FR2753393A1 - Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules - Google Patents

Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules Download PDF

Info

Publication number
FR2753393A1
FR2753393A1 FR9611292A FR9611292A FR2753393A1 FR 2753393 A1 FR2753393 A1 FR 2753393A1 FR 9611292 A FR9611292 A FR 9611292A FR 9611292 A FR9611292 A FR 9611292A FR 2753393 A1 FR2753393 A1 FR 2753393A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
filter
filtration
exhaust
gases
zones
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9611292A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2753393B1 (fr
Inventor
Jean Baptiste Dementhon
Brigitte Martin
Olivier Pajot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR9611292A priority Critical patent/FR2753393B1/fr
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to AT97402056T priority patent/ATE229613T1/de
Priority to ES97402056T priority patent/ES2188878T3/es
Priority to EP97402056A priority patent/EP0829622B1/fr
Priority to DE69717743T priority patent/DE69717743T2/de
Priority to US08/928,437 priority patent/US5956944A/en
Priority to JP24815397A priority patent/JP4008075B2/ja
Publication of FR2753393A1 publication Critical patent/FR2753393A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2753393B1 publication Critical patent/FR2753393B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F01N3/031—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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032—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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F01N3/023—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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F01N3/023—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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0235—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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using exhaust gas throttling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F01N3/031—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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/14—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/10—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device for reducing flow resistance, e.g. to obtain more engine power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/14—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of excessive pressure, e.g. using a safety valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/04—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by adding non-fuel substances to combustion air or fuel, e.g. additives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle d'un filtre à particules placé à l'échappement d'un moteur diesel en vue d'un post-traitement des particules et nécessitant un minimum d'énergie. Le procédé selon l'invention consiste à adapter la géométrie d'un moyen de filtration (1) placé à l'échappement en fonction de stratégies prédéterminées liées au fonctionnement dudit moteur, ledit procédé étant tel qu'il permet de limiter la contre-pression moyenne et donc la dégradation du rendement moteur. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, le procédé consiste à adapter le volume dans lequel les gaz d'échappement sont filtrés au débit volumique des gaz qui entrent dans le moyen de filtration (1). L'invention concerne en outre le dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé.

Description

1i 2753393 La présente invention concerne le post-traitement des gaz émis
à l'échappement
de véhicules Diesel.
Des normes sur les émissions de particules sont apparues récemment en Europe. Ces normes se sévériseront encore dans les prochaines années. A cet horizon, les améliorations liées aux moteurs et aux carburants peuvent être insuffisantes, même
en présence d'un pot catalytique d'oxydation.
Une technique connue de post-traitement des gaz d'échappement est le filtre à
particules. I1 est ainsi possible d'obtenir des efficacités de filtration supérieures à 80%.
De nombreuses technologies de filtre ont été développées à ce jour. A titre illustratif, 1 0 peuvent être cités le monolithe céramique commercialisé par la Société Corning, ou encore la cartouche à fibres céramiques enroulées telle que décrite dans la demande de
brevet WO-95/27.843.
La difficulté technique rencontrée pour le développement d'un tel système est que le filtre doit être périodiquement régénéré par combustion du dépôt de suies. Cette 1 5 combustion se produit parfois naturellement lorsque la température des gaz atteint d'elle-même le niveau requis pour initier l'oxydation des particules. Cependant, les conditions de fonctionnement moyennes aboutissent généralement à des températures trop faibles pour initier spontanément la combustion des particules. Ceci conduit alors à un colmatage du filtre, ce qui est pénalisant pour le bon rendement du moteur. Il est
2 0 alors nécessaire d'assurer artificiellement la régénération du filtre.
De nombreuses techniques ont été développées dans ce sens. Elles peuvent être essentiellement mécaniques, basées sur des modifications du fonctionnement moteur: vannage à l'admission, vannage à l'échappement, retard de l'avance à l'injection, ou encore apport local d'énergie dans les gaz d'échappement ou au niveau du filtre 2 5 (résistance électrique, brûleur, micro-ondes...). Il est alors nécessaire de piloter ces
différents dispositifs par une commande extérieure prise en charge par un calculateur.
Le plus souvent, le critère retenu pour le déclenchement de la régénération est la
contre-pression dans la ligne d'échappement.
Pour faciliter la régénération des filtres à particules, une approche différente, de
3 0 nature chimique consiste à ajouter au carburant un additif par exemple organo-
métallique, qui se retrouve dans le dépôt de suies ce qui conduit généralement à une
2 2753393
baisse de la température d'allumage et donc à une augmentation de la fréquence de régénération. Parmi les produits le plus fréquemment utilisé comme additifs, on peut citer le cuivre, le fer, le cérium, le sodium.... Des études montrent qu'en présence de tels additifs, des régénérations partielles peuvent survenir spontanément pour des
températures de gaz d'échappement relativement faibles (- 200 C).
En outre, dans les systèmes connus, des problèmes liés à la contrepression
et/ou à l'énergie consommée sont souvent rencontrés.
En effet, l'accumulation de particules dans le filtre conduit à une augmentation 1 0 parfois importante de la contre-pression et donc à une baisse du rendement moteur. A
titre illustratif, peut être citée la demande de brevet WO-95/18.292.
En ce qui concerne la consommation d'énergie, la plupart des systèmes connus présentent un chauffage global de l'élément catalytique. Ceci entraîne une forte consommation d'énergie, plus ou moins maîtrisée. Le brevet EP-B 1-0.485.179
1 5 illustre un système basé sur ce principe.
Par ailleurs, les conditions de la régénération peuvent être fortement dépendantes de l'état d'encrassement du filtre. Les moyens connus ne permettent pas d'agir sur l'encrassement du filtre. De façon avantageuse, la présente invention permet
d'adapter la phase de filtration à toutes les conditions de fonctionnement du véhicule.
2 0 Elle permet en outre de pallier les problèmes de l'art antérieur évoqués ci-avant.
Autrement dit, la présente invention a pour effet global de mieux maîtriser la contre-pression moyenne à l'échappement et donc de limiter la dégradation du rendement-moteur. De plus, la présente invention permet de minimiser l'apport
d'énergie nécessaire à la régénération dudit filtre.
2 5 Selon l'un de ses aspects, la présente invention concerne un procédé de contrôle d'un filtre à particules placé à l'échappement d'un moteur Diesel en vue d'un
post-traitement des particules, nécessitant un minimum d'énergie.
Conformément à l'invention, ledit procédé consiste à adapter la géométrie d'un moyen de filtration placé à l'échappement en fonction de stratégies prédéterminées
3 2753393
liées au fonctionnement dudit moteur, ledit procédé étant tel qu'il permet de limiter la
contre-pression moyenne et donc de limiter la dégradation du rendement moteur.
Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, le procédé consiste à adapter le volume dans lequel les gaz d'échappement sont filtrés au débit volumique des gaz qui entrent dans le moyen de filtration. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé consiste à créer des hétérogénéités de la concentration des suies dans différentes zones du moyen de filtration. Sans sortir du cadre de l'invention, le procédé peut consister à réserver
1 0 certaines zones du moyen de filtration à certains types de suies.
Plus particulièrement, on utilise un ensemble de cloisons destinées à isoler les
différentes zones constituant le moyen de filtration.
Avantageusement, les cloisons peuvent être munies d'ouvertures disposées de
façon à permettre la propagation de la combustion d'une zone à l'autre.
1 5 Par ailleurs, le procédé selon l'invention peut permettre, lorsque l'encrassement du filtre dépasse un seuil prédéterminé de provoquer l'échauffement des gaz nécessaire à la régénération. En d'autres termes, le procédé consiste à limiter temporairement la section de passage des gaz d'échappement dans le moyen de filtration lorsque l'encrassement dudit moyen dépasse un seuil déterminé, afin de
2 0 déclencher la régénération par élévation de la température des gaz.
L'invention a en outre pour objet un dispositif de contrôle de la filtration et de la régénération d'un filtre à particules comprenant: * un moyen de filtration divisé en au moins deux zones de filtration, * un moyen de vannage associé à l'une au moins desdites zones de filtration 2 5 permettant de moduler la répartition de l'écoulement des gaz entre les différentes zones de filtration, De façon particulière, il comprend en outre:
4 2753393
* au moins un capteur de pression placé en amont du filtre, * au moins un moyen d'évaluation du débit volumique des gaz sur le filtre, * un moyen de contrôle du ou des moyens de vannage en fonction de stratégies
prédéterminées liées au fonctionnement du moteur.
En option, le dispositif selon l'invention peut comprendre un ensemble de
cloisons destinées à isoler les différentes zones constituant le moyen de filtration.
En outre, lesdites cloisons peuvent être munies d'ouvertures disposées de
façon à permettre la propagation de la combustion d'une zone à l'autre.
En outre, le moyen de contrôle réagit en fonction du débit volumique des gaz à
i 0 l'échappement.
Par ailleurs, le moyen de contrôle réagit en fonction de la pression mesurée en
amont du moyen de filtration.
De façon particulière le dispositif selon l'invention comprend un capteur de température destiné à évaluer le débit volumique des gaz à partir de leur débit
i 5 massique.
Avantageusement, ledit moyen de contrôle permet de déterminer l'angle
d'ouverture de chaque moyen de vannage.
D'autres caractéristiques, avantages, détails de la présente invention
apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et
2 0 nullement limitatif en relation avec les figures annexées sur lesquelles: - La fig. 1 est un schéma de principe du dispositif selon l'invention, - La fig. 2 montre des courbes illustrant l'asservissement des différentes vannes en fonction du débit volumique de gaz à l'échappement, - La fig. 3 est un organigramme simplifié permettant la mise en oeuvre de l'un des 2 5 modes de réalisation de l'invention,
2753393
- Les fig. 4A et 4B présentent des courbes illustrant l'asservissement des différentes vannes en fonction du débit volumique pour différents niveaux d'encrassement du filtre, - La fig. 5 est un organigramme simplifié permettant la mise en oeuvre du mode de réalisation de l'invention selon les fig. 4A et 4B, - Les fig. 6A, 6B, 6C sont des courbes montrant l'asservissement des différentes
vannes en vue de créer une hétérogénéité en fonction de la nature des suies.
La figure 1 est un schéma illustrant les moyens mis en oeuvre selon l'invention. Ces moyens comprennent essentiellement un filtre à particules 1 divisé en 1 0 plusieurs zones 11, 12, 13. Dans chaque zone est disposé un élément filtrant par
exemple une cartouche filtrante 2.
Un moyen de vannage 31, 32, 33 est associé à chaque secteur. Les moyens de vannage 31, 32, 33 sont pilotés par un ou plusieurs actuateurs(s) 4, de façon indépendante les uns des autres, et selon des stratégies prédéfinies. A cet effet, un 1 5 calculateur 5 contrôle chaque actuateur en calculant la position de chaque moyen de
vannage en fonction de différents paramètres et selon différentes stratégies.
Les moyens de vannage 31, 32, 33 peuvent être disposés en amont ou en aval du filtre relativement au sens d'écoulement des gaz d'échappement. Ils ne ferment
jamais la totalité de la section de passage du filtre 1.
2 0 Un ensemble de cloisons 6 tels qu'illustrées sur la fig. 1 peut être utilisé pour isoler les zones de filtration 11, 12, 13 entre elles. Un tel dispositif divise ici le filtre à particules 1 en trois secteurs angulaires égaux, dans chacun desquels est disposé un élément filtrant 2. Par ailleurs les cloisons formant l'ensemble 6 peuvent être munies d'ouvertures afin de permettre la propagation de la combustion à l'intérieur même du
2 5 filtre 1, lorsque celle-ci a démarré localement dans l'un des éléments filtrants 2.
Il est supposé ici que le filtre 1 est divisé en trois secteurs sensiblement égaux
présentant les caractéristiques énoncés ci-avant.
Bien entendu, le nombre et la disposition des cloisons 6 peuvent varier selon le
type et la taille du filtre utilisé.
6 2753393
L'acquisition des données d'entrée du calculateur 5 est réalisée par plusieurs capteurs et notamment par au moins un capteur de pression et au moins un capteur de
température placés en amont du filtre.
Par ailleurs, selon le présent mode de réalisation de l'invention deux capteurs de pression sont disposés de part et d'autre du filtre 1; un moyen d'évaluation du
débit massique des gaz sur le filtre est en outre nécessaire.
La fig. 2 illustre l'une des stratégies de contrôle des moyens de vannage associés au filtre. Il s'agit ici d'asservir les moyens de vannage 31, 32, 33 au débit volumique de gaz passant dans le filtre 1, le débit volumique étant déduit à la fois de la
1 0 température en amont du filtre, et du débit massique.
En modulant ainsi la vitesse des gaz dans le filtre 1, on cherche à améliorer la
filtration (efficacité globale, dépôt en profondeur), ainsi que l'acoustique du système.
Une stratégie possible d'ouverture/fermeture des différentes vannes est illustrée
par la fig. 2.
1 5 L'ordonnée des courbes de la fig. 2 donne (en %) l'angle a d'ouverture de
chacune des trois vannes associée à chacun des secteurs angulaires décrits ci-dessus.
L'abscisse des courbes représente le débit volumique Q, en m3/h, des gaz
d'échappement passant à travers le filtre 1.
Le comportement de l'une des trois vannes est illustré par la courbe A en trait 2 0 plein; la deuxième vanne est actionnée selon la courbe B en pointillés tandis que la
troisième vanne s'ouvre selon la courbe C en traits mixtes.
Selon la stratégie de la fig. 2, la vanne A est toujours ouverte quel que soit le débit; la vanne B s'ouvre progressivement pour des débits volumiques moyens (compris entre 200 et 400 m3/h). La vanne B reste ouverte pour les forts débits. La 2 5 troisième vanne C ne s'ouvre que pour des débits élevés, c'est-à-dire au-delà de 500 m3/h. Ainsi le volume total de filtration vu par les gaz s'adapte progressivement au
flux volumique des gaz.
7 2753393
Le débit volumique Q peut être évalué à partir du débit massique et d'une mesure de température. Le débit massique peut être obtenu par mesure directe, par exemple à l'aide d'un débitmètre à film chaud, ou bien il peut être déduit d'une cartographie moteur. Le débitmètre à film chaud peut par ailleurs être utilisé pour d'autres besoins spécifiques du contrôle moteur. La mesure de la température des gaz
est préférentiellement réalisée en amont du filtre.
La fig. 3 est un organigramme simplifié qui reprend les principales fonctions du calculateur 5. Les données d'entrée sont le débit massique (en kg/h) et la température des gaz à l'échappement. A partir de ces données, le calculateur détermine le débit volumique en (m3/h) des gaz d'échappement. En fonction de stratégies préétablies et mémorisées dans ledit calculateur 5, celui-ci définit les positions respectives des différentes vannes. Puis il déclenche les commandes des différents actuateurs associés aux vannes, afin que celles-ci répondent selon les courbes de la
fig. 2.
1 5 La stratégie décrite en relation avec les fig. 2 et 3 peut par ailleurs permettre la création d'une hétérogénéité d'encrassement au sein du filtre, lors de fonctionnement prolongé à charge faible ou partielle du moteur. L'étude des phénomènes de régénération spontanée (en particulier en présence d'additif) montre que la création de telles hétérogénéités peut faciliter les conditions d'allumage local qui sont dépendantes 2 0 de la concentration de matière piégée. Par ailleurs une stratification de la matière
combustible est favorable à une bonne propagation de la combustion.
En outre, la maîtrise de la répartition de l'encrassement à l'intérieur du filtre peut permettre d'obtenir des contre-pressions plus faibles pour une masse totale de
particules donnée.
2 5 La stratégie d'ouverture des vannes telle qu'exposée ci- avant montre que si le fonctionnement du moteur se prolonge à faible charge, la cartouche A s'encrasse fortement tandis que les deux autres B et C demeurent propres. Dans ces conditions de faible régime et faible couple (trafic urbain chargé), la stratification de l'encrassement favorise la régénération sinon difficile à atteindre en raison d'une température faible 3 0 des gaz d'échappement. Même en cas de passage à forte charge (accélération), l'hétérogénéité d'encrassement ainsi créée se traduit par des conditions de régénération
plus favorables.
8 2753393
Les fig. 4A et 4B correspondent à des stratégies qui tiennent compte du niveau
d'encrassement du filtre.
Dans ce cas, les seuils d'ouverture des différentes vannes en fonction du débit volumique des gaz évoluent aussi en fonction de la pression mesurée en amont du filtre. Lorsque l'encrassement est faible (cas de la fig. 4A), les ouvertures des vannes B et C interviennent pour des débits volumiques importants par exemple au-delà de 400m3/h. Lorsque l'encrassement devient important (fig. 4B), il est utile d'ouvrir les
vannes B et C pour des débits volumiques de gaz plus faibles, afin d'éviter une contre-
1 0 pression trop pénalisante, soit par exemple dès que le débit atteint 200m3/h.
La fig. 5 donne un organigramme simplifié du fonctionnement du calculateur 5. Les données d'entrée sont ici le débit massique, la température et la pression
mesurée au moins en amont du filtre 1.
A partir de ces données, le calculateur détermine le débit volumique des gaz 1 5 d'échappement. Puis, en tenant compte de la pression amont, le calculateur détermine le niveau d'encrassement et calcule la position des différents volets selon les courbes des fig. 4A et 4B. Il s'ensuit une commande des actuateurs associés à chacun des volets. On remarque que tant que l'encrassement du filtre est faible (contre-pression 2 0 faible) seule l'une des vannes est ouverte, les autres restant fermées et ne s'ouvrant
qu'à l'approche des débits élevés: fig. 4A.
Lorsque le filtre est encrassé (fig. 4B) seule une vanne est ouverte à faible débit (faibles régimes) mais dès les régimes moyens, une deuxième vanne s'ouvre progressivement puis la troisième vanne s'ouvre à son tour, afin d'avoir une ouverture
2 5 maximale pour les forts débits (fortes charges).
Vis-à-vis de la stratégie évoquée en relation avec la fig. 2, l'encrassement représente le paramètre supplémentaire qui est ici pris en compte et qui permet
d'atteindre les courbes selon les fig. 4A et 4B.
9 2753393
Les fig. 6A, 6B et 6C concernent une autre stratégie d'activation des différents
volets associés aux différentes zones formant le filtre.
Il s'agit ici de réserver une zone du filtre pour un dépôt de suie riche en hydrocarbures, ladite suie étant généralement produite à faible charge, et étant (de par sa nature) plus facile à brûler. Cette zone sera exclusivement encrassée au voisinage du ralenti. La superposition des fig. 6A, 6B et 6C montre que pour le ralenti (faibles débits) seule une vanne est ouverte, les autres étant fermées. Ainsi, de façon privilégiée, seule la zone du filtre 1 associée à la vanne ouverte s'encrasse au voisinage
du ralenti.
1 0 A charge et régime partiels, afin de conserver à la suie piégée au ralenti ses propriétés favorables à l'initiation de la combustion, la zone en question est fermée tandis que le reste du filtre s'ouvre: la vanne 2 peut s'ouvrir totalement et instantanément comme indiqué sur la fig. 6B, et la troisième vanne peut s'ouvrir
progressivement comme indiqué sur la fig. 6C.
i 5 Pour les forts régime et charge (forts débits volumiques), toutes les vannes sont ouvertes; ceci permet d'une part de limiter la contre-pression à l'échappement et d'autre part de déclencher la régénération dans la cartouche encrassée à faible charge c'est-à-dire ayant une suie riche en hydrocarbures. Le déclenchement de la combustion dans cette zone spécifique peut par ailleurs aider à l'initiation de la post-combustion 2 0 dans le reste du filtre. Cet effet sera renforcé si les cloisons du porte-filtre 6 présentent
des ouvertures appropriées.
Cette stratégie permet donc de créer volontairement une hétérogénéité dans le filtre en fonction de la nature des suies. En relation avec cela, le filtre adapte sa géométrie au scénario de conduite. On note que la création d'une zone riche en 2 5 hydrocarbures n'est opérée que lors d'un ralenti prolongé. En cas de conduite
stabilisée sur autoroute, le filtre fonctionne de façon tout à fait normale.
Une autre stratégie de contrôle de la régénération de particules déposées sur le filtre 1 peut consister à réaliser un vannage de l'ensemble du filtre. Ceci entraîne un échauffement des gaz d'échappement qui lui-même permet de déclencher la
3 0 régénération.
2753393
Plus précisément, la stratégie selon l'invention consiste à surveiller l'encrassement du filtre via une mesure de la contre-pression par exemple; puis, lorsque celle-ci atteint un certain seuil, à agir sur l'une ou l'autre des vannes 31, 32, 33, simultanément ou séparément afin de limiter la section de passage des gaz et de provoquer ainsi l'élévation de leur température. Le calculateur 5 permet de déterminer
précisément l'angle d'ouverture de chaque vanne 31, 32, 33.
De façon intéressante selon l'invention, la stratégie de vannage à un moment donné pourra être adaptée au niveau et à la répartition d'encrassement résultant de l'application de stratégies décrites ciavant, visant notamment à maintenir les
1 0 conditions d'encrassement du filtre.
il 2753393

Claims (9)

REVENDICATIONS
1) Procédé de contrôle d'un filtre à particules placé à l'échappement d'un moteur Diesel en vue d'un post traitement des particules, nécessitant un minimum d'énergie, caractérisé en ce qu'il consiste à adapter la géométrie d'un moyen de filtration (1) placé à l'échappement en fonction de stratégies prédéterminées liées au
fonctionnement dudit moteur, ledit procédé étant tel qu'il permet de limiter la contre-
pression moyenne et donc la dégradation du rendement moteur.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à adapter le 1 0 volume dans lequel les gaz d'échappement sont filtrés au débit volumique des gaz qui
entrent dans le moyen de filtration (1).
3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il
consiste à créer des hétérogénéités de la concentration des suies dans différentes zones
du moyen de filtration (1).
i 5 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste
à réserver certaines zones du moyen de filtration (1) à certains types de suies.
) Procédé selon les revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un
ensemble de cloisons (6) destinées à isoler les différentes zones constituant le moyen
de filtration (1).
2 0 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites cloisons peuvent être munies d'ouvertures disposées de façon à permettre la propagation de la
combustion d'une zone à l'autre.
7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce qu'il consiste à limiter temporairement la section de passage des gaz 2 5 d'échappement dans le moyen de filtration lorsque l'encrassement dudit moyen dépasse un seuil prédéterminé, afin de déclencher la régénération par élévation de la
température des gaz.
12 2753393
8) Dispositif de contrôle de la régénération de particules susceptibles d'être déposées sur un moyen de filtration placé à l'échappement d'un moteur Diesel, comprenant: * un moyen de filtration divisé en au moins deux zones de filtration (11, 12, 13), * un moyen de vannage (31, 32, 33) associé à l'une au moins desdites zones de filtration permettant de moduler la répartition de l'écoulement des gaz entre les différentes zones de filtration, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: * au moins un capteur de pression placé en amont du filtre (1), 1 0 * au moins un moyen d'évaluation du débit volumique des gaz sur le filtre (1), * un moyen de contrôle (5) du ou des moyens de vannage (31, 32, 33) en fonction
de stratégies prédéterminées liées au fonctionnement du moteur.
9) Dispositif de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble de cloisons (6) destinées à isoler les différentes zones
1 5 (11, 12, 13) constituant le moyen de filtration.
) Dispositif de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites cloisons (6) sont munies d'ouvertures disposées de façon à permettre la
propagation de la combustion d'une zone à l'autre.
1) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en
2 0 ce que ledit moyen de contrôle (5) réagit en fonction du débit volumique des gaz à l'échappement.
12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en
ce que ledit moyen de contrôle (5) réagit en fonction de la pression mesurée en amont
dudit moyen de filtration (1).
2 5 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en
ce qu'il comprend en outre un capteur de température destiné à évaluer le débit
volumique des gaz à partir de leur débit massique.
13 2753393
14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en
ce que ledit moyen de contrôle (5) permet de déterminer l'angle d'ouverture de chaque
moyen de vannage (31, 32, 33).
) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un moyen de
vannage (31, 32, 33) est associé à chacune desdites zones (11, 12, 13).
FR9611292A 1996-09-13 1996-09-13 Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules Expired - Fee Related FR2753393B1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9611292A FR2753393B1 (fr) 1996-09-13 1996-09-13 Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules
ES97402056T ES2188878T3 (es) 1996-09-13 1997-09-03 Procedimiento y dispositivo de control de un filtro de particulas.
EP97402056A EP0829622B1 (fr) 1996-09-13 1997-09-03 Procédé et dispositif de controle d'un filtre à particules
DE69717743T DE69717743T2 (de) 1996-09-13 1997-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle eines Partikelfilters
AT97402056T ATE229613T1 (de) 1996-09-13 1997-09-03 Verfahren und vorrichtung zur kontrolle eines partikelfilters
US08/928,437 US5956944A (en) 1996-09-13 1997-09-12 Process and device for controlling a particulate filter
JP24815397A JP4008075B2 (ja) 1996-09-13 1997-09-12 微粒子フィルターの制御方法および制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9611292A FR2753393B1 (fr) 1996-09-13 1996-09-13 Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2753393A1 true FR2753393A1 (fr) 1998-03-20
FR2753393B1 FR2753393B1 (fr) 1998-10-30

Family

ID=9495789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9611292A Expired - Fee Related FR2753393B1 (fr) 1996-09-13 1996-09-13 Procede et dispositif de controle d'un filtre a particules

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5956944A (fr)
EP (1) EP0829622B1 (fr)
JP (1) JP4008075B2 (fr)
AT (1) ATE229613T1 (fr)
DE (1) DE69717743T2 (fr)
ES (1) ES2188878T3 (fr)
FR (1) FR2753393B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672194A1 (fr) 2004-12-20 2006-06-21 Institut Français du Pétrole Procédé de régénération d'un filtre à particules avec dispositif à combustion catalytique et installation de filtration utilisant un tel procédé

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2778118B1 (fr) 1998-04-29 2000-06-02 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de regeneration locale et controlee d'un filtre a particules
US6233926B1 (en) * 2000-03-01 2001-05-22 Illinois Valley Holding Company Apparatus and method for filtering particulate in an exhaust trap
US6572357B2 (en) 2001-02-27 2003-06-03 Illinois Valley Holding Comany Apparatus for manufacturing monolithic cross flow particulate traps
DE10211565A1 (de) * 2002-03-15 2003-10-09 Eberspaecher J Gmbh & Co Abgasanlage mit Partikelfilter für Dieselmotoren
US7269942B2 (en) * 2003-05-15 2007-09-18 Illinois Valley Holding Company Wall flow particulate trap system
JP2006527815A (ja) * 2003-06-18 2006-12-07 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 還元体添加の制御方法
GB0428291D0 (en) * 2004-12-24 2005-01-26 Johnson Matthey Plc Methods of regenerating NOx-Absorbent
GB0428289D0 (en) * 2004-12-24 2005-01-26 Johnson Matthey Plc Reductant addition in exhaust system comprising NOx-absorbent
JP4400356B2 (ja) * 2004-07-22 2010-01-20 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
US7210286B2 (en) * 2004-12-20 2007-05-01 Detroit Diesel Corporation Method and system for controlling fuel included within exhaust gases to facilitate regeneration of a particulate filter
US7441403B2 (en) * 2004-12-20 2008-10-28 Detroit Diesel Corporation Method and system for determining temperature set points in systems having particulate filters with regeneration capabilities
US7461504B2 (en) * 2004-12-21 2008-12-09 Detroit Diesel Corporation Method and system for controlling temperatures of exhaust gases emitted from internal combustion engine to facilitate regeneration of a particulate filter
US20060130465A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Detroit Diesel Corporation Method and system for controlling exhaust gases emitted from an internal combustion engine
US7434388B2 (en) 2004-12-22 2008-10-14 Detroit Diesel Corporation Method and system for regeneration of a particulate filter
US7076945B2 (en) * 2004-12-22 2006-07-18 Detroit Diesel Corporation Method and system for controlling temperatures of exhaust gases emitted from an internal combustion engine to facilitate regeneration of a particulate filter
FR2880914B1 (fr) * 2005-01-14 2007-04-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement pour moteur de vehicule automobile
DE102005038707A1 (de) * 2005-08-15 2007-03-08 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine
US7458207B2 (en) * 2005-10-07 2008-12-02 International Truck Intellectual Property Company, Llc Diesel vehicle exhaust aftertreatment apparatus and method
JP2009052440A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Hitachi Plant Technologies Ltd 舶用排ガス処理装置
US8007555B2 (en) * 2008-03-30 2011-08-30 Lack Nicholas L Filter with multiple sections of different media
FR2944555A1 (fr) * 2009-04-16 2010-10-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Filtre a particules equipant une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile
PL2392790T3 (pl) * 2010-06-07 2020-07-27 Illinois Valley Holding Company System i sposób wychwytywania cząstek stałych
GB2511772B (en) 2013-03-12 2019-01-30 Ceramex Ltd Testing catalytic efficiency of an exhaust component

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4502874A (en) * 1982-10-08 1985-03-05 Pneumafil Corporation Continuous filtration
EP0690210A1 (fr) * 1994-06-29 1996-01-03 Konstantin N. Prof.Dr.-Ing. Pattas Procédé et dispositif de régénération commandée d'un filtre à particules diesel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69502344T2 (de) * 1994-05-17 1998-11-19 Isuzu Ceramics Res Inst Dieselpartikelfilter
DE684062T1 (de) * 1994-05-24 1996-10-10 Isuzu Ceramics Res Inst Dieselpartikelfiltereinrichtung.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4502874A (en) * 1982-10-08 1985-03-05 Pneumafil Corporation Continuous filtration
EP0690210A1 (fr) * 1994-06-29 1996-01-03 Konstantin N. Prof.Dr.-Ing. Pattas Procédé et dispositif de régénération commandée d'un filtre à particules diesel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672194A1 (fr) 2004-12-20 2006-06-21 Institut Français du Pétrole Procédé de régénération d'un filtre à particules avec dispositif à combustion catalytique et installation de filtration utilisant un tel procédé
FR2879654A1 (fr) 2004-12-20 2006-06-23 Inst Francais Du Petrole Procede de regeneration de filtre a particules avec dispositif a combustion catalytique et installation de filtration utilisant un tel procede
US7650748B2 (en) 2004-12-20 2010-01-26 Institut Francais Du Petrole Particle filter regeneration method with catalytic combustion device and filtration installation using such a method

Also Published As

Publication number Publication date
FR2753393B1 (fr) 1998-10-30
US5956944A (en) 1999-09-28
DE69717743T2 (de) 2003-05-28
DE69717743D1 (de) 2003-01-23
ES2188878T3 (es) 2003-07-01
ATE229613T1 (de) 2002-12-15
EP0829622B1 (fr) 2002-12-11
JP4008075B2 (ja) 2007-11-14
EP0829622A1 (fr) 1998-03-18
JPH1089049A (ja) 1998-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0829622B1 (fr) Procédé et dispositif de controle d'un filtre à particules
EP0841475B1 (fr) Procédé et unité de filtration de gaz d'échappement ayant un chauffage modulable
EP1171696B1 (fr) Controle de la combustion en regenerant un filtre de particules
EP1774144B1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution
EP2430294A1 (fr) Circuit de traitement et d'evacuation des gaz d'echappement d'un moteur a combustion a allumage commande
WO2006005871A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution dans une ligne d'echappement d'un moteur
EP1807610B1 (fr) Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution pour moteur de véhicule automobile
JP4692334B2 (ja) 排気微粒子捕集用フィルタの再生制御装置
FR2862704A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution integres dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule
EP1759106B1 (fr) Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution intégrés dans une ligne d'échappement
EP3685031B1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules de moteur thermique
EP1759108A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution integres dans une ligne d'echappement d'un moteur
FR2970737A1 (fr) Procede pour une maitrise de la temperature des gaz d'echappement pour optimiser la regeneration d'un filtre a particules
FR2878566A1 (fr) Procede et dispositif d'arret d'une phase de regeneration de filtre a particules de moteur diesel de vehicule automobile
FR2929326A1 (fr) Dispositif et procede de vaporisation de carburant pour la regeneration d'un filtre a particules
FR2846049A1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules et dispositif de mise en oeuvre
EP1413720A2 (fr) Procédé de détermination de la température interne d'un filtre à particules, procédé de commande de la génération du filtre à particules, système de commande et filtre à particules correspondant
FR2801636A1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules
EP1702144A1 (fr) Systeme d'aide a la regeneration de moyens de depollution integres dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule automobile
FR2879245A1 (fr) Dispositif de determination de la masse instantanee de particules retenues par un filtre a particules et utilisation du dispositif.
EP1418324A2 (fr) Procédé de régénération d'un filtre à particules et dispositif de mise en oeuvre
FR2897640A1 (fr) Procede et dispositif de regeneration du filtre a particules d'un moteur a combustion interne du type diesel
FR2926596A1 (fr) Strategie de controle thermique d'un systeme de post-traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne et dispositif associe
FR2808840A1 (fr) Procede de determination du point de montage d'un precatalyseur dans la tubulure d'echappement d'un moteur a combustion interne et installation d'epuration l'utilisant
EP2447487A1 (fr) Dispositif de traitement de gaz d'echappement de moteur essence avec filtre à particules, ligne d'echappement et vehicule correspondant

Legal Events

Date Code Title Description
CD Change of name or company name
ST Notification of lapse

Effective date: 20130531