EP2456962A1 - Dispositif de traitement de gaz d'echappement et procede de controle - Google Patents

Dispositif de traitement de gaz d'echappement et procede de controle

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Publication number
EP2456962A1
EP2456962A1 EP10737985A EP10737985A EP2456962A1 EP 2456962 A1 EP2456962 A1 EP 2456962A1 EP 10737985 A EP10737985 A EP 10737985A EP 10737985 A EP10737985 A EP 10737985A EP 2456962 A1 EP2456962 A1 EP 2456962A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recirculation
filter
exhaust
exhaust gas
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10737985A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Boucher
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the field of combustion engines, and more specifically to the field of recirculation of the engine gas intake (EGR), particularly in a so-called low pressure circuit, and the treatment of recycled gas.
  • EGR engine gas intake
  • a combustion engine it is known to reintroduce a portion of the exhaust gas to the engine intake.
  • This function, recycling or recirculation of the exhaust gas at the intake is commonly called "EGR", according to the acronym for the English expression "Exhaust Gas Recirculation”.
  • EGR exhaust gas intake
  • the EGR function makes it possible, particularly on diesel engines, to reduce emissions into the atmosphere of nitrogen oxides (NOx), pollutants whose emissions are regulated.
  • NOx nitrogen oxides
  • turbocharged turbocharged engines there are two main categories of architectures that make it possible to perform the EGR function: "high pressure” architectures and so-called “low pressure” architectures.
  • high-pressure EGR systems the exhaust gases intended for recycling are taken upstream of the turbine (the concepts of upstream and downstream are considered according to the direction of flow of the exhaust gases in the circuit engine exhaust) and are re-injected downstream of the compressor. It is currently the most commonly used architecture.
  • low pressure EGR systems the exhaust gases for recycling are taken downstream of the turbine and the pollution control system (usually at the outlet of the particle filter) and are fed back upstream of the compressor.
  • Document FR-A-2 895 015 describes an exhaust gas treatment device of an internal combustion engine comprising at least one catalytic treatment unit and an exhaust gas recirculation tapping in a " EGR loop ".
  • the gases are distributed at the entrance of this device between two parallel processing paths joining at the exit thereof to the exhaust, including a first path that always leads the gas to the exhaust and a second path that carries stitching and a valve selectively orienting the gas towards the loop or the exhaust.
  • Document WO-A-01 9271 1 describes a device in which a filter specific to the recirculation line is arranged upstream of a particle filter in the same envelope (or "canning" in English) as the latter .
  • the gases are recirculated in the recirculation loop against the direction of flow in the particulate filter.
  • the invention provides an exhaust gas treatment device comprising a particulate filter characterized in that at the outlet of the particulate filter the device further comprises a tailpipe recirculation of the exhaust gas. , and an additional filter between the particulate filter and the recirculation tapping.
  • the additional filter has a section transverse to the flow direction of the gas which is smaller than the section of the particulate filter.
  • the filter comprises a plurality of gas circulation paths at the outlet of the particulate filter, a first channel communicating only towards the output of the treatment device and a second channel communicating with the additional filter.
  • the filter comprises a valve movable between several positions, including an open position in which the second channel communicates only to the first channel downstream of the additional filter and a closed position in which the second channel communicates only to the recirculation tapping downstream of the additional filter.
  • the filter is adapted to operate according to an exhaust filtration mode in which the valve is in the closed position.
  • the filter may be further adapted to operate in a regeneration mode of the particulate filter and the additional filter in which the valve is in the open position, with then preferably, in the regeneration mode, the closed stitching and the valve in open position.
  • valve is free or controlled by a return spring or controlled by a control unit.
  • valve is made of metal.
  • the device comprises an envelope containing the particulate filter and the additional filter.
  • the present also relates to an exhaust line characterized in that it comprises the device described above and a loop recirculation connected to the exhaust gas recirculation tapping, this loop being preferably a low pressure recirculation loop.
  • the present invention also relates to a vehicle comprising a motor and such an exhaust line, the recirculation loop being connected to the engine intake.
  • the present invention also relates to a method of controlling an exhaust gas treatment device as described above, this method comprising the control of the operation of the device in a gas recirculation mode. exhaust in which the exhaust gas recirculation tap is open and a portion of the exhaust gas is directed to the recirculation tap through the filters or
  • the method is implemented with a device comprising a valve positioned between several positions, and in that this valve is controlled in the open position during the regeneration mode in which the exhaust gases are conveyed only through the filters and in the closed position during the recirculation mode in which a part of the gases is recirculated through the additional filter and the recirculation tap.
  • the invention relates to an exhaust gas treatment device comprising a particle filter.
  • the device further comprises an exhaust gas recirculation tapping, and an additional filtration filter between the particulate filter and the recirculation tapping.
  • the device makes it possible to filter the exhaust gases at the outlet of the particulate filter.
  • the additional filter can filter particles resulting from poor filtration by the particulate filter (in the event of cracks in the particulate filter, for example).
  • the additional filter can further filter particles from the natural erosion of the particulate filter. This allows better protection of the recirculation loop connected to the recirculation tapping.
  • the device does not require any fundamental modification on the architectures of existing depollution elements.
  • FIG. 1 shows an exhaust line 12 at the output of a motor 10.
  • the engine is for example of the Diesel type.
  • Line 12 is connected to the motor 10 via an exhaust manifold 14 of the engine.
  • Line 12 comprises a device 16 for treating the exhaust gas circulating in the exhaust line 12.
  • the line 12 may comprise other exhaust gas treatment members (upstream or downstream of the device 16) which are not shown in FIG. 1.
  • the device 16 notably comprises a particulate filter which will be better described in FIG.
  • FIG. 1 shows an exhaust gas recirculation loop 18 or EGR loop (for "Exhaust gas recirculation" in English).
  • the loop 18 recirculates gases from the line 12 to the inlet of the engine 10.
  • the recirculation loop 18 is a low pressure recirculation loop or low pressure EGR loop.
  • the low pressure EGR loop increases the exhaust gas recirculation rate. This makes it possible to lower the emissions of nitrogen oxides.
  • the line 18 takes the exhaust gas at the outlet of the device 16, and in particular downstream of the particulate filter, and reinjects the gas upstream of a compressor.
  • FIGs 2 and 3 show the device 16 for treating the exhaust gas.
  • the device 16 comprises the particulate filter 20 which makes it possible to filter the soot resulting from the combustion of the fuel in the engine 10.
  • the particulate filter 20 can be regenerated so as to burn the trapped soot by the particulate filter 20.
  • the device 16 At the outlet of the particulate filter 20, the device 16 comprises a stitching 22 for recirculating the exhaust gas.
  • the loop 18 is connected at the output of the device 16 via the stitching 22.
  • the device 16 further comprises an additional filter 24 between the particle filter 20 and the stitching 22. This protects the recirculation loop 18 ( and in particular a turbocharger at the intake of the engine).
  • the particulate filter 20 may lose silicon particles (which constitute the particulate filter 20).
  • the particulate filter 20 may also crack, and allow the combustion particles to pass. These two sources of pollution can be very damaging for the intake circuit (and the turbocharger in particular) if these pollutions are ingested.
  • the additional filter 24 thus makes it possible to treat these sources of pollution.
  • This filter 24 stores combustion particles and other particles.
  • the device 16 may comprise an envelope 26 or "canning" in English in which are joined the filters 20 and 24.
  • the envelope 26 may include an inlet 28 and an outlet 30 between which the gases flow as indicated by
  • the device 16 may also include an oxidation catalyst 25 upstream of the particulate filter 20, in the envelope 26. This makes it possible to have a treatment device 16 which a unitary module and easier to install on line 12.
  • the filter 24 may be non-regenerable.
  • the filter 24 then stores the particles of combustion and particulate filter. This can be the case if a crack detection strategy in the particle filter 20 is used, involving a replacement thereof of the filter 20.
  • the filter 24 can then also be replaced, which does not require the treatment of the particles. of combustion therefore to regenerate.
  • the additional filter 24 may be a regenerable filter. It is possible to regenerate the additional filter 24 to rid it of the retained particles. This makes it possible to prevent the filter from having a large storage capacity and makes it possible not to increase the pressure drop, otherwise the low-pressure EGR loop will be plugged.
  • This type of regenerable filter is compatible with any low pressure EGR loop architecture.
  • this concept is compatible with any particulate filter architecture: additive or not, particulate filter underbody or onboard engine, made of silicon or metal.
  • the regenerable filter 24 being placed before the quilting 22 (and in particular, in the same envelope 26) makes it possible to take advantage of the regeneration strategy of the particulate filter 20 by also passing the regeneration flow through the additional filter 24, for regenerate it and so burn the soot.
  • the additional filter 24 preferably has a section transverse to the flow direction of the gas in the device which is smaller than the section of the particulate filter 20.
  • the filter 24 integrated in the envelope 26 preferably covers only a portion of the section of the envelope 26. This reduces the loss of load caused by its presence at full load.
  • this allows the processing device 16 to comprise several channels 32, 34 for the circulation of the gases at the outlet of the particulate filter 20.
  • a first channel 32 communicates only towards the outlet 30 of the device 16. The gases passing through this channel 32
  • the output of the particle filter 20 is directly fed to the output of the device 26.
  • a second channel 34 communicates to the additional filter 24.
  • the gases passing through this channel 34 at the outlet of the particulate filter 20 are conveyed to the additional filter 24.
  • Channel 34 makes it possible to route the exhaust gases to the recirculation tap 22.
  • the device 16 may comprise a valve 36 movable between several positions.
  • the valve 36 makes it possible to partition the channels 32, 34 or to make them communicate.
  • the valve 36 may be made of metal to withstand high temperatures, particularly those reached in the event of regeneration of the filters 20, 24 (1000 ° C or more).
  • the valve 36 can occupy an open position in which the second communication channel 34 communicates only to the first channel 32 of communication downstream of the additional filter 24. In this position, the stitching 22 is closed. This open position is shown in FIG. 3. At the outlet of the particulate filter 20, the exhaust gases are conveyed towards the filter 24 and then are conveyed towards the track 32 in the direction of the exit of the device 16. This makes it possible to place the device 16 in a regeneration mode of the filters 20, 24. In this mode, the flow of regeneration gas passes through the two filters 20, 24 to burn the particles trapped on the filters without engaging in the loop 18 recirculation.
  • the valve 36 may occupy a closed position in which the second communication channel 34 communicates only to the recirculation tap 22 downstream of the additional filter 24.
  • the stitching 22 is open.
  • This open position is shown in Figure 2.
  • the exhaust gas is fed to the filter 24 and then routed to the stitching 22 and the loop 18 recirculation.
  • the channel 32 still makes it possible to evacuate gases towards the outlet 30 of the device 16.
  • the valve can be controlled by a control unit not shown.
  • the unit positions the valve 36 in the position corresponding to the operating mode of the device 16.
  • the valve 36 may be a free flap which is not controlled.
  • there is a gas pressure which is slightly less important in the track 34 than in the track 32 because of the pressure drop experienced by the gases through the filter 24.
  • the valve 36 is thus kept closed, especially since the gases are discharged to the loop 18 through the stitching 22.
  • the valve 36 is thus maintained by the gases themselves taking the track 34. It is also possible to provide a return spring of the valve 36 to one of the positions, preferably the position closed.
  • the invention also relates to a control method of the device 16 for operating the device 16 in one of the previously described operating modes.

Landscapes

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif (16) de traitement de gaz d'échappement comprenant un filtre (20) à particules caractérisé en ce qu'en sortie du filtre (20) à particules le dispositif (16) comprend en outre un piquage (22) de recirculation des gaz d'échappement, et un filtre (24) additionnel entre le filtre (20) à particules et le piquage (22) de recirculation. Le dispositif de traitement s'applique en particulier dans une ligne d'échappement de véhicule. L'invention se rapporte aussi à un procédé de contrôle du dispositif. L'invention permet une meilleure protection de la boucle de recirculation reliée au piquage de recirculation.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE GAZ D'ECHAPPEMENT ET PROCEDE DE
CONTROLE
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 0955013 déposée le 20 juillet 2009 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention porte sur le domaine des moteurs à combustion, et plus précisément sur le domaine du recyclage des gaz d'un moteur à l'admission (EGR), en particulier dans un circuit dit basse pression, et au traitement des gaz recyclés. [0003] Dans un moteur à combustion, il est connu de réintroduire une partie des gaz d'échappement à l'admission du moteur. Cette fonction, de recyclage ou recirculation des gaz d'échappement à l'admission, est communément appelée « EGR », selon l'acronyme pour l'expression anglophone « Exhaust Gas Recirculation ». La fonction EGR permet, notamment sur des moteur Diesel, de réduire les émissions dans l'atmosphère d'oxydes d'azote (NOx), polluants dont les émissions sont réglementées.
[ooo4] Pour les moteurs suralimentés par un turbocompresseur, il existe deux grandes catégories d'architectures permettant de réaliser la fonction EGR : les architectures dites « haute pression » et les architectures dites « basse pression ». Dans les systèmes EGR à haute pression, les gaz d'échappement destinés à être recyclés sont prélevés en amont de la turbine (les notions d'amont et d'aval étant considérées selon le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le circuit d'échappement du moteur) et sont réinjectés en aval du compresseur. C'est actuellement l'architecture la plus communément employée. Dans les systèmes EGR à basse pression, les gaz d'échappement destinés à être recyclés sont prélevés en aval de la turbine et du système de dépollution (en général à la sortie du filtre à particule) et sont réinjectés en amont du compresseur.
[ooo5] La recirculation des gaz d'échappement à basse pression permet une meilleure récupération d'énergie par le turbocompresseur, qui est traversé par l'ensemble du flux des gaz d'échappement, et garantit un meilleur remplissage des cylindres du moteur, car les gaz d'échappement réintroduit à l'admission sont naturellement plus froid que dans le cadre de l'EGR à haute pression.
[0006] Cependant, dans une architecture EGR à basse pression, il est nécessaire de disposer un filtre à particules en amont (ou sur la boucle EGR basse pression) du piquage de prélèvement des gaz destinés à être recyclés, dans la mesure ou des particules pourraient endommager ou dégrader le fonctionnement de la turbine en amont de laquelle elles seraient réintroduites. Si les particules sont ainsi supprimées des gaz recyclés lors d'un fonctionnement normal du moteur et de ses moyens de dépollution, une défaillance du filtre à particule pourrait entrainer des défaillances en chaine, notamment au niveau du turbocompresseur. En particulier, si le filtre à particule se fissure, des particules de suies peuvent s'en échapper et passer dans le circuit EGR. En outre, avec le vieillissement du filtre, notamment du fait des importantes contraintes thermiques qu'il subit, un certain nombre de débris, et notamment des particules de silicium, peuvent s'en détacher. [0007] Des solutions ont été proposées pour protéger la boucle de recirculation.
[oooδ] Le document FR-A-2 895 015 décrit un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant au moins une unité de traitement catalytique et un piquage de recirculation des gaz d'échappement dans une « boucle EGR ». Les gaz sont repartis a l'entrée de ce dispositif entre deux voies de traitement parallèles se réunissant à la sortie de celui-ci vers l'échappement, dont une première voie qui conduit toujours les gaz vers l'échappement et une deuxième voie qui porte le piquage et un clapet d'orientation sélective des gaz en direction de la boucle ou de l'échappement.
[0009] Le document WO-A-01 9271 1 décrit un dispositif dans lequel un filtre spécifique à la ligne de recirculation est agencé en amont d'un filtre à particule dans la même enveloppe (ou « canning » en anglais) que ce dernier. Les gaz sont recirculés dans la boucle de recirculation à contre-courant du sens d'écoulement dans le filtre à particules.
[ooio] Toutefois, ces dispositifs ne permettent pas de protéger efficacement la boucle de recirculation. [ooi i] Pour cela, l'invention propose un dispositif de traitement de gaz d'échappement comprenant un filtre à particules caractérisé en ce qu'en sortie du filtre à particules le dispositif comprend en outre un piquage de recirculation des gaz d'échappement, et un filtre additionnel entre le filtre à particules et le piquage de recirculation.
[0012] Dans une variante, le filtre additionnel a une section transversalement au sens d'écoulement des gaz qui est inférieure à la section du filtre à particules.
[0013] Dans une variante, le filtre comprend plusieurs voies de circulation des gaz en sortie du filtre à particules, une première voie communiquant uniquement vers la sortie du dispositif de traitement et une deuxième voie communiquant vers le filtre additionnel.
[0014] Dans une variante, le filtre comprend un clapet mobile entre plusieurs positions, dont une position ouverte dans laquelle la deuxième voie communique uniquement vers la première voie en aval du filtre additionnel et une position fermée dans laquelle la deuxième voie communique uniquement vers le piquage de recirculation en aval du filtre additionnel.
[0015] Avantageusement, le filtre est adapté à fonctionner selon un mode de filtration des gaz d'échappement dans lequel le clapet est en position fermée. Par ailleurs, le filtre peut être de plus adapté à fonctionner selon un mode de régénération du filtre à particules et du filtre additionnel dans lequel le clapet est en position ouverte, avec alors de préférence, dans le mode de régénération, le piquage fermé et le clapet en position ouverte.
[0016] Dans une variante le clapet est libre ou commandé par un ressort de rappel ou commandé par une unité de contrôle. [0017] Dans une variante, le clapet est en métal.
[0018] Dans une variante, le dispositif comprend une enveloppe contenant le filtre à particules et le filtre additionnel.
[0019] La présente également a également pour objet une ligne d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend le dispositif décrit précédemment et une boucle de recirculation reliée au piquage de recirculation des gaz d'échappement, cette boucle étant de préférence une boucle de recirculation basse pression.
[0020] La présente invention a également pour objet un véhicule comprenant un moteur et une telle ligne d'échappement, la boucle de recirculation étant reliée à l'admission du moteur.
[0021] Enfin, la présente invention a également pour objet un procédé de contrôle d'un dispositif de traitement de gaz d'échappement tel que décrit précédemment, ce procédé comprenant le contrôle du fonctionnement du dispositif dans un mode de recirculation des gaz d'échappement dans lequel le piquage de recirculation des gaz d'échappement est ouvert et une partie des gaz d'échappement est dirigée vers le piquage de recirculation au travers des filtres ou
- dans un mode de régénération des filtres dans lequel le piquage de recirculation des gaz d'échappement est fermé et les gaz d'échappement sont dirigés vers la sortie du dispositif de traitement des gaz d'échappement au travers des filtres.
[0022] Dans une variante, le procédé est mis en œuvre avec un dispositif comportant un clapet positionné entre plusieurs positions, et en ce que ce clapet est commandé en position ouverte lors du mode de régénération dans lequel les gaz d'échappement sont acheminés uniquement au travers des filtres et en position fermée lors du mode de recirculation dans lequel une partie des gaz est recirculée au travers du filtre additionnel et du piquage de recirculation.
[0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :
• figure 1 , une ligne d'échappement en sortie d'un moteur ;
• figures 2 et 3, un exemple de dispositif de traitement des gaz d'échappement. [0024] L'invention se rapporte à un dispositif de traitement de gaz d'échappement comprenant un filtre à particules. En sortie du filtre à particules, le dispositif comprend en outre un piquage de recirculation des gaz d'échappement, et un filtre additionnel de filtration entre le filtre à particules et le piquage de recirculation. Le dispositif permet de filtrer les gaz d'échappement en sortie du filtre à particules. En particulier, le filtre additionnel peut filtrer des particules provenant d'une mauvaise filtration par le filtre à particules (en cas de fissures du filtre à particules par exemple). Le filtre additionnel peut en outre filtrer des particules provenant de l'érosion naturelle du filtre à particules. Ceci permet une meilleure protection de la boucle de recirculation reliée au piquage de recirculation. Enfin, le dispositif ne nécessite pas de modification fondamentale sur les architectures d'éléments de dépollution existants.
[0025] La figure 1 montre une ligne 12 d'échappement en sortie d'un moteur 10. Le moteur est par exemple du type Diesel. La ligne 12 est reliée au moteur 10 par l'intermédiaire d'un collecteur 14 d'échappement du moteur. La ligne 12 comprend un dispositif 16 de traitement des gaz d'échappement en circulation dans la ligne 12 d'échappement. La ligne 12 peut comprendre d'autres organes de traitement des gaz d'échappement (en amont ou en aval du dispositif 16) qui ne sont pas représentés sur la figure 1. Le dispositif 16 comprend notamment un filtre à particules qui sera mieux décrit en relation avec les figures 2 et 3. [0026] En outre, la figure 1 montre une boucle 18 de recirculation des gaz d'échappement ou boucle EGR (pour « Exhaust gas re-circulation » en anglais). La boucle 18 permet de recirculer des gaz depuis la ligne 12 vers l'admission du moteur 10. En particulier, la boucle 18 de recirculation est une boucle de recirculation basse pression ou boucle EGR basse pression. La boucle EGR basse pression permet d'accroître le taux de recyclage des gaz d'échappement. Ceci permet de baisser les émissions d'oxydes d'azote. Pour cela, la ligne 18 prélève les gaz d'échappement en sortie du dispositif 16, et en particulier en aval du filtre à particules, et réinjecte les gaz en amont d'un compresseur.
[0027] Les figures 2 et 3 montrent le dispositif 16 de traitement des gaz d'échappement. Le dispositif 16 comporte le filtre à particules 20 qui permet de filtrer les suies issues de la combustion du carburant dans le moteur 10. Le filtre à particules 20 peut subir une régénération de sorte à brûler les suies emprisonnées par le filtre à particules 20. En sortie du filtre à particules 20, le dispositif 16 comprend un piquage 22 de recirculation des gaz d'échappement. La boucle 18 est reliée en sortie du dispositif 16 par l'intermédiaire du piquage 22. Le dispositif 16 comprend en outre un filtre 24 additionnel 24 entre le filtre à particules 20 et le piquage 22. Ceci permet de protéger la boucle 18 de recirculation (et notamment un turbocompresseur à l'admission du moteur). En effet, prélever les gaz en sortie du filtre à particules 20 peut poser des problèmes car pendant la durée de vie du filtre à particules, différents phénomènes peuvent se produire. Le filtre à particules 20 peut perdre des particules de Silicium (qui constituent le filtre à particules 20). Le filtre à particules 20 peut également se fissurer, et laisser passer les particules de combustion. Ces deux sources de pollutions peuvent être très dommageables pour le circuit d'admission (et le turbocompresseur notamment) si ces pollutions sont ingérées. Le filtre 24 additionnel permet donc de traiter ces sources de pollution. Ce filtre 24 stocke les particules de combustion et les autres particules. [0028] Le dispositif 16 peut comporter une enveloppe 26 ou « canning » en anglais dans lequel sont réunis les filtres 20 et 24. L'enveloppe 26 peut comporter une entrée 28 et une sortie 30 entre lesquelles s'écoulent les gaz comme indiqué par des flèches sur les figures 2 et 3. En outre, le dispositif 16 peut aussi comporter un catalyseur d'oxydation 25 en amont du filtre à particules 20, dans l'enveloppe 26. Ceci permet de disposer d'un dispositif 16 de traitement qui soit un module unitaire et plus aisé à installer sur la ligne 12.
[0029] Le filtre 24 peut être non régénérable. Le filtre 24 stocke alors les particules de combustion et de filtre à particules. Ceci peut être le cas si une stratégie de détection de fissures dans le filtre à particules 20 est utilisée, impliquant un remplacement de celui-ci du filtre 20. Le filtre 24 peut alors être aussi remplacé, ce qui ne nécessite pas de traiter les particules de combustion donc de régénérer.
[0030] De préférence, le filtre 24 additionnel peut être un filtre régénérable. Il est possible de régénérer le filtre 24 additionnel pour le débarrasser des particules retenues. Ceci permet d'éviter au filtre d'avoir une capacité stockage importante et permet de ne pas augmenter la perte de charge sous peine de boucher la boucle EGR basse pression. Ce type de filtre régénérable est compatible avec n'importe quelle architecture de boucle EGR basse pression. De même ce concept est compatible avec n'importe quelle architecture de filtre à particules: additivé ou non, filtre à particules sous caisse ou embarqué sur moteur, constitué de silicium ou métallique. Le filtre 24 régénérable étant placé avant le piquage 22 (et en particulier, dans la même enveloppe 26) permet de profiter de la stratégie de régénération du filtre à particules 20 en faisant également passer le flux de régénération à travers le filtre 24 additionnel, pour le régénérer et ainsi brûler les suies.
[0031] Le filtre 24 additionnel a de préférence une section transversalement à la direction d'écoulement des gaz dans le dispositif qui est inférieure à la section du filtre à particules 20. En d'autres termes, le filtre 24 intégré dans l'enveloppe 26 ne couvre de préférence qu'une partie de la section de l'enveloppe 26. Ceci permet d'atténuer la perte de charge causée par sa présence en pleine charge. En outre, ceci permet au dispositif 16 de traitement de comporter plusieurs voies 32, 34 de circulation des gaz en sortie du filtre à particules 20. Une première voie 32 communique uniquement vers la sortie 30 du dispositif 16. Les gaz empruntant cette voie 32 en sortie du filtre à particules 20 sont directement acheminés en sortie du dispositif 26. Une deuxième voie 34 communique vers le filtre 24 additionnel. Les gaz empruntant cette voie 34 en sortie du filtre à particules 20 sont acheminés vers le filtre 24 additionnel. La voie 34 permet d'acheminer les gaz d'échappement vers le piquage 22 de recirculation.
[0032] Le dispositif 16 peut comporter un clapet 36 mobile entre plusieurs positions. Le clapet 36 permet de cloisonner les voies 32, 34 ou de les faire communiquer. Le clapet 36 peut être en métal pour résister à des hautes températures, notamment celles atteintes en cas de régénération des filtres 20, 24 (1000°C ou plus).
[0033] Le clapet 36 peut occuper une position ouverte dans laquelle la deuxième voie 34 de communication communique uniquement vers la première voie 32 de communication en aval du filtre 24 additionnel. Dans cette position, le piquage 22 est fermé. Cette position ouverte est représentée sur la figure 3. En sortie du filtre à particules 20, les gaz d'échappement sont acheminés vers le filtre 24 puis sont acheminés vers la voie 32 en direction de la sortie du dispositif 16. Ceci permet de placer le dispositif 16 dans un mode de régénération des filtres 20, 24. Dans ce mode, le flux de gaz de régénération passe à travers les deux filtres 20, 24 pour brûler les particules emprisonnées sur les filtres sans pour autant s'engager dans la boucle 18 de recirculation. [0034] Le clapet 36 peut occuper une position fermée dans laquelle la deuxième voie 34 de communication communique uniquement vers le piquage 22 de recirculation en aval du filtre 24 additionnel. Dans cette position, le piquage 22 est ouvert. Cette position ouverte est représentée sur la figure 2. En sortie du filtre à particules 20, les gaz d'échappement sont acheminés vers le filtre 24 puis sont acheminés vers le piquage 22 et la boucle 18 de recirculation. Ceci permet de placer le dispositif 16 dans un mode de recirculation des gaz d'échappement. Dans ce mode, le flux de gaz est filtré avant d'être recirculé en direction de l'admission du moteur. [0035] Indépendamment de la position du clapet 36, la voie 32 permet toujours d'évacuer des gaz vers la sortie 30 du dispositif 16.
[0036] Le clapet peut être piloté par une unité de contrôle non représentée. L'unité positionne alors le clapet 36 dans la position correspondant au mode de fonctionnement du dispositif 16. Le clapet 36 peut être un volet libre qui n'est pas piloté. Dans le cas de la figure 2, il y a une pression des gaz qui est légèrement moins importante dans la voie 34 que dans la voie 32 du fait de la perte de charge subie par les gaz au travers du filtre 24. Le clapet 36 est donc maintenu fermé, d'autant que les gaz sont évacués vers la boucle 18 au travers du piquage 22. Dans le cas de la figure 3, il y a une pression des gaz qui est légèrement plus importante dans la voie 34 que dans la voie 32 du fait de la fermeture du piquage 22. Le clapet 36 est donc maintenu par les gaz eux-mêmes empruntant la voie 34. On peut en outre prévoir un ressort de rappel du clapet 36 vers l'une des positions, de préférence la position fermée.
[0037] L'invention se rapporte aussi à un procédé de contrôle du dispositif 16 permettant de faire fonctionner le dispositif 16 dans l'un des modes de fonctionnement précédemment décrit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un dispositif (16) de traitement de gaz d'échappement comprenant un filtre (20) à particules caractérisé en ce qu'en sortie du filtre (20) à particules le dispositif (16) comprend en outre un piquage (22) de recirculation des gaz d'échappement, et un filtre (24) additionnel entre le filtre (20) à particules et le piquage (22) de recirculation.
2. Le dispositif (16) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le filtre (24) additionnel a une section transversalement au sens d'écoulement des gaz qui est inférieure à la section du filtre (20) à particules.
3. Le dispositif (16) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs voies de circulation des gaz en sortie du filtre (20) à particules, une première voie (32) communiquant uniquement vers la sortie du dispositif (16) de traitement et une deuxième voie (34) communiquant vers le filtre (24) additionnel.
4. Le dispositif (16) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet (36) mobile entre plusieurs positions, dont une position ouverte dans laquelle la deuxième voie (34) communique uniquement vers la première voie (32) en aval du filtre (24) additionnel et une position fermée dans laquelle la deuxième voie (34) communique uniquement vers le piquage (22) de recirculation en aval du filtre (24) additionnel.
5. Le dispositif (16) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est adapté à fonctionner selon un mode de filtration des gaz d'échappement dans lequel le clapet (36) est en position fermée.
6. Le dispositif (16) selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il est adapté à fonctionner selon un mode de régénération du filtre (20) à particules et du filtre (24) additionnel dans lequel le clapet (36) est en position ouverte.
7. Une ligne (12) d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend le dispositif (16) selon l'une des revendications 1 à 6 et une boucle (18) de recirculation reliée au piquage (22) de recirculation des gaz d'échappement, de préférence de type boucle de recirculation basse pression.
8. Un véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un moteur (10) et une ligne (12) d'échappement du moteur selon la revendication 7, la boucle (18) de recirculation étant reliée à l'admission du moteur.
9. Un procédé de contrôle d'un dispositif (16) de traitement de gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle du fonctionnement du dispositif (16)
- dans un mode de recirculation des gaz d'échappement dans lequel le piquage (22) de recirculation des gaz d'échappement est ouvert et une partie des gaz
d'échappement est dirigée vers le piquage (22) de recirculation au travers des filtres ou
- dans un mode de régénération des filtres dans lequel le piquage (22) de
recirculation des gaz d'échappement est fermé et les gaz d'échappement sont dirigés vers la sortie du dispositif (16) de traitement des gaz d'échappement au travers des filtres.
10. Le procédé selon la revendication 9, caractérisé en qu'il est mis en œuvre avec un dispositif comportant un clapet (16) positionné entre plusieurs positions, et en ce que ce clapet est commandé en position ouverte lors du mode de régénération dans lequel les gaz d'échappement sont acheminés uniquement au travers des filtres (20, 24) et en position fermée lors du mode de recirculation dans lequel une partie des gaz est recirculée au travers du filtre (24) additionnel et du piquage (22) de recirculation.
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