 [0067] Une première variante de mise en oeuvre de ces moyens de chauffage est représentée à la figure 3, où l'organe ASC 5 est disposé dans une enveloppe 51 qui lui est dédiée, en aval des autres organes 1 à 4, enveloppe cylindrique de diamètre plus grand que celui du reste de la ligne d'échappement et munie à chacune de ses extrémités d'un 5 cône de raccordement 52,53. Ici, la matrice de l'organe ASC 5 sur laquelle sont déposées les compositions catalytiques a été modifiée pour devenir conductrice électriquement. Il s'agit notamment d'une matrice poreuse en SiC de préférence dopée à l'azote. On prévoit des amenées de courant sous forme de plaques métalliques, notamment sous forme d'une gaine métallique ou d'un réseau de fils métalliques venant entourer la matrice et 10 alimenté(e) en électricité par une source d'électricité S, en l'occurrence la batterie du véhicule. Ici, c'est donc toute la matrice de l'organe ASC qui chauffe quand elle est alimentée en électricité. [0068] Une deuxième variante de mise en oeuvre de ces moyens de chauffage est représentée à la figure 4 : Ici, la matrice de l'organe 5 ASC reste inchangée, minérale et 15 pas/peu conductrice. Par contre, on lui accole, juste en amont et dans la même enveloppe 51 un disque conducteur 7. Ce disque 7 est en métal et présente des ouvertures pour laisser passer les gaz : il peut être constitué de réseaux ou d'enroulement de fils métalliques. IL est dans cet exemple constitué de plusieurs enroulements de feuillards métalliques, qui définissent des canaux permettant aux gaz d'échappement de le 20 traverser. Il est très compact (entre 8 et 12 mm, notamment entre 9 et 11 mm d'épaisseur seulement), et alimenté en électricité via une amenée de courant 8 reliée à la source d'alimentation électrique S, qui est la batterie du véhicule ou une batterie dédiée. Des broches isolées sur le plan électrique 10 viennent assurer un espacement constant entre le disque 7 et l'organe 5, elles assurent la tenue mécanique du disque. Ici, le disque 7 25 vient donc chauffer les gaz d'échappement avant qu'ils ne traversent l'organe ASC 5. [0069] Le pilotage de l'alimentation électrique des moyens chauffants, quelle que soit leur mise en oeuvre, est effectué par une unité de contrôle commande qui vient piloter l'interrupteur ON/OFF entre la batterie et les amenées de courant de ces moyens chauffants. L'unité de contrôle commande la fermeture de l'interrupteur tant que la 30 température de l'organe ASC 5 reste au-dessous de 200°c et commande son ouverture au-dessus de 200°C. La température de l'organe ASC 5 peut se faire par un capteur de température connecté à l'unité de contrôle et se trouvant soit à proximité immédiate de l'organe ASC 5, soit plus loin sur la ligne d'échappement, avec une correction de 3057020 17 température faite, alors, par rapport à la température effectivement mesurée. La température peut également être renseignée à l'unité de contrôle commande sous forme d'une cartographie ou estimée par l'unité de contrôle commande elle-même en fonction des conditions de fonctionnement du moteur M. 5 [0070] En conclusion, grâce au dispositif de post-traitement de l'invention, il est non seulement possible de répondre aux exigences croissantes des futures normes, notamment en ce qui concerne les niveaux d'émission de NOx, mais il est également possible de réduire les rejets d'ammoniac en bout de ligne d'échappement de façon extrêmement efficace, même quand les conditions de fonctionnement de l'organe de 10 traitement ne sont pas favorables. REVENDICATIONS1. Dispositif de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique (M) comportant, d'amont en aval : - une embouchure d'un moyen d'introduction (2) d'ammoniac ou d'un précurseur d'ammoniac pour la réduction catalytique sélective des oxydes d'azote SCR ; - un organe catalyseur de réduction catalytique sélective SCR (3) sous forme d'un organe dédié à la catalyse de réduction catalytique sélective SCR (des oxydes d'azote NON (6) et/ou d'un filtre à particules (4) muni d'un revêtement catalyseur de réduction catalytique sélective SCRF des oxydes d'azote NON ; - un organe de traitement des fuites d'ammoniac (5), caractérisé en ce que ledit organe de traitement des fuites d'ammoniac (5) est muni de moyens de purge d'ammoniac. 2. Dispositif de post-traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de purge sont des moyens de chauffage électriques pilotables (5,6,7). 3. Dispositif de post-traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de chauffage pilotables sont un catalyseur chauffé électriquement EHC (6) disposé en amont de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5). 4. Dispositif de post-traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le catalyseur chauffé électriquement EHC est disposé dans la même enveloppe (51) que l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5). 5. Dispositif de post-traitement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le catalyseur chauffé électriquement EHC comporte une matrice minérale conductrice électriquement, notamment métallique, destinée à être traversée par les gaz d'échappement et qui est reliée à une alimentation électrique. 6. Dispositif de post-traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage pilotables (6) font partie de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac, en ce que l'organe de traitement des fuites d'ammoniac comprend une 3057020 19 matrice poreuse sur laquelle sont déposées des compositions catalytiques, et en ce que ladite matrice est conductrice électriquement, notamment en étant à base de SiC dopé ou en métal. 7. Dispositif de post-traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 5 en ce que l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5) est un catalyseur de traitement des fuites d'ammoniac ASC par oxydation de l'ammoniac en NOx puis la réduction desdits NOx en azote. 8. Ensemble comprenant le dispositif de post-traitement selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend aussi une alimentation électrique (S) pour les 10 moyens de chauffage et une unité de contrôle pilotant l'alimentation électrique des moyens de chauffage en fonction de la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5). 9. Procédé de mise en oeuvre de l'ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de contrôle active l'alimentation électrique des moyens de 15 chauffage quand la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5) est inférieure ou égale à 150 ou 200°C. 10. Procédé de mise en oeuvre de l'ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on détermine la température de l'organe de traitement des fuites d'ammoniac (5) par mesure à l'aide d'un capteur au niveau dudit organe ou en amont ou aval de 20 l'organe sur la ligne d'échappement, ou par estimation ou par une cartographie.