FR2808302A1 - Epurateur de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne et procede pour purifier le gaz d'echappement - Google Patents

Epurateur de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne et procede pour purifier le gaz d'echappement Download PDF

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Abstract

Un moyen d'inversion (71) pour intervertir les côtés amont et aval d'un convertisseur catalytique de réduction/ occlusion de NOx (70) et un moyen d'alimentation (74) pour alimenter une substance réductrice au convertisseur catalytique de réduction/ occlusion de NOx (70) depuis son côté aval sont fournis. Le moyen d'alimentation (74) fournit la substance réductrice et le moyen d'inversion (71) intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/ occlusion de NOx (70) en vue de la récupération de la détérioration des NOx du convertisseur catalytique de réduction/ occlusion de NOx (70).

Description

!
EPURATEUR DE GAZ D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE ET PROCEDE POUR PURIFIER LE GAZ D'ECHAPPEMENT
TECHNIQUE ANTERIEURE
1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un épurateur de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne et à un
procédé pour purifier le gaz d'échappement. 2. Description de la technique apparentée
Le gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne et, en particulier, dans un moteur diesel, contient des substances nocives telles que NOx. Afin de purifier NOx, il a été proposé de placer un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx dans un système d'échappement du moteur. Le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx absorbe NOx sous la forme de nitrates si la concentration en oxygène de l'atmosphère ambiante est élevée et libère les NOx absorbés si la concentration en oxygène dans l'atmosphère ambiante diminue. De ce fait, le convertisseur catalytique de20 réduction/occlusion de NOx absorbe bien NOx provenant du gaz d'échappement dans un moteur diesel dans lequel la combustion a lieu dans une quantité d'air en excès. En rendant stoechiométrique ou riche le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante à des intervalles réguliers et, donc, en25 diminuant la concentration en oxygène, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx libère NOx, réduit et
purifie les NOx à l'aide d'une substance réductrice telle que HC. Ainsi, il devient possible de bien purifier NOx sans les émettre dans l'atmosphère.
Le carburant dans un moteur à combustion interne contient du soufre, et les SOx sont produits pendant la combustion. Les SOx,, sont absorbés dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx sous la forme de sulfates sur la base d'un mécanisme similaire à celui de NOX. Etant donné que35 les sulfates sont des substances stables et ne sont pas susceptibles d'être émis du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx même si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante a été enrichi, la quantité d'occlusion de sulfates augmente graduellement. La quantité de nitrates ou de sulfates qui peuvent être occlus dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, est limitée. Si la5 quantité de sulfates dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx augmente (désignée ci-après par
détérioration des SOx), la quantité de nitrates qui peuvent être occlus diminue en conséquence. Finalement, il devient complètement impossible d'absorber NO,,.
Ainsi, il est nécessaire de récupérer le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, de la détérioration des SOx,,. Bien que les sulfates soient des substances stables, ils peuvent être émis sous la forme de SOx en rendant stoechiométrique ou riche le rapport aircarburant de15 l'atmosphère ambiante et en réduisant ainsi la concentration en oxygène si le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx a été chauffé jusqu'à une température élevée telle que 600 C. Ainsi, d'une manière générale, dans un souci de récupération de la détérioration20 des SOx, une substance réductrice est fournie à l'atmosphère ambiante contenant une concentration élevée d'oxygène et est brûlée. De ce fait, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, est chauffé jusqu'à une température de 600 C environ.25 Toutefois, la substance réductrice ainsi fournie brûle principalement à l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, et chauffe temporairement l'entrée de gaz d'échappement de manière convenable. Toutefois, une grande partie de la chaleur30 se déplace immédiatement à la sortie de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx en même temps que le flux du gaz d'échappement. Par conséquent, bien que la sortie de gaz d'échappement soit relativement bien chauffée, l'entrée de gaz d'échappement chute en température35 et elle est ensuite juste légèrement chauffée. Ainsi, cela prend un temps relativement long pour chauffer la totalité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx jusqu'à une température supérieure ou égale à 600 OC en vue de la
récupération de la détérioration des SOx<.
RESUME DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est de fournir un épurateur de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne et un
procédé pour purifier le gaz d'échappement, qui sont capables de chauffer la totalité d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, en vue de la récupération de la10 détérioration des SOpendant une courte durée.
Un épurateur de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne selon un premier aspect de l'invention comprend un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO., qui est placé dans un système d'échappement du moteur et15 qui absorbe NO, si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est pauvre et émet NO, si le rapport aircarburant de l'atmosphère ambiante est stoechiométrique ou riche, un moyen d'inversion pour inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, et un20 moyen d'alimentation pour alimenter une substance réductrice au convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, depuis le côté amont. Le moyen d'alimentation fournit la substance réductrice tandis que le moyen d'inversion inverse les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de25 réduction/occlusion de NOx, en vue d'une récupération de la détérioration des SOx, du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,,. Dans l'aspect susmentionné, si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, est devenue supérieure ou égale à une première température fixée, le moyen d'alimentation peut fournir la substance réductrice de manière à rendre stoechiométrique ou riche le rapport air- carburant du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx et le moyen d'inversion peut, de manière répétée,35 inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,,, et si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est devenue supérieure ou égale à une deuxième température fixée, le moyen d'inversion peut arrêter d'inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.5 Dans l'aspect susmentionné, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peut comprendre une paroi de collecte servant à piéger les particules contenues dans le gaz d'échappement, et la paroi de collecte peut contenir un agent libérant l'oxygène actif, et la paroi de collecte peut10 comporter une première surface de collecte et une deuxième surface de collecte, et le moyen d'inversion peut inverser les
côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx de sorte que les première et deuxième surfaces de collecte de la paroi de collecte soient15 de ce fait utilisées alternativement pour piéger les particules.
Dans l'aspect susmentionné, l'agent libérant l'oxygène actif peut capter et retenir l'oxygène si la quantité
d'oxygène est en excès dans le milieu ambiant et peut libérer20 l'oxygène retenu sous la forme d'oxygène actif si la concentration en oxygène ambiant diminue.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un moteur diesel équipé d'un épurateur de gaz d'échappement selon l'invention;
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'une chambre de combustion illustrée dans la figure 1.
La figure 3 est une vue de dessous d'une culasse illustrée
dans la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe d'une chambre de combustion.
La figure 5 montre les levées des soupapes d'admission et d'échappement et l'injection de carburant.
La figure 6 montre les quantités générées de fumée et de NOx et substances similaires.
La figure 7 montre des pressions de combustion.
La figure 8 montre des molécules de carburant.
La figure 9 montre la relation entre la quantité générée de fumée et le taux de RGE.
La figure 10 montre la relation entre la quantité d'injection de carburant et la quantité du gaz mixte
La figure 11 montre une première plage de fonctionnement I et une deuxième plage de fonctionnement II.
La figure 12 montre la sortie délivrée par un capteur de rapport aircarburant.
La figure 13 montre l'ouverture d'un papillon des gaz et dispositif similaire.
La figure 14 montre le rapport air-carburant dans la première plage de fonctionnement I. La figure 15 montre les mappages des ouvertures souhaitées
pour un papillon des gaz et dispositifs similaires.
La figure 16 montre le rapport air-carburant pendant la combustion normale.
La figure 17 montre l'ouverture visée pour un papillon des gaz et dispositifs similaires.
La figure 18 est une vue en plan d'une région située dans le voisinage du convertisseur catalytique de
réduction/occlusion de NOx et une partie de commutation dans un système d'échappement du moteur. La figure 19 est une vue latérale de la figure 18.
La figure 20 montre une position de blocage d'un corps de soupape dans la partie de commutation autre que la position de
blocage montrée dans la figure 18. La figure 21 montre la structure d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.
La figure 22 est une vue explicative des effets de l'absorption et de l'émission de NOx.
La figure 23 montre des mappages des quantités d'absorption de NOx par unité de temps.
La figure 24 est un premier organigramme pour la
récupération de la détérioration des SOx d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.
La figure 25 montre les variations de température de diverses parties d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. La figure 26 est une vue explicative montrant comment les particules sont oxydées. La figure 27 montre la relation entre la quantité de particules qui peuvent être éliminées par oxydation et la
température d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. 10 La figure 28 est une vue explicative montrant comment les particules sont empilées.
La figure 29 est un second organigramme pour empêcher qu'une grande quantité de particule ne s'empile dans un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.15 La figure 30 est une vue en coupe agrandie d'une cloison de séparation d'un convertisseur catalytique de
réduction/occlusion de NOx.
DESCRIPTION DETAILLÉE DES MODES DE REALISATION PREFERES
La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un moteur diesel à quatre temps équipé d'un épurateur de gaz d'échappement selon la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'une chambre de combustion du moteur diesel illustré dans la figure 1. La25 figure 3 est une vue de dessous d'une culasse du moteur diesel illustré dans la figure 1. Les figures 1 à 3 montrent un corps de moteur 1, un bloc-cylindres 2, une culasse 3, un piston 4, une cavité 5a formée sur la face supérieure du piston 4, une chambre de combustion 5 formée dans la cavité 5a, une soupape30 d'injection de carburant commandée électriquement 6, une paire de soupapes d'admission 7, un orifice d'admission 8, une paire de soupapes d'échappement 9 et un orifice d'échappement 10. L'orifice d'admission 8 est couplé à un réservoir d'expansion 12 par l'intermédiaire d'un tube de raccordement d'admission correspondant 11 et le réservoir d'expansion 12 est couplé à un filtre à air 14 par l'intermédiaire d'un tuyau d'admission 13. Un papillon des gaz 16 piloté par un moteur électrique 15 est placé dans le tuyau d'admission 13. D'autre part,
l'orifice d'échappement 10 est connecté au tuyau d'échappement 18 par l'intermédiaire d'une tubulure d'échappement 17.
Comme le montre la figure 1, un capteur de rapport air-
carburant 21 est placé dans la tubulure d'échappement 17. La tubulure d'échappement 17 et le réservoir d'expansion 12 sont couplés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un passage RGE 22. Une soupape de régulation de RGE commandée électriquement 23 est placée dans le passage RGE 22. Une unité de refroidissement 24 est placée autour du passage RGE 22 afin de refroidir les gaz RGE circulant dans le passage RGE 22. Dans
le mode de réalisation illustré dans la figure 1, le liquide de refroidissement du moteur est introduit dans l'unité de refroidissement 24 de manière à ce que le gaz RGE soit15 refroidi par le liquide de refroidissement du moteur.
D'autre part, chaque soupape d'injection de carburant 6 est couplée à un réservoir de carburant, à savoir, une gorge commune 26, par l'intermédiaire d'un tube d'alimentation en carburant 25. Le carburant est délivré à la gorge commune 2620 par une pompe à carburant commandée électriquement 27 dont la quantité de décharge est variable. Le carburant fourni dans la gorge commune 26 est acheminé vers l'injecteur de carburant 6 par l'intermédiaire de chaque tube d'alimentation en carburant 25. Un capteur de pression de carburant 28 servant à détecter la pression de carburant dans la gorge commune 26 est installé dans la gorge commune 26. Sur la base du signal de sortie
délivré par le capteur de pression de carburant 28, la quantité fournie par la pompe à carburant 27 est commandée de sorte que la pression de carburant dans la gorge commune 2630 devient égale à une pression de carburant visée.
Les signaux de sortie délivrés par le capteur de rapport air-carburant 21 et par le capteur de pression de carburant 28 sont injectés à l'entrée d'une unité de commande électronique 30. Un capteur de charge 41 qui génère une tension de sortie
proportionnelle & la quantité de dépression L d'une pédale d'accélérateur 40 est connecté à la pédale d'accélérateur 40.
Le signal de sortie délivré par le capteur de charge 41 est également injecté à l'entrée de l'unité de commande électronique 30. En outre, le signal de sortie délivré par un capteur d'angle de vilebrequin 42, qui génère une impulsion de sortie à chaque fois que le vilebrequin tourne, par exemple,5 de 30 CA, est également injecté à l'entrée de l'unité de commande électronique 30. Ainsi, sur la base des divers signaux, l'unité de commande électronique 30 commande la soupape d'injection de carburant 6, le moteur électrique 15, la soupape de régulation RGE 23, et la pompe à carburant 27,10 et une soupape de commutation 19 placée dans le tuyau d'échappement 18. La soupape de commutation 19 sera décrite
plus loin. Une mémoire morte ROM (qui n'est pas montrée dans les figures) est incorporée dans l'unité de commande électrique 30.
Comme le montrent les figures 2 et 3, dans le mode de réalisation de l'invention, la soupape d'injection de carburant 6 comprend une buse à trous ayant six trous d'injection. Les jets de carburant (F) sont injectés des trous d'injection de la soupape d'injection 6 à des intervalles20 angulaires égaux et dans une direction légèrement vers le bas par rapport au plan horizontal. Comme le montre la figure 3, deux parmi les six jets de carburant F sont dispersés le long de la face inférieure d'un corps de soupape de chaque soupape d'échappement 9. Les figures 2 et 3 montrent l'injection de25 carburant dans la dernière étape d'une course de compression. A ce stade, les jets de carburant F avancent vers la périphérie intérieure de la cavité 5a et sont ensuite brûlés par inflammation. La figure 4 montre le cas dans lequel du carburant supplémentaire est injecté de la soupape d'injection de carburant 6 lorsque la levée de la soupape d'échappement 9 est à son maximum pendant une course d'échappement. A savoir, comme le montre la figure 5, l'injection principale de carburant Qm est réalisée à proximité d'un point mort haut de35 compression et ensuite le carburant supplémentaire Qa est injecté au milieu d'une course d'échappement. En l'occurrence, les jets de carburant F qui avancent vers le corps de soupape de la soupape d'échappement 9 sont dirigés vers un espace entre la face arrière du biseau de la soupape d'échappement 9 et l'orifice d'échappement 10. En d'autres termes, deux trous d'injection parmi les six trous d'injection de la soupape5 d'injection de carburant 6 sont configurés de telle sorte que les jets de carburant F soient dirigés vers l'espace entre la face arrière du biseau de la soupape d'échappement 9 et l'orifice d'échappement 10 au moment de l'injection du carburant supplémentaire Qa lorsque la soupape d'échappement 910 est ouverte. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 4, les jets de carburant F frappent la face arrière du biseau de la soupape d'échappement 9, y sont ainsi réfléchis, et sont dirigés vers l'orifice d'échappement 10. Normalement, le carburant supplémentaire Qa n'est pas injecté et seule l'injection principale Qm est réalisée. La figure 6 montre un exemple expérimental indiquant les modifications du couple de sortie et les modifications des quantités émises de fumée, de HC, CO, et NOx lorsque l'on modifie le rapport air-carburant A/F (l'axe des abscisses20 montré dans la figure 6) en changeant le degré d'ouverture du papillon des gaz 16 et le taux RGE pendant le fonctionnement à faible charge du moteur. Comme la figure 6 permet de le comprendre, cet exemple expérimental démontre que le taux RGE augmente avec la diminution du rapport air-carburant A/F et25 que le taux RGE est supérieur ou égal à 65 % lorsque le rapport air-carburant A/F est inférieur ou égal au rapport air-carburant stoechiométrique (z 14, 6). Si on diminue le rapport air-carburant A/F en augmentant le taux RGE comme le montre la figure 6, la quantité de fumée produite commence à augmenter lorsque le taux RGE approche de % et que le rapport air- carburant A/F atteint environ 30. Puis, si l'on augmente davantage le taux de RGE pour diminuer le rapport air-carburant A/F, la quantité de fumée produite augmente brusquement et atteint sa crête. Puis, si l'on35 augmente davantage le taux de RGE pour diminuer le rapport air-carburant A/F, la quantité de fumée produite décroît brusquement et devient approximativement égale à zéro lorsque le taux RGE devient supérieur ou égal à 65 % tandis que le rapport air-carburant A/F devient proche de 15, 0. Autrement dit, il ne se produit pratiquement pas de fumée. A ce stade, le couple principal du moteur chute légèrement et la quantité5 générée de NOx devient considérablement faible. D'autre part, à ce stade, les quantités générées de HC et de CO produits commencent à augmenter. La figure 7A montre les changements de pression de combustion dans la chambre de combustion 5 lorsque le rapport air-carburant A/F est proche de 21 et que la quantité de fumée produite est à son maximum. La figure 7B montre les changements de pression de combustion dans la chambre de combustion 5 lorsque le rapport air-carburant A/F est proche de 18 et que la quantité de fumée produite est15 approximativement nulle. Une comparaison entre la figure 7A et la figure 7B révèle que la pression de combustion dans le cas
o la quantité générée de fumée est pratiquement égale à zéro comme illustré dans la figure 7B est inférieure à la pression de combustion dans le cas o la quantité générée de fumée20 produite est élevée comme illustré dans la figure 7A.
La conclusion suivante peut être tirée des résultats expérimentaux illustrés dans les figures 6 et 7. En tout premier lieu, comme le montre la figure 6, la quantité d'oxydes NOx produits décroît considérablement lorsque le25 rapport air-carburant A/F est inférieur ou égal à 15,0 et que la quantité générée de fumée est approximativement égale à zéro. La diminution de la quantité générée de NOx signifie que la température de combustion dans la chambre de combustion 5 a chuté. En conséquence, il est possible de conclure que la30 température de combustion dans la chambre de combustion 5 est basse lorsqu'il ne se produit pratiquement pas de suie. La même conclusion peut être tirée de la figure 7. C'est-à- dire que la pression de combustion est basse lorsqu'il ne se produit pratiquement pas de suie comme le montre la figure 7B.35 En conséquence, il est possible de conclure que la température de combustion dans la chambre de combustion 5 est basse à ce stade. Il Deuxièmement, comme le montre le figure 6, les quantités émises de HC et CO augmentent si la quantité générée de fumée, c'est-à-dire, la quantité générée de suie devient approximativement égale à zéro. Cela veut dire que les5 hydrocarbures sont émis sans croître en suie. C'est-à-dire que, si on élève la température dans un état d'insuffisance en oxygène, les hydrocarbures à chaîne droite et les hydrocarbures aromatiques contenus dans le carburant et illustrés dans la figure 8 se décomposent thermiquement. Le10 résultat en est qu'un précurseur de suie est formé et qu'il se forme de la suie principalement composée d'une agglomération solide d'atomes de carbone. En l'occurrence, le processus réel de production de suie est compliqué et on ne sait pas clairement quelle est la configuration que prend le précurseur15 de suie. Quoi qu'il en soit, les hydrocarbures illustrés dans la figure 8 se transforment en suie par l'intermédiaire du précurseur de suie. Par conséquent, comme il a été décrit ci- dessus, si la quantité de suie produite devient approximativement égale à zéro, les quantités émises de HC et20 de CO augmentent comme l'illustre la figure 6. A ce stade, le HC est le précurseur de suie ou un hydrocarbure qui n'a pas
été transformé en le précurseur de suie.
La récapitulation de ces considérations sur la base des résultats expérimentaux illustrés dans les figures 6 et 7 démontre que la quantité générée de suie est pratiquement nulle lorsque la température de combustion dans la chambre de combustion 5 est basse et démontre que la chambre de combustion 5 émet le précurseur de suie ou les hydrocarbures qui n'ont pas été transformés en le précurseur de suie à ce30 stade. Des expérimentations et des études finement détaillées, sur ce sujet, ont révélé que le processus de croissance de la suie est arrêté avant son terme, c'est-à-dire qu'il ne se produit pas de suie lorsque la température du carburant et du gaz ambiant dans la chambre de combustion 5 est inférieure ou35 égale à une certaine température, et ont révélé que la suie est produite si la température du carburant et du gaz ambiant
devient supérieure à cette certaine température susmentionnée.
Lorsque le processus de croissance des hydrocarbures s'arrête dans l'état de précurseur de suie, la température du carburant et du gaz ambiant et la certaine température susmentionnée varient en fonction de divers facteurs tels que5 le type de carburant, le rapport air-carburant, et le taux de compression, et donc on ne peut pas les déterminer précisément. Toutefois, cette certaine température est étroitement liée à la quantité générée de NOx et, par conséquent, peut être estimée, dans une certaine mesure, à partir de la quantité générée de NOx. En d'autres termes, plus le taux RGE est élevé, plus la température du carburant et du gaz ambiant au moment de la combustion diminue et plus la quantité générée de NOx diminue. Il ne se produit pratiquement pas de suie si la quantité générée de NOx devient15 approximativement inférieure ou égale à 10 ppm. En conséquence, la certaine température susmentionnée coïncide pratiquement avec la température au moment o la quantité générée de NOx, est approximativement inférieure ou égale à 10 ppm.20 Une fois que la suie est produite, il est impossible de la purifier par un post-traitement utilisant un catalyseur ayant
une fonction d'oxydation. A l'opposé, le précurseur de suie (ou les hydrocarbures n'ayant pas été transformés en le précurseur de suie) peut être facilement purifié par un post-
traitement utilisant un catalyseur ayant une fonction d'oxydation. Ainsi, la réduction de la quantité générée de NOx,
et l'émission hors de la chambre de combustion 5 des hydrocarbures qui ont ou non été transformés en le précurseur de suie sont hautement efficaces dans la purification du gaz30 d'échappement.
Pour arrêter la croissance des hydrocarbures avant la production de suie, il est nécessaire de maintenir la température du carburant et du gaz ambiant dans la chambre de combustion 5 au moment de la combustion à une température35 inférieure à celle o la suie se forme. En l'occurrence, il s'est révélé que l'effet endothermique du gaz autour du carburant pendant sa combustion a une incidence cruciale sur la diminution de la température du carburant et du gaz ambiant. C'est-à-dire que les vapeurs de carburant réagissent immédiatement avec l'oxygène de l'air et brûilent s'il n'y a rien d'autre que l'air autour du carburant. En l'occurrence, la température de l'air loin du carburant ne s'élève pas beaucoup, et seule la température autour du carburant devient localement extrêmement élevée. C'est-à-dire qu'à ce stade, l'air loin du carburant exerce à peine l'effet endothermique10 de la chaleur de combustion du carburant. En l'occurrence, étant donné que la température de combustion devient localement extrêmement élevée, les hydrocarbures non brûlés qui reçoivent la chaleur de combustion produisent la suie. D'autre part, la situation est quelque peu différente si
le carburant est présent dans le gaz mixte composé d'une grande quantité de gaz inerte et d'une petite quantité d'air.
En l'occurrence, les vapeurs de carburant diffusent dans le milieu environnant, réagissent avec l'oxygène mélangé dans le gaz inerte, et brûilent. Dans ce cas, étant donné que le gaz20 inerte environnant absorbe la chaleur de combustion, la température de combustion ne s'élève pas de manière appréciable. Cela signifie que la température de combustion peut être maintenue basse. En d'autres termes, la présence du gaz inerte joue un rôle important dans la diminution de la25 température de combustion tandis que l'effet endothermique du gaz inerte permet de maintenir basse la température de combustion. Dans ce cas, pour limiter la température du carburant et du gaz ambiant à une température inférieure à celle o la suie se forme, une telle quantité de gaz inerte pour absorber suffisamment la quantité de chaleur est nécessaire. En
conséquence, plus la quantité de carburant augmente, plus la quantité de gaz inerte nécessaire augmente. Dans ce cas, l'effet endothermique est renforcé proportionnellement à la35 chaleur spécifique du gaz inerte. Ainsi, il est préférable d'utiliser un gaz inerte ayant une chaleur spécifique élevée.
A cet égard, sachant que CO2 et le gaz RGE ont une chaleur spécifique relativement élevée, on peut conclure qu'il est souhaitable d'utiliser le gaz RGE comme gaz inerte. La figure 9 montre la relation entre le taux de RGE et la quantité générée de fumée lorsqu'on utilise le gaz RGE comme gaz inerte et qu'on modifie le degré de refroidissement du gaz RGE. La figure 9 montre les courbes A, B et C. La courbe A
montre le cas o la température du gaz RGE est maintenue à environ 90 degrés C en refroidissant énergiquement le gaz RGE. La courbe B montre le cas du refroidissement du gaz RGE par un10 appareil de refroidissement compact. La courbe C montre le cas o le gaz RGE n'est pas refroidi par force.
Si le gaz RGE est énergiquement refroidi comme l'illustre la courbe A dela figure 9, la quantité générée de suie atteint sa crête lorsque le taux RGE est légèrement inférieur15 à 50 %. En l'occurrence, il ne se produit pratiquement pas de suie si le taux RGE est rendu approximativement supérieur ou
égal à 55 %.
D'autre part, si le gaz RGE est légèrement refroidi comme le montre la courbe B de la figure 9, la quantité générée de suie atteint sa crête lorsque le taux RGE est légèrement supérieur à 50 %. En l'occurrence, il ne se produit pratiquement pas de suie si le taux RGE est rendu approximativement supérieur ou égal 65 %. En outre, si le gaz REG n'est pas refroidi par force comme
le montre la courbe C de la figure 9, la quantité générée de fumée atteint sa crête lorsque le taux RGE est proche de 55 %.
En l'occurrence, il ne se produit pratiquement pas de suie si le taux RGE est rendu approximativement supérieur ou égal 70%. La figure 9 montre les quantités générées de fumée lorsque la charge du moteur est relativement élevée. Si la charge du moteur diminue, le taux de REG correspondant à la crête d'une quantité générée de suie diminue légèrement, et la limite inférieure du taux REG o pratiquement aucune suie n'est produite chute également quelque peu. La limite inférieure du35 taux de REG o il ne se produit pratiquement de suie varie en fonction du degré de refroidissement du gaz REG et de la
charge du moteur.
La figure 10 montre la quantité de gaz mixte composé de gaz RGE et d'air nécessaire pour maintenir la température du carburant et du gaz ambiant inférieure à une température à laquelle la suie est produite, le rapport de l'air au gaz5 mixte, et le rapport de gaz RGE au gaz mixte, dans le cas o le gaz RGE est utilisé comme gaz inerte. Dans la figure 10, l'axe des ordonnées représente la quantité totale du gaz d'admission qui peut être aspirée dans la chambre de combustion 5, et une ligne en tirets Y représente la quantité10 totale de gaz d'admission qui peut être aspirée dans la chambre de combustion 5 lorsque la suralimentation n'est pas en cours d'exécution. L'axe des abscisses représente la charge requise et Z1 représente une plage de fonctionnement à faible charge.15 En se référant à la figure 10, le rapport d'air, c'est-à- dire, la quantité d'air dans le gaz mixte, indique la quantité d'air nécessaire à la combustion complète du carburant injecté. C'est-à-dire que, dans le cas illustré à la figure 10, le rapport de la quantité d'air à la quantité de carburant injecté est stoechiométrique. D'autre part, dans la figure 10, le rapport de gaz RGE, c'est-à-dire, la quantité de gaz RGE dans le gaz mixte, indique la quantité minimale de gaz RGE nécessaire pour maintenir la température du carburant et du gaz ambiant inférieure à une température à laquelle la suie se25 produit, pendant la combustion du carburant injecté. Cette quantité minimale nécessaire de gaz RGE correspond au taux RGE qui est approximativement supérieur ou égal à 55 %. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 10, le taux RGE est supérieur ou égal à 70 %. C'est-à-dire que, si on admet30 que la quantité totale de gaz d'admission aspirée dans la chambre de combustion 5 est représentée par la ligne continue X de la figure 10 et que les rapports de la quantité d'air et de la quantité de gaz RGE à la quantité totale de gaz d'admission X sont ceux illustrés dans la figure 10, la35 température du carburant et du gaz ambiant est inférieure à une température à laquelle la suie est produite. Par conséquent il ne se produit pas de suie. La quantité générée de NOx à ce stade est approximativement inférieure ou égale à
ppm et est donc extrêmement faible.
Sachant que la quantité de chaleur libérée pendant la combustion du carburant augmente si la quantité de carburant injecté augmente, il est nécessaire d'augmenter la quantité de chaleur absorbée par le gaz RGE pour maintenir la température du carburant et du gaz ambiant inférieure à une température à laquelle la suie se produit. Par conséquent, comme le montre la figure 10, la quantité de gaz RGE doit être augmentée au10 fur et à mesure que la quantité de carburant injecté augmente. En d'autres termes, la quantité de gaz RGE doit être augmentée au fur et à mesure que la charge requise augmente. D'autre part, dans la plage de charge Z2 de la figure 10, la quantité totale de gaz d'admission X nécessaire pour empêcher la production de suie est supérieure à la quantité totale Y de gaz d'admission qui peut être aspirée. Donc, dans ce cas, afin d'alimenter la chambre de combustion 5 avec la quantité totale X de gaz d'admission nécessaire pour empêcher la production de suie, il est nécessaire de suralimenter ou de20 pressuriser à la fois le gaz RGE et l'air d'admission ou juste le gaz RGE. Lorsqu'on ne suralimente pas ou ne pressurise pas le gaz RGE et gaz similaire, la quantité totale X de gaz d'admission coïncide avec à la quantité totale Y de gaz d'admission qui peut être aspirée dans la région de charge Z2.25 Donc, dans ce cas, pour empêcher la production de suie, il est nécessaire de réduire légèrement la quantité d'air,
d'augmenter la quantité de gaz RGE, et de brûler le carburant à un rapport air-carburant riche.
Comme il a été décrit précédemment, la figure 10 montre le cas o le carburant est brûlé au rapport air-carburant stechiométrique. Dans la plage de fonctionnement à faible charge Z1 illustrée dans la figure 10, même si la quantité d'air est rendue inférieure à celle illustrée dans la figure 10, c'est-à-dire, même si le rapport air-carburant est rendu riche, il est possible de maintenir la quantité générée de NOx approximativement inférieure ou égale à 10 ppm tout en empêchant la production de suie. Dans la plage de fonctionnement à faible charge Z1 illustrée dans la figure 10, même si la quantité d'air est rendue supérieure à celle illustrée dans la figure 10, c'est-à-dire, même si le rapport air-carburant moyen est rendu égal à un rapport air-carburant5 pauvre de 17 à 18, il est possible de maintenir la quantité générée de NOx approximativement inférieure ou égale à 10 ppm tout en empêchant la production de suie. C'est-à-dire que le carburant est en excès si le rapport air-carburant est rendu riche. Mais, étant donné que la température de combustion est maintenue basse, le carburant en excès ne se transforme pas en suie. Par conséquent, il ne se produit pas de suie. A ce stade, la quantité générée de NOx est extrêmement faible. D'autre part, une petite quantité de suie est produite en réponse à une augmentation de la température15 de combustion lorsque le rapport air- carburant moyen est pauvre ou lorsque le rapport air-carburant est
stoechiométrique. Toutefois, selon l'invention, étant donné que la température de combustion est maintenue basse température, il ne se produit pas de suie. En outre, la quantité générée de20 NOx est extrêmement faible.
De la sorte, aucune suie n'est produite dans la plage de fonctionnement à faible charge du moteur Z1, quel que soit le rapport air-carburant, c'està-dire, que le rapport air- carburant soit riche ou stoechiométrique, ou que le rapport25 air-carburant moyen soit pauvre. C'est-à-dire que la quantité générée de NOx est extrêmement faible. Par conséquent, en vue de l'amélioration de la vitesse de consommation de carburant, il est préférable de maintenir pauvre le rapport air-carburant moyen.30 Pour rendre la température du carburant et du gaz ambiant pendant la combustion dans la chambre de combustion inférieure ou égale à une température o la croissance des hydrocarbures est arrêtée en chemin, il est préférable que la quantité de chaleur libérée par la combustion soit faible. Ainsi, dans le35 mode de réalisation selon la présente invention, une combustion à basse température a lieu en maintenant la température du carburant et du gaz ambiant pendant la combustion inférieure ou égale à une température o la
croissance des hydrocarbures est arrêtée en chemin lorsque la charge du moteur est relativement faible, et une combustion normale a lieu lorsque la charge du moteur est relativement5 élevée. Comme il apparaît dans la description précédente, la combustion à basse température se rapporte à la combustion
d'un type dans lequel la quantité de gaz inerte dans la chambre de combustion est supérieure à une quantité la plus inappropriée de gaz inerte correspondant à une génération10 maximale de suie et dans lequel pratiquement aucune suie n'est produite, et la combustion normale se rapporte à une
combustion d'un type dans lequel la quantité de gaz inerte dans la chambre de combustion est inférieure à une quantité la plus inappropriée de gaz inerte correspondant à une génération15 maximale de suie.
La figure 11 montre une première plage de fonctionnement I o la combustion à basse température a lieu et une seconde
plage de fonctionnement II o la combustion normale est réalisée. Dans la figure il, l'axe des ordonnées L représente20 le niveau de dépression de la pédale d'accélérateur 40, c'est-
à-dire, la charge requise, et l'axe des abscisses N représente la vitesse du moteur. Dans la figure 11il, X(N) représente une première frontière entre la première plage de fonctionnement I et la deuxième plage de fonctionnement II, et Y(N) représente25 une deuxième frontière entre la première plage de fonctionnement I et la deuxième plage de fonctionnement II. La décision de passer de la première plage de fonctionnement I à la deuxième plage de fonctionnement II est prise sur la base de la première frontière X(N), et la décision de passer de la30 seconde plage de fonctionnement II à la première plage de fonctionnement I est prise sur la base de la seconde frontière Y(N). C'est-à-dire que, si la charge requise L dépasse la première frontière X(N) exprimée comme une fonction de la vitesse du moteur N lorsque la combustion à basse température a lieu alors que le moteur fonctionne dans la première plage de fonctionnement I, on estime que la plage de fonctionnement est passée à la deuxième plage de fonctionnement II, et donc la combustion normale a lieu. Si la charge requise L chute ensuite en dessous de la seconde frontière Y(N) exprimée comme une fonction de la vitesse du moteur N, on estime que la plage5 de fonctionnement du moteur est passée à la première plage de fonctionnement I, et donc la combustion à basse température a lieu à nouveau. La figure 12 montre la sortie du capteur de rapport air- carburant 21. Comme le montre la figure 12, le courant de sortie I délivré par le capteur de rapport air-carburant 21 varie en fonction du rapport air-carburant A/F. Ainsi, il est
possible de connaître un rapport air-carburant à partir du courant de sortie I du capteur de rapport air-carburant 21. En se référant à la figure 13, la commande du fonctionnement du15 moteur dans la première région de fonctionnement I et dans la seconde II sera décrite dans ses grandes lignes.
La figure 13 montre comment varient l'ouverture du papillon des gaz 16, l'ouverture de la soupape de régulation REG 23, le taux REG, le rapport air-carburant, la20 synchronisation de l'injection de carburant, et la quantité de carburant injecté en fonction de la charge requise du moteur L. Comme le montre la figure 13, dans la première plage de fonctionnement I o la charge requise L est faible, l'ouverture du papillon des gaz 16 augmente graduellement25 approximativement de son état de fermeture totale à son état demi-ouvert avec l'augmentation de la charge requise L, et l'ouverture de la soupape de régulation REG 23 augmente graduellement approximativement de son état de fermeture totale à son état d'ouverture totale avec l'augmentation de la30 charge requise L. Dans l'exemple illustré dans la figure 13, le taux REG dans la première plage de fonctionnement I est approximativement égal à 70 % et le rapport aircarburant y est légèrement pauvre. Autrement dit, dans la première plage de fonctionnement I, les ouvertures du papillon des gaz 16 et de la soupape de régulation REG 23 sont commandées de manière à ce que le taux
RGE devienne approximativement à 70 % et que le rapport air-
carburant devienne légèrement pauvre. A ce stade, le rapport aircarburant est commandé à une valeur cible du rapport air- carburant en corrigeant l'ouverture de la soupape de régulation REG 23 sur la base du signal de sortie délivré par5 le capteur de rapport air-carburant 21. Dans la première plage de fonctionnement I, le carburant est injecté avant un point mort haut PMH de compression. En l'occurrence, l'instant de début S de l'injection de carburant est retardé avec l'augmentation de charge requise L. L'instant de fin E de10 l'injection de carburant est également retardé au fur et à mesure que l'instant de début S de l'injection de carburant est retardé. Pendant le fonctionnement au ralenti, le papillon des gaz 16 est fermé approximativement à son état de fermeture totale et la soupape de régulation REG 23 est également fermée approximativement à son état de fermeture totale. Si le papillon des gaz 16 est fermé approximativement à son état de fermeture totale, la pression dans la chambre de combustion 5 au début de la compression diminue et, donc, la pression de20 compression diminue. Si la pression de compression diminue, le travail de compression réalisé par le piston 4 diminue et donc
l'oscillation du corps de moteur 1 diminue. C'est-à-dire que, pendant le fonctionnement au ralenti, le papillon des gaz 16 est fermé approximativement à sa position de fermeture totale25 pour amortir l'oscillation du corps de moteur 1.
D'autre part, lorsque la plage de fonctionnement du moteur passe de la première plage de fonctionnement I à la seconde plage de fonctionnement II, l'ouverture du papillon des gaz 16 augmente pas à pas de son état demi-ouvert vers son état30 d'ouverture totale. A ce stade, dans l'exemple illustré dans la figure 13, le taux REG décroît pas à pas approximativement depuis 70 % à 40 % ou moins, et le rapport aircarburant augmente pas à pas. C'est-à-dire qu'étant donné que le taux RGE dépasse une plage de taux RGE (figure 9) dans laquelle une35 grande quantité de fumée est produite, le passage de plage de fonctionnement de la première plage de fonctionnement I à la seconde plage de fonctionnement II ne provoque pas la génération d'une grande quantité de fumée. Dans la seconde plage de fonctionnement II, la combustion normale a lieu. La combustion normale provoque la génération d'une petite quantité de suie et de NOx mais présente un rendement thermique supérieur à celui de la combustion à basse
température. Ainsi, lorsque la plage de fonctionnement du moteur passe de la première plage de fonctionnement I à la seconde II, la quantité de carburant injecté diminue pas à pas10 comme le montre la figure 13.
Dans la seconde plage de fonctionnement II, le papillon des gaz 16 est en majeure partie maintenu dans son état d'ouverture totale, l'ouverture de la soupape de régulation REG 23 diminue graduellement avec l'augmentation de la charge15 requise L. Dans la deuxième région de fonctionnement, le taux RGE diminue avec l'augmentation de la charge requise L, et le rapport air-carburant diminue avec l'augmentation de la charge requise L. Toutefois, le rapport air-carburant reste pauvre même si la charge requise L a augmenté. Dans la seconde plage20 de fonctionnement II, l'instant de début S de l'injection de carburant se situe à proximité du point mort haut PMH de compression. La figure 14 montre le rapport air- carburant A/F dans la première plage de fonctionnement I. Dans la figure 14, les courbes indiquées par A/F = 15,5; A/F = 16; A/F = 17; A/F = 18 montrent respectivement que le rapport air-carburant est
égal à 15,5; 16; 17, et 18, et le rapport air-carburant A/F entre les courbes est défini par répartition proportionnelle.
Comme le montre la figure 14, le rapport air-carburant est30 pauvre dans la première plage de fonctionnement I et, plus la charge requise L dans la première plage de fonctionnement I diminue, plus le rapport air- carburant A/F est pauvre. C'est-à-dire que la quantité de chaleur libérée par la combustion diminue avec la diminution de la charge requise du moteur L. Par conséquent, plus la charge requise L diminue, plus la possibilité de réaliser une combustion à basse température augmente même si le taux RGE a diminué. Le rapport air-carburant augmente si le taux RGE diminue. Par conséquent, comme le montre la figure 14, le rapport air- carburant A/F augmente avec la diminution de la charge requise L. Plus le rapport air-carburant A/F augmente, plus la consommation de5 carburant s'améliore. En conséquence, dans le présent mode de réalisation, afin de rendre le rapport air-carburant aussi pauvre que possible, le rapport air- carburant A/F est augmenté au fur et à mesure que la charge requise L diminue. Les ouvertures visées ST du papillon des gaz 16 nécessaires pour rendre le rapport air-carburant égal aux rapports air-carburant visés illustrés dans la figure 14 sont mémorisées à l'avance dans la mémoire ROM sous la forme d'un mappage comme étant une fonction de la charge requise L et de la vitesse du moteur N, comme le montre la figure 15A. Les15 ouvertures visées SE de la soupape de régulation REG 23 nécessaires pour rendre le rapport air-carburant égal aux
rapports air-carburant A/F visés illustrés dans la figure 14 sont mémorisées à l'avance dans la mémoire ROM sous la forme d'un mappage comme étant une fonction de la charge requise L20 et de la vitesse du moteur N, comme le montre la figure 15B.
La figure 16 montre les rapports air-carburant visés pendant la combustion normale. Dans la figure 16, les courbes indiquées par A/F = 24; A/F = 35; A/F = 45; A/F = 60 montrent que le rapport air-carburant est respectivement de 2425; 35; 45, et 60. Les ouvertures visées ST du papillon des gaz 16 nécessaires pour rendre le rapport air-carburant égal aux rapports air-carburant visés sont mémorisées à l'avance dans la mémoire ROM sous la forme d'un mappage comme étant une fonction de la charge requise L et de la vitesse du moteur N,30 comme le montre la figure 17A. Les ouvertures visées SE de la soupape de régulation RGE 23 nécessaires pour rendre le
rapport air-carburant égal aux rapports air-carburant visés sont mémorisées à l'avance dans la mémoire ROM sous la forme d'un mappage comme étant une fonction de la charge requise L35 et de la vitesse du moteur N, comme le montre la figure 17B.
Ainsi, le fonctionnement du moteur diesel selon le présent mode de réalisation est commuté entre la combustion à basse température et la combustion normale, sur la base de la quantité de dépression L de la pédale d'accélérateur 40 et de la vitesse du moteur N. Pendant chaque combustion à basse température et chaque combustion normale, les ouvertures du5 papillon des gaz 16 et de la soupape de régulation REG 23 sont commandées en se référant aux mappages illustrés dans la figure 15 ou le figure 17, sur la base de la quantité de dépression L de la pédale d'accélérateur 40 et de la vitesse du moteur N.10 La figure 18 est une vue en plan d'un épurateur de gaz d'échappement selon le présent mode de réalisation. La figure 19 est une vue latérale de l'épurateur de gaz d'échappement. L'épurateur de gaz d'échappement comprend une partie de commutation 71 connectée au côté aval de la tubulure15 d'échappement 17 par l'intermédiaire du tuyau d'échappement 18, un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx , une première partie de connexion 72a pour connecter un côté donné du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 à la partie de commutation 71, une deuxième partie de20 connexion 72b pour connecter l'autre côté du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 à la partie de commutation 71, et un passage d'échappement 73 sur l'aval de la partie de commutation 71. Un dispositif d'alimentation de carburant 74 pour alimenter les substances réductrices telles25 que le carburant au côté amont de la partie de commutation 71 est placé dans le tuyau d'échappement 18. La partie permutation 71 comprend un corps de soupape 71a qui peut bloquer le flux de gaz d'échappement dans la partie de commutation 71. Le corps de soupape 71a est piloté par un30 actionneur de pression négative, un moteur pas à pas, ou dispositif similaire. Lorsque le corps de soupape 71a prend une position de blocage donnée, le côté amont de la partie de commutation 71 communique avec la première partie de connexion 72a tandis que le côté aval de la partie de commutation 71 communique avec la deuxième partie de connexion 72b. Dans cet état, comme le montrent les flèches dans la figure 18, le gaz d'échappement circule d'un côté à l'autre du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70. La figure 20 montre l'autre position de blocage du corps de soupape 71a. Lorsque le corps de soupape 71a prend l'autre position de blocage, le côté amont de la partie de commutation 71 communique avec la deuxième partie de connexion 72b tandis que le côté aval de la partie de commutation 71 communique
avec la première partie de connexion 72a. Dans cet état, comme le montrent les flèches dans la figure 20, le gaz10 d'échappement circule depuis l'autre côté jusqu'au côté donné du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70.
En permutant ainsi le corps de soupape 71a, il devient possible d'inverser le sens du gaz d'échappement pénétrant dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOxS15 70, c'est-à-dire, inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,,x.
La figure 21 illustre la structure du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70. La figure 21A est une vue de face du convertisseur catalytique de20 réduction/occlusion de NOx, 70 alors que la figure 21B est une vue en coupe du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70. Comme le montrent les figures 21A, 21B, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 a une face avant ellipsoidale, est conçu comme étant 2s du type cloison alvéolée ayant une structure nid d'abeilles formée d'un matériau poreux tel que la cordiérite, et présente une multitude d'espaces axiaux divisés par plusieurs cloisons de séparation 54 qui se prolongent dans le sens axial. L'un de deux espaces axiaux est fermé sur le côté aval par un bouchon30 de liège 52 tandis que l'autre espace est fermé sur le côté amont par un bouchon 53. Ainsi, l'un des deux espaces axiaux adjacents sert de passage d'entrée 50 alors que l'autre sert de passage de sortie 51. Comme l'indiquent les flèches de la figure 21B, le gaz d'échappement passe inévitablement par les35 cloisons de séparation 54. En utilisant un matériau tel que l'alumine, un absorbant de NOx indiqué ci-après et un catalyseur en métal noble tel que le platine Pt sont portés sur les deux surfaces des cloisons de séparation 54 respectives, et de préférence, sur les surfaces des pores des cloisons de séparation 54 respectives. Dans ce mode de réalisation, l'absorbant de NOx porté sur les cloisons de séparation 54 est constitué d'au moins un matériau choisi parmi les métaux alcalins tels que le potassium K, le sodium Na, le lithium L et le césium Cs, les métaux alcalinoterreux tels que le baryum Ba et le calcium Ca, les éléments terres rares tels que le lanthane La et l'yttrium10 Y. L'absorbant de NOx exerce les effets d'absorber et d'émettre NO,,. C'està-dire que l'absorbant de NOx absorbe NOx lorsque le
rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante (qui signifie le rapport de l'air au carburant et n'a rien à voir avec la quantité de carburant qui brûle en consommant l'oxygène de15 l'air) est pauvre, et émet les NOx absorbés si le rapport air- carburant devient stechiométrique ou riche.
Bien que l'absorbant de NOx exerce effectivement les effets d'absorber et d'émettre NOx, le mécanisme des effets d'absorption et d'émission de NOx n'est pas complètement clair.20 Toutefois, on considère que les effets d'absorption et d'émission de NO,, sont exercés selon un mécanisme illustré dans la figure 22. Ce mécanisme sera maintenant décrit en se référant à un exemple dans lequel le platine Pt et le baryum Ba sont présents sur les cloisons de séparation du25 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Toutefois, un mécanisme similaire fonctionne si on utilise d'autres métaux nobles, métaux alcalins, éléments alcalinoterreux, et éléments terres rares. Si la combustion est réalisée à un rapport air-carburant pauvre, le gaz d'échappement contient une concentration d'oxygène élevée, que ce soit la combustion à basse température ou la combustion normale qui soit réalisée. A ce stade, l'oxygène 02 adhère à la surface du platine Pt sous la forme de 02- ou de 02- comme le montre la figure 22A. D'autre35 part, NO dans le gaz d'échappement entrant réagit avec 02- ou 02- sur la surface du platine Pt et se transforme en NO2 (2NO +02 2NO2). Puis, une partie du NO2 produit est absorbée dans l'absorbant tout en étant oxydée sur le platine Pt. Couplé à l'oxyde de baryum BaO, NO2 diffuse dans l'absorbant sous la forme de l'ion nitrate N03- comme le montre la figure 22 A. Ainsi, NO, est absorbé dans l'absorbant de NO,. Tant que la5 concentration en oxygène dans l'atmosphère ambiante reste élevée, NO2 est produit sur la surface du platine Pt. Tant que la capacité de l'absorbant à absorber NOx n'est pas épuisée, NO2 est absorbé dans l'absorbant de NO2 et l'ion nitrate N03- est produit.10 D'autre part, la concentration en oxygène diminue si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est riche. En conséquence, la quantité de NO2 produit sur la surface du platine Pt diminue. Si la quantité générée de NO2 diminue, la réaction se poursuit dans le sens inverse (NO3- NO2). Ainsi,15 l'ion nitrate N03- dans l'absorbant en est émis sous la forme de NO2. Les NOx émis de l'absorbant de NO, à ce stade réagissent avec HC, CO et substance similaire contenus dans l'atmosphère ambiante et sont réduits comme le montre la figure 22B. Si NO2 disparaît ainsi de la surface du platine Pt, les NO2 sont émis20 de l'absorbant l'un après l'autre. En conséquence, si le rapport air- carburant de l'atmosphère ambiante est rendu
riche, les NO, sont émis de l'absorbant de NOx dans l'intervalle d'une courte période et puis sont réduits. Par conséquent, il n'y a aucune possibilité que les NOx soient émis25 dans l'atmosphère.
Dans ce cas, les NOx sont émis de l'absorbant de NOx même si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante a été
rendu stoechiométrique. Toutefois, étant donné que les NOx ne sont que graduellement émis de l'absorbant de NOx, cela prend30 un temps relativement long d'émettre tous les NO, absorbés dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,.
La capacité de l'absorbant de NOx à absorber NO. est limitée. Donc, il est nécessaire d'émettre les NOx de l'absorbant de NOx avant que sa capacité à absorber NOx soit épuisée. C'est-à-dire35 qu'il est nécessaire d'émettre, réduire et purifier les NOx par régénération avant que la quantité de NO. absorbés dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 atteigne une quantité stockable. Cela exige d'estimer la quantité de NOx. Puis, selon le présent mode de réalisation, la quantité absorbée A de NOx par unité de temps au cours de la combustion à basse température est calculée à l'avance comme5 étant une fonction de la charge requise L et de la vitesse du moteur N sous la forme d'un mappage comme le montre la figure 23A. La quantité absorbée B de NOK par unité de temps au cours dela combustion normale est calculée à l'avance comme étant une fonction de la charge requise L et de la vitesse du moteur10 N sous la forme d'un mappage comme le montre la figure 23B. La quantité des NOx absorbés dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est estimée par intégration des quantités absorbées A, B de NOx par unité de temps. Etant donné que les NOx sont émis lorsque la combustion à basse température15 a lieu à un rapport air-carburant riche, la quantité absorbée A de NOx par unité de temps pendant la combustion à basse température prend naturellement une valeur négative. Dans le présent mode de réalisation, dans le but de régénérer le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx lorsque20 la quantité absorbée de NOX dépasse une valeur admissible prédéterminée, la combustion à basse température est réalisée au rapport air-carburant stechiométrique ou à un rapport aircarburant riche, ou le rapport air-carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de25 NOx 70 est maintenu stoechiométrique ou riche en fournissant du carburant à l'aide du dispositif d'alimentation en carburant 74 au moins pendant une période nécessaire à l'achèvement de la régénération (la période diminue avec la diminution du rapport air- carburant de l'atmosphère ambiante).30 Le carburant pour le moteur à combustion interne contient du soufre, et les SOx sont produits pendant la combustion. Les SOx sont absorbés dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, sous la forme de sulfates selon un mécanisme similaire à celui de NO,,. Etant donné que les35 sulfates sont stables, ils ne sont pas susceptibles d'être émis du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx même si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante a été enrichi. En conséquence la quantité d'occlusion des sulfates augmente graduellement. La quantité de nitrates ou de sulfates qui peuvent être occlus dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est limitée. Si la5 quantité de sulfates occlus dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx augmente (désignée ci-après par
détérioration des SOx), la quantité de nitrates qui peuvent être occlus diminue. Finalement, il devient complètement impossible d'absorber NOx.
Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 est régénéré de la détérioration des SOx selon un premier organigramme illustré dans la figure 24. Cet organigramme est répété à des intervalles d'un temps prédéterminé. En tout15 premier lieu, on juge à l'étape 101 si oui ou non la synchronisation nécessitant une régénération de la détérioration des SOx est arrivée. Le résultat de ce jugement peut être considéré comme étant positif si la quantité cumulée de carburant calculée par intégration des quantités de20 carburant consommées jusque là a atteint une quantité fixée. Pendant le traitement de régénération susmentionné, le rapport air- carburant à l'amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est rendu riche. Toutefois, étant donné qu'on utilise des substances réductrices telles que HC25 pour réduire et purifier les NOx émis pendant la régénération, le rapport air-carburant en aval du convertisseur catalytique
de réduction/occlusion de NOx est proche du rapport air- carburant stoechiométrique. Cependant, à la fin de la régénération, le rapport aircarburant en aval du30 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx devient riche, c'est-à-dire, approximativement égal au rapport air-
carburant à l'amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Si la période de régénération est détectée en utilisant ce phénomène, il est possible de35 déterminer la synchronisation pour une récupération de la détérioration des SOx. La raison en est comme suit. Si la détérioration des SOx s'est répandue au point de nécessiter une récupération, la quantité absorbée des NOx au moment de la régénération est effectivement faible et la période de régénération est courte. Si le verdict dans l'étape 101 est négatif, il est mis immédiatement fin à la routine. Si le verdict dans l'étape 101 est positif, l'opération se poursuit à l'étape 12 o le dispositif d'alimentation en carburant 74 fournit le carburant. Si une combustion à basse température est en cours à ce stade, le rapport air-carburant de combustion est rendu pauvre de sorte que le gaz d'échappement contient une quantité relativement élevée d'oxygène. Même si le carburant a été fourni, le rapport air-carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 est rendu pauvre en conséquence. Ainsi, une quantité suffisante15 d'oxygène et une quantité suffisante de fuel sont fournies au convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70. Le
carburant commence à bien brûler principalement dans l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx avec l'aide d'un catalyseur20 d'oxydation qu'il porte.
La figure 25 montre comment les températures des parties respectives du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx varient du fait d'une telle combustion de carburant. Une ligne continue dans la figure 2525 indique les températures des parties respectives immédiatement après le début de la combustion de carburant. Cela démontre que seule la température de l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx a augmenté convenablement. Une ligne pointillée dans la figure30 25 indique les températures des parties respectives immédiatement après l'état indiqué par la ligne continue. Une ligne de traits alternativement longs et courts, dans la figure 25, indique les températures des parties respectives immédiatement après l'état indiqué par la ligne pointillée.35 Comme l'indique la ligne pointillée et la ligne à traits alternativement longs et courts, la chaleur qui a échauffé l'entrée de gaz d'échappement circule avec le gaz d'échappement en direction du centre et ensuite vers la sortie
de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,. Le résultat en est que l'entrée de gaz d'échappement est juste légèrement chauffée alors que la5 sortie de gaz d'échappement est bien chauffée.
Si un tel convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est chauffé de façon répétée par le carburant fourni, la
totalité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, y compris l'entrée de gaz d'échappement, peut être10 échauffée graduellement. Les sulfates, qui sont à l'origine de la détérioration des SOx,, sont des substances stables.
Toutefois, si le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, est chauffé à une température élevée telle que 600 OC, les sulfates peuvent être émis sous la forme15 de SO, en rendant le rapport aircarburant de l'atmosphère ambiante stoechiométrique ou riche et en réduisant ainsi la concentration en oxygène. En conséquence, une récupération de la détérioration des SOx exige de chauffer la totalité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, à une20 température de 600 OC environ. Toutefois, si le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, est chauffé graduellement comme décrit cidessus, la durée nécessaire est longue. Dans cet organigramme, dans l'étape 103, le corps de soupape 71a est commuté à des intervalles d'une première période déterminée de manière à inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,. Par exemple, la première période déterminée est une douzaine de secondes, qui est à tout le moins plus longue30 qu'une période allant du début de la combustion d'une quantité prédéterminée de carburant dans l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx jusqu'à la montée maximale susmentionnée de la température du côté aval par la chaleur de combustion. En conséquence,35 lorsque le corps de soupape 71a est commuté, l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,, c'est-à-dire, l'ancienne sortie de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, est à une température relativement élevée. Davantage de carburant commence à brûler convenablement dans l'entrée de gaz d'échappement à haute température et chauffe encore plus la sortie de gaz d'échappement comme il a été décrit précédemment. Naturellement, même si le corps de soupape a été commuté juste une seule fois, la totalité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peut être chauffée relativement10 convenablement. Toutefois, on juge à l'étape 104 si oui ou non la température TF du convertisseur catalytique de
réduction/occlusion de NOx a dépassé 600 C. Si le verdict dans l'étape 104 est négatif, l'alimentation en carburant et la commutation du corps de soupape sont répétées. Ainsi, le15 carburant est toujours alimenté à la sortie de gaz d'échappement qui a été chauffé relativement convenablement.
Il est ainsi possible de chauffer très rapidement la totalité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx à une température souhaitée. La température TF du convertisseur20 catalytique de réduction/occlusion de NOx peut être estimée sur la base de la température du gaz d'échappement qui en est émis. Par exemple, il est possible de détecter une des températures de l'entrée de gaz d'échappement, du centre et de la sortie de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de25 réduction/occlusion de NOx. En variante, il est également possible de détecter toutes ces températures et adopter leur température moyenne ou la plus basse d'entre elles. Si le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est ainsi chauffé jusqu'à 600 C, le verdict dans l'étape 104 est positif et l'opération se poursuit à l'étape 105. Dans l'étape 105, une quantité de carburant supérieure à celle fournie dans l'étape 102 est alimentée de manière à ce que le rapport air-carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 soit devenu35 stoechiométrique ou, de préférence, riche. De ce fait, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx commence à émettre les SOx,, qui sont ensuite réduits et purifiés. On juge ensuite dans l'étape 106 si oui ou non la température TF du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx a dépassé 700 C. Puisque la température du convertisseur catalytique de5 réduction/occlusion de NOx a dépassé à peine 600 C, le verdict dans l'étape 106 est négatif et l'opération se poursuit à l'étape 107. La température TF du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peut être estimée sur la base de la température du gaz d'échappement qui en est émis. Par exemple, il est possible de détecter une des températures de l'entrée
de gaz d'échappement, du centre et de la sortie de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO,,. En variante, il est également15 possible de détecter toutes ces températures et adopter leur température moyenne ou la plus élevée d'entre elles.
Dans l'étape 107, le corps de soupape 71a est commuté à des intervalles d'une deuxième période fixée de manière à inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique20 de réduction/occlusion de NOx 70. Par exemple, la deuxième période fixée est de quelques secondes. Cela permet d'alimenter le carburant alternativement aux côtés opposés du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Lorsque les SOx émis dans l'entrée de gaz d'échappement du25 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx sont sur le point d'être à nouveau occlus dans la sortie de gaz d'échappement, la sortie de gaz d'échappement fonctionne comme étant l'entrée de gaz d'échappement qui est alimentée en carburant. Par conséquent, les SOx peuvent être réduits et purifiés avant d'être occlus. Ainsi, une récupération de la détérioration des SOx du convertisseur catalytique de
réduction/occlusion de NOx peut être achevée dans une courte période. Puis dans l'étape 109, les capteurs de rapport air-
carburant sont par exemple placés dans la première partie de connexion 72a et dans la deuxième partie de connexion 72b, et on juge si oui ou non les sorties Al, A2 délivrées par ces capteurs de rapport air-carburant sont approximativement égales l'une à l'autre. C'est-à-dire qu'on juge si oui ou non le rapport air-carburant à l'amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est approximativement5 égal au rapport air-carburant à l'aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Si le verdict dans l'étape 109 est positif, les substances réductrices telles que HC ne sont pas utilisées pour réduire et purifier les SOx. Cela signifie qu'une récupération de la détérioration des SOx a été10 achevée. Toutefois, immédiatement après la commutation du corps de soupape, le rapport air-carburant à l'aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est encore riche. Par conséquent, il est préférable de détecter le rapport air-carburant immédiatement avant que le corps de15 soupape soit commuté ou un bon moment après que la commutation du corps de soupape aura été arrêtée. En fait, au lieu du jugement dans l'étape 109, il est possible de juger si une récupération de la détérioration des SOx a été achevée ou non. Si le résultat de ce jugement est positif, l'alimentation en carburant est arrêtée et la commutation du corps de soupape est arrêtée dans l'étape 110. Si le verdict est négatif, les traitements susmentionnés dans l'étape 105 et dans les étapes suivantes sont répétés. Etant donné que le rapport air- carburant de l'atmosphère ambiante est maintenu riche pendant25 les traitements de récupération de la détérioration des SOx, le carburant commence à peine à brûler dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx pendant que le corps de soupape est en train de commuter. Toutefois, s'il brûle, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est30 chauffé convenablement comme décrit précédemment. Si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx dépasse de ce fait 700 C, le catalyseur d'oxydation, en platine Pt ou matériau similaire, fritte et se détériore. Pour empêcher ce phénomène, si le35 verdict dans l'étape 106 est positif, la commutation du corps de soupape est arrêtée dans l'étape 108. L'arrêt de la commutation du corps de soupape aboutit à la prolongation de la période nécessaire à une récupération de la détérioration
des SOx. Par conséquent, comme décrit précédemment, si une période déterminée est utilisée pour achever une récupération de la détérioration des SOx, il est nécessaire de prolonger la5 période fixée, au fur et à mesure que la période pour arrêter la commutation du corps de soupape s'allonge.
Dans le présent organigramme, le dispositif d'alimentation en carburant fournit le carburant de manière à chauffer le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (étape10 102) et émettre et réduire les SOx (étape 105). Toutefois, comme décrit précédemment, le gaz d'échappement contient une quantité relativement élevée de substances réductrices telles que HC et CO pendant la combustion à basse température. Par conséquent, au lieu de fournir le carburant, on peut réaliser15 la combustion à basse température à un rapport air-carburant pauvre dans l'étape 102, et on peut réaliser la combustion à
basse température à un rapport air-carburant riche dans l'étape 105. En outre, il est également possible d'injecter le carburant pendant la course d'échappement à l'aide des20 soupapes d'injection de carburant dans le moteur.
Dans le présent mode de réalisation, le dispositif d'alimentation en carburant est placé à l'amont de la partie de connexion 71, et la commutation du corps de soupape permet d'alimenter le carburant à chacun des côtés du convertisseur25 catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 à l'aide d'un seul dispositif d'alimentation en carburant. Toutefois, d'autre part, une partie du carburant dans une des parties de connexion 72a, 72b qui est située sur le côté amont est délivrée dans le passage d'échappement 73 sans circuler à30 travers le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx si la partie de commutation 72a ou 72b est passée au côté aval à la suite de la commutation du corps de soupape. Afin d'empêcher ce phénomène, tant la première partie de connexion 72a que la deuxième partie de connexion 72b peuvent être équipées de dispositifs d'alimentation en carburant de manière à ce que l'un des dispositifs d'alimentation en carburant fournisse le carburant exclusivement à la partie de connexion qui a été commutée vers le côté amont à la suite de la commutation du corps de soupape. On peut ainsi réduire considérablement la quantité de carburant consommée en vue d'une récupération de la détérioration des SOx.5 Le moteur diesel du présent mode de réalisation commute son mode de combustion entre la combustion à basse température et la combustion normale comme décrit précédemment. Il ne se produit pratiquement pas de suie pendant la combustion à basse température. C'est-à-dire qu'il ne se produit pratiquement pas10 de particules pendant la combustion à basse température. Par contraire, il se produit une quantité relativement élevée de
particules pendant la combustion normale. Etant donné que ces particules sont également des substances nocives, il est nécessaire de diminuer la quantité de particules émises dans15 l'atmosphère.
Comme décrit précédemment, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 est du type cloison alvéolée.
Ainsi, les particules dans le gaz d'échappement sont beaucoup plus petites que les pores des cloisons de séparation 54.20 Lorsque le gaz d'échappement traverse les cloisons de séparation 54, les particules frappent les surfaces côté amont
des cloisons de séparation 54 et les surfaces des pores dans les cloisons de séparation 54 et sont ensuite piégées. Ainsi, les cloisons de séparation 54 du convertisseur catalytique de25 réduction/occlusion de NOx 70 peuvent également fonctionner comme de parois de collecte servant à piéger les particules.
En fait, si le piégeage des particules n'est pas visé, le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peut ne pas être nécessairement du type cloison alvéolée. Autrement30 dit, il est possible de se passer des bouchons de liège 53 illustrés dans la figure 22.
Si aucune contre-mesure n'est prise, les particules ainsi piégées s'empilent graduellement dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 et augmentent la35 résistance au gaz d'échappement. Finalement, ces particules affectent défavorablement la performance de conduite du véhicule. En conséquence, t'alumine ou substance similaire est utilisée pour les deux surfaces des cloisons de séparation du
convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx et de préférence pour les surfaces des pores dans les cloisons de séparation de manière à porter un catalyseur en métal noble et5 un agent libérant l'oxygène actif, qui sera décrit ci-dessus.
Un agent libérant l'oxygène actif favorise l'oxydation des particules en libérant l'oxygène actif. De préférence, l'agent
libérant l'oxygène actif capte et retient l'oxygène si la quantité d'oxygène ambiant est en excès, et libère l'oxygène10 retenu sous la forme d'oxygène actif si la concentration de l'oxygène ambiant diminue.
Le platine Pt est normalement utilisé en tant que catalyseur métallique noble. Comme agent libérant l'oxygène actif, on utilise au moins un matériau choisi parmi les métaux15 alcalins tels que le potassium K, le sodium Na, le lithium Li, le césium Cs et le rubidium Rb, les métaux alcalinoterreux
tels que le baryum Ba, le calcium Ca et le strontium Sr, les éléments terres rares tels que le lanthane La et l'yttrium Y, et les métaux de transition.
Comme agent libérant l'oxygène actif, il est souhaitable d'utiliser, dans ce cas, un métal alcalin ou alcalinoterreux
ayant une tendance à l'ionisation supérieure à celle du calcium Ca, c'està-dire, d'utiliser le potassium K, le lithium Li, le césium Cs, le rubidium Rb, le baryum Ba, ou le25 strontium Sr.
Maintenant, il va être expliqué, sur la base d'un exemple utilisant le platine Pt et le potassium K, la façon dont les particules piégées par les cloisons de séparation du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx portant30 un tel l'agent libérant l'oxygène actif sont éliminées par oxydation. Un effet similaire d'élimination des particules est obtenu si on utilise d'autres métaux nobles, métaux alcalins, métaux alcalinoterreux, éléments terres rares et métaux de transition.35 Dans un moteur diesel, étant donné que la combustion a généralement lieu dans un excès d'air, le gaz d'échappement contient une grande quantité d'air en excès. C'est-à-dire que, si le rapport d'air et de carburant fourni à un passage d'admission et à une chambre de combustion est considéré comme étant le rapport air-carburant du gaz d'échappement, le rapport air-carburant A/F est pauvre. En outre, étant donné que NO est généré dans la chambre de combustion, le gaz d'échappement contient du NO. Par ailleurs, le carburant
contient du soufre S qui réagit avec l'oxygène dans la chambre de combustion pour se transformer en SO2. Par conséquent, le gaz d'échappement contenant l'oxygène en excès, NO et SO210 pénètre dans le côté amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70.
Les figures 26A, 26B montrent schématiquement un agrandissement de la surface de contact du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 avec le gaz15 d'échappement. Les figures 26A, 26B montrent une particule 60 de platine Pt et un agent libérant l'oxygène actif 61 qui contient le potassium K. Comme décrit précédemment, le gaz d'échappement contient une grande quantité d'oxygène en excès. Par conséquent, si le gaz d'échappement entre en contact avec la surface de contact de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, l'oxygène 02 adhère à la surface du platine Pt sous la forme de 02- ou de 02- comme le montre la figure 26A D'autre part, NO dans le gaz d'échappement réagit25 avec 02- ou O2- sur la surface du platine Pt et se transforme en NO2 (2NO + 02 2NO2). Puis, une partie du NO2 produit est absorbée dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 pendant qu'elle est oxydée sur le platine Pt. Couplé avec le potassium K, NO2 diffuse dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 sous la30 forme de l'ion nitrate NO3comme le montre la figure 26A et produit le nitrate de potassium KNO3 D'autre part, comme décrit ci-dessus, le gaz d'échappement contient également S02, qui est aussi absorbé dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 par un mécanisme similaire à celui35 de NO. A savoir, comme décrit précédemment, l'oxygène 02 adhère à la surface du platine Pt sous la forme de 02- ou de 02-, et le S02 dans le gaz d'échappement réagit avec 02- ou 02- sur la surface du platine et se transforme en S03. Puis, une partie du S03 produit est absorbée dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 tout en étant oxydée davantage sur le platine Pt. Couplé au potassium K, S03 diffuse dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 sous la forme de l'ion sulfate so42- et produit le sulfate de potassium K2S04. Ainsi, le nitrate de potassium KNO3 et le sulfate de potassium K2S04 sont produits dans l'agent libérant l'oxygène actif 61. Comme indiqué dans la figure 26B, une particule 62 contenue dans le gaz d'échappement adhère à la surface de l'agent libérant l'oxygène actif 61 transporté par le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. A ce stade, la concentration en oxygène chute sur la surface de contact entre la particule 62 et l'agent libérant de l'oxygène15 actif 61. Si la concentration en oxygène chute, il se produit une différence de concentration entre la particule 62 et l'intérieur de l'agent libérant l'oxygène actif 61 qui présente une concentration élevée en oxygène. Donc, l'oxygène de l'agent libérant l'oxygène actif 61 est forcé de migrer20 vers la surface de contact entre la particule 62 et l'agent libérant l'oxygène actif 61. Le résultat en est que le nitrate de potassium KNO3 produit dans l'agent libérant de l'oxygène actif 61 se décompose en potassium K, en oxygène O et en NO. L'oxygène O migre vers la surface de contact entre la25 particule 62 et l'agent libérant l'oxygène actif 61 tandis que NO est émis de l'agent libérant l'oxygène actif 61 vers l'extérieur. Le NO émis vers l'extérieur est oxydé sur le platine Pt du côté aval et est à nouveau absorbé dans l'agent libérant l'oxygène actif 61.30 D'autre part, le sulfate de potassium K2S04 produit dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 se décompose également en potassium K, en oxygène O et en S02. L'oxygène O migre vers la surface de contact entre la particule 62 et l'agent libérant de l'oxygène actif 61, et S02 est émis de l'agent libérant35 l'oxygène actif 61 vers l'extérieur. Le S02 émis vers l'extérieur est oxydé sur le platine Pt sur le côté aval et est à nouveau absorbé dans l'agent libérant l'oxygène actif 61. Cependant, étant donné que le sulfate de potassium K2S04 est stabilisé, il est moins susceptible de libérer l'oxygène actif que le nitrate de potassium KNO3. D'autre part, l'oxygène O migrant vers la surface de contact entre la particule 62 et l'agent libérant l'oxygène actif 61 est décomposé de produits tels que le nitrate de potassium KNO3 et le sulfate de potassium K2SO4. L'oxygène O décomposé d'un produit possède un niveau d'énergie élevé et présente un degré d'activité extrêmement élevé. Par10 conséquent, l'oxygène O migrant vers la surface de contact entre la particule 62 et l'agent libérant l'oxygène actif 61 est de l'oxygène actif O. Si l'oxygène actif O entre en contact avec la particule 62, celle-ci est oxydée sans produire de flamme éclairante. Le temps nécessaire aux15 particules pour migrer par oxydation sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx va de quelques minutes à une douzaine de minutes. On considère que les NOx diffusent dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 sous la forme d'ions nitrates NO3- en étant,
de façon répétée, combinés et séparés des atomes d'oxygène. L'oxygène actif est également produit pendant cette période.
Les particules 62 sont également oxydées par cet oxygène actif. En outre, les particules qui ont ainsi adhéré sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 7025 oxydées non seulement par l'oxygène actif mais aussi par l'oxygène contenu dans le gaz d'échappement.
Le platine Pt et l'agent libérant l'oxygène actif 61 sont d'autant plus susceptibles d'être activés que la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx30 augmente. Par conséquent, plus la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est élevée, plus la quantité d'oxygène actif O qui peut être libéré de l'agent libérant l'oxygène actif 61, par unité de temps, augmente. En fait, plus la température des particules elles-mêmes est35 élevée, plusles particules sont susceptibles d'être éliminées par oxydation. Par conséquent, plus la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx augmente, plus la quantité de particules qui peuvent être éliminées par oxydation sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, par unité de temps, sans produire de flamme éclairante, augmente.5 La ligne continue dans la figure 27 indique les quantités G de particules qui peuvent être éliminées par oxydation par unité de temps sans produire de flamme éclairante. Dans la figure 27, l'axe des abscisses représente la température TF d'un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.10 Bien que la figure 27 indique les quantités de particules G qui peuvent être éliminées par oxydation dans le cas o l'unité de temps est 1 seconde, c'est-à-dire, par seconde, l'unité de temps peut être une longueur de temps arbitraire telle que une minute, dix minutes et, dans ce dernier cas, la15 quantité de particules G qui peuvent être éliminées par oxydation par unité de temps représente la quantité de particules G qui peuvent être éliminées par oxydation par dix minutes. Dans ce cas également, la quantité de particules G qui peuvent être éliminées par oxydation par unité de temps20 sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx sans produire de flamme éclairante augmente avec l'augmentation de la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, comme le montre la figure 27. La quantité de particules émises d'une chambre de combustion par unité de temps est appelée quantité M de particules émises. Si la quantité M de particules émises est inférieure à la quantité G de particules qui peuvent être éliminées par oxydation comme dans la plage I de la figure 27, la plupart des particules émises de la chambre de combustion sont éliminées par oxydation dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx dans un court laps de temps sans
générer de flammes lumineuses dès qu'elles sont piégées par le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Le temps nécessaire aux particules pour migrer par oxydation sur35 le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx va de quelques minutes à une douzaine de minutes.
D'autre part, si la quantité M de particules émises est supérieure à la quantité G de particules qui peuvent être éliminées par oxydation, comme dans la zone (II) de la figure 27, la quantité d'oxygène actif est insuffisante pour oxyder toutes les particules. Les figures 28A à 28C illustrent la manière dont une particule est oxydée dans un tel cas. C'est-à-dire que, dans le cas o la quantité d'oxygène actif serait insuffisante pour oxyder toutes les particules, si la particule 62 adhère à l'agent libérant l'oxygène actif10 61 comme le montre la figure 28A, seule une partie de la particule 62 est oxydée et l'autre partie de la particule 62 qui n'a pas été suffisamment oxydée reste sur la surface amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Si la quantité d'oxygène actif continue à être insuffisante, la15 partie de la particule qui n'avait pas été oxydée reste graduellement sur la surface amont du convertisseur
catalytique de réduction/occlusion de NOx. Comme le montre la figure 28B, le résultat en est que la surface amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est20 recouverte d'une partie de particule résiduelle 63.
La partie de particule résiduelle 63 est graduellement transformée en une matière carbonée qui n'est pas susceptible d'être oxydée. Si la surface amont du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est recouverte par la25 partie de particule résiduelle 63, l'action du platine Pt pour oxyder NO et S02, et l'action de l'agent libérant l'oxygène actif 61 sont affaiblies. La partie de particule résiduelle 63 peut être graduellement oxydée sur une longue durée. Toutefois, si les particules 64 s'empilent l'une après l'autre30 sur la partie particules résiduelles 63, c'est-à-dire, si les particules s'empilent en couches, les particules ne sont pas
oxydées par l'oxygène actif, Même si les particules sont susceptibles de s'oxyder, elles ne sont pas oxydées par l'oxygène actif car elles sont éloignées du platine Pt et de35 l'agent libérant l'oxygène actif. En conséquence, les particules s'empilent l'une après l'autre sur la particule 64.
C'est-à-dire que, si la quantité M de particules émises demeure supérieure à la quantité G de particules qui peuvent être éliminées par oxydations, les particules s'empilent en formant des couches sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.5 Ainsi, dans la plage I de la figure 27, les particules sont oxydées sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx dans l'intervalle d'un court laps de temps sans produire de flamme éclairante, et, dans la plage II de la figure 27, les particules sont empilées en couches sur10 le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Par conséquent, il devient possible d'empêcher que les particules s'empilent sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx si l'on fixe dans la plage I la relation entre la quantité M de particules émises et la15 quantité G de particules qui peuvent être éliminées par oxydation. Si la quantité de particules émises M est ainsi maintenue inférieure à la quantité de particules G qui peuvent être éliminées par oxydation, aucune particule ne se dépose en couche sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Le résultat en est que la perte de pression du flux de gaz d'échappement dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx se modifie à peine et est maintenue à une valeur minimale de perte de charge pratiquement constante. Ainsi, la diminution du rendement-moteur peut être maintenue à sa valeur minimale. Toutefois, ce résultat n'est pas toujours garanti, et des particules peuvent s'empiler sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx si une contre-mesure n'est pas prise. Dans le présent mode de réalisation, l'unité de commande électronique 30 exécute la commutation du corps de 71a selon un deuxième organigramme illustré dans la figure 29 et empêche qu'une grande quantité de particules ne s'empile sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Cet organigramme est répété à des intervalles d'une période35 déterminée. En tout premier lieu, la valeur cumulée A de la distance de fonctionnement est calculée à l'étape 201. On juge dans l'étape 202 si oui ou non si la valeur cumulée A a atteint une distance de fonctionnement fixée As. Si le verdict dans l'étape 202 est négatif, il est mis immédiatement fin à la routine. Si le verdict dans l'étape 202 est positif, l'opération se poursuit à l'étape 203 o la valeur cumulée A5 de la distance de fonctionnement est réinitialisée à 0. Dans l'étape 204, le corps de soupape est commuté de manière à intervertir les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. La figure 30 est une vue en coupe agrandie de la cloison de séparation 54 du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Pendant que le véhicule roule pour couvrir la distance de fonctionnement définie As, le fonctionnement peut être réalisé dans la plage II de la figure 27. Comme l'indiquent des grilles dans la figure 30A, la surface amont et les surfaces faisant face au flux de gaz de la cloison de séparation 54 frappent les particules, servent comme une surface de collecte donnée pour piéger les particules, et les éliminent par oxydation en utilisant un agent libérant l'oxygène actif. Le gaz d'échappement frappe20 principalement le côté amont de la cloison de séparation 54. L'élimination des particules par le biais de l'oxydation est parfois tellement insuffisante qu'un certain nombre de particules existe sous la forme de résidus. A ce stade, la résistance au gaz d'échappement du convertisseur catalytique25 de réduction/occlusion de NOx n'affecte pas défavorablement le mouvement du véhicule. Cependant, il survient un problème tel qu'une diminution substantielle du rendementmoteur si davantage de particules s'empilent. Dans le deuxième organigramme, les côtés amont et aval du convertisseur30 catalytique de réduction/occlusion de NOx sont inversés à ce stade. De ce fait, plus aucune particule ne s'empile sur les particules restant sur une surface de collectée donnée de la cloison de séparation 54. Les particules restantes sont graduellement éliminées par oxydation par l'oxygène actif35 libéré d'une surface de collecte donnée. Comme le montre la figure 30B, les particules restantes sont facilement détruites et brisées par le flux inverse du gaz d'échappement et vont principalement vers l'aval dans les pores. De ce fait, un grand nombre des particules brisées diffuse dans les cloisons de séparation, entre en contact direct avec l'agent libérant l'oxygène actif qui se trouve sur les surfaces des pores dans les cloisons de séparation, et devient ainsi susceptible d'être éliminé par oxydation. Ainsi, si l'agent libérant l'oxygène actif est également présent dans les pores des cloisons de séparation, il devient beaucoup plus10 facile d'éliminer par oxydation les particules restantes. En plus de l'élimination des particules par oxydation, davantage de particules contenues dans le gaz d'échappement adhèrent à l'autre surface de collecte de la cloison de séparation 54 qui a été commutée vers le côté amont du fait du flux inverse du15 gaz d'échappement, à savoir, la surface amont et les surfaces faisant face au flux de gaz de la cloison de séparation 54 qui est principalement frappée par le gaz d'échappement à ce moment (sur l'autre côté de la surface de collecte donnée), et sont éliminées par oxydation par l'oxygène actif libéré par20 l'agent libérant l'oxygène actif. Une partie de l'oxygène actif libéré par l'agent libérant l'oxygène actif au moment de
l'élimination par oxydation se déplace à l'aval avec le gaz d'échappement, et élimine par oxydation les particules qui restent toujours en place même après le flux inverse du gaz25 d'échappement.
C'est-à-dire que, lorsque le gaz d'échappement circule, les particules restant sur une surface de collecte donnée de la cloison de séparation sont atteintes non seulement par l'oxygène actif libéré de la surface de collecte mais aussi30 par l'oxygène actif résiduel qui avait servi à éliminer par oxydation les particules sur l'autre surface de collecte de la cloison de séparation du fait du flux inverse du gaz d'échappement. Ainsi, même si un certain nombre de particules sont empilées en couches sur une surface de collecte donnée de35 la cloison de séparation lorsque le corps de soupape est commuté, le flux inverse du gaz d'échappement garantit que l'oxygène actif atteint également les particules empilées sur les particules résiduelles et que plus aucune particule ne
s'empilera. Par conséquent, les particules empilées sont graduellement éliminées par oxydation. Une quantité suffisante de ces particules peut être éliminée par oxydation s'il reste5 encore du temps jusqu'à l'inversion suivante du flux du gaz d'échappement.
Dans le deuxième organigramme, le corps de soupape est commuté à chaque fois que le véhicule couvre la distance de fonctionnement fixée. Le corps de soupape est commuté avant10 que les particules restant sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx soient transformées en une matière carbonée qui n'est pas susceptible de s'oxyder. L'élimination des particules par oxydation avant l'empilement d'une grande quantité de particules conduit à la solution d'un problème tel15 que la dissolution du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx provoquée par une grande quantité de chaleur résultant de l'inflammation soudaine d'une grande quantité de particules empilées. Même si une grande quantité de particules a été empilée sur une surface de collecte donnée20 du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOX, pour une certaine raison, lorsque le corps de soupape a été commuté, la commutation du corps de soupape garantit que les particules empilées sont relativement facilement détruites et brisées par le flux inverse du gaz d'échappement. Par25 conséquent, un certain nombre des particules brisées qui n'ont pas été éliminées par oxydation dans les pores des cloisons de séparation est émis du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Toutefois, étant donné que la résistance au gaz d'échappement du convertisseur catalytique30 de réduction/occlusion de NOx est davantage renforcée, la performance de conduite du véhicule n'est pas affectée
défavorablement. De plus, il devient possible de piéger davantage de particules en utilisant l'autre surface de collecte du convertisseur catalytique de réduction/occlusion35 de NOx.
Ainsi, si le corps de soupape est commuté à chaque fois que le véhicule couvre une distance de fonctionnement fixée, il est possible d'empêcher assurément qu'une grande quantité de particules ne s'empile dans le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Le corps de soupape peut ne pas nécessairement être commuté à chaque fois que le véhicule5 couvre une distance de fonctionnement fixée. C'est-à-dire que, par exemple, le corps de soupape peut être commuté à des intervalles d'un temps fixé ou de manière irrégulière. Il est également possible d'utiliser le fait que la différence entre la pression amont et la pression aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx 70 augmente proportionnellement à la quantité de particules restantes et empilées sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. C'est-à-dire que, dès que la pression différentielle devient supérieure ou égale à une15 pression différentielle fixée, il est possible de juger qu'une certaine quantité de particules est empilée sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx et, alors, de commuter le corps de soupape. Plus précisément, la pression du gaz d'échappement sur un côté donné du20 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, à savoir, la pression du gaz d'échappement dans la première partie de connexion 72a (se reporter à la figure 18) est détectée à l'aide d'un capteur de pression placé dans la première partie de connexion 72a, et la pression du gaz25 d'échappement sur l'autre côté du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, à savoir, la pression du gaz d'échappement dans la deuxième partie de connexion 72b (se reporter à la figure 18) est détectée à l'aide d'un capteur de pression placé dans la deuxième partie de connexion 72b. On30 juge ensuite si oui ou non la valeur absolue de la différence entre ces pressions est devenue supérieure ou égale à une pression différentielle fixée. La valeur absolue de la pression différentielle est utilisée dans la présente dans le but de permettre la saisie d'une augmentation de pression35 différentielle sans tenir compte du fait que c'est la première partie de connexion 72a ou la deuxième partie de connexion 72b
* qui est placée sur le côté amont.
Il est également possible d'utiliser une autre grandeur que la pression différentielle. Par exemple, il est possible de surveiller les modifications de la valeur de résistance électrique sur une cloison de séparation prédéterminée du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx et d'estimer, dès que la valeur de la résistance électrique devient inférieure ou égale à une valeur prédéfinie du fait de l'empilement des particules, qu'une certaine quantité de particules s'est empilée sur le convertisseur catalytique de10 réduction/occlusion de NOx. En outre, il est également possible de commuter le corps de soupape en utilisant le fait que le facteur de transmission ou le facteur de réflexion de la lumière diminue du fait de l'empilement de particules sur la cloison de séparation prédéterminée du convertisseur15 catalytique de réduction/occlusion de NOx. En commutant ainsi le corps de soupape sur la base du jugement direct relatif à l'empilement de particules, il devient possible d'empêcher de façon plus fiable une diminution substantielle du rendement- moteur20 Il n'est pas nécessaire de commuter à dessein le corps de soupape en vue d'empêcher l'empilement d'une grande quantité
de particules comme décrit précédemment. C'est-à-dire que, pendant les traitements dans le premier organigramme en vue de la récupération de la détérioration des SOx, la position de25 blocage du corps de soupape au début des traitements peut être commutée à la fin des traitements.
A l'aide d'une structure très simple telle que mentionnée précédemment, l'épurateur de gaz d'échappement de l'invention permet d'intervertir les côtés amont et aval du filtre de30 particules du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx exige une grande zone d'ouverture de manière à ce que le gaz d'échappement y circule facilement. Comme le montrent les figures 18, 19, l'épurateur de gaz d'échappement de35 l'invention permet d'utiliser un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx présentant une grande surface d'ouverture sans affecter défavorablement sa capacité à être monté au véhicule. Si le rapport air-carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx est5 rendu riche, c'est-à-dire, si la concentration en oxygène de l'atmosphère ambiante est diminuée, l'oxygène actif O est libéré de l'agent libérant l'oxygène actif 61 à la fois. Les particules empilées peuvent être éliminées par combustion sans générer des flammes éclairantes par l'oxygène actif O qui a10 été libéré à la fois. Si le rapport air-carburant A/F du gaz d'échappement est rendu alternativement riche et pauvre, la quantité d'oxygène actif libéré par l'agent libérant l'oxygène actif vers l'extérieur augmente. Les particules liées les unes aux autres comme dans une chaîne sont décomposées par15 l'oxygène actif O libéré vers l'extérieur, de sorte que les particules deviennent susceptibles d'être oxydées. Ainsi, si les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx sont intervertis par le corps de soupape 71a, ou si le rapport air- carburant est rendu riche20 immédiatement après, l'oxygène actif est plus susceptible d'être libéré de l'autre surface de collecte d'une cloison de séparation du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx o aucune particule ne reste ou n'est empilée que de la surface de collecte donnée d'une cloison de séparation du25 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. Ainsi, les particules restantes et empilées peuvent être éliminées par oxydation de manière plus fiable par une grande quantité d'oxygène qui est davantage libérée. Le rapport air- carburant de l'atmosphère ambiante peut être rendu riche en alimentant en carburant la région qui se trouve à la proximité du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx à l'aide du dispositif d'alimentation en carburant 74. Toutefois, la combustion à basse température susmentionnée peut être réalisée de manière35 à rendre riche le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante. En fait, les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peuvent être inversés lorsque ou avant que le mode de combustion commute de la combustion normale à la combustion à basse température. D'autre part, si le rapport air-carburant est maintenu à une valeur pauvre, la surface du platine Pt se couvre d'oxygène et ce qu'on appelle la détérioration du Pt par l'oxygène a lieu. Si une telle détérioration a lieu, l'action d'oxyder les NOx se détériore et donc l'efficacité de l'absorption des NOx se détériore. Ainsi, la quantité d'oxygène actif libéré par l'agent libérant l'oxygène actif 61 diminue.10 Toutefois, si le rapport air-carburant est commuté vers une valeur riche, l'oxygène à la surface du platine Pt est consommé et ainsi la détérioration par l'oxygène est éliminée. En conséquence, si le rapport air-carburant est commuté d'une valeur riche à une valeur pauvre, l'action d'oxyder les NOx est15 renforcée et donc l'efficacité de l'absorption des NOx est renforcée. Ainsi, la quantité d'oxygène actif libéré de l'agent libérant l'oxygène actif 61 augmente. En consequence, pendant que le rapport air- carburant est maintenu à une valeur pauvre, si le rapport air-carburant est parfois commuté temporairement de la valeur pauvre à une valeur riche, on élimine à chaque fois la détérioration du
platine Pt par oxydation. Par conséquent, la quantité d'oxygène actif libéré lorsque le rapport air-carburant prend une valeur pauvre augmente. Ainsi, l'action d'oxyder des25 particules sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx peut être favorisée.
En présence de S03, le calcium Ca dans le gaz d'échappement produit le sulfate de calcium CaSO4 sous la forme de cendres comme décrit précédemment. Pour éviter le colmatage30 du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx par le sulfate de calcium CaSO4, si on utilise un métal alcalin ou alcalinoterreux ayant une tendance à l'ionisation supérieure à celle du calcium Ca, tel que le potassium K par exemple, en tant que l'agent libérant l'oxygène actif 61, le S03 diffusé35 dans l'agent libérant l'oxygène actif 61 est couplé au potassium K pour former le sulfate de potassium K2SO4 et, donc, le calcium passe à travers les cloisons de séparation du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx sans se combiner au SO3. En conséquence, on empêche le colmatage du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx par les cendres. Ainsi, comme décrit précédemment, il est préférable5 d'utiliser, en tant que l'agent libérant de l'oxygène actif 61, un métal alcalin ou alcalinoterreux ayant une tendance à l'ionisation supérieure à celle du calcium Ca, tel que le potassium K, le lithium Li, le césium Cs, le rubidium Rb, le baryum Ba ou le strontium Sr.10 Même si seul un métal noble tel que le platine Pt est placé sur le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, l'oxygène actif peut être libéré de NO2 ou S03 retenu sur la surface du platine Pt. C'est-à-dire qu'un métal noble comme le platine Pt agit également comme l'agent libérant15 l'oxygène actif. Cependant, dans ce cas, une ligne continue représentant la quantité G de particules qui peuvent être éliminées par oxydation est légèrement décalée vers la droite par rapport à la ligne continue de la figure 27. Il est également possible d'utiliser l'oxyde de cérium en tant que l'agent libérant l'oxygène actif. L'oxyde de cérium absorbe l'oxygène si la concentration en oxygène du gaz d'échappement
est élevée et libère l'oxygène actif lorsque la concentration en oxygène du gaz d'échappement diminue. Par conséquent, il est nécessaire de rendre riche, de façon régulière ou25 irrégulière, le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante de manière à éliminer les particules par oxydation.
Il est également possible d'employer un absorbant de NOx en tant qu'agent libérant l'oxygène actif. Dans ce cas, il est nécessaire de rendre riche le rapport air-carburant de30 l'atmosphère ambiante, au moins temporairement, de manière à émettre les NOx. Il est préférable d'exécuter la commande rendant riche le rapport air-carburant immédiatement après l'inversion des côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx.35 L'épurateur de gaz d'échappement pour le moteur à combustion interne selon le mode de réalisation susmentionné présente un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx qui est placé dans un système d'échappement du moteur et qui absorbe les NOx si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est pauvre et libère les NOx si le rapport air- carburant de l'atmosphère ambiante est stoechiométrique ou5 riche, un moyen d'inversion pour inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, et un moyen d'alimentation pour alimenter une substance réductrice au convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx depuis son côté amont. Afin de récupérer le10 convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx de la détérioration des SOx, le moyen d'alimentation fournit la substance réductrice, et le moyen d'inversion intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx. La substance réductrice qui a été15 ainsi fournie brûle à l'entrée de gaz d'échappement du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, mais, finalement, échauffe convenablement la sortie de gaz d'échappement principalement, du fait de la chaleur transférée par le flux de gaz d'échappement. Ainsi, si le moyen20 d'inversion intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx, le carburant est fourni à l'entrée de gaz d'échappement qui a été convenablement chauffé, c'est-à-dire, à l'ancienne sortie de gaz d'échappement. Ce carburant brûle bien et échauffe bien25 l'entrée de gaz d'échappement et la sortie de gaz d'échappement. En conséquence, la totalité du convertisseur
catalytique de réduction/occlusion de NOx peut être rapidement chauffée à une température voulue en vue de la récupération de la détérioration des SOx.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Un épurateur de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne ayant un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) placé dans un système d'échappement du moteur et qui absorbe les NOx si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est pauvre et libère les NOx si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est stoechiométrique ou riche, un moyen d'inversion (71) pour inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70), et un moyen d'alimentation (74) pour alimenter une substance réductrice au convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) depuis son côté amont, l'épurateur de gaz d'échappement caractérisé en ce que le moyen d'alimentation (74) fournit la substance réductrice, et le moyen d'inversion (71) intervertit les côtés
amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) en vue de la récupération de la détérioration des SOx du convertisseur catalytique de20 réduction/occlusion de NOx (70).
2. L'épurateur de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) est devenue supérieure ou égale à une première température fixée ou est estimée devenue supérieure ou égale à la première température fixée, le moyen d'alimentation (74) fournit la substance réductrice de manière à rendre le rapport air- carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique30 de réduction/occlusion de NOx (70) stoechiométrique ou riche et le moyen d'inversion (71) inverse de manière répétée les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) et en ce que si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) est devenue supérieure ou égale à une deuxième température fixée ou est estimée devenue supérieure ou égale à la deuxième température fixée, le moyen d'inversion (71) arrête d'inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, (70)
3. L'épurateur de gaz d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) a une paroi de collecte (54) pour piéger les particules du gaz d'échappement;10 la paroi de collecte (54) porte un agent libérant l'oxygène actif; la paroi de collecte (54) a une première surface de collecte et une deuxième surface de collecte; et le moyen d'inversion (71) intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NO, (70) et, de ce fait, les première et deuxième surfaces de
collecte de la paroi de collecte (54) sont alternativement utilisées pour piéger des particules.
4. L'épurateur de gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce l'agent libérant l'oxygène actif capte et retient l'oxygène si la quantité d'oxygène est en excès dans le milieu ambiant et libère l'oxygène retenu sous la forme d'oxygène25 actif si la concentration en oxygène ambiant diminue
5. Un procédé pour purifier un gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ayant un convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) qui est placé dans un système d'échappement du moteur et qui absorbe les NOx si le rapport aircarburant de l'atmosphère ambiante est pauvre et libère les NOx si le rapport air-carburant de l'atmosphère ambiante est stoechiométrique ou riche, un moyen d'inversion (71) pour inverser les côtés amont et aval du convertisseur catalytique35 de réduction/occlusion de NOx (70), et un moyen d'alimentation (74) pour alimenter une substance réductrice au convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) depuis son côté amont, la technique étant caractérisée en ce que le moyen d'alimentation (74) fournit la substance réductrice, et le moyen d'inversion (71) intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) en vue de la récupération de la
détérioration des SOx du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70).
6. Le procédé selon la revendication 5, caractérisée en ce que si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) est devenue supérieure ou égale à une première température fixée ou est estimée devenue supérieure ou égale à la première température fixée, le moyen d'alimentation (74) fournit la substance réductrice de manière à rendre le rapport air-carburant de l'atmosphère autour du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) stoechiométrique ou riche et le moyen d'inversion (71) inverse20 de manière répétée les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) et en ce que si la température du convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) est devenue supérieure ou égale à une deuxième température fixée ou est estimée devenue supérieure ou égale à la deuxième température fixée, le moyen d'inversion (71) arrête d'inverser les côtés amont et aval du
convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOX (70).
7. Le procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le convertisseur catalytique de réduction/occlusion de NOx (70) a une paroi de collecte (54) pour piéger les particules du gaz d'échappement; en ce que la paroi de collecte (54) porte un agent libérant l'oxygène actif; en ce que la paroi de collecte (54) a une première surface de collecte et une deuxième surface de collecte; et en ce que le moyen d'inversion (71) intervertit les côtés amont et aval du convertisseur catalytique de
réduction/occlusion de NOx (70) et, de ce fait, les première et deuxième surfaces de collecte de la paroi de collecte (54)5 sont alternativement utilisées pour piéger des particules.
8.Le procédé selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'agent libérant l'oxygène actif capte et retient l'oxygène si la quantité d'oxygène est en excès dans le milieu
ambiant et libère l'oxygène retenu sous la forme d'oxygène actif si la concentration en oxygène ambiant diminue.
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