FR2809767A1

FR2809767A1 - Dispositif de purification de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2809767A1
Application number: FR0107265A
Authority: FR
Inventors: Shinya Hirota; Toshiaki Tanaka; Kazuhiro Itoh; Takamitsu Asanuma; Koichiro Nakatani; Koichi Kimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2001-12-07
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: JP2002054470A; DE10126828A1; FR2809767B1; DE10126828B4; JP3525912B2

Abstract

Un dispositif de purification des gaz d'échappement d'un moteur comprend un appareil catalytique (70), lequel absorbe NOx lorsque le rapport air-carburant dans son atmosphère environnante est pauvre et qui est régénéré lorsque le rapport air-carburant est riche. Le moteur peut effectuer une combustion à basse température et la combustion normale au rapport air-carburant pauvre. Lorsque l'appareil catalytique (70) est régénéré, un premier mode de régénération, dans lequel les gaz d'échappement de la combustion à basse température au rapport air-carburant riche et un second mode de régénération, dans lequel un moyen de dérivation fait qu'une partie des gaz d'échappement contourne l'appareil catalytique (70) pendant la combustion normale et le carburant délivré par l'unité d'alimentation en carburant (74) amène le rapport air-carburant riche, peut être sélectionné.

Description

DISPOSITIF DE PURIFICATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif pour puri fier les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.

Des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et, particulièrement, d'un moteur diesel, contiennent des NOx nocifs. En conséquence, il a été suggéré qu'un appareil cata lytique pour absorber et réduire NOx devrait etre disposé dans le système d'échappement. L'appareil catalytique absorbe NOx sous la forme d'ions d'acide nitrique lorsque la concentration d'oxygène de son atmosphère environnante est élevée libère le NOx absorbé lorsque la concentration d'oxygène de l'atmosphère environnante devient faible. De ce fait, l'appareil catalytique absorbe NOx favorablement dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel dans lequel la combustion à lieu dans une condition d'air en excès. Toutefois, la quantité de NOx qui peut être absorbée dans l'appareil catalytique sous la forme d'ions d'acide nitrique est finie et, ainsi, l'appareil catalytique est être régénéré avant qu'une quantité de NOx absorbé atteigne la quantité de NOx qui peut être absorbée, c'est-à-dire que le rapport air- carburant dans l'atmosphère environnante est rendu st#chiométrique ou riche de sorte que le NOx doit être libéré de l'appareil catalytique et doit être réduit et purifié par des matériaux réducteurs dans l'atmosphère environnante.

Pour régénérer l'appareil catalytique, du carburant est délivré dans les cylindres ou dans le système d'échappement de sorte que le rapport air-carburant dans l'atmosphère envi ronnante est rendu stoechiométrique ou riche, c'est-à-dire un rapport ' -carburant de régénération. Toutefois, même si le rapport air-carburant de régénération est obtenu, la plupart du carburant délivré passe simplement travers l'appareil catalytique avec les gaz d'échappement et ainsi une quantité importante de carburant est nécessaire pour la régénération. En conséquence, la consommation en carburant augmente de ma nière inhabituelle.

RÉSUME DE L'INVENTION En conséquence, un but de la présente invention est de proposer un dispositif pour purifier les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui peut régénérer l'appa reil catalytique pour absorber et réduire NOx sans augmenter la consommation en carburant de manière inhabituelle.

En conformité avec la présente invention, il est proposé un dispositif pour purifier les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant . un appareil catalytique disposé dans le système d'échappement, qui absorbe NOx lors que le rapport air-carburant dans son atmosphère environnante est pauvre et qui est régénéré lorsque ledit rapport air- carburant est un rapport air-carburant de régénération qui est le rapport stoechiométrique ou le rapport air-carburant riche ; un moyen de dérivation pour rendre possible qu'au moins une partie des gaz d'échappement contourne ledit appa reil catalytique ; et un moyen d'alimentation en carburant pour délivrer le carburant au voisinage dudit appareil cata lytique ; dans lequel ledit moteur comporte un moyen d'ali mentation en gaz inerte pour délivrer un gaz inerte dans le cylindre et peut effectuer une combustion à basse tempéra ture, dans lequel une quantité des gaz inertes dans le cylin dre est plus grande que la pire quantité des gaz inertes pro voquant la quantité maximale de suie produite, et une combus tion normale au rapport air-carburant pauvre ; lorsque ledit appareil catalytique est régénéré, un premier moyen de régé nération, dans lequel les gaz d'échappement de ladite combus tion à basse température audit rapport air-carburant de régé- nération amène ledit rapport ' -carburant dans l'atmosphère environnante dudit appareil catalytique audit rapport air- carburant de régénération, et un second moyen de régénéra tion, dans lequel ledit moyen de dérivation fait qu'au moins une partie des gaz d'échappement contourne ledit appareil ca talytique pendant ladite combustion normale et le carburant délivré par ledit moyen d'alimentation en carburant amène le dit rapport air-carburant dans l'atmosphère environnante du- dit appareil catalytique audit rapport air-carburant de régé nération, peut être sélectionné.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Sur les dessins La figure 1 est une vue en coupe verticale simplifiée un d'un moteur diesel comportant un dispositif pour purifier les gaz d'échappement en conformité avec la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe verticale agrandie d'une chambre de combustion du moteur diesel de la figure 1 ; la figure 3 et une vue d'en bas d'une tête de cylindre du moteur diesel de la figure 1 ; la figure 4 est une vue en coupe verticale agrandie de la chambre de combustion de la figure 1 ; la figure 5 est une vue montrant la relation entre les quantités de montée de la soupape d'admission et de la sou pape d'échappement et l'injection de carburant ; la figure 6 et une vue montrant les quantités de fumée produite, NOx, et analogues ; les figures 7 (A) et 7 (B) sont des vues montrant la pression de combustion ; la figure 8 est une vue montrant les molécules de carbu rant ; la figure 9 est une vue montrant la relation entre la quantité de fumée produite et le taux EGR ; la figure 10 est une vue montrant la relation entre la quantité de carburant injecté la quantité de gaz mélangés la figure 11 est une vue montrant la première région de fonctionnement (I) et la seconde région de fonctionnement (I la figure 12 est une vue montrant la sortie du capteur de rapport air-carburant ; la figure 13 est une vue montrant le degré d'ouverture de la soupape d'étranglement et analogue ; la figure 14 est une montrant le rapport air carburant dans la première région de fonctionnement (I) ; la figure 15 (A) est une vue montrant le degré d'ouver ture cible de la soupape d'étranglement ; la figure 15 (B) est une vue montrant le degré d'ouver ture cible de la soupape de commande EGR ; la figure 16 est une vue montrant le rapport air- carburant dans la seconde région de fonctionnement (II) ; la figure 17 (A) est une vue montrant le degré d'ouver ture cible de la soupape d'étranglement ; la figure 17 (B) est une vue montrant le degré d'ouver ture cible de la soupape de commande EGR ; la figure 18 est une vue en plan montrant la proximité de la partie de commutation et l'appareil catalytique pour absorber et réduire NOx dans le système d'échappement ; la figure 19 est une vue de côté de la figure 18 ; la figure 20 est une vue montrant l'autre position de coupure du corps de soupape qui est différente de celle à la figure 18 dans la partie de commutation ; la figure 21 est une vue montrant la position intermé diaire du corps de soupape dans la partie de commutation ; la figure 22 (A) est une vue avant montrant la structure de l'appareil catalytique pour absorber et réduire NOx ; la figure 22 (B) est une vue en coupe de côté montrant la structure de l'appareil catalytique ; les figures 23 (A) et 23 (B) sont des vues expliquant les actions d'absorption et de libération de NOx ; les figures 24 (A) et 24 (B) sont des tables de corres pondance des quantités de NOx absorbé par temps unitaire ; la figure 25 est un premier organigramme pour régenérer l'appareil catalytique ; les figures 26 (A) et 26 (B ) sont des vues expliquant l'action d'oxydation des particules ; la Fig. 27 est une vue montrant la relation entre la quantité de particules qui peut être oxydée et enlevée et l'appareil catalytique de l'appareil catalytique ; les figures 28 (A), 28 (B) et 28 (C) sont des vues ex pliquant l'action de dépôt des particules ; la Fig. 29 est un second organigramme pour empêcher le dépôt des particules sur l'appareil catalytique un ; les figures 30 (A) et 30 (B ) sont des vues en coupe agrandies de la paroi de séparation de l'appareil catalytique la Fig. 31 est un troisième organigramme pour empêcher le dépôt des particules sur l'appareil catalytique ; et la Fig. 32 est un quatrième organigramme pour régenérer l'appareil catalytique.

DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE La figure 1 est une vue en coupe verticale simplifiée d'un moteur diesel à quatre temps comportant un dispositif pour purifier les gaz d'échappement en conformité avec la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe verti cale agrandie d'une chambre de combustion du moteur diesel de la figure 1. La figure 3 est une vue d'en bas d'une tete de cylindre du moteur diesel de la figure 1. En se référant aux figures 1 à 3, une référence numérique 1 désigne un châssis de moteur, une référence numérique 2 désigne un bloc cylin- dre, une référence numérique 3 désigne une tête de cylindre, une référence numérique 4 désigne un piston, une référence numérique 5a désigne une cavité formée sur la surface supé rieure du piston 4, une référence numérique 5 désigne une chambre de combustion formée dans la cavité 5a, une référence générique 6 désigne un injecteur de carburant électriquement commandé, une référence numérique 7 désigne une paire de sou papes d'admission, une référence numérique 8 désigne un ori fice d'admission, une référence numérique 9 désigne une paire de soupapes d'échappement et une référence numérique 10 dési gne un orifice d'échappement. L'orifice d'admission 8 est raccordée à un réservoir surpression 12 via un tuyau d'ad mission correspondant 11. Le réservoir de surpression 12 est raccordée à un filtre à air 14 via un conduit d'admission 13. Une soupape d'étranglement 16 entraînée par un moteur élec trique 15 est disposée dans le conduit d'admission 13. Par ailleurs, l'orifice d'échappement 10 est raccordé au tuyau d'échappement 18 via un collecteur d'échappement 17.

Comme cela est représenté à la figure 1, un capteur de rapport air-carburant 21 est disposé dans le collecteur d'échappement 17. Le collecteur d'échappement 17 et le réser voir de surpression 12 sont mutuellement raccordés via un passage EGR 22. Une soupape de commande EGR 22 3 électrique ment commandée est disposée dans le passage EGR 22. Un re froidisseur EGR 24 est disposé autour du passage EGR 22 pour refroidir les gaz EGR s'écoulant dans le passage EGR 22. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'eau de refroidisse ment du moteur est conduite dans le refroidisseur EGR 24 et, ainsi, les gaz EGR sont refroidis par l'eau de refroidisse ment du moteur.

D'autre part, chaque injecteur de carburant 6 est rac cordé au réservoir de carburant, c'est-à-dire une rampe com mune 26 via un tuyau d'alimentation en carburant 25. Le car- burant est délivré à la rampe commune 26 à partir d'une pompe de carburant à décharge variable électriquement commandée 27. Le carburant délivré à la rampe commune 26 est délivré à l'injecteur de carburant 6 via chaque tuyau d'alimentation en carburant 25. capteur de pression de carburant 28 pour dé tecter une pression de carburant dans la rampe commune 26 est fixé à la rampe commune 26. La quantité de décharge de la pompe de carburant est commandée sur la base d'un signal de sortie du capteur de pression de carburant 28 d'une manière telle que la pression de carburant dans la rampe commune 26 devient la pression de carburant cible.

Une référence numérique 30 désigne une unité de commande électronique. Elle est constituée d'un ordinateur numérique et est munie d une mémoire morte (MEM) 32, d'une mémoire vive (MEV) 33, d'une unité centrale (microprocesseur) 34, d'un ac cès d'entrée 35 et d'un accès de sortie 36 connectés les uns aux autres par un bus bidirectionnel 31. Les signaux de sor tie du capteur air-carburant 21 et du capteur de pression de carburant 28 sont entrées sur l'accès d'entrée 35 via chaque convertisseur analogique /numérique 37. Un capteur de charge du moteur 41 est relié à la pédale d'accélérateur 40, qui gé nère une tension de sortie proportionnelle à la quantité d'enfoncement (L) de la pédale d'accélérateur 40. Le signal de sortie du capteur de charge du moteur 41 est également en tré sur l'accès d'entrée 35 via un convertisseur analogi- que/numérique 37. En outre, le signal de sortie d'un capteur d'angle de vilebrequin 42 pour générer une impulsion de sor tie chaque fois que le vilebrequin tourne sur, par exemple, 30 degrés est également entré sur l'accès d'entrée 35. L'in jecteur de carburant 6, le moteur électronique 15, la soupape de commande EGR 23, la pompe de carburant 27 et un corps de soupape 71a dans une partie de commutation 71 disposés sur le tuyau d'échappement 18 sont raccordés à l'accès de sortie 36 via chaque circuit d'attaque 38 pour être actionné sur la base des signaux d'entrée.

Comme cela est représente aux figures 2 et 3, dans le mode de réalisation de la présente invention, l'injecteur de carburant 6 comprend une buse ayant six trous de buse. Les jets de carburant (F) sont injectés depuis les trous de buses dans une direction légèrement vers le bas contre un plan ho rizontal avec des intervalles angulaires égaux. Comme cela est représenté à la figure 3, deux jets de carburant (F) par mi les six jets de carburant (F) sont diffusés le long de la surface inférieure de chaque soupape d'échappement 9. Les fi gures 2 et 3 montrent le cas le carburant est injecté à la fin d'une course de compression. Dans ce cas, les jets de carburant (F) progressent vers la surface périphérique in terne de la cavité 5 et, par la suite, sont allumés et brû lés.

La figure 4 représente le cas où du carburant supplémen taire est injecté depuis l'injecteur de carburant 6 lorsque la quantité de montée des soupapes d'échappement est maximum dans la course d'échappement. C'est-à-dire que la figure 5 représente le cas où l'injection de carburant principale (Qm) est effectuée à proximité du point mort haut de compression et, par la suite, l'injection de carburant supplémentaire (Qa) est effectuée à l'étage intermédiaire de la course d'échappement. Dans ce cas, les jets de carburant (F) qui progressent vers les soupapes d'échappement 9 sont dirigés entre la surface arrière du type ombrelle de la soupape d'échappement 9 et l'orifice d'échappement 10. En d'autres termes, deux trous de buses parmi les six trous de buses de l'injecteur de carburant 6 sont formés d'une manière telle que lorsque les soupapes d'échappement 9 sont ouvertes et que l'injection de carburant supplémentaire (Qa) est effectuée, les jets de carburant (F) sont dirigés entre la surface ar- rière de la soupape d'échappement 9 et l'orifice d'échappe ment 10. Dans le mode de réalisation de la figure 4, ces jets de carburant (F) partent de la surface arrière de la soupape d'échappement 9 et sont envoyés depuis la surface arrière des soupapes d'échappement 9 et sont ainsi dirigés dans l'orifice d'échappement 10.

Habituellement, l'injection de carburant supplémentaire (Qa) n'est pas effectuée et seulement l'injection de carbu rant principale (Qm) est effectuée. La figure 6 indique un exemple d'une expérience montrant le changement du couple de sortie et de la quantité de fumée, HC, CO et NOx mis échap per ce moment lorsque l'on change le rapport air-carburant A/F (abscisse à la figure 6) en changeant le degré d'ouver ture de la soupape d'étranglement 16 et le taux EGR au moment d'un fonctionnement du moteur à faible charge. Comme on le comprendra à partir de la figure 6, dans cette expérience, plus faible devient le rapport air-carburant A/F, plus grand devient le taux EGR. Lorsque le rapport air-carburant est au- dessous du rapport air-carburant stoechiométrique (presque égale à 14,6), le taux EGR devient au-dessus de 65 pour cent.

Comme cela est représenté à la figure 6, si le taux EGR est accru pour réduire le rapport air-carburant A/F, lorsque le taux EGR devient proche de 40 pour cent et que le rapport air-carburant A/F devient d'environ 30, la quantité de fumée produite commence à augmenter. Ensuite, lorsque le taux EGR est encore accru et que le rapport air-carburant A/F est ren du plus faible, la quantité de fumée produite augmente forte ment et jusqu'à un niveau crête. Ensuite, lorsque le taux EGR est encore accru et que le rapport air-carburant A/F est ren du plus faible, la quantité de fumée produite diminue rapide ment. Lorsque le taux EGR est amené au-dessus de 65 % et que le rapport air-carburant A/F devient proche de 15,0, la quan tité de fumée produite est sensiblement égale à zéro. C'est- -dire que presque aucune suie n'est produite. ce moment, le couple de sortie du moteur descend quelque peu et la quan tité de NOx produite devient considérablement plus faible. D'autre part, à ce moment, les quantités de HC et de CO pro duites commencent à augmenter.

La figure 7 (A) montre les changements de pression de combustion dans la chambre de combustion 5 lorsque la quanti té de fumée produite est la plus grande à un rapport air- carburant A/F proche de 21. La figure 7 (B) représente les changements de la pression de combustion dans la chambre de combustion 5 lorsque la quantité de fumée produite est sensi blement égale à zéro lorsque le rapport air-carburant A/F est proche de 18. Comme on le comprendra à partir d'une comparai son de la figure 7 (A) et de la figure 7 (B), la pression de combustion est plus basse dans le cas représenté à la figure 7 (B ) lorsque la quantité de fumée produite est sensiblement égale à zéro que dans le cas représenté à la figure 7 (A), lorsque la quantité de fumée produite est importante.

Ce qui suit peut être dit à partir des résultats repré sentés aux figures 6 et 7. C'est-à-dire que, tout d'abord, lorsque le rapport air-carburant A/F est inférieur à15,0 et que la quantité de fumée produite est sensiblement égale à zéro, la quantité de NOx produite diminue considérablement comme cela est représenté à la figure 6. Le fait que la quan tité de NOx produite diminue signifie que la température de combustion dans la chambre de combustion 5 diminue. En consé quence, on peut dire que lorsque presque aucune suie n'est produite, la température de combustion dans la chambre de combustion 5 devient plus faible. Le même effet peut être dit partir de la figure 7. C'est-à-dire que, dans l'état repré senté à la figure 7 (B), lorsque presque aucune suie n'est produite, la pression de combustion devient plus faible, de ce fait la température de combustion dans la chambre de com- bustion 5 devient plus faible à ce moment.

Deuxiemement, lorsque la quantité de fumée produite, c'est-à-dire la quantité de suie produite, devient sensible ment égale à zéro, comme cela est représenté la figure 6, les quantités de HC et CO échappés augmentent. Ceci signifie que les hydrocarbures sont mis à échapper sans se transformer en suie. C'est-à-dire que les hydrocarbures à chaîne linéaire et les hydrocarbures aromatiques contenus dans le carburant et représentés à la figure 8 se décomposent lorsque élevés en température dans un état d'oxygène insuffisant, ayant pour résultat formation d'un précurseur de suie. Ensuite, la suie principalement composée de masses solides d'atomes de carbone est produite. Dans ce cas, le processus réel de pro duction de suie est complexe. La façon dont le précurseur de suie est formé n'est pas clair mais, quel que soit le cas, les hydrocarbures représentés à la figure 8 se transforment en suie par l'intermédiaire du précurseur de suie. En consé quence, comme on l'a expliqué précédemment, lorsque la quan tité de production de suie devient sensiblement égale à zéro, la quantité de HC et CO mis à échapper augmente, comme cela est représenté à la figure 6 mais HC à ce moment est un précurseur de suie ou dans un état d'hydrocarbures avant ceci.En résumant ces considérations sur la base des résultats des expériences représentées aux figures 6 et 7, lorsque la température de combustion dans la chambre de combustion 5 est basse, la quantité de suie produite devient sensiblement égale à zéro. À ce moment, un précurseur de suie ou un état d'hydrocarbures avant ceci est mis à échapper depuis la cham bre de combustion 5. Des expériences et des études plus dé taillées ont été conduites. I1 s'ensuit que l'on a appris que lorsque la température du carburant et du gaz autour du car burant dans la chambre de combustion 5 est au-dessous d'une certaine température, le processus de croissance de la suie S'arrête à mi-chemin, c'est-à-dire qu'aucune suie n'est pro duite et que lorsque la température du carburant et du gaz autour du carburant dans la chambre de combustion 5 devient plus élevée que la certaine température, la suie est pro duite.

La température du carburant et du gaz autour du carbu rant lorsque le processus de croissance des hydrocarbures s'arrête dans l'état de précurseur de suie, c'est-à-dire que la certaine température ci-dessus, change en fonction de di vers facteurs tels que le type de carburant, le rapport air- carburant et le rapport de compression de sorte que l'on ne peut pas dire exactement ce qu'elle est, mais cette certaine température est fortement liée à la quantité de production de NOx. En conséquence, cette certaine température peut être dé finie dans une certaine mesure à partir de la quantité de production de NOx. C'est-à-dire que plus grand sera le taux EGR, plus basse sera la température de carburant et le gaz autour de celui-ci au moment de la combustion, et plus faible deviendra la quantité de NOx produite. À ce moment, lorsque la quantité de NOx produite devient aux alentours de 10 ppm ou moins, presque aucune suie n'est plus produite. En consé quence, la certaine température ci-dessus correspond sensi blement à la température où la quantité de NOx produite de vient aux alentours de 10 ppm ou moins.

Une fois que la suie est produite, il est impossible de la purifier par un traitement ultérieur en utilisant un cata lyseur ayant une fonction d'oxydation. Comme opposée à ceci, un précurseur de suie ou un état d'hydrocarbures avant cela peut être facilement purifié par un traitement ultérieur en utilisant un catalyseur ayant une fonction d'oxydation. Ain si, il est extrêmement efficace pour la purification des gaz d'échappement que les hydrocarbures soient mis à échapper de puis la chambre de combustion 5 sous la forme d'un précurseur de suie ou dans un état précédent celui-ci avec la réduction de la quantité NOx produite.

Maintenant, pour arrêter la croissance des hydrocarbures dans l'état avant la production de suie, il est nécessaire de diminuer la température du carburant et du gaz autour de ce lui-ci au moment de la combustion dans la chambre de combus tion 5 à une température inférieure à la température où la suie est produite. Dans ce cas, on a appris que l'action d'absorption de la chaleur du gaz autour du carburant au mo ment de la combustion du carburant présente un effet extrême ment important la suppression de la température du carbu rant et du gaz autour de celui-ci.

C'est-à-dire que, si seulement de l'air existe autour du carburant, le carburant vaporisé réagira immédiatement avec l'oxygène dans l'air et brûlera Dans ce cas, la température de l'air éloigné du carburant de s'élève pas beaucoup. Seule la température autour du carburant devient localement extrê mement élevée. C'est-à-dire, à ce moment, l'air éloigné du carburant n'absorbera pas une grande partie de la chaleur de la combustion du carburant. Dans ce cas, puisque la tempéra ture de la combustion devient localement extrêmement élevée, les hydrocarbures non brûlés recevant la chaleur de la com bustion produisent de la suie.

D'autre part, lorsque le carburant existe dans un gaz mélangé d'une grande quantité de gaz inerte et d'une faible quantité d'air, la situation est quelque peu différente. Dans ce cas, le carburant mis à évaporer se disperse dans l'envi ronnement et réagit avec l'oxygène mélangé dans les gaz iner tes pour brûler. Dans ce cas, la chaleur de la combustion est absorbée par les gaz inertes environnants, de sorte que la température de la combustion n'augmente plus beaucoup. C'est- à-dire que la température de la combustion peut être mainte nue à une faible température. C'est-à-dire que, la présence du gaz inerte joue un rôle important dans la suppression de la température de combustion. I1 est possible de maintenir la température de combustion basse par l'action d'absorption de la chaleur du gaz inerte.

Dans ce cas, pour diminuer la température du carburant et du gaz autour de celui-ci à une température inférieure à la tem pérature à laquelle la suie est produite, une quantité de gaz inerte suffisante pour absorber une quantité de chaleur suf fisante pour abaisser la température est requise. En consé quence, si la quantité de carburant augmente, la quantité de gaz inerte requise augmente avec celle-ci. On notera que, dans ce cas, plus grande est la chaleur spécifique du gaz inerte, plus importante devient l'action d'absorption de la chaleur. De ce fait, un gaz ayant une chaleur spécifique im portante est préféré comme gaz inerte. À cet égard, puisque C02 et EGR sous forme de gaz ont des chaleurs spécifiques re lativement importantes, on peut dire qu'il est préféré utili ser le gaz EGR comme le gaz inerte.

La figure 9 représente la relation entre le taux EGR est la fumée lorsque l'on utilise les gaz EGR comme gaz inerte et en changeant le degré de refroidissement du gaz EGR. C'est-à- dire que la courbe (A) à la figure 9 représente le cas d'un refroidissement intense des gaz EGR et le maintien de la tem pérature du gaz EGR à environ 90 degrés Celsius, la courbe (B) représente le cas de refroidissement du gaz EGR par un appareil de refroidissement compact et la courbe (C) repré sente le cas de non-refroidissement du gaz EGR.

Lorsque l'on refroidit fortement le gaz EGR, comme cela est représenté par la courbe (A) à la figure 9, la quantité de suie produite atteint une crête lorsque le taux EGR est légèrement au-dessous de 50 %. Dans ce cas, si le taux EGR est amené à environ 50 % ou plus élevée, presque aucune suie n'est plus produite. D'autre part, lorsque le EGR est légèrement refroi di, comme cela est représenté par la courbe (B) à la figure 9, la quantité de suie produite atteint une crête lorsque le taux EGR est légèrement plus élevé que 50 %. Dans ce cas, si le taux EGR est amené au-dessus d'environ 65 %, presque au cune suie n'est produite.

En outre, lorsque le gaz EGR n'est pas refroidi de ma nière forcée, comme cela est représenté par la courbe (C) à la figure 9, la quantité de suie produite atteint une crête près d'un taux EGR de 55 %. Dans ce cas, si le taux EGR est amené au-dessus d'environ 70 %, presque aucune suie n'est produite.

On notera que la figure 9 représente la quantité de fu mée produite lorsque la charge du moteur est relativement élevée. Lorsque la charge du moteur devient plus faible, le taux EGR auquel la quantité de suie produite atteinte une crête descend quelque peu et la limite inférieure du taux EGR auquel presque aucune suie n'est produite, descend également quelque peu. De cette manière, la limite inférieure du taux EGR auquel presque aucune suie n'est produite change en conformité avec le degré de refroidissement du gaz EGR ou de la charge du moteur.

La figure 10 représente la quantité de gaz mélangé du gaz EGR et de l'air, le rapport de l'air dans les gaz mélan gés et le rapport du gaz EGR dans le gaz mélangé, nécessaire pour amener la température du carburant et du gaz autour de celui-ci, au moment de la combustion, à une température infé rieure à la température à laquelle la suie est produite dans le cas de l'utilisation du gaz EGR comme gaz inerte. On note ra que, à la figure 10, l'ordonnée représente la quantité to tale du gaz d'aspiration aspirée dans la chambre de combus tion 5. La ligne interrompue (Y) représente la quantité to tale de gaz d'aspiration pouvant être aspirée dans la chambre de combustion 5 lorsque la super compression n'est pas effec tuée. En outre, l'abscisse représente la charge requise. (Z 1) représente la région de fonctionnement du moteur à faible charge.

En se référant à la figure 10, le rapport de l'air, c'est-à-dire la quantité d'air dans le gaz mélangé représente la quantité d'air nécessaire pour amener le carburant injecté brûler totalement. C'est-à-dire que, dans le cas représenté la figure 10, le rapport de la quantité d'air et de la quantité de carburant injecté devient le rapport air- carburant stoechiométrique. D'autre part, la figure 10, le rapport du gaz EGR, c'est-à-dire la quantité de gaz EGR dans le gaz mélangé, représente la quantité minimale de gaz EGR nécessaire pour amener la température du carburant et du gaz autour de celui-ci à une température inférieure à la tempéra ture à laquelle la suie est produite lorsque le carburant in jecté est totalement brûlé. Cette quantité de gaz EGR est ex primée en termes de taux EGR et égale à ou plus grand que 55 dans le mode de réalisation représenté la figure 10, il est égal à ou supérieur à 70 %. C'est-à-dire que si la quan tité totale de gaz d'aspiration aspiré dans la chambre de combustion 5 est amenée à la ligne pleine (X) à la figure 10 et que le rapport entre la quantité de l'air et la quantité de gaz EGR dans la quantité totale de gaz aspiration (X) est amené au rapport représenté à la figure 10, la température du carburant et du gaz autour de celui-ci devient une tempéra ture plus faible que la température à laquelle la suie est produite et, en conséquence, aucune suie n'est plus du tout produite. En outre, la quantité de NOx produite à ce moment est environ 10 ppm ou moins et, en conséquence, la quantité de NOx produit devient extrêmement faible.

Si la quantité de carburant injecté augmente, la quanti té de chaleur générée au moment de la combustion augmente également, pour maintenir la température du carburant et du gaz autour de celui-ci à une température plus faible que la température à laquelle la suie est produite, la quantité de chaleur absorbée par le gaz EGR doit être accrue. De ce fait, comme cela est représenté et à la figure 10, la quantité de gaz EGR doit être augmentée avec une augmentation de la quan tité de carburant injecté. C'est-à-dire que la quantité de gaz EGR doit être augmentée à mesure que la charge du moteur requise devient plus élevée.

D'autre part, dans la région de charge du moteur (Z 2 ) de la figure 10, la quantité totale de gaz d'aspiration (X) requis pour inhiber la production de suie dépasse la quantité totale de gaz d'aspiration (Y) qui peut être aspiré. De ce fait, dans ce cas, pour délivrer la quantité totale de gaz aspiration (X), requise pour inhiber la production de suie dans la chambre de combustion 5, il est nécessaire de surcom- presser ou de mettre sous pression à la fois le gaz EGR et l'air d'admission ou que le gaz EGR. Lorsqu'aucune surcom pression ou mise sous pression du gaz EGR etc. dans la région de charge du moteur (Z 2), la quantité totale de gaz d'admis sion (X) correspond à la quantité totale de gaz d'admission (Y) qui peut être admise. En conséquence, dans ce cas, pour interdire la production de suie, la quantité d'air est quel que peu réduite pour augmenter la quantité de gaz EGR et le carburant est amené à brûler dans un état où le rapport air- carburant est riche.

Comme on l'a expliqué ci-dessus, la figure 10 représente le cas de la combustion du carburant au rapport air-carburant stoechiométrique. Dans la région de fonctionnement du moteur à faible charge (Z 1) représenté à la figure 10, même si la quantité d'air est rendue plus petite que la quantité d'air représentée à la figure 10, c'est-à-dire même si le rapport air-carburant est rendu riche, il est possible d'inhiber la production de suie et d'amener la quantité de NOx produite à environ 10 ppm ou moins. De plus, dans la région de fonction nement du moteur à faible charge (Z 1) représenté à la figure 10, même si la quantité d'air est rendue plus grande que la quantité d'air représentée à la figure 10, c'est-à-dire que la moyenne du rapport air-carburant est appauvrie d'une va leur de 17 à 18, il est possible d'inhiber la production de suie et d'amener la quantité de NOx produit aux alentours de 10 ppm au moins.

C'est-à-dire que, lorsque le rapport air-carburant est rendu riche, le carburant est en excès, mais puisque la tem pérature de combustion est supprimée à une faible tempéra ture, le carburant en excès ne se transforme pas en suie et aucune suie n'est produite. A ce moment, seule une quantité extrêmement faible de NOx est produite. Par ailleurs, lorsque la moyenne du rapport air-carburant est pauvre ou lorsque le rapport air-carburant est le rapport air-carburant stoechio métrique, une faible quantite de suie est produite si la tem pérature de combustion devient plus élevée, mais la tempéra ture de combustion est diminué à une faible température et ainsi aucune suie n'est produite. En outre, seule une quanti té extrêmement faible de NOx est produite.

De cette manière, dans la région de fonctionnement du moteur à faible charge (Z 1), en dépit du rapport air- carburant, c'est-à-dire que le rapport air-carburant soit ri che ou que le rapport air-carburant soit stoechiométrique ou que la moyenne du rapport ' -carburant soit pauvre, aucune suie n'est produite et la quantité de NOx produit devient ex trêmement faible. En conséquence, en tenant compte de l'amé lioration de la consommation de carburant, on peut dire qu'il est préféré prendre la moyenne du rapport air-carburant pau vre. De ce fait, c'est seulement lorsque la charge du moteur est relativement faible et que la quantité de chaleur génerée est faible que la température du carburant et du gaz autour du carburant dans la chambre de combustion peut être diminuée pour être au-dessous de la température à laquelle le proces sus croissance de la suie s'arrête à mi-chemin. En consé quence, dans le mode de réalisation de la présente invention, lorsque la charge du moteur est relativement faible, la tem pérature du carburant et du gaz autour du carburant dans la chambre de combustion est abaissée au-dessous d'une tempéra ture laquelle le processus de croissance de la suie s ar rête mi-chemin et ainsi, une première combustion, c'est-à- dire une combustion à basse température est effectuée. Lors que la charge du moteur est relativement élevée, une seconde combustion, c'est-à-dire combustion normale comme d'habitude est effectuée. On pourra comprendre ici à partir de l'expli cation ci-dessus que la première combustion, c'est-à-dire la combustion à basse température est une combustion dans la quelle la quantité de gaz inerte dans la chambre de combus tion est plus grande que la pire quantité de gaz inerte en traînant la quantité maximale de suie produite et ainsi au cune suie n'est produite. La seconde combustion, c'est-à-dire la combustion normale est une combustion dans laquelle la quantité de gaz inerte dans la chambre de combustion est plus petite que la pire quantité de gaz inerte.

La figure 11 représente une première région de fonction nement (I) dans laquelle la première combustion, c'est-à-dire la combustion à basse température est effectuée et une se conde région de fonctionnement (II) dans laquelle la seconde combustion, c'est-à-dire la combustion normale est effectuée. À la figure 11, l'ordonnée (L) représente la quantité d'en foncement de la pédale d'accélérateur 40, c'est-à-dire la charge du moteur requise. L'abscisse (N) représente la vi tesse du moteur. En outre, à la figure 11, X (N ) représente une première frontière entre la première région de fonction nement (I) et la seconde région de fonctionnement (II). Y (N) représente une seconde frontière entre la première région de fonctionnement (I) et la seconde région de fonctionnement (II). La décision de passer de la première région de fonc tionnement (I) à la seconde région de fonctionnement (II) est effectuée sur la base de la première frontière X (N). La dé cision de passer de la seconde région de fonctionnement (II) à la première région de fonctionnement (I) est effectuée sur la base de la seconde frontière Y (N).

C'est-à-dire que lorsque la condition fonctionnement du moteur est dans la première région de fonctionnement (I) et que la combustion à basse température est effectuée, si la charge du moteur requise (I1) augmente au delà de la première frontière X (N) qui est une fonction de la vitesse du moteur (N), il est déterminé que la région de fonctionnement du mo teur se déplace dans la seconde région de fonctionnement (II) et ainsi la combustion normale est effectuée. Par la suite, si la charge du moteur requise (L) diminue au-dessous de la seconde frontière Y (N) qui est une fonction la vitesse du moteur (N , il est déterminé que la région fonctionnement du moteur se déplace dans la première région de fonctionne ment (I) et ainsi la combustion à basse température est de nouveau effectuée.

La figure 12 représente la sortie du capteur de rapport air-carburant 21. Comme cela est représenté a la figure 12, le courant de sortie (I) du capteur de rapport air-carburant 21 change en conformité avec le rapport air-carburant A/F. En conséquence, le rapport air-carburant peut être connu à par tir du courant de sortie (I) du capteur de rapport air- carburant 21. Maintenant, en se référant à la figure 13, la commande du fonctionnement du moteur dans la première région de fonctionnement (I) et dans la seconde région de fonction- nement (II) sera expliqué de manière simplifiée.

La figure 13 représente le degré d'ouverture de la sou pape d'étranglement 16, le degre d'ouverture de la soupape de commande EGR 23, le taux EGR, le rapport air-carburant, le moment de l'injection du carburant et la quantité de carbu rant injecté par rapport à la charge du moteur requise (L). Comme cela est représenté à figure 13, dans la première région de fonctionnement (I) lorsque la charge du moteur re quise (L) est faible, la soupape d'étranglement 16 est pro gressivement ouverte depuis presque l'état totalement fermé à presque l'état de demi-ouverture associé à l'augmentation de la charge du moteur requise (L) et la soupape de commande EGR est progressivement ouverte depuis l'état presque totalement fermé à l'état totalement ouverte associé à l'augmentation de la charge du moteur requise (L). Dans le mode de réalisation représenté à la figure 13, le taux EGR dans la première ré gion de fonctionnement (I) est amené à environ 70 % et le rapport air-carburant dans celle-ci est amené à l'état légè rement pauvre.

En d'autres termes, dans la première région de fonction nement (I), les degrés d'ouverture de la soupape d'étrangle ment 16 et de la soupape de commande EGR 23 sont commandés d'une manière telle que le taux EGR devient environ 70 % et que le rapport air-carburant devient un rapport air-carburant légèrement pauvre. Le rapport air-carburant est commandé à ce moment au rapport air-carburant cible pour corriger le degré d'ouverture de la soupape de commande EGR 23 sur la base du signal de sortie du capteur de rapport air-carburant 21. Dans la première région de fonctionnement (I), le carburant est injecté avant le point mort haut de compression TDC. Dans ce cas, le temps de début (0 S) de l'injection du carburant est retardé associé à l'augmentation de la charge du moteur re quise (L) et le temps de fin (0e) de l'injection du carburant est retardée associé au retard du temps de début (0 S) de l'injection du carburant.

Lorsque que le moteur est en mode de fonctionnement au ralenti, la soupape d'étranglement 16 est fermé à l'état presque totalement fermé. À ce moment, la soupape de commande EGR 23 est également fermée à l'état presque totalement fer mé. Lorsque soupape d'étranglement 16 est fermé l'état presque totalement fermé, la pression dans la chambre de com bustion 5 à l'étage initial de la course de compression est rendue faible et ainsi la pression de compression devient faible. Lorsque la pression de compression devient faible, le travail de compression du piston 4 devient de faible valeur et ainsi la vibration du châssis du moteur 1 devient faible. C'est-à-dire, lorsqu'on est en mode de fonctionnement au ra lenti, la soupape d'étranglement 16 est fermée à l'état pres que totalement fermé pour limiter la vibration du châssis du moteur 1.

Par ailleurs, lorsque la région de fonctionnement du mo teur passe de la première région de fonctionnement (I) à la seconde région de fonctionnement (II), le degré d'ouverture de la soupape d'étranglement 16 augmente d'un pas depuis l'état à moitié ouvert vers l'état totalement ouvert. À ce moment, dans le mode de réalisation représenté à la figure 13, le taux EGR diminue d'un pas d'environ 70 % à au-dessous de 40 % et rapport air-carburant augmente d'un pas. C'est- à-dire que le taux EGR saute au delà de l'étendue du taux EGR (fig. 9) dans lequel la quantité importante de fumée est pro duite et ainsi la quantité importante de fumée n'est pas pro duite lorsque la région de fonctionnement du moteur passe de la première région de fonctionnement (I) à la seconde région de fonctionnement (II).

Dans la seconde région de fonctionnement (II), une com bustion normale, comme cela est habituel, est effectuée. Cette combustion entraîne une certaine production de suie et de NOx. Toutefois, son efficacité thermique est plus grande que celle de la combustion à faible température. Ainsi, lors que la région de fonctionnement du moteur passe de la pre mière région de fonctionnement (I) à la seconde région de fonctionnement (II), la quantité de carburant injectée dimi nue d'un pas comme cela est représenté à la figure 13.

Dans la seconde région de fonctionnement (II), la sou pape d'étranglement 16 est maintenu à l'état totalement ou vert sauf dans une partie de celle-ci. Le degré d'ouverture de la soupape de commande EGR 23 diminue progressivement as socié à l'augmentation de la charge du moteur requise (L). Dans cette région de fonctionnement (II), le taux EGR diminue associé à l'augmentation de la charge du moteur requise (L) et le rapport air-carburant diminue associé à l'augmentation de la charge du moteur requise (L). Toutefois, le rapport air-carburant est amené à un rapport air-carburant pauvre même si la charge du moteur requise (L) devient élevée. De plus, dans la seconde région de fonctionnement (II), le temps de début (6 S) de l'injection du carburant est amenée près du point mort haut de compression TDC.

La figure 14 représente les rapports air-carburant A/F dans la première région de fonctionnement (I). À la figure 14, les courbes indiquées par A/F =15, 5, A/F = 16, A/F = 17 et A /F = 18 représentent respectivement les cas dans les quels les rapports air-carburant sont de15, 5, 16, 17 et 18. Le rapport air-carburant entre deux courbes est défini par une attribution proportionnelle. Comme cela représenté à la figure 14, dans la première région de fonctionnement (I), le rapport air-carburant est pauvre et plus le rapport air- carburant est pauvre, plus faible devient la charge du moteur requise (L).

C'est dire que la quantité de chaleur genérée dans la combustion diminue en même temps que la diminution de la charge du moteur requise (L). En conséquence, même si le taux EGR diminue en même temps que la diminution de la charge du moteur requise (L), la combustion à basse température peut être effectuée. Lorsque le taux EGR diminue, le rapport air- carburant devient grand. En conséquence, comme cela est re présenté à la figure 14, le rapport air-carburant A/F aug mente en même temps que la diminution de 1a charge du moteur requise (L). Plus grand devient le rapport air-carburant, plus est amélioré la consommation de carburant. En consé quence, dans le présent mode de réalisation, le rapport air- carburant A/F augmente en même temps que la diminution de la charge du moteur requise (L) d'une manière telle que le rap port air-carburant est rendu pauvre le plus possible.

Un degré d'ouverture cible (S T) de la soupape d'étran glement 16 requis pour amener le rapport air-carburant au rapport air-carburant cible représentée la figure 14 est mémorisée dans la mémoire morte 32 de l'unité de commande électronique comme une table de correspondance dans laquelle il est une fonction de la charge du moteur requise (L) et de la vitesse du moteur (N) représenté à la figure 15 (A).

Un degré d'ouverture cible (SE) de la soupape de commande EGR 23 requis pour amener le rapport air-carburant au rapport air-carburant cible représentée à la figure 14 est mémorisée dans la mémoire morte 32 de l'unité de commande électronique comme une table de correspondance dans laquelle se trouve une fonction de la charge du moteur requise (L) et de la vitesse du moteur (N) représenté à la figure 15 (B).

La figure 16 représente les rapports air-carburant lors que la seconde combustion, c'est-à-dire la combustion nor male, comme cela est habituel, est effectuée. À la figure 16, les courbes indiquées par A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45 et A/F = 60 représentent respectivement les cas où les rapports air- carburant cibles sont de 24, 35, 45 et 60. Un degré d'ouver ture cible (S T) de la soupape d'étranglement 16 requis pour amener le rapport air-carburant au rapport air-carburant ci ble est mémorisée dans la mémoire morte 32 de l'unité de com mande électronique comme une table de correspondance dans la quelle il est une fonction de la charge du moteur requise (L) et de la vitesse du moteur (N) représentée à la figure 17 (A). Un degré d'ouverture cible (SE) de la soupape de com mande EGR 23 requis pour amener le rapport air-carburant au rapport air-carburant cible est mémorisée dans la mémoire morte 32 de l'unite de commande électronique comme une table de correspondance dans laquelle se trouve une fonction de la charge du moteur requise (L) et de la vitesse du moteur (N) représentée à la figure 17 (B).

Ainsi, dans moteur diesel du présent mode de réalisa tion, la première combustion, c'est-à-dire la combustion à basse température et la seconde combustion, c'est-à-dire la combustion normale sont commutés sur la base de la quantité d'enfoncement (L) de la pédale d'accélérateur 40 et de la vi tesse du moteur (N). Dans chaque combustion, les degrés d'ou verture de la soupape d'étranglement 16 et de la soupape de commande EGR sont commandés sur la base des tables de corres pondance représentées aux figures 15 et 17.

La figure 18 est une vue en plan illustrant un disposi tif pour purifier les gaz d'échappement d'un mode de réalisa tion et la figure 19 est une vue de côté de celui-ci. Le dis positif comprend une partie de commutation 71 raccordée à l'aval du collecteur d'échappement 17 via un tuyau d'échappe ment 18, un appareil catalytique pour absorber et réduire Nox 70, une première partie de raccordement 72a pour raccorder un côté de l'appareil catalytique 70 à la partie de commutation 71, une seconde partie de raccordement 72b pour raccorder l'autre côté de l'appareil catalytique 70 à la partie de com- mutation 71 et un passage d'échappement 73 sur l'aval de la partie de commutation 71. Une unité d'alimentation en carbu rant 74 est disposée sur la première partie de raccordement 72a pour délivrer le carburant au voisinage de l'appareil ca talytique 70. La partie de commutation 71 comprend un corps de soupape 71a qui coupe l'écoulement des gaz d'échappement dans la partie de commutation 71. Le corps de soupape 71a est entraîne par un organe de commande à pression négative, un moteur pas à pas ou analogues. À une premiere position de coupure du corps de soupape 71a, le côté amont dans la partie de commutation 71 est mise en communication avec la première partie raccordement 72a et le côté aval de celle-ci est mis en communication avec la seconde partie raccordement 72b, et ainsi les gaz d'échappement s'écoulent depuis un côté de l'appareil catalytique 70 à son autre côté, comme cela est représenté par des flèches à la figure 18.

La figure 20 illustre d'autres positions de coupure du corps de soupape 71a. À cette position de coupure, le côté amont dans la partie de commutation 71 est mise en communica tion avec la seconde partie de raccordement 72b et le côté aval dans la partie de commutation 71 est mise en communica tion avec la première partie de raccordement 72a et ainsi les gaz d'échappement s'écoulent depuis l'autre côté de l'appa reil catalytique 70 à son premier côté, comme cela est repré senté par des flèches à la figure 20. Ainsi, en commutant le corps de soupape 71a, la direction des gaz d'échappement s'écoulant dans l'appareil catalytique 70 peut être inversée, c'est-à-dire que le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz d'échappement de l'appareil catalytique 70 peuvent être inversés.

En outre, la figure 21 représente une position intermé diaire du corps de soupape 71a entre les deux positions de coupure. À la position intermédiaire, la partie de commuta- tion 71 n'est pas coupée. Les gaz d'échappement ne passent pas par l'appareil catalytique 70 ayant une résistance plus élevée. C'est-à-dire que les gaz d'échappement contournent l'appareil catalytique 70 et s'écoulent directement dans le passage d'échappement 73, comme cela est représenté par des flèches à la figure 21. Bien entendu, si le corps de soupape 71a est situé entre la position intermédiaire et l'une des deux positions de coupure, une partie des gaz d'échappement passe par l'appareil catalytique 70 et le restant contourne l'appareil catalytique 70. Ainsi, en commandant le degré d'ouverture du corps de soupape 71a, une partie de ou la to talité des gaz d'échappement peuvent contourner l'appareil catalytique 70. Toutefois, de manière habituelle, le corps de soupape 71a et dans une des deux positions de coupure.

La figure 22 représente la structure de l'appareil cata lytique 70, où la figure 22 (A) est une vue de face de l'ap pareil catalytique 70 et la figure 22 (B) est une vue en coupe de côté de celui-ci. Comme cela est représenté dans ces figures, l'appareil catalytique 70 présent une forme ellipti que et est, par exemple, du type à écoulement à travers une paroi constituée d'une structure en nid d'abeille formée d'un matériau poreux tel que de la cordiérite et comporte de nom breux espaces dans la direction axiale divisée par de nom breuses parois de séparation 54 s'étendant dans la direction axiale. L'un de deux espaces voisins est fermé par un bouchon 53 sur le côté aval des gaz d'échappement et l'autre espace est fermé par un bouchon 53 sur le côté amont des gaz d'échappement. Ainsi, un des deux espaces voisins sert comme passage d'entrée des gaz d'échappement 50 et l'autre espace sert comme passage de sortie des gaz d'échappement 51, ame nant les gaz d'échappement à passer nécessairement à travers la paroi de séparation 54, comme cela est indiqué par des flèches à la figure 22 (B). Dans le présent appareil cataly- tique 70, un absorbant de NOx et un catalyseur en métal noble tel que du platine Pt, qui seront expliqués par la suite, sont supportés sur les deux surfaces de la paroi de sépara tion 54 et de préférence également sur les surfaces des pores dans la paroi de séparation 54 en utilisant de l'alumine ou analogue.

Dans le présent mode de réalisation, l'absorbant de NOx supporte sur la paroi de séparation 54 est au moins un elé- ment choisi à partir des métaux alcalins tels que le potas sium K, le sodium Na, le lithium Li, et le césium Cs, des mé taux de alcalino-terreux tel que le baryum Ba et le calcium Ca et éléments de terre rare telle que le lanthane et l'yttrium Y. L'absorbant de NOx absorbe NOx lorsque le rap port air-carburant (c'est-à-dire le rapport de l'air délivré à l'air délivré sans tenir compte d'une quantité de carburant brûlé en utilisant l'oxygène dans l'air délivré) dans l'at mosphère environnement est pauvre et libère le NOx absorbé lorsque le rapport air-carburant devient stoechiométrique ou riche ainsi l'absorbant de NOx effectue les actions d'ab sorption et de libération de NOx.

L'absorbant de NOx peut effectuer efficacement les ac tions d'absorption et de libération de NOx, mais une partie du mécanisme des actions d'absorption et de libération de Nox n`est pas claire. Toutefois, on considère que les actions d'absorption et de libération de NOx ont lieu par le méca nisme représenté aux figures 23 (A) et 23 (B). On expliquera maintenant le mécanisme en se référant aux cas où le platine Pt et baryum B sont supportés sur la paroi de séparation de l'appareil catalytique. Le mécanisme est le même que dans le cas où l'on utilise un autre métal noble et un autre métal alcalin, un métal de terre alcalin ou un élément de terre rare. Que ce soit dans la combustion à basse température ou dans la combustion normale, lorsque rapport air-carburant est pauvre, la concentration d'oxygène dans les gaz d'échap pement est élevée. À ce moment, l'oxygène OZ dans les gaz d'échappement adhère à la surface du platine Pt sous la forme de 02-ou 02-, comme cela est représenté à la figure 23 (A) . D'autre part, NO dans les gaz d'échappement réagit avec 02-ou 02- sur la surface du platine Pt pour produire N02 (2 NO + 02 N02). Ensuite, une partie du N02 produit est absorbé dans l'absorbant de NOx tout en étant oxydé sur le platine Pt et diffuse dans l'absorbant de NOx sous forme d'ion d'acide nitrique N03- tout en étant combiné avec l'oxyde de baryum BaO, comme cela est représenté à la figure 23 (A). Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le NOx contenu dans les gaz d'échappement est absorbé dans l'absorbant de NOx. Tant que la concentration d'oxygène dans l'atmosphère environnant est élevée, le N02 est produit sur la surface du platine Pt et tant que l'aptitude à absorber le NOx de l'absorbant de NOx ne sature pas, le N02 est absorbé dans l'absorbant de NOx pour produire des ions d'acide nitrique N03-- D'autre part, lorsque le rapport air-carburant dans l'atmosphère environnement est rendu riche, la concentration d'oxygène chute. Comme résultat, une quantité de N02 produit sur la surface du platine Pt chute. Lorsque la quantité de N02 produit chute, la réaction s'inverse (N03- N02) et ainsi les ions d'acide nitrique N03-dans l'absorbant de NOx sont libérés de l'absorbant de NOx sous la forme de N02. À ce moment, le N02 libéré de l'absorbant de NOx est réduit pour réagir avec HC, CO ou analogue contenu dans l'atmosphère environnement, comme cela est représenté à la figure 23 (B). Ainsi, lorsque le N02 n'existe pas sur la surface du platine Pt, N02 est li béré de l'absorbant NOx l'un après l'autre. En conséquence, lorsque le rapport air-carburant dans l'atmosphère environne ment est rendu riche, la totalité de NOx absorbé est libéré de l'absorbant de NOx en un court instant. Le NOx libéré est réduit et ainsi le NOx est pas déchargé à l'extérieur du système d'échappement.

Même lorsque le rapport air-carburant dans l'atmosphère environnant est rendu stoechiométrique, le NOx est libéré de l'absorbant de NOx. Toutefois, dans ce cas, le NOx est libéré progressivement de l'absorbant de NOx et ainsi une durée re lativement longue est requise pour libérer la totalité du NOx absorbé.

À cet égard, l'aptitude pour absorber le NOx dans l'ab sorbant de NOx présente limite. En conséquence, avant que l'aptitude sature, le NOx se doit être libéré de l'absorbant de NOx. C'est-à-dire qu'avant qu'une quantité actuelle de NOx absorbé dans l'appareil catalytique 70 atteigne la quantité limite de NOx qui peut être absorbé dans celui-ci, le NOx doit être libéré de l'appareil catalytique et le NOx libéré doit être réduit et purifié, c'est-à-dire que l'appareil ca talytique doit être régénéré. À cette fin, une quantité ac tuelle de NOx absorbé dans l'appareil catalytique doit être estimée. Dans le présent mode de réalisation, une table de correspondance des quantités de NOx absorbé dans l'appareil catalytique par temps unitaire dans la combustion à basse température (A) est prédéterminée comme cela est représenté à la figure 24 (A. Dans la table de correspondance, les quanti tés de NOx absorbé dans l'appareil catalytique par temps uni taire (A) sont établis comme des fonctions de la charge du moteur requise (L) et de la vitesse du moteur (N) . Une table de correspondance des quantités de NOx absorbé dans l'appa reil catalytique par temps unitaire dans la combustion nor male (B) est prédéterminé, comme cela est représenté à la fi gure 24 (B). Dans la table de correspondance, les quantités de NOx absorbé dans l'appareil catalytique par temps unitaire (B) sont établis comme des fonctions de décharge de moteur requise (L) et d'une vitesse du moteur (N). En conséquence, une quantité actuelle de NOx absorbé dans l'appareil cataly tique peut être estimée pour intégrer ces quantités de NOx absorbé dans l'appareil catalytique par temps unitaire (A) et (B). Ici, lorsque la combustion à basse température a lieu dans un rapport air-carburant riche, le NOx absorbé est libé ré et ainsi une quantité de NOx absorbé dans l'appareil cata lytique par temps unitaire (A) devient une valeur moins.

Dans le présent mode de réalisation, lorsque la quantité estimée de NOx absorbé dans l'appareil catalytique devient au delà d'une valeur autorisable prédéterminée, l'appareil cata lytique est régénéré. La figure 25 est un premier organi gramme cette fin. L'organigramme répété chaque période prédéterminée. Tout d'abord, à une étape 101, on détermine si c'est le moment de la régénération pour l'appareil catalyti que 70. Lorsque ce n'est pas le moment de la régénération, le programme est arrêté. Par ailleurs, lorsque la quantité esti mée de NOx absorbé dans l'appareil catalytique devient au de là de la valeur autorisable prédéterminée, le résultat est positif et le programme va à une étape 102.

À l'étape 102, on détermine si la combustion à basse température est maintenant effectuée. Lorsque le résultat est positif, le programme va à une étape 103. À l'étape 103, on détermine si une température (T) de l'appareil catalytique est égale à ou supérieure à une température prédéterminée (T 1). La température (T) de l'appareil catalytique peut être directement détecté par un capteur de température disposé sur l'appareil catalytique. De plus, la température (T) de l'ap pareil catalytique peut être estimée par une température des gaz d'échappement estimé sur la base de la condition de fonc tionnement du moteur actuel ou par une température mesurée des gaz d'échappement. Lorsque le résultat l'étape 103 est négatif, la combustion à basse température est effectuée au rapport air-carburant stoechiométrique ou au rapport air- carburant riche, c'est-à-dire un rapport air-carburant de ré génération. Si la combustion basse température est effec tuée à un rapport air-carburant pauvre, une quantité du car burant injecté est accrue et le rapport air-carburant de com bustion est rendue stoechiométrique ou riche. Ainsi, la concentration d'oxygène dans l'atmosphère environnement chute de sorte que NOx est libéré de l'appareil catalytique.

Comme on l'a précédemment mentionné, des quantités rela tivement importantes de HC et CO sont contenues dans les gaz d'échappement lors de la combustion à basse température. En particulier, l'hydrocarbures HC est un précurseur de suie ou dans un état d'hydrocarbures avant ceci. En conséquence, le HC a une activité élevée et peut réduire NOx libéré de l'ap pareil catalytique de manière favorable même si la tempéra ture de l'appareil catalytique est basse. Par ailleurs, si le carburant est simplement délivré dans le système d'échappe ment, le carburant (HC) n'aura pas une activité élevée et la plupart du carburant passe par un appareil catalytique avec les gaz d'échappement. Toutefois, seule une faible quantité de carburant peut régénérer l'appareil catalytique en utili sant la combustion à basse température. En outre, comme on l'a mentionné précédemment, si le rapport air-carburant de la combustion est rendue riche pendant la combustion à basse température, très peu de suie est produite.

D'autre part, lorsque le résultat à l'étape 103 est po sitif, c'est-à-dire lorsque la température (T) de l'appareil catalytique est relativement élevée, le programme va à une étape 104. À l'étape 104, lorsque la combustion à basse tem pérature est passée à la combustion normale, il est déterminé si une quantité de matériaux nocifs, par exemple HC, CO ou NOx, déchargés du moteur (É) devient plus grande qu'une quan tité prédéterminée (É 1). La quantité de matériaux nocifs dé- chargés depuis le moteur (É) peut être décidé à partir d'une table correspondance sur la base de la charge du moteur et de la vitesse du moteur. Bien entendu, la quantité de maté riaux nocifs déchargés du moteur (É) peut être détecté direc tement indirectement dans les gaz d'échappement. Lorsque le résultat à l'étape 104 est positif, le programme va à une étape et la combustion à basse température effectuée au rapport air-carburant de régénération. Toutefois, lorsque le résultat à l'étape 104 et négatif, c'est-à-dire lorsque la quantité de matériaux nocifs dans les gaz d'échappement est faible même si la combustion à basse température est passée à la combustion normale, le programme va une etape 105. À l'étape 105, la combustion à basse température est passée à la combustion normale à un rapport air-carburant pauvre.

Ensuite, à une étape 106, le corps de soupape 71a est établi depuis la position intermédiaire à une position qui est mise à pivoter légèrement vers la première position de coupure représentée à la figure 18. En conséquence, une par tie des gaz d'échappement passe par l'appareil catalytique 70 et le restant contourne l'appareil catalytique 0. À ce mo ment, puisque le quantité de matériaux nocifs dans les gaz d'échappement est faible, il y a aucun problème. Ensuite, l'unité d'alimentation en carburant 74 délivre le carburant au voisinage de l'appareil catalytique 70. Puisque la tempé rature (T) de l'appareil catalytique est relativement élevée, le carburant délivré est oxydé favorablement en utilisant le catalyseur d'oxydation comme le platine Pt supporté sur l'ap pareil catalytique et consomme de l'oxygène. De ce fait, la concentration d'oxygène dans l'atmosphère environnement chute et ainsi le NOx est libéré de l'appareil catalytique et le NOx libéré est réduit et purifié de manière favorable.

Puisque une quantité importante des gaz d'échappement contourne l'appareil catalytique, seule une faible quantité de carburant délivré est déchargée en aval de l'appareil ca talytique avec la faible quantité des gaz d'échappement. Ain si, la plus grande partie de carburant délivré est utilisée pour amener le rapport air-carburant dans l'atmosphère envi ronnement au rapport air-carburant de régénération. En consé quence, une quantité de carburant requis pour régénérer l'ap pareil catalytique dans ce cas est plus faible que dans le cas où la combustion à basse température au rapport air- carburant de régénération est effectuée, comme on l'a précé demment mentionné.

D'autre part, lorsque le résultat l'étape 102 et néga tif, c'est-à-dire lorsque la combustion normale est effectuée au moment de la régénération de l'appareil catalytique, le programme va à une étape 109. À l'étape 109, on détermine si une quantité de matériaux nocifs déchargés depuis le moteur (É) est plus grande que la quantité prédéterminée (É 1) comme on l'avait fait à l'étape 104. Lorsque le résultat est néga tif, le programme va à une étape 106 et une quantité impor tante des gaz d'échappement est amenée à contourner l'appa reil catalytique. Par la suite, à étape 107, l'unité d'alimentation en carburant 74 délivre le carburant au voisi nage de l'appareil catalytique. D'autre part, lorsque le ré sultat l'étape 109, c'est-à-dire lorsque une quantité de ma tériaux nocifs est importante, il n'est pas préférable d'ame ner les gaz d'échappement à contourner l'appareil catalyti que. De ce fait, à l'étape 107, le carburant est délivré sans contournement des gaz d'échappement. Toutefois, dans une telle régénération de l'appareil catalytique dans la combus tion normale, si la température (T) de l'appareil catalytique est basse, le carburant délivré par l'unité d'alimentation en carburant 74 n'agit pas favorablement sur la régénération. De ce fait, la même détermination qu'à l'étape 103 peut être le prévu immédiatement avant l'étape 109 et la régénération peut etre effectuée après que la température de l'appareil cataly tique vienne élevée.

À l'étape 106 du présent organigramme, le corps de sou pape 71a est établi depuis la position intermédiaire à la po sition qui est légèrement mise à pivoter vers la première sition de coupure représentée à la figure 18 et ainsi seule partie des gaz d'échappement s'écoule dans l'appareil talytique 70. Ceci a pour but d'empêcher le manque d'oxygène lorsque le carburant délivré au voisinage de l'appareil cata lytique brûle en utilisant le catalyseur d'oxydation supporté l'appareil catalytique. En conséquence, si le carburant délivré peut brûler suffisamment pour utiliser seulement 'oxygène présent dans les gaz d'échappement dans la première partie de raccordement 72a, le corps de soupape 71a peut être à la position intermédiaire de sorte que la totalité des gaz d'échappement peuvent contourner l'appareil catalytique. De ce fait, le carburant délivré ne s'écoule pas à l'extérieur à partir de l'appareil catalytique avec les gaz d'échappement ainsi la consommation de carburant peut encore être dimi- nuée. À cet égard, le moteur diesel du présent mode de réali sation peut commuter la combustion à basse température et la combustion normale, comme on l'a précédemment mentionné. Dans combustion à basse température, très peu de suie est pro duite (c'est-à-dire, des particules). Toutefois, dans la com bustion normale, une quantité relativement importante de par ticules est produite. Les particules sont des matériaux no cifs et ainsi leur émission doit être limitée.

Le présent appareil catalytique 70 et du type à écoule ment à travers la paroi comme on l'a précédemment mentionné. Les particules sont beaucoup plus petites que les corps de la paroi de séparation 54 mais entrent en collision avec celle- ci et sont piégées sur la surface de côté en amont des gaz d'échappement de la paroi de séparation 54 et la surface des pores dans la paroi de séparation 54 lorsque les gaz d'échap pement passent par la paroi de séparation 54. Ainsi, le sent appareil catalytique 70 peut faire fonctionner la paroi de séparation 54 comme paroi du piégeage pour piéger les par ticules. Bien entendu, si il n'est pas nécessaire de piéger les particules, l'appareil catalytique peut ne pas être du type à écoulement à travers la paroi, c'est-à-dire que les bouchons 53 peuvent être omis à la figure 22.

Si rien n'est fait, les particules piégées se déposent progressivement sur l'appareil catalytique 70 de sorte que sa résistance d'échappement augmente progressivement. Enfin, la résistance d'échappement accru entraîne une mauvaise in fluence sur le fonctionnement du véhicule. En conséquence, chaque paroi de séparation du présent appareil catalytique supporte un agent de libération d'oxygène actif est un cata lyseur en métal noble, lesquels sont expliqués ci-dessous sur les deux surfaces latérales de celui-ci et de préférence éga lement les surfaces des pores dans celle-ci.

L'agent de libération d'oxygène actif libère l'oxygène actif pour encourager l'oxydation des particules et, de pré férence, prélève et conserve l'oxygène lorsque de l'oxygène en excès est présent dans l'environnement et libère l'oxygène conservé comme oxygène actif lorsque la concentration d'oxy gène dans l'environnement chute.

Comme catalyseur en métal noble, le platine Pt est habi tuellement utilisé. Comme agent de libération d'oxygène ac tif, est utilisé au moins un élément choisi à partir des métaux alcalins tels que le potassium K, le sodium Na, le li thium Li, le césium Cs et le rubidium Rb, des métaux alcali no-terreux tels que le baryum Ba, le calcium Ca et le stron tium Sr, des éléments de terre rare telle que le lanthane La et l'yttrium Y et des métaux de transition. Comme agent de libération d'oxygène actif, ' est désiré utiliser un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux ayant une tendance à l'ionisation plus forte que celle du calcium Ca, c'est-à-dire d'utiliser le potassium K, le lithium Li, le césium Cs, le rubidium Rb, le baryum Ba ou le strontium Sr.

On expliquera maintenant comment les particules piégées sur paroi de séparation de l'appareil catalytique sont oxydées et enlevées par l'appareil catalytique supportant un tel agent de libération d'oxygène actif en référant au cas d'utilisation du platine Pt et du potassium K. particules sont oxydées et enlevées de la même manière même en utilisant un autre métal noble et un autre métal alcalin, un métal al calino-terreux, un élément de terre rare ou un métal de tran sition.

Dans un moteur diesel, la combustion a habituellement lieu dans condition d'air en excès et, ainsi, les gaz d'échappement contiennent une quantité importante d'air en excès. C'est-à-dire que si le rapport de l'air au carburant délivré au système d'admission et à la chambre de combustion est appelé rapport air-carburant des gaz d'échappement, 1e rapport air-carburant est pauvre. En outre, NO est généré dans la chambre de combustion et, ainsi, les gaz d'échappe ment contiennent NO. De plus, le carburant contient du soufre S et le soufre S réagit avec l'oxygène dans la chambre de combustion pour former S02. En conséquence, les gaz d'échap pement contenant de l'oxygène en excès, NO et S02 s'écoulent dans le côté amont des gaz d'échappement de l'appareil catalytique 70.

Les figures 26 (A) et 26 (B) sont des vues agrandies il lustrant de manière simplifiée la surface de l'appareil cata lytique 70 avec laquelle les gaz d'échappement viennent en contact. Sur les figures 26 (A) et 26 (B), une référence nu mérique 60 représente une particule du platine Pt et une ré- férence numérique 61 représente l'agent de libérationd'oxy- gène actif contenant du potassium K.

Comme on l'a décrit ci-dessus, les gaz d'échappement contiennent une quantité importante d'oxygène en excès. Lors que les gaz d'echappement contactent la surface de contact des gaz d'échappement de la paroi de séparation de l'appareil catalytique, l'oxygène 02 adhère à la surface du platine Pt sous la forme de 02- ou 02-, comme cela est représenté à la Fig. 26 (A). D'autre part, NO dans les gaz d'échappement ré agit avec 02- ou O2- sur la surface du platine Pt pour produire N02 (2N0 + 02 -> 2N02) . Ensuite, une partie du N02 produit est absorbé dans l'agent de libération d'oxygène actif 61 tout en étant oxydé sur le platine Pt, et diffuse dans l'agent de li bération d'oxygene actif 61 sous la forme d'ions d'acide ni trique N03- tout en étant combinés avec le potassium Que pour former du nitrate de potassium KN03, comme cela est représenté à la Fig. 26 (A). Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le NOx contenu dans les gaz d'échappement est absorbé et une quantité de celui-ci libéré dans l'atmosphère peut être dimi nuée, c'est-à-dire que l'agent de libération d'oxygène actif agit également comme absorbant de NOx.

En outre, les gaz d'échappement contiennent S02, comme on l'a décrit ci-dessus, et S02 est également absorbé dans l'oxy gène actif 61 du à un mécanisme similaire à celui du cas de NO. C'est-à-dire que, comme on l'a décrit ci-dessus, l'oxy gène 02 adhère à la surface du platine Pt sous la forme de O2- ou 02", et S02 dans les gaz d'échappement réagit avec 02- ou 02 sur la surface du platine Pt pour produire S03. Ensuite, une partie du S03 produit est absorbé dans l'agent de libération d'oxygène actif 61 tout en étant oxydé sur le platine Pt et diffuse dans l'agent de libération d'oxygène actif 61 sous la forme d'ions d'acide sulfurique S042- tout en étant combinés avec le potassium K pour produire du sulfate de potassium K2S04. Ainsi, le nitrate de potassium KN03 et le sulfate de potassium K2S04 sont produits dans l'agent de libération d'oxygène actif Les particules dans les gaz d'échappement adhèrent à la surface de l'agent de libération d'oxygène actif 61 supporté par l'appareil catalytique 70, comme désigné par la référence numérique 62 à la Fig. 26 (B). À ce moment, la concentration d'oxygène chute sur la surface de l'agent de libération d'oxygène actif 61 avec lequel la particule 62 est en contact. À mesure que la concentration d'oxygène chute, il se produit une différence de concentration à partir de l'agent de libération oxygène actif 61 ayant une concentration d'oxygène élevée et, ainsi, l'oxygène dans l'agent de libéra tion d'oxygène actif 61 tend à migrer vers la surface de l'agent de libération d'oxygène actif 61 avec lequel la par ticule 62 est en contact. Il s'ensuit que le nitrate de po tassium KN03 produit dans l'agent de libération d'oxygène ac tif 61 est décomposé en potassium K, oxygène 0 et N0, avec pour effet que l'oxygène 0 migre vers la surface de l'agent de libération d'oxygène actif 61 avec lequel la particule 62 est en contact et NO est émis vers le côté externe de l'agent de libération d'oxygène actif 61. NO émis à l'extérieur est oxydé sur le platine Pt sur le côté aval et de nouveau absor bé dans l'agent de libération d'oxygène actif 61.

À ce moment, en outre, le sulfate de potassium K2S04 pro duit dans l'agent de libération d'oxygène actif 61 est égale ment décomposé en potassium K, oxygène 0 et S02, avec pour ef fet que l'oxygène 0 migre vers la surface de l'agent de libé ration d'oxygène actif 61 avec lequel la particule 62 est en contact et S02 est émis vers l'extérieur depuis l'agent de li bération d'oxygène actif 61. S02 libéré à l'extérieur est oxy dé sur le platine Pt sur le côté aval et est de nouveau ab sorbé dans l'agent de libération d'oxygène actif 61. Ici, toutefois, le sulfate de potassium K2S04 est stable et libère moins d'oxygène actif que le nitrate de potassium KN03.

Par ailleurs, l'oxygène 0 migrant vers la surface de l'agent de libération d'oxygène actif 61avec lequel la par ticule 62 est en contact est le premier décomposé à partir de ces composés tels que nitrate de potassium KN03 ou sulfate de potassium K2S04. L'oxygène 0 décomposé à partir du composé présente un niveau élevé d'énergie et exhibe une activité très élevée. En conséquence, l'oxygène migrant vers la sur face de l'agent de libération d'oxygène actif 61, avec lequel la particule 62 est en contact, est de l'oxygène actif 0. Lors de la mise en contact avec l'oxygène actif 0, la parti cule 62 est oxydée sans produire de flamme lumineuse pendant un court instant, par exemple de quelques minutes à quelques dizaines de minutes. De plus, l'oxygène actif pour oxyder la particule 62 est également libéré lorsque NO et S02 sont ab sorbés dans l'agent de libération d'oxygène actif 61. C'est- à-dire qu'on peut dire que le NOx diffuse dans l'agent de li bération d'oxygène actif 61 sous la forme d'ions d'acide ni trique N03- tout en étant combiné avec des atomes d'oxygène et pour être séparé d'un atome d'oxygène et pendant ce temps, l'oxygène actif est produit. Les particules 62 sont également oxydées par cet oxygène actif. En outre, les particules qui adhèrent à l'appareil catalytique 70 ne sont pas seulement oxydées par l'oxygène actif mais également par l'oxygène contenu dans les gaz d'échappement.

Plus élevé devient la température de l'appareil cataly tique, plus actifs sont le platine Pt et l'agent de libéra tion d'oxygène actif 61. En conséquence, plus élevée devient la température de l'appareil catalytique, plus grande devient la quantité d'oxygène actif 0 libérée depuis l'agent de libération d'oxygène actif 61 par temps unitaire. En outre, bien entendu, plus élevée est la température des particules, plus facile sera l'oxydation de celles-ci. En conséquence, la facile sera l'oxydation de celles-ci. En conséquence, la quantité de particules qui peut être oxydée et enlevée sans produire de flamme lumineuse sur l'appareil catalytique par temps unitaire augmente en même temps qu'une augmentation de la température de l'appareil catalytique.

La ligne pleine à la Fig. 27 représente la quantite de particules (G) qui peut être oxydé et enlevé sans produire de flamme lumineuse par temps unitaire. À la Fig. 27, l'abscisse représente la température (TF) de l'appareil catalytique. Ici, la Fig. 27 représente le cas où le temps unitaire de une seconde, c'est-à-dire la quantité de particules (G ) qui peut être oxydé et enlevé par seconde. Toutefois, toute durée telle qu'une minute, dix minutes ou analogues peut être choi sie comme temps unitaire. Par exemple, dans le cas où dix mi nutes est utilisé comme temps unitaire, la quantité de parti cules (G ) qui peut être oxydée et enlevée par temps unitaire représente la quantité des particules (G) qui peut être oxy dée et enlevée toutes les dix minutes. Également dans ce cas, la quantité de particules (G ) qui peut être oxydée et enle vée sans produire de flamme lumineuse augmente associée à une augmentation de la température de l'appareil catalytique 70, comme cela est représenté à la Fig. 27. La quantité de parti cules émises depuis la chambre de combustion par temps uni taire est appelée quantité de particules émises (M). Lorsque la quantité de particules émises (M) est plus petite que la quantité de particules (G ) qui peut être oxydée et enlevée, par exemple, la quantité de particules émises (M) par seconde est plus petite que la quantité de particules (G) qui peut etre oxydée et enlevée par seconde ou la quantité de particu les émises (M) toutes les dix minutes est plus petite que la quantité des particules (G) qui peut être oxydée et enlevée toutes les dix minutes, c'est-à-dire dans la zone (I ) de la . 27, les particules émises depuis la chambre de combus- tion sont toutes oxydées et enlevées sans produire de flamme lumineuse successivement sur l'appareil catalytique 70 pen dant le court instant précédemment mentionné.

Par ailleurs, lorsque la quantité des particules émises (M) est plus grande que la quantité des particules qui peu vent être oxydées et enlevées (G), c'est-à-dire dans la ré gion (II) de la Fig. 27, la quantité d'oxygène actif est in suffisante pour que toutes les particules soient oxydées et enlevées successivement. Les Fig. 28 (A) à (C) illustrent la manière d'oxyder les particules dans un tel cas.

C'est-à-dire que dans le cas où la quantité d'oxygène actif manque pour oxyder toutes les particules, lorsque les particules 62 adhèrent à l'agent de libération d'oxygène ac tif 61, seule une partie des particules est oxydée, comme ce la est représenté à la Fig. 28 (A) et l'autre partie des par ticules qui n'a pas été oxydée suffisamment demeure sur la surface en amont des gaz d'échappement de l'appareil cataly tique. Lorsque l'état où la quantité d'oxygène actif est man quant se poursuit, une partie des particules qui n'a pas été oxydée demeure sur la surface en amont des gaz d'échappement de l'appareil catalytique successivement. Il s'ensuit que la surface en amont des gaz d'échappement de l'appareil cataly tique est recouverte de particules résiduelles 63, comme cela est représenté à la Fig. 28 (B).

Les particules résiduelles 63 sont progressivement transformées en matière carbonée qui peut difficilement être oxydée. En outre, lorsque la surface en amont des gaz d'échappement est recouverte des particules résiduelles 63, l'action du platine Pt pour oxyder NO et S02 et l'action de l'agent de libération d'oxygène actif 61 pour libérer l'oxy gène actif sont supprimées. Les particules résiduelles 63 peuvent être progressivement oxydées sur une période relati vement longue. Toutefois, comme cela est représenté à la Fig. 28 (C), d'autres particules 64 se déposent sur les particules résiduelles 63 les unes après les autres et lorsque les par ticules sont déposées de façon se stratifier, même si ce sont des particules facilement oxydées, ces particules ne peuvent pas être oxydées puisque ces particules sont séparées du platine Pt ou de l'agent de libération d'oxygène actif. En conséquence, d'autres particules se déposent successivement sur ces particules 64. C'est-à-dire que, lorsque l'état où la quantité de particules émises (M) est plus grande que la quantité de particules qui peut être oxydée et enlevée (G) se poursuit, les particules se déposent pour se stratifier sur l'appareil catalytique.

Ainsi, dans la région (I) de la Fig. 27, les particules sont oxydées et enlevées sans produire de flamme lumineuse pendant le court instant et dans la région (II) de la Fig. 27, les particules sont déposées pour se stratifier sur l'ap pareil catalytique. De ce fait, le dépôt des particules sur l'appareil catalytique peut être empêché si la relation entre la quantité de particules émises (M) et la quantité de parti cules qui peut être oxydée et enlevée (G ) se trouve dans la région (I). I1 s'ensuit qu'une perte de pression des gaz d'échappement dans l'appareil catalytique change difficile ment et est maintenue à une valeur de perte de pression mini male qui est presque constante. Ainsi, la diminution de puis sance de sortie du moteur peut être maintenue aussi faible que possible. Toutefois, ceci n'est pas toujours réalisé et les particules peuvent se déposer sur l'appareil catalytique si rien n'est fait.

Dans le présent mode de réalisation, pour empêcher le dépôt des particules sur l'appareil catalytique, l'unité de commande électronique 30 énoncée ci-dessus commande le corps de soupape 71a en conformité avec un second organigramme re présenté à la Fig. 29. Le présent organigramme est répété à chaque période prédéterminée. À une étape 201, détermine si un temps établi est établi pour commuter le corps de sou pape 71 a. Le temps établi est établi à chaque période prédé terminée ou distance de passage prédéterminé. Lorsque le ré sultat est négatif, le programme est arrêté. Toutefois, lors que le résultat est positif, le programme va une etape 202 et on détermine si une quantité actuelle de particules émises depuis le moteur, c'est-à-dire une quantité de particules émises (M) est plus grande qu'une quantité prédéterminée (M 1). La quantité des particules émises (M) peut être décidée à partir d'une table de correspondance sur la base de la charge du moteur et de la vitesse du moteur ou peut être mesuré en utilisant un capteur optique pour détecter optiquement une quantité de particules dans les gaz d'échappement. Dans la table de correspondance, les quantités des particules émises sont établies pour prendre en compte laquelle la combus tion à basse température ou de la combustion normale est ef fectuée dans le moteur diesel du présent mode de réalisation.

Lorsque le résultat à l'étape 202 et négatif, par exem ple, dans des conditions de décélération du moteur, des conditions de ralenti du moteur, des conditions de faible charge du moteur ou d'une combustion à température basse, une quantité de particules dans les gaz d'échappement n'est pas importante, à l'étape 203, le corps de soupape est commu- té. C'est-à-dire que le côté amont et le côté aval de l'appa reil catalytique sont inversés. D'autre part, lorsque le ré sultat à l'étape 202 est négatif, une quantité de particules dans les gaz d'échappement est relativement importante et ainsi, à une étape 204, le corps de soupape 71a n'est pas commuté à ce moment. Par la suite, lorsque le résultat à l'étape 202 est positif, le corps de soupape 71a est commuté.

La Fig. 30 et une vue en coupe agrandie de la paroi de séparation 54 de l'appareil catalytique. Alors que le véhi- cule se déplace sur la période prédéterminée ou la distance de parcours prédéterminé, le fonctionnement du moteur dans la région (II) de la Fig. 27 peut être effectué. Ainsi, les par ticules entrent en collision avec et sont piégées par la sur face en amont des gaz d'échappement de la paroi de séparation 54 et la surface opposée des gaz d'échappement dans les pores dans celui-ci, c'est-à-dire une des surfaces de piégeage de la paroi de séparation 54 et sont oxydées et enlevées par l'oxygène actif libéré de l'agent de libération d'oxygène ac tif, mais les particules peuvent rester en cas d'oxydation insuffisante, comme cela est représenté à la Fig. 30 (A). À ce moment, la résistance à l'échappement de l'appareil cata lytique n'aura pas d'influence défavorable sur le déplacement du véhicule. Toutefois, si les particules se déposent beau coup plus, les problèmes dans lesquelles la puissance de sor tie du moteur chute considérablement et analogues se produi sent. À ce moment, le second organigramme inverse le côté amont et le côté aval de l'appareil catalytique si une quan tité de particules dans les gaz d'échappement n'est pas im portante. En conséquence, aucune particule ne se dépose de nouveau sur les particules résiduelles sur une des surfaces de piégeage de la paroi de séparation et, ainsi, les particu les résiduelles peuvent être progressivement oxydées et enle vées par l'oxygène actif libéré depuis l'une des surfaces de piégeage. De plus, en particulier, les particules résiduelles dans les pores dans la paroi de séparation sont facilement écrasées en pièces très fines par l'écoulement des gaz d'échappement dans la direction inverse, comme cela est re présenté à la Fig. 30 (B) et se déplacent principalement à travers les pores vers le côté aval.

En conséquence, la plus grande partie des particules écrasées en pièces très fines diffusent dans le pore dans la paroi de séparation et elles contactent directement l'agent de libération d'oxygène actif supporté sur la surface des po res et sont oxydées et enlevées. Ainsi, si l'agent de libéra tion d'oxygène actif est également supporté sur la surface des pores dans la paroi de séparation, les particules résiduelles peuvent être très facilement oxydées et enlevées. Sur l'autre surface de piégeage qui est maintenant sur le côté amont, lorsque l'écoulement des gaz d'échappement est inversé, c'est-à-dire que la surface en amont des gaz d'échappement de la paroi de séparation 54 et la surface opposée des gaz d'échappement dans les pores dans celui-ci auxquelles les gaz d'échappement heurtent principalement (du côté opposé des surfaces de piégeage), les particules dans les gaz d'échappement adhèrent maintenant à celles-ci et sont oxydées et enlevées par l'oxygène actif libéré de l'agent de libération d'oxygène actif. Dans cette oxydation, une partie de l'oxygène actif libéré depuis l'agent de libération d'oxygène actif sur l'autre surface de piégeage se déplace vers le côté aval avec les gaz d'échappement et il est amené oxyder et enlever les particules qui demeurent toujours sur une des surfaces de piégeage en dépit de l'écoulement inversé des gaz d'échappement.

C'est-à-dire que les particules résiduelles sur une des surfaces de piégeage sont exposées non seulement à l'oxygéné actif libéré depuis cette surface de piégeage mais également au restant de l'oxygène actif utilisé pour oxyder et enlever les particules sur l'autre surface de piégeage en inversant l'écoulement des gaz d'échappement. De ce fait, même si - taines particules se déposent en couche sur une des surfaces de piégeage de la paroi de séparation de l'appareil catalyti que lorsque l'écoulement des gaz d'échappement est inversé, l'oxygène actif arrive aux particules déposées et aucune par ticule ne se dépose de nouveau sur les particules déposées en raison de l'écoulement inversé des gaz d'échappement et, ain- si, les particules déposées sont progressivement oxydées et enlevées et elles peuvent être oxydées et enlevées suffisam ment pendant une certaine période jusqu' la nouvelle inver sion des gaz d'échappement. Bien entendu, en alternant une première surface de piégeage et l'autre surface de piégeage de la paroi de séparation, la quantité de particules piégées sur chaque surface de piégeage est plus petite que celle d'un appareil catalytique dans lequel la seule surface de piégeage piège toujours les particules. Ceci facilite l'oxydation et l'enlèvement des particules piégées sur la surface de pié geage.

Dans le second organigramme, le corps de soupape est commuté à chaque période prédéterminée ou distance de dépla cement prédéterminée. Ainsi, le corps de soupape est commuté avant que les particules puissent se transformer en matière carbonée qui peut être difficilement oxydée. En outre, ceci peut empêcher des problèmes dans lesquels la quantité impor tante de particules déposées s'enflamme et brûle en une fois pour faire fondre l'appareil catalytique par cette chaleur et analogues. En outre, lorsque le corps de soupape est inversé, même si la quantité importante de particules s'est déposée sur une des surfaces de piégeage de la paroi de séparation de l'appareil catalytique, les particules déposées sont facile ment écrasées en pièces fines par l'écoulement inversé des gaz d'échappement. Une partie des particules qui ne peuvent pas être oxydées et enlevées des pores dans la paroi de sépa ration sont déchargées de l'appareil catalytique. Toutefois, de ce fait, on empêche que la résistance à l'échappement de l'appareil catalytique soit encore augmentée pour avoir une influence défavorable sur le fonctionnement du véhicule. En outre, l'autre surface de piégeage de la paroi de séparation de l'appareil catalytique peut piéger maintenant les particu les. Dans le présent dispositif pour purifier les gaz d'échappement, comme on l'a précédemment mentionné, alors que le corps de soupape 71a est commuté d'une première position de coupure à l'autre position de coupure, les gaz d'échappe ment contournent l'appareil catalytique 70. En conformité avec le second organigramme, lorsque le corps de soupape est commuté, les gaz d'échappement n'incluent pas ou peu de par ticules. Ainsi, si les gaz d'échappement contournent l'appa reil catalytique pendant une courte durée pour commuter le corps de soupape 71a, quelques particules sont déchargées à l'extérieur du système d'échappement.

Dans le second organigramme, l'utilisation d'une augmen tation de la différence de pression entre le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz d'échappement de l'appareil catalytique en conformité avec une quantité de particules déposées sur l'appareil catalytique, le temps éta bli pour commuter le corps de soupape est établi lorsque la différence de pression est plus grande qu'une pression prédé terminée et lorsqu'il est déterminé que certaines particules se déposent sur l'appareil catalytique. Concrètement, une pression d'échappement sur la première partie de raccordement 72a est détectée par un capteur de pression disposé dans celle-ci et une pression d'échappement sur la seconde partie de raccordement 72b est détecté par un autre capteur de pres sion disposé dans celle-ci et on détermine si la valeur abso lue de la différence entre les deux pressions est plus grande qu'une valeur prédéterminée. Ici, la valeur absolue est uti lisée dans la détermination. De ce fait, même si le côté amont des gaz d'échappement est soit la première partie de raccordement 72a, soit la seconde partie de raccordement 72b, l'augmentation de la différence de pression peut être déter minée. En parlant strictement, la différence de pression en tre les deux côtés de l'appareil catalytique change en conformité avec la pression des gaz d'échange d'échappement déchargé depuis la chambre de combustion pour chaque condi tion de fonctionnement du moteur. En conséquence dans la dé termination de dépôt des particules, il est préferé de spéci fier la condition de fonctionnement du moteur.

En dehors de la différence de pression, dans cette dé termination, en observant le changement de résistance électrique sur la paroi de séparation prédéterminée de l'ap pareil catalytique, le fait que la résistance électrique di minue associé au dépôt des particules sur celle-ci peut être utilisé ou le fait qu'un pouvoir de transmission ou un pou voir de réflexion de la lumière sur la paroi de séparation prédéterminée de l'appareil catalytique chute associé au dé pôt des particules sur celle-ci peut être utilisé. Ainsi, si le temps établi est établi par la détermination directe du dépôt des particules, on peut empêcher certainement que la puissance de sortie du moteur chute considérablement.

Ainsi, si l'appareil catalytique 70 est utilisé pour piéger les particules, il est très efficace que le côté amont des gaz d'échappement et que le côté aval des gaz d'échappe ment de l'appareil catalytique soient inversés pour empêcher que des particules se déposent sur celui-ci. De fait, sans tenir compte du second organigramme, par exemple le corps de soupape 71a peut être commuté une fois sans la détermination du temps. À part ça, dans le premier organigramme, après que les gaz d'échappement contournent l'appareil catalytique, le corps de soupape 71a n'est pas ramené à la première position de coupure et peut être commuté à l'autre position de cou pure. Dans ce cas, l'unité d'alimentation en carburant 74 est disposée sur la première partie de raccordement 72a et, ain si, lorsque l'appareil catalytique est régénéré au temps sui vant, le corps de soupape 71a est toujours entre la première position de coupure et la position intermédiaire pour faire que seulement une partie des gaz d'échappement passe l'appareil catalytique. Bien entendu, si l'unité d'alimenta tion en carburant est disposée sur les deux parties de rac cordement 72a et 72b, le corps de soupape 71a peut être com mandé une manière telle que seulement une partie des gaz d'échappement s'écoule dans une partie de raccordement auquel le carburant est délivré.

Ainsi, dans le cas où l'appareil catalytique est utilisé pour inverser le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval gaz d'échappement pour oxyder et enlever des parti cules déposées, l'appareil catalytique utilise principalement alternativement un premier côté et l'autre côté de la paroi de séparation pour absorber NOx. En conséquence, comme le présent mode de réalisation, lorsque le carburant est délivré à seulement un côté de la paroi de séparation de l'appareil catalytique, une période relativement longue est requise pour libérer la totalité du NOx absorbé dans l'autre côté de la paroi séparation. Ainsi, pour raccourcir la période de ré génération, il est préféré que l'unité d'alimentation en car burant soit disposée sur les deux parties de raccordement et que le carburant soit délivré sur un des deux côtés de la pa roi de séparation, sur lequel côté le NOx est principalement absorbé. Bien entendu, dans la régénération, si la totalité des gaz d'échappement contourne l'appareil catalytique, les deux unités d'alimentation en carburant peuvent délivrer le carburant simultanément et ainsi le NOx peut être libéré partir des deux côtés de la paroi de séparation simultanément pour raccourcir encore la période de régénération.

Le présent dispositif pour purifier les gaz d'échappe ment peut inverser le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz d'échappement de l'appareil catalytique par une structure très simple. En outre, l'appareil catalytique demande une ouverture grande pour faciliter la production des gaz d'échappement. Dans le dispositif, l'appareil catalytique ayant une surface d'ouverture grande peut être utilisé sans qu'il soit difficile à monter sur le véhicule, comme cela est représenté aux figures 18 et 19. En dehors de cela, dans le cas où l'appareil catalytique est utilisé pour piéger les particules, il est préféré que, aux étapes 104 et 109 du pre mier organigramme, les particules soient incluses comme maté riau nocif. C'est-à-dire lorsqu'une quantité de particules emises est importante, il est préféré que les d'échappe ment ne contournent pas l'appareil catalytique.

La Fig. 31 est un troisième organigramme pour prévenir dépôt important de particules sur l'apparei catalytique. présent organigramme est répété à chaque période prédéter minée. Tout d'abord, à une étape 301, on détermine si une quantité actuelle de carburant injecté (TAU) plus petite 'une quantité prédéterminée de carburant injecté (TAUD .

Lorsque le résultat est négatif, la quantité de carburant in jecté est relativement importante et ainsi la température des gaz d'échappement est relativement élevée. À ce moment, le corps de soupape demeure à une des deux positions de coupure.

D'autre part, lorsque le résultat à l'étape 301 est po sitif, la température des gaz d'échappement est basse. En conséquence, si la totalité des gaz d'échappement passe par l'appareil catalytique, la température de l'appareil cataly tique chute et une quantité de particules qui peut être oxy dée et enlevée de celui-ci chute. De ce fait, particules se déposent facilement sur l'appareil ,catalytique. Dans le présent organigramme, à l'étape 302, une quantité des gaz d'échappement contournés est calculée d'une maniere telle que plus faible est la température des gaz d'échappement, ou plus faible est la quantité de carburant injecté, plus grande est la quantité de gaz d'échappement qui contourne 1 appareil ca talytique. Ensuite, à l'étape 303, le degré d'ouverture du corps de soupape est commandé entre une des deux positions de coupure et la position intermédiaire sur la base de la quan tité gaz d'échappement qui contournent l'appareil cataly tique.

Ainsi, par exemple, lorsqu'une coupure de carburant est effectuée pour rendre la température des gaz d'échappement très faible, la totalité des gaz d'échappement est amenée contourner l'appareil catalytique et lorsque la température des gaz d'échappement n'est pas très faible, une partie des gaz d'échappement est amenée à contourner l'appareil cataly tique. En conséquence, la température de l'appareil catalyti que maintenue relativement élevée et, ainsi, une quantite de particules qui peut être oxydée et enlevée de celui-ci est maintenue élevée. De ce fait, le dépôt important des particu les sur l'appareil catalytique peut être empêché. Bien enten du, dans le présent organigramme, lorsque le résultat l'étape 301 est positif, la totalité des gaz d'échappement peut être amenée à contourner l'appareil catalytique pour em pêcher certainement l'abaissement de la température de l'ap pareil catalytique. En dehors de cela, lorsqu'une partie ou la totalité des gaz d'échappement contourne l'appareil cata lytique, si l'unité d'alimentation en carburant 74 délivre le carburant à l'appareil catalytique (lorsqu'une partie des gaz d'échappement contourne l'appareil catalytique, le carburant est délivré depuis le côté amont des gaz d'échappement), très peu de carburant délivré passe par l'appareil catalytique et le carburant brûle de manière favorable en utilisant le cata lyseur d'oxydation supporté sur l'appareil catalytique. En conséquence, la chaleur de l'opération de brûlage peut élever la température de l'appareil catalytique. Ainsi, une quantité de particules qui peut être oxydée et enlevée sur l'appareil catalytique peut être améliorée et le dépôt des particules sur l'appareil catalytique peut être empêché certainement. À ce propos après que les gaz d'échappement aient contourné l'appareil catalytique, le corps de soupape 71a est de préfé rence commuté sur la position de coupure opposée. De ce fait, si les particules se déposent sur l'appareil catalytique, les particules déposées peuvent être favorablement oxydées et en levées, comme on l'a précédemment mentionné.

En outre, dans le présent organigramme, à la place de la détermination à l'étape 301, par exemple, on peut détecter si le conducteur enfonce la pédale de frein ou relâche la pédale d'accélérateur lorsque le véhicule est arrêté. Ce temps est une condition de ralenti du moteur et ainsi la quantité de carburant injecté est très faible. En conséquence, totali té ou une partie des gaz d'échappement peut être amenée à contourner l'appareil catalytique. Lorsque la température des gaz d'échappement est faible, pas de carburant ou peu de car burant est injecté est, ainsi, même si les gaz d'échappement contournent l'appareil catalytique, aucune particule n'est émise à l'extérieur du système d'échappement. En dehors de cela, à moment, une quantité de matières nocives telles que HC, CO et NOx déchargée depuis le moteur est faible et ainsi une quantité importante de ces matières n'est émise à l'extérieur du système d'échappement.

Il est ainsi efficace qu'au moins une partie des gaz d'échappement ne soit pas amenée à passer par l'appareil ca talytique et soit amenée à le contourner comme nécessaire. Dans le présent dispositif pour purifier des gaz d'échappe ment, la partie de commutation 71 pour inverser le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz d'échappement de l'appareil catalytique est utilisé pour amener les gaz d'échappement à contourner l'appareil catalytique. Toutefois, à la place d'une telle partie de commutation, un mécanisme simple pour amener au moins une partie des gaz d'échappement à contourner l'appareil catalytique peut être prévu et les gaz d'échappement peuvent être amenés contourner l'appareil catalytique en utilisant ce mécanisme comme nécessaire.

En outre, lorsque le rapport air-carburant dans l'atmos phère environnante de l'appareil catalytique est rendu riche, c'est-à-dire lorsque la concentration d'oxygène dans celui-ci est diminuée, l'oxygène actif 0 est libéré en une fois depuis l'agent de libération d'oxygène actif 61 à l'extérieur. En conséquence, les particules déposées deviennent celles qui sont facilement oxydées par la quantité importante d'oxygène actif libéré en une fois et elles peuvent être oxydées et en levées sans générer de ce fait de flamme lumineuse.

D'autre part, lorsque le rapport ' -carburant est main tenu pauvre dans l'atmosphère environnante de l'appareil ca talytique, la surface du platine Pt est recouverte d'oxygène, c'est-à-dire qu'une contamination par l'oxygène est provo quée. Lorsqu'une telle contamination par l'oxygène est provo quée, l'action de l'oxygène sur NOx du platine Pt chut et ainsi l'efficacité d'absorption de NOx diminue. De ce fait, la quantité d'oxygène actif libéré de l'agent de libération d'oxygène actif 61 diminue. Toutefois, lorsque le rapport air-carburant est rendu riche, l'oxygène sur la surface du platine Pt est consommé et ainsi la contamination par l'oxy gène était supprimée. En conséquence, lorsque le rapport air- carburant est de nouveau commuté de riche à pauvre, l'action d'oxydation de NOx devient forte et ainsi l'efficacité de l'absorption augmente. De ce fait, la quantité d'oxygène ac tif libéré de l'agent de libération d'oxygène actif 61 aug mente.

Ainsi, lorsque le rapport air-carburant est maintenu pauvre, si le rapport air-carburant basculé de pauvre à riche, la contamination par l'oxygène du platine Pt est sup primé chaque fois à ce moment et ainsi la quantité d'oxygène actif libéré augmente lorsque le rapport air-carburant est pauvre. De ce fait, l'action d'oxydation des particules sur l'appareil catalytique 70 peut être encouragée En outre, la suppression de la contamination par l'oxy gène amène l'agent de réduction à brûler et ainsi la chaleur de brûlage augmente la température de l'appareil catalytique. En conséquence, dans l'appareil catalytique, la quantité de particules qui peut être oxydée et enlevée augmente et ainsi les particules déposées sont plus facilement oxydées et enle vées. Si le rapport air-carburant est rendu riche immédiate ment apres que le côté amont et le côté aval de l'appareil catalytique soient inversés par le corps soupape 71a, l'autre surface de piégeage sur laquelle les particules ne demeurent pas ou se déposent peut libérer la quantité impor tante d'oxygène actif. Ainsi, la quantité importante d'oxy gène actif libéré peut oxyder et enlever les particules dépo sées de manière plus sûre. Bien entendu, sans tenir compte de l'inversion du corps de soupape 71a, le rapport air-carburant peut être rendu riche une fois. En conséquence, les particu les se déposent difficilement sur l'appareil catalytique.

Comme procédé pour amener le rapport air-carburant ri che, par exemple, la combustion à basse température précédem ment mentionnée peut être effectuée. Bien entendu, lors de la commutation de la combustion normale à la combustion à basse température ou avant celle-ci, le côté amont des gaz d'échap pement et le côté aval des gaz d'échappement de l'appareil catalytique peuvent être inversés. En outre, pour amener le rapport air-carburant de l'atmosphère environnant à l'état riche, rapport air-carburant de la combustion peut être simplement rendu riche. En outre, en plus de l'injection de carburant principale pendant la course de compression, l'in jecteur de carburant peut injecter le carburant dans le cy lindre dans la course d'échappement ou la course de dilata tion (post-injection) ou peut injecter le carburant dans le cylindre pendant la course d'admission (pré-injection). Natu rellement, un intervalle entre la post-injection ou la injection et l'injection de carburant principale peut ne pas être prévu. De plus, le carburant peut être délivré au sys tème d'échappement et, dans le présent mode de réalisation, l'unité d'alimentation en carburant 74 peut délivrer le car burant au voisinage de l'appareil catalytique. Comme on l'a précédemment mentionné, la combustion à basse température est effectuée sur le côté du moteur à faible charge et ainsi la combustion basse température est souvent effectuée immédia tement après la décélération du moteur lorsqu'une coupure du carburant est effectuée. De ce fait, dans le troisième orga nigramme, immédiatement après que le corps de la soupape 71a soit amené la position intermédiaire, la combustion à basse température est fréquemment effectuée et ainsi si le corps de soupape est commuté à la position de coupure opposée, les particules déposées peuvent être oxydées et enlevées de ma nière favorable.

À cet egard, lorsque S03 existe, le calcium Ca dans les gaz d'échappement forme du sulfate de calcium CaS04 comme cen dres. Pour empêcher le blocage des engrenages de l'appareil catalytique provoqué par le sulfate de calcium CaS04, un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux ayant une tendance à l'ionisation plus puissante que celle du calcium Ca, tel que le potassium K, peut être utilisé comme agent de libération d'oxygène actif 61. En conséquence, S03 diffusé dans l'agent de libération d'oxygène actif 61 est combiné avec le potas sium K pour former du sulfate de potassium K2S04 et ainsi le calcium Ca n'est pas combiné avec S03 mais passe à travers les parois de séparation de l'appareil catalytique. En consé quence, les engrenages de l'appareil catalytique ne sont pas bloqués par les cendres. Ainsi, il est désiré utiliser, comme agent de libération d'oxygène actif 61, un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux ayant une tendance l'ionisation plus puissante que le calcium Ca, tel que le potassium K, le lithium Li, le césium Cs, le rubidium Rb, le baryum Ba ou le strontium Sr.

Même lorsqu'un seul métal noble, tel que du platine Pt, est déposé sur l'appareil catalytique, l'oxygène actif peut être libéré à partir de N02 ou de S03 maintenus sur la surface du platine Pt. Toutefois, dans ce cas, une courbe qui repré sente la quantité de particules qui peut être oxydée et enle vée (G) est légèrement décalée vers la droite comparée à la courbe pleine représentée à la Fig. 27. En outre, l'oxyde cé- rique peut être utilisé comme agent de libération d'oxygène actif. L'oxyde cérique absorbe oxygène lorsque la concentra tion d'oxygène est élevée (Ce203 -> 2Ce02) et libère l'oxygène actif lorsque la concentration d'oxygène diminue (2Ce02 -> Ce203) . En conséquence, afin d'oxyder et d'enlever les parti cules, le rapport air-carburant de l'atmosphère environnante de l'appareil catalytique doit être rendu riche à des inter valles réguliers ou à des intervalles irréguliers. À la place de l'oxyde cérique, du fer Fe ou de l'étain Sn peut être uti lisé comme agent de libération d'oxygène actif.

Comme agent de libération d'oxygène actif, en outre, il est également possible d'utiliser l'absorbant de NOx pour pu rifier le NOx. Dans ce cas, le rapport air-carburant de l'at mosphère environnante de l'appareil catalytique doit être rendu riche au moins temporairement pour libérer et réduire le NOx et SOx absorbés. I1 est préférable de rendre le rap port air-carburant riche immédiatement après le que le côté amont et le côté aval de l'appareil catalytique soit in versés.

La Fig. 32 est un quatrième organigramme pour régénérer l'appareil catalytique qui est mis en oeuvre à la place du premier organigramme. Dans le présent organigramme, le moteur est habituellement en combustion normale. Les différences - tre le présent organigramme et le premier organigramme sont expliquées ci-dessous. Dans le présent organigramme, lors qu'il est déterminé quel est le moment établi pour régénérer l'appareil catalytique à l'étape 401, le programme va une étape 402 et il est déterminé si la température (T) de l'ap pareil catalytique est égale à ou supérieure à la température prédéterminée (T1). Lorsque le résultat est négatif, le pro gramme va une étape 403 et il est déterminé si la condition de fonctionnement du moteur actuelle est à l'intérieur d' région dans laquelle la combustion à basse température peut être effectuée. Le moteur utilisé dans le premier organi gramme commute la combustion à basse température et la com bustion normale en conformité avec la table de correspondance représentee à la figure 11. Toutefois, dans la région (II) de la table de correspondance représentée à la figure 11, la combustion à basse température ne peut pas toujours être ef fectuée. Dans le côté charge du moteur plus faible de la gion (II) la combustion à basse température peut être effec tuée.

Lorsque le résultat à l'étape 403 est positive, le pro gramme va une étape 407 et la combustion à basse température est effectuée au rapport air-carburant stoechiométrique ou riche, c'est-à-dire le rapport air-carburant de régénération. Ainsi, la concentration d'oxygène de l'atmosphère environ nante de l'appareil catalytique chute et le NOx est libéré de l'appareil catalytique. Même si la température de l'appareil catalytique est basse, le NOx libéré est réduit et purifié favorablement en utilisant des quantités importantes de CO et de HC ayant une activité élevée inclut dans les gaz d'échap pement de la combustion à basse température.

Par ailleurs, lorsque le résultat à l'étape 402 est po sitif, c'est-à-dire lorsque la température de l'appareil ca- talytique est relativement élevée, le programme va à l'etape 404 et il est déterminé si une quantité de matériaux nocifs (E), par exemple, HC, CH ou NOx déchargé par la combustion normale au rapport air-carburant pauvre est plus grande que la quantité prédéterminée (E1). Lorsque le résultat est posi tif, c'est-à-dire lorsqu'une quantité de matériaux nocifs dans les gaz d'échappement est relativement importante, le programme va l'étape 403 et il est déterminé si la condition de fonctionnement du moteur actuelle est à l'intérieur la région dans laquelle la combustion à basse température peut être effectuée. Lorsque le résultat est positif, le programme va l'étape 407 et la combustion à basse température ef fectuée au rapport air-carburant de régénération en vue de régénérer l'appareil catalytique.

D'autre part, lorsque le résultat à l'étape 404 est né gatif, c'est-à-dire lorsque la quantité de matériaux nocifs dans les gaz échappement est relativement faible, le pro gramme va l'étape 405. À l'étape 405, le corps de soupape 71a est positionné à partir de la position intermédiaire à la po sition à laquelle le corps de soupape est légèrement mis à pivoter vers la première position de coupure et ainsi le res tant autre qu'une partie des gaz d'échappement est amené à contourner l'appareil catalytique 70. À ce moment, puisque la quantité de matériaux nocifs dans les gaz échappement est faible, aucun problème ne se produit. Ensuite, l'unité d'ali mentation en carburant 74 délivre le carburant au voisinage de l'appareil catalytique. Le carburant délivré est oxydé et consomme de l'oxygène en utilisant de manière favorable le catalyseur d'oxydation supporté sur l'appareil catalytique puisque la température de l'appareil catalytique est relati vement élevée et fait que la concentration d'oxygène de l'at mosphère environnante de l'appareil catalytique chute. En conséquence, le NOx est libéré de l'appareil catalytique et le NOx libéré est réduit et purifié de manière favorable.

Le carburant délivré est principalement utilisé pour amener le rapport air-carburant dans l'atmosphère environ nante de l'appareil catalytique au rapport air-carburant régénération, comme cela est expliqué dans le premier organi gramme. En conséquence, une quantité de carburant requise pour régénérer l'appareil catalytique est plus petite celle dans la régénération en utilisant la combustion à basse température.

Dans le présent organigramme, lorsque la température de l'appareil catalytique est basse ou lorsqu'une quantité de matériaux nocifs dans les gaz échappement pendant la combus tion normale est relativement importante, si la condition de fonctionnement du moteur actuelle est à l'intérieur d'une ré gion dans laquelle la combustion à basse température ne peut pas être effectuée, le carburant est délivré au voisinage de l'appareil catalytique pour régénérer l'appareil catalytique aux étapes 405 et 406. Dans ce cas, en particulier, lorsque la quantité de matériaux nocifs est importante, les gaz d'échappement ne peuvent pas être amenés à contourner l'appa reil catalytique. Dans ce cas, il est difficile que la consommation de carburant soit diminuée en comparaison à la technique antérieure, mais une telle régénération n'est pas toujours effectuée. Depuis longtemps, la régénération précé demment mentionnée où la consommation de carburant est dimi nuée est également effectuée. De ce fait, en conformité avec le présent organigramme, la consommation de carburant dans la régénération de l'appareil catalytique peut être diminuée en comparaison à la technique antérieure.

Dans le présent mode de réalisation, l'appareil cataly tique supporte lui-même l'agent de libération d'oxygène actif et l'oxygène actif libéré de l'agent de libération d'oxygène actif oxyde et enlève les particules. Toutefois, ceci ne 1i- mite pas la présente invention. Par exemple, un matériau d'oxydation de particules tel que de l'oxygène actif et N02 qui agit de la même manière que l'oxygène actif peut être li béré d'un appareil catalytique ou d'un matériau supporté sur celui-ci ou peut s'écouler dans un appareil catalytique à partir de l'extérieur. Dans le cas où le matériau d'oxydation de particule circule dans l'appareil catalytique à partir de l'extérieur, si la première surface de piégeage et la seconde surface de piégeage de la paroi de séparation sont utilisées alternativement pour piéger les particules, sur la première surface de piégeage qui est maintenant sur le côté aval des gaz d'échappement, aucune particule ne se dépose de nouveau sur les particules résiduelles et les particules résiduelles peuvent être progressivement oxydées et enlevées par le maté riau d'oxydation de particules s'écoulant depuis l'autre sur face de piégeage et ainsi les particules résiduelles sont parfaitement enlevées après une certaine durée. Pendant cette durée, l'autre surface de piégeage peut piéger les particules et les particules piégées sont oxydées et enlevées par le ma tériau d'oxydation des particules sur l'autre surface de pié geage. Ainsi, des effets identiques à ceux précédemment men tionnés peuvent être obtenus. Bien entendu, dans ce cas, si la température de l'appareil catalytique s'élève, la tempéra ture des particules elle-même s'élève et ainsi leur oxydation et enlèvement peuvent être effectués facilement.

Bien que l'invention ait été décrite en se référant à ses modes de réalisation spécifiques, il sera apparent que de nombreuses modifications peuvent être réalisées dans celle-ci par l'homme de l'art, sans sortir du concept de base et de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne caractérisé en qu'il comprend un appareil catalytique (70) disposé dans le système d'échappement, qui absorbe NOx lorsque le rapport air- carburant dans son atmosphère environnante est pauvre et qui est régénéré lorsque ledit rapport air-carburant est un rap port air-carburant de régénération qui le rapport air- carburant stoechiométrique ou riche ; un moyen de dérivation (71a, 72a, 72b) pour rendre pos sible qu'au moins une partie des gaz d'échappement contourne ledit appareil catalytique (70) ; et un moyen d'alimentation en carburant 74) pour délivrer le carburant au voisinage dudit appareil catalytique (70) ; dans lequel ledit moteur (1) comporte un moyen d'alimentation en gaz inerte pour délivrer un gaz inerte dans le cylindre (2) et peut effectuer une combustion à basse température, dans la quelle une quantité de gaz inerte dans le cylindre (2) est plus grande que la pire quantité de gaz inerte provoquant la quantité maximale de suie produite, et la combustion normale au rapport air-carburant pauvre ; lorsque ledit appareil catalytique (70) est régénéré, un premier moyen de régénération, dans lequel les gaz d'échappe ment de ladite combustion à basse température audit rapport air-carburant de régénération amène ledit rapport air- carburant dans l'atmosphère environnante dudit appareil cata lytique audit rapport air-carburant de régénération, et un second moyen de régénération, dans lequel ledit moyen de dé rivation amène au moins une partie des d'échappement à contourner ledit appareil catalytique dans ladite combustion normale et le carburant délivré par ledit moyen d'alimenta tion en carburant amène ledit rapport ' -carburant dans l'atmosphère environnante dudit appareil catalytique audit rapport air-carburant de régénération, peut etre sélectionné.

2. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne selon la revendication 1, caracté risé en ce que lorsque la température dudit appareil cataly tique (70) est inférieure à, ou est estimée être inférieure à, une température prédéterminée, ledit premier moyen de ré génération est sélectionné pour régénérer ledit appareil ca talytique (70), et lorsque la température dudit appareil ca talytique (70) est supérieure à, ou est estimée être supé rieure à, ladite température prédéterminée, ledit second moyen de régénération est sélectionné pour régénérer ledit appareil catalytique.

3. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne selon la revendication 2, caracté risé en ce que même si la température dudit appareil cataly tique (70) est supérieure à, ou est estimée être supérieure à ladite température prédéterminée, lorsqu'une quantité de ma tériaux nocifs déchargés depuis ledit cylindre (2) pendant ladite combustion normale est plus grande que, ou est estimée être plus grande qu'une quantité prédéterminée de matériaux nocifs, ledit premier moyen de régénération est sélectionné.

4. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne selon la revendication 2, caracté risé en ce que ledit appareil catalytique (70) comporte une paroi de piégeage (54) pour piéger les particules dans les gaz d'échappement, même si la température dudit appareil ca talytique (70) est supérieure à, ou est estimée être supé rieure à ladite température prédéterminée, lorsqu'une quanti té de particules déchargée depuis ledit cylindre (2) pendant ladite combustion normale est plus grande que, ou est estimée être plus grande qu'une quantité prédéterminée de particules, ledit premier moyen de régénération est sélectionné.

5. Dispositif de purification des gaz d'échappement un mo teur à combustion interne selon la revendication 4, caracté risé en ce que les particules piégées sur ladite paroi de piégeage (54) sont oxydées.

6. Dispositif de purification des gaz d'échappement un mo teur à combustion interne selon la revendication 5, caracté risé en ce que ladite paroi de piégeage (54) supporte un agent de libération d'oxygène actif (61), et l'oxygène actif libéré de l'agent de libération d'oxygène actif (61) oxyde lesdites particules piégées sur ladite paroi de piégeage(54).

7. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne selon la revendication 6, caracté risé en ce que ledit agent de libération d'oxygène actif (61) aspiré maintient l'oxygène lorsque l'oxygène en excès est présent dans l'environnement et libère l'oxygène conservé comme oxygène actif lorsque la concentration d'oxygène dans l'environnement chute.

8. Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un mo teur à combustion interne selon l'une quelconque des revendi cations 5 à 7, caractérisé en ce que ledit dispositif (70) comprend un moyen d'inversion pour inverser le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz échappement dudit appareil catalytique et ledit moyen de dérivation comme un ensemble ou comprend ledit moyen d'inversion et ledit moyen de dérivation de manière séparée, ladite paroi de piégeage (54) comporte une première surface de piégeage et une seconde surface de piégeage, et ledit moyen d'inversion inverse le côté amont des gaz d'échappement et le côté aval des gaz échappement dudit appareil catalytique (70) de sorte que la dite première surface de piégeage et ladite seconde surface de piégeage sont utilisées alternativement pour piéger les particules.