FR2779178A1 - Dispositif de maitrise des emissions d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Un premier catalyseur de NOx (3) et un second catalyseur de NOx (4) à pouvoir oxydant plus faible que le premier (3) sont disposés dans une conduite transportant un gaz d'échappement contenant un excès d'oxygène. Un moyen d'introduction d'hydrocarbures (13) en amont du premier catalyseur (3), et un moyen d'introduction d'urée (14) dans la conduite en amont du second catalyseur (4) sont prévus. Si la température du premier catalyseur se situe dans une plage dans laquelle l'hydrocarbure et les NOx peuvent réagir, la quantité des hydrocarbures est augmentée grâce au moyen d'introduction d'hydrocarbures. Si la température du second catalyseur se situe dans une plage dans laquelle l'urée et les NOx peuvent réagir, de l'urée est introduite grâce au moyen d'introduction d'urée (14). La quantité de NOx peut donc être réduite sur une large plage de températures.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de maîtrise des

émissions destiné à un moteur à combustion interne et, plus particulièrement, à un dispositif de maîtrise des émissions destiné à réduire la quantité de NOx contenue dans le gaz d'échappement provenant d'un moteur à combustion interne. Un dispositif connu de maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote (appelés ci-après "NOx") comprend une pluralité de catalyseurs de NOx de mélange pauvre disposés en série dans un passage d'échappement du moteur, et des dispositifs d'alimentation en hydrocarbures, disposés en amont des catalyseurs de NOx individuels, destinés à fournir des hydrocarbures (HC) aux catalyseurs de NOx conformément à la température de chaque catalyseur de NOx (décrit, par exemple, dans la demande de brevet japonais mise à la disposition du public N HEI 04- 214919). Plus particulièrement, chaque catalyseur réduit les NOx du gaz d'échappement dans une plage de températures (environ 200 à 300 C) dans laquelle le taux de réduction des NOx est élevé, en recevant une quantité de HC fournie par le dispositif d'alimentation correspondant en fonction des conditions de fonctionnement du moteur (régime, charge). Dans un dispositif qui réduit les NOx sur un catalyseur de

NOx de mélange pauvre en fournissant des hydrocarbures à celui-

ci, des composants lourds contenus dans l'alimentation en hydrocarbures tendent à se déposer sur le catalyseur et -à provoquer ainsi un empoisonnement de la fraction organique soluble (SOF). De manière à empêcher cet empoisonnement, le dispositif mentionné précédemment a besoin d'utiliser un catalyseur présentant une activité oxydante élevée. Des catalyseurs présentant des activités oxydantes élevées facilitent de façon avantageuse les réactions entre les hydrocarbures et les NOx à des températures de gaz d'échappement relativement basses ou à des températures de catalyseurs relativement basses, alors qu'à des températures relativement élevées, ces catalyseurs facilitent les réactions des hydrocarbures avec l'oxygène et de ce fait ne réussissent pas réduire la quantité de NOx. C'est-à-dire que l'utilisation d'un catalyseur présentant une activité oxydante élevée provoque un décalage de la plage de températures possibles de réduction des NOx (appelée ci-après "fenêtre de températures") vers un côté de

températures basses.

On connaît un dispositif de maîtrise des émissions d'un moteur diesel qui réduit la quantité de NOx sur un catalyseur en introduisant CO(NH2)2, c'est-à-dire de l'urée, jusque dans la conduite d'échappement (décrit, par exemple, dans la demande de

modèle d'utilité japonais mise à disposition du public N0 HEI 3-

129712).

Ce dispositif permet de réduire les NOx en azote grâce à des réactions avec l'urée. Cependant, si le dispositif utilise un catalyseur présentant une activité oxydante élevée, l'azote peut s'oxyder pour produire des NOx en raison de la forte capacité oxydante du catalyseur. De ce fait, de manière à réduire les NOx en utilisant de l'urée, le dispositif a besoin d'utiliser un catalyseur présentant une activité oxydante faible. Si un catalyseur présentant une activité oxydante faible est utilisé,

la fenêtre de températures se décale vers un côté de.

températures élevées.

De ce fait, si un système de catalyseurs qui réduit la quantité de NOx en fournissant uniquement des hydrocarbures ou uniquement de l'urée aux catalyseurs est utilisé pour réduire la quantité de NOx dans le gaz d'échappement provenant d'un moteur à combustion interne, la plage de températures dans laquelle la quantité de NOx est réduite est limitée, de sorte que l'élimination ou le taux de réduction des NOx diminue dans son ensemble. En conséquence, c'est un but de la présente invention de procurer un procédé de maîtrise des émissions destiné à un moteur à combustion interne qui conserve toujours un taux d'élimination des NOx élevé sur une large plage de températures

ainsi qu'un dispositif de maîtrise des émissions correspondant.

Le but ci-dessus est atteint grâce à un dispositif de -

maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne destiné à réduire la quantité de NOx contenue dans un gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne, le dispositif de maîtrise des émissions comprenant: un premier catalyseur disposé dans une conduite d'échappement qui transporte des gaz d'échappement contenant une quantité d'oxygène en excès en provenance du rmoteur à combustion interne, un second catalyseur disposé dans la conduite d'échappement, le second catalyseur présen-ant un pouvoir oxydant plus faible que le premier catalyseur, un moyen d'introduction d'hydrocarbures destiné à introduire un hydrocarbure jusque dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en amont du premier catalyseur par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, un moyen d'introduction d'urée destiné à introduire de l'urée jusque dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en amont du second catalyseur par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, et un moyen de commande d'introduction destiné, si la température du premier catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle une réaction entre l'hydrocarbure et les NOx est possible, à augmenter la quantité de l'hydrocarbure en utilisant le moyen d'introduction d'h.ydrocarbures, et destiné, si la température du second catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle 'une réaction entre l'urée et les NOx est possible, à introduire de l'urée en utilisant le moyen d'introduction d'urée; et grâce à un procédé de maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne destiné à réduire la quantité de NOx contenue dans un gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne, le procédé de maitrise des émissions comprenant les étapes suivantes: disposer un premier catalyseur dans la conduite d'échappement, disposer un second catalyseur dans ladite conduite d'échappement, ledit second catalyseur présentant -un pouvoir oxydant plus faible que le premier catalyseur, disposer un moyen d'introduction d'hydrocarbures destiné à introduire un hydrocarbure jusque dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en amont du premier catalyseur par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, disposer un moyen d'introduction d'urée destiné à introduire de l'urée jusque dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en amont du second catalyseur par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, introduire un hydrocarbure grâce audit moyen d'introduction d'hydrocarbures afin d'augmenter la quantité de l'hydrocarbure si le premier catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle une réaction entre l'hydrocarbure et les NOx est possible, et introduire de l'urée grâce audit moyen d'introduction d'urée afin d'augmenter la quantité d'urée si le second catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle

une réaction entre l'urée et les NOx est possible.

De ce fait, ce dispositif de maîtrise des émissions permet de réduire la quantité de NOx grâce aux réactions des NOx avec des hydrocarbures (HC) sur le premier catalyseur à des températures de gaz d'échappement ou de catalyseurs plus basses, et de réduire la quantité de NOx grâce aux réactions des NOx avec l'urée sur le second catalyseur à des températures de gaz

d'échappement ou de catalyseurs plus élevées.

Dans le dispositif de maîtrise des émissions, le premier catalyseur peut être disposé dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en amont du second catalyseur par rapport au

sens d'écoulement du gaz d'échappement.

Dans cette conception, si du sulfate est produit sur le premier catalyseur et est libéré à partir de celui-ci, le sulfate réagit avec l'urée sur le second catalyseur disposé en aval, en produisant ainsi du sulfate d'ammoniu-. Le sulfate est

ensuite converti en une substance inoffensive.

t Dans le dispositif de maîtrise des émissions, le premier catalyseur peut être disposé dans la conduite d'échappement au niveau d'un point en aval du second catalyseur par rapport au

sens d'écoulement du gaz d'échappement.

Dans cette conception, le second catalyseur présentant une fenêtre de températures plus élevée est davantage susceptible de recevoir un gaz d'échappement à température élevée produit par la combustion dans le moteur à combustion interne. Le premier catalyseur présentant une fenêtre de températures plus basse reçoit le gaz d'échappement après que la chaleur se soit dissipée à partir de celui-ci grace au système d'échappement. De ce fait, la quantité de NOx peut être réduite de façon plus efficace. Ce résumé de l'invention ne décrit pas nécessairement toutes les caractéristiques nécessaires, de sorte que l'invention peut également se situer dans une sous-combinaison de ces

caractéristiques décrites.

Ce qui précède ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront évidents d'après

la description qui suit de modes de réalisation préférés en se

référant aux dessins annexés, dans lesquels des références numériques identiques sont utilisées pour représenter des éléments identiques et dans lesquels: La figure 1 est une illustration simplifiée de la conception

d'un moteur diesel.

La figure 2 est un schéma indiquant une relation entre la quantité de carburant injectée, la quantité d'enfoncement de la

pédale d'accélérateur, et le régime du moteur.

La figure 3 est un schéma indiquant une relation entre la quantité d'agents réducteurs introduite, la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, et le régime du moteur. La figure 4 est un organigramme illustrant la commande

d'introduction d'hydrocarbures.

La figure 5 est un organigramme illustrant la commande d'introduction d'urée, et La figure 6 est un schéma indiquant les fenêtres de

températures des-catalyseurs de NOx de mélange pauvre.

LJ/

6 2779178

Des modes de réalisation préférés de la présente invention seront décrits en détail ci-après en faisant référence aux

dessins annexes.

La figure 1 est une illustration simplifiée d'un moteur à combustion interne de véhicule à moteur auquel un mode de réalisation du dispositif de maîtrise des émissions de l'invention est appliqué. Des modes de réalisation seront décrits ci-dessous en liaison avec un moteur diesel bien que le moteur à combustion interne puisse également être un moteur à essence dont le gaz d'échappement contient une quantité d'oxygène en excès. En se référant à la figure 1, un premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 et un second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 sont disposés en série dans une partie amont et une partie aval, respectivement, d'un système d'échappement 2 d'un moteur diesel 1. L'expression "catalyseur de NOx de mélange pauvre" signifie un catalyseur du type à réduction sélective qui réduit la quantité de NOx en favorisant de façon sélective les réactions des NOx avec un agent réducteur (par exemple un hydrocarbure, de

l'urée ou autres) en présence d'une quantité d'oxygène en excès.

Dans le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3, un support d'alumine ou de zéolite est chargé d'un métal précieux présentant une activité oxydante élevée, par exemple du platine (Pt) ou similaire. Dans le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4, un support d'oxyde de titane, d'alumine ou de zéolite est chargé de cuivre, de cobalt, de vanadium ou similaire présentant une activité oxydante plus faible que le métal précieux du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3. Un dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 destiné à ajouter un hydrocarbure en tant qu'agent réducteur est disposé en amont du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3. Un dispositif d'introduction d'urée 14 destiné à ajouter de l'urée en tant qu'agent réducteur est disposé entre le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 et le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4. Chaque dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre et le dispositif d'introduction d&.agent réducteur disposé en amont correspondant forment une unité. Le dispositif d'introduction d'hydro arbures 13 est relié à un récipient d'hydrocarbure 15a;remDli

7 2779178

d'hydrocarbure (une huile légère dans ce mode de réalisation), par l'intermédiaire d'une première vanne 6. Bien que ce mode de réalisation utilise le récipient à hydrocarbure 15a, le dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 peut au lieu de cela être relié à un réservoir de carburant (non représenté). En outre, il est également possible d'omettre le dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 et d'augmenter la quantité d'hydrocarbure dans le gaz d'échappement en injectant du carburant à partir d'une vanne d'injection de carburant (non représentée) jusque dans une chambre de combustion (non représentée) pendant le temps d'échappement ou de détente, séparément de la quantité Q nécessaire de carburant injectée pour la combustion. Le dispositif d'introduction d'urée 14 est relié à un récipient d'urée 15b rempli d'urée, par l'intermédiaire d'une seconde vanne 7. L'ouverture de la première vanne 6 et l'ouverture de la seconde vanne 7 sont réglées par un premier dispositif d'actionnement 16 et un second dispositif d'actionnement 17, respectivement, sous la commande d'une unité de commande électronique (ECU) 20. L'ouverture de la première vanne 6 et l'ouverture de la seconde vanne 7 déterminent la quantité d'hydrocarbure à introduire jusque dans le système d'échappement 2 et la quantité d'urée à introduire jusque dans le système d'échappement 2, respectivement. Le début et l'arrêt de l'introduction des deux agents réducteurs sont également déterminés par les degrés d'ouverture de la vanne correspondante. Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, l'unité ECU 20 comporte une mémoire morte (ROM), une mémoire vive -(RAM), une unité de traitement centrale (CPU), un port d'entrée et un port de sortie qui sont interconnectés par un bus bidirectionnel. Le moteur diesel 1 comporte un capteur de température d'eau 27 qui produit une tension en sortie proportionnelle à la température de l'eau de refroidissement du moteur. Un capteur de température 25 qui produit une tension en sortie proportionnelle à la température des gaz d'échappement est disposé en amont du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3. La température du gaz d'échappement détectée par le "capteur de température 25 indiqce la température TEX des premier et second dispositifs à catalyseur de, Nox de mélange pauvre 3, 4. Un capteur d'enfoncem ent de pédale d'accélérateur 24 détecte la quantité L d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, et produit un signal en sortie proportionnel à la quantité d'enfoncement détectée. Les tensions en sortie provenant des capteurs 24, 25, 27 sont appliquées en entrée au port d'entrée de l'unité ECU 20 par l'intermédiaire de convertisseurs analogique vers numérique (A/f) correspondants (non représentés). Le port d'entrée de l'unité ECU 20 reçoit directement un signal de sortie provenant d'un capteur d'angle de vilebrequin 23 qui détecte l'angle de vilebrequin. Sur la base du signal provenant du capteur d'angle de vilebrequin 23, l'unité centrale CPU de l'unité ECU 20 calcule le régime N du moteur diesel 1. L'unité ECU 20 fournit en sortie des signaux de commande à partir du port de sortie à des circuits d'attaque (non représentés) correspondant aux premier et second dispositifs d'actionnement 16, 17 afin d'attaquer les dispositifs d'actionnement pour qu'ils règlent les ouvertures des vannes 6, 7. Le port de sortie de l'uni-té ECU 20 est également relié aux vannes d'injection de carburant (non représentées) par l'intermédiaire de circuits d'attaque

correspondants.

La quantité de carburant à injecter (quantité d'injection de carburant) à partir de chaque vanne d'injection de carburant est commandée sur la base de la quantité d'enfoncem.ent de la pédale d'accélérateur L et du régime N du moteur comme indiqué dans le graphe de la figure 2. Sur la figure 2, les droites pleines Q1, Q2, Q3,... (Q1 < Q2 < Q3) représentent des quantités d'injection identiques. Comme on peut le voir d'après la figure 2, la quantité d'injection de carburant Q augmente avec l'augmentation de la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L, et la quantité d'injection du carburant Q diminue avec l'augmentation du régime du moteur N. La relation entre la quantité d'injection de carburant Q et la quantité d'enfoncement de pédale d'accélérateur L ainsi que la relation entre la quantité d'injection de carburant Q et le régime du moteur N sont prémémorisées dans la mémoire morne ROM de l'unité

ECU 20.

Lorsque le rapport air-carburant moyen se situe du côté pauvre, la quantité de NOx émise par le moteur par unité de temps augmente avec des augmentations de la charge du mo ur. De ce fait, la quantité totale TRED d'agents réc eurs introduite ce fait, la quantité totale TRED d'agents rédu::eurs introduite à partir du dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 et/ou du dispositif d'introduction d'urée 14 par unité de temps a besoin d'être augmentée avec des augmentations de la charge du moteur. La quantité de NOx émise par le moteur par unité de temps augmente avec des augmentations du régime du moteur. De ce fait, la quantité totale TRED d'agents réducteurs introduite par le dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 et/ou le dispositif d'introduction d'urée 14 par unité de temps a besoin d'être augmentée avec des augmentations du régime du moteur. En conséquence, la quantité totale TRED d'agents réducteurs introduite jusque dans le système d'échappement 2 par unité de temps est fonction de la charge du moteur et du régime du moteur. Comme la charge du moteur peut être représentée par la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L, la quantité totale TRED d'agents réducteurs introduite par unité de temps peut être considérée comme étant une fonction de la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L et du régime du moteur N. Dans ce mode de réalisation, la quantité TRED est déterminée grâce à des expérimentations en fonction du régime du moteur N et de la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L par unité de temps, et est prémémorisée dans ia mémoire morte ROM de l'unité ECU 20 sous la forme d'une mappe représentée sur la figure 3. La quantité TRED d'agents réducteurs est introduite jusque dans le système d'échappement 2 uniquement à l'intérieur d'une fenêtre de températures du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 et d'une fenêtre de températures du second dispositif à catalyseur

de NOx de mélange pauvre 4 comme indiqué sur la figure 6.

L'hydrocarbure HC, introduit par le dispositif d'introduction d'hydrocarbures 13 à l'intérieur de la fenêtre de températures correspondante, est consommé dans le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 par des réactions, par exemple, une réaction exprimée par l'équation (1). L'urée, introduite par le dispositif d'introduction d'urée 14 à l'intérieur de la fenêtre de températures correspondante, est consommée dans le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 par des réactions, par exemple une réaction exprimée par l'équation (2) ou (3). Comme cela est exprimé par ces réactions, les NOx contenus dans le gaz d'échappement sont

réduits et ainsi convertis en substances inoffensives.

2NO + 402 + 4HC --> N2 + 4CO2 + 2H20... 1)

2NO + 202 + 2CO(NH2)2 --> 3N2 + 2CO2 + 4H20... (2)

6NO + 2CO(NH2)2 --> 5N2 + 2CO2 + 4H20... (3)

La commande d'introduction d'agents réduc:eurs conforme à

l'invention sera décrite.

La figure 4 est un organigramme illustran: un programme de commande d'introduction d'hydrocarbures HC. Chaque programme illustré par un organigramme dans ce mode de réalisation est

exécuté selon un cycle de fonctionnement de, par exemple, 10 ms.

A l'étape 201 de la figure 4, la teomprature du gaz d'échappement TEX est mesurée. Ensuite, à l'étape 202, on détermine si la température du gaz d'échaspement TEX est inférieure à 200 C. Si la réponse est négative, on détermine à l'étape 203 si la température du gaz d'échappement TEX est supérieure à 350 C. C'est-à-dire que dans les étapes 202 et 203, on détermine si la température du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 se situe à l'intérieur de la plage de températures (200 C à 300 C) dans laquelle le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 peut amener les NOx à réagir, sur la base de la température du gaz d'échappement mesurée TEX. Si on détermine à l'une ou l'autre des étapes de détermination (étapes 202 e 203) que la température du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 se situe à l'extérieur de la plage de températures (200 C à 350 C), le traitement passe à l'étape 206. A l'étape 206, la première vanne 6 est complètement fermée, c'est-à-dire que l'introduction d'hydrocarbures est arrêtée. Ce programme se termine ensuite. A l'inverse, si l'on détermine grâce aux étapes 202, 203 que la température du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 se situe à l'intérieur de la plage de températures (200 C à 350 C), le traitemen: passe à l'étape 204. A l'étape 204, une quantité TREDmn d'agent réducteur actuellement nécessaire pour réduire de façon considérable la quantité de NOx contenue dans les gaz d'échappement est lue à partir de la mappe prémémorisée déterminée sur la base des paramètres de la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L et du régime du moteur N cor:.e indiqué sur la figure 3, et une ouverture de vanne cible nécessaire pour introduire la quantité d'hydrocarbure cor-espondant/j à la quantité TREDmn d'agent réducteur est cal!iée. Ensuite à l'étape 205, l'ouverture de la première vanne 6 est réglée à

l'ouverture cible. Le traitement se termine ensuite.

La figure 5 est un organigramme illustrant un programme de commande d'addition d'urée. A l'étape 301, la température du gaz d'échappement TEX est mesurée comme à l'étape 201 de la figure 4. Ensuite, à l'étape 302, on détermine si la température du gaz d'échappement TEX est inférieure à 300 C. Si la réponse est négative, on détermine à l'étape 303 si la température du gaz d'échappement TEX est supérieure à 550 C. C'est-à-dire qu'aux étapes 302 et 303, on détermine si la température du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 se situe à l'intérieur de la plage de températures (300 C à 550 C) dans laquelle le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 peut amener les NOx à réagir, sur la base de la température du gaz d'échappement mesurée TEX. Si l'on détermine à l'une ou l'autre des étapes de détermination (étapes 302 et 303) que la température du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 se situe à l'extérieur de la plage de températures (300 C à 550 C), le traitement passe à l'étape

306. A l'étape 306, la seconde vanne 7 est complètement fermée.

Ce programme se termine ensuite. A l'inverse, si l'on détermine grâce aux étapes 302, 303 que la température du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 se situe à l'intérieur de la plage de températures (300 C à 550 C), le traitement passe à l'étape 304. A l'étape 304, une quantité TREDmn d'agent réducteur actuellement nécessaire pour réduire de façon considérable la quantité de NOx contenue dans le gaz d'échappement est lue à partir de la mappe prémémorisée (se reporter à la figure 3) déterminée sur la base des paramètres de la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélérateur L et du régime du moteur N, et une ouverture de vanne cible nécessaire pour introduire la quantité d'urée correspondant à la quantité TREDmn d'agent réducteur est calculée, comme à l'étape 204 de la figure 4. Ensuite, à l'étape 305, l'ouverture de la seconde vanne 7 est réglée à l'ouverture cible. Le programme se termine ensuite. Si la température du gaz d'échappement se situe entre 300 C et 350 C, une partie de la quantité de NOx présente dans le gaz d'échappement réagit avec l'hydrocarbure EC (de ce fait, les NOx sont éliminés) sur le premier dispositif à catalyseur de

NOx de mlange pauvre 3. La quantit de NOx prsente proximit.

4 0 NOx de mélange pauvre 3. La quantité de Nox présente à proximite du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 diminue de façon correspondante. De ce fait, la quantité d'urée correspondant à une quantité obtenue en soustrayant une quantité

prédéterminée de la quantité TRED d'agent réducteur est ajoutée.

De ce fait, ce mode de réalisation permet de réduire la quantité de NOx grâce au premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 qui facilite les réactions des NOx avec l'hydrocarbure HC lorsque la température du gaz d'échappement de la température des catalyseurs se situe du côté des températures basses (relativement proches de 300 C). Lorssue la température de gaz d'échappement de la température des catalyseurs se situe du côté des températures élevées (relativement proches de 550 C), la quantité de NOx peut être réduite par les réactions des NOx avec l'urée sur le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4. En outre, comme le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 est disposé en aval du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3, un sulfate, qui peut être produit en grandes quantités en raison des caractéristiques oxydantes fortes du pre-mier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3, réagira avec l'urée pour produire du sulfate d'ammonium sur le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 situé en aval. Le sulfate

est ainsi converti une en substance inoffensive.

Un second mode de réalisation du dispositif de maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne de l'invention sera décrit. Dans le premier mode de réalisation, le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 est disposé en amont du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4. Au contraire, dans le second mode de réalisation, le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 est disposé en aval du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange

pauvre 4.

Dans le second mode de réalisation, un premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 dans lequel un métal précieux présentant une activité oxydante élevée, tel que du platine (Pt), est supporté, est disposé dans une partie aval du système d'échappement 2. Un dispositif d'introduction d'hydrocarbures HC 13 destiné à introduire un hydrocarbure HC en tant qu'agent réducteur est disposé en amant du premier 1 3 dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3. Une première vanne 6 et un récipient d'hydrocarbure HC 15a rempli d'hydrocarbure HC (de l'huile légère dans ce mode de réalisation) sont disposés du côté aval du systèmed'échappement 2. Un second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 supportant du cuivre, du cobalt, du vanadium présentant une activité oxydante plus faible que le métal précieux supporté dans le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3, est disposé en amont du dispositif d'introduction d'hydrocarbures HC 13 et du premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3. Un dispositif d'introduction d'urée 14 destiné à ajouter de l'urée en tant qu'agent réducteur est disposé en amont du second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4. Une seconde vanne 7 et un récipient d'urée 15b sont disposés du côté amont du système d'échappement 2. La commande des quantités des agents réducteurs introduites par le dispositif d'introduction d'hydrocarbures HC 13 et le dispositif d'introduction d'urée 14 est réalisée pratiquement de la même manière que dans le premier mode de réalisation. Dans le second mode de réalisation, le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 présentant une fenêtre de températures plus élevée est disposé en amont, et le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 présentant une fenêtre de températures plus basse est disposé en aval. De ce fait, dans le second mode de réalisation, le second dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 4 est davantage susceptible de recevoir un gaz d'échappement à température plus élevée produit par la combustion dans le moteur diesel 1. Le premier dispositif à catalyseur de NOx de mélange pauvre 3 est davantage susceptible de recevoir un gaz d'échappement refroidi par le système d'échappement 2. Il en résulte que les fenêtres de températures des premier et second catalyseurs de mélange pauvre peuvent être plus efficacement utilisées, de sorte que la quantité de NOx

dans le gaz d'échappement peut être réduite plus efficacement.

Comme on peut le comprendre d'après la description qui

précède, le dispositif de maîtrise des émissions de l'invention réduit la quantité de NOx dans le gaz d'échappement grâce aux réactions des NOx avec l'hydrocarbure HC sur le premier catalyseur de NOx de mélange pauvre pour des températureq de gaz d'échappement ou de catalyseurs inférieures, et réduit la quantité de NOx grâce aux réactions de NOx avec l'urée sur le

second catalyseur de NOx de mélange pauvre pour des températures de gaz d'échappement ou de catalyseurs plus élevées. De ce fait, le dispositif de maîtrise des émissions réduit toujours la5 quantité de NOx dans le gaz d'échappement sur une large plage de températures.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne (1) destiné à réduire la quantité de NOx contenue dans le gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne (1), le dispositif de maîtrise des émissions étant caractérisé en ce qu'il comprend: un premier catalyseur (3) disposé dans une conduite d'échappement (2) qui transporte un gaz d'échappement contenant une quantité d'oxygène en excès provenant du moteur à combustion interne (1), un second catalyseur (4) disposé dans la conduite d'échappement (2), le second catalyseur (4) présentant un pouvoir oxydant plus faible que le premier catalyseur (3), un moyen d'introduction d'hydrocarbures (13) destiné à introduire un hydrocarbure jusque dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un point en amont du premier catalyseur (3) par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, un moyen d'introduction d'urée (14) destiné à introduire de l'urée jusque dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un point en amont du second catalyseur (4) par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement, et un moyen de commande d'introduction (20) destiné, si la température du premier catalyseur (3) se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle une réaction entre l'hydrocarbure et les NOx est possible, à augmenter la quantité d'hydrocarbure en utilisant le moyen d'introduction d'hydrocarbures (13), et destiné, si la température du second catalyseur (4) se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle une réaction entre l'urée et les NOx est possible, à introduire de l'urée en utilisant le moyen

d'introduction d'urée (14).

2. Dispositif de maîtrise des émissions selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier catalyseur (3) est disposé dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un point en amont du second catalyseur (4) par rapport au sens

d'écoulement du 'gaz d'échappement.

/,. 3. Dispositif de maîtrise des émissions selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier catalyseur (3) est disposé dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un point en aval du second catalyseur (4) par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappement.

4. Dispositif de maîtrise des émissions selon l'une

quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la

quantité d'hydrocarbure introduite par le moyen d'introduction d'hydrocarbures (13) et la quantité d'urée introduite par le moyen d'introduction d'urée (14) sont déterminées sur la base

d'au moins le régime du moteur à combustion interne.

5. Dispositif de maîtrise des émissions selon l'une

quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la

plage de températures concernant le premier catalyseur (3), dans laquelle la quantité des NOx peut être réduite par le premier catalyseur, est plus basse que la plage de températures concernant le second catalyseur (4)

6. Procédé de maîtrise des émissions d'un moteur à combustion interne (1) destiné à réduire la quantité de NOx contenue dans un gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne (1), le procédé de maîtrise des émissions comprenant les étapes suivantes: disposer un premier catalyseur (3) dans la conduite d'échappement (2), disposer un second catalyseur (4) dans ladite conduite d'échappement (2), ledit second catalyseur (4) présentant un pouvoir oxydant plus faible que le premier catalyseur (3), disposer un moyen d'introduction d'hydrocarbures (13) destiné à introduire un hydrocarbure jusque dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un point en amont du premier catalyseur (3) par rapport au sens d'écoulement du Caz d'échappement, disposer un moyen d'introduction d'urée (14) destiné à introduire de l'urée jusque dans la conduite d'échappement (2) au niveau d'un "point en amont du second catalyseur (4) par rapport au sens d'écoulement du gaz d'échappemen-.,, introduire un hydrocarbure grâce audit moyen d'introduction d'hydrocarbures (13) afin d'augmenter la quantité de l'hydrocarbure si le premier catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle une réaction entre5 l'hydrocarbure et les NOx est possible, et introduire de l'urée grâce audit moyen d'introduction d'urée (14) afin d'augmenter la quantité d'urée si le second catalyseur se situe à l'intérieur d'une plage de températures dans laquelle

une réaction entre l'urée et les NOx est possible.