FR2862715A1 - Vehicule automobile a moteur a combustion, notamment diesel, equipe d'un piege a nox pilote par l'injection - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion (1), notamment de type Diesel, et un dispositif de traitement (60) des gaz d'échappement du moteur, le moteur (1) comprenant une chambre de combustion (20), un dispositif d'injection (40) de carburant, des soupapes d'admission et d'échappement (22, 21), et des moyens (50) de pilotage du dispositif d'injection (40) et des soupapes (21, 22), le dispositif de traitement (60) comprenant un piège à NOx (61) fonctionnant sélectivement dans un mode accumulation dans lequel les NOx des gaz d'échappement sont stockés sous forme oxydée, et dans un mode régénération dans lequel les NOx stockés sont réduits et libérés.Selon l'invention, les moyens de pilotage (50) adoptent des première et seconde stratégies respectivement en mode accumulation et en mode régénération du piège à NOx (61), ce piège adoptant ses modes accumulation ou régénération en fonction de la stratégie adoptée par les moyens de pilotage (50).

Description

automobiles dans le but de réduire les rejets, mais leur adaptation à des
moteurs Diesel pose des difficultés.
Un moteur Diesel émet des gaz d'échappement à basse température, présentant un excès d'air. La température de fonctionnement d'un dispositif de traitement à catalyse monté près du moteur est ainsi de 170 à 200 C après démarrage à froid du moteur Diesel. Le catalyseur doit donc fonctionner dans une plage de température relativement basse, alors qu'on sait que l'efficacité d'un catalyseur croît généralement avec la température. Le dispositif de traitement à catalyse utilisé couramment pour les moteurs à essence ne peut donc pas être adapté simplement à un moteur Diesel.
Par ailleurs, les normes actuelles prévoient des valeurs limites d'émission absolues, c'est-à-dire indépendantes de la cylindrée des moteurs. Le dispositif de traitement à catalyse doit donc présenter une efficacité relativement plus élevée pour les grosses cylindrées que pour les petites.
On connaît plusieurs types de dispositifs de traitement de gaz d'échappement à catalyse susceptibles d'être adaptés à un moteur Diesel.
Le dispositif le plus courant utilise des métaux comme catalyseur pour traiter les gaz d'échappement par oxydation, ce qui contribue à la réduction des émissions de HC, de CO, de particules, et dans une moindre mesure de NOx. L'utilisation de métaux nobles comme catalyseur permet d'augmenter les rendements pour les NOx. Ce dispositif est connu sous le nom de catalyse DéNOx passive car on sait que dans ce type de traitement les HC présents dans les gaz d'échappement agissent comme réducteurs de NOx.
Un autre type de dispositif joue sur la propriété mentionnée ci-dessus pour obtenir des rendements plus élevés pour les NOx. Ces dispositifs comprennent des moyens pour réaliser une post-injection de carburant dans le conduit d'échappement, entre la sortie de la chambre de combustion et le dispositif de traitement des gaz d'échappement. On enrichit ainsi le gaz à traiter en HC, ce qui conduit à un taux de conversion plus élevé du dispositif pour les NOx. Ce dispositif est connu sous le nom de catalyse DéNOx active.
D'autres dispositifs mettent en oeuvre des procédés de catalyse plus complexes, comme les dispositifs de type catalyse SCR (Réduction Catalytique Sélective) ou les pièges à NOx.
Ces dispositifs permettent d'obtenir des émissions de NOx significativement plus faibles que ceux décrits plus haut.
Le piège à NOx est déjà utilisé pour des véhicules équipés de moteurs à essence fonctionnant en mélange pauvre. Il fonctionne alternativement suivant deux modes: un mode pauvre d'accumulation dans lequel les NOx des gaz d'échappement traités sont piégés en continu et s'accumulent dans le piège à NOx, et un mode riche de régénération du piège consistant en de courtes phases intermittentes.
L'utilisation d'un piège de ce type permet de réduire les émissions de NOx de plus de 60% par rapport au même véhicule sans piège à NOx, d'après des essais réalisés pour un véhicule particulier selon un cycle normalisé connu sous le sigle NEDC. Néanmoins, il nécessite en mode régénération une forte concentration de HC dans les gaz d'échappement traités par le piège.
Une solution possible pour obtenir ces gaz d'échappement riches et à forte concentration en HC consiste à réaliser une injection de carburant dans la conduite d'échappement en amont du piège à NOx, comme dans la catalyse DéNOx active. Cette solution présente plusieurs défauts. Elle est complexe techniquement puisque le véhicule comprend un point d'injection supplémentaire. Par ailleurs, le surdosage du carburant injecté peut conduire à un colmatage du piège à NOx et/ou à la destruction thermique du catalyseur.
Une autre solution consiste à réaliser une post injection dans le cylindre permettant d'enrichir les gaz d'échappement ou HC. Cette solution est caractérisée par un risque important d'impact de carburant sur les parois du cylindre, qui peuvent conduire à un grippage du moteur.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un véhicule automobile dont le dispositif de traitement de gaz est équipé d'un piège à NOx, et qui peut fournir des gaz d'échappement riches et à forte concentration en HC pendant la phase de régénération du piège sans présenter les défauts mentionnés ci-dessus.
A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les moyens de pilotage pilotent sélectivement le dispositif d'injection et les soupapes suivant des première et seconde stratégies respectivement en mode accumulation et en mode régénération du piège à NOx, ce piège adoptant ses modes accumulation ou régénération en fonction de la stratégie adoptée par les moyens de pilotage.
Dans un mode de réalisation possible de l'invention, les mouvements du piston dans le cylindre définissent au moins une phase d'échappement pendant laquelle le volume de la chambre de combustion diminue et les soupapes d'admission et d'échappement sont respectivement fermée et ouverte, et une phase d'admission suivant la phase d'échappement pendant laquelle le volume de la chambre de combustion augmente et les soupapes d'admission et d'échappement sont respectivement ouverte et fermée, le piston se trouvant en fin de phase d'échappement à un point mort haut admission, et, en mode régénération, les moyens de pilotage commandent l'injection d'au moins une partie du carburant autour du point mort haut admission.
L'invention peut également avantageusement présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
- En mode régénération, les moyens de pilotage commandent l'injection d'au moins une partie du carburant dans un intervalle compris entre moins soixante-dix degrés vilebrequin et plus soixante-dix degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission.
- En mode régénération, les moyens de pilotage commandent la fermeture des soupapes d'échappement à un instant proche du point mort haut admission, l'ouverture des soupapes d'admission après la fermeture des soupapes d'échappement, et l'injection d'au moins une partie du carburant pendant que les soupapes d'échappement et d'admission sont fermées simultanément.
- En mode régénération, les soupapes d'admission sont ouvertes au moins soixante-dix degrés vilebrequin après le point mort haut admission (PMHA).
- En mode régénération, les soupapes d'échappement 20 sont fermées au moins soixante-dix degrés vilebrequin avant le point mort haut admission (PMHA).
- En mode régénération, les moyens de pilotage commandent la fermeture des soupapes d'échappement à un instant proche du point mort haut admission, l'ouverture des soupapes d'admission avant la fermeture des soupapes d'échappement, et l'injection d'au moins une partie du carburant pendant que les soupapes d'échappement et d'admission sont ouvertes simultanément.
- En mode régénération, les soupapes d'échappement sont fermées après le point mort haut admission.
- En mode régénération, les soupapes d'échappement sont fermées au moins vingt degrés vilebrequin après le point mort haut admission.
- En mode régénération, les moyens de pilotage 35 commandent l'injection d'au moins une partie du carburant dans un intervalle compris entre moins vingt degrés vilebrequin et plus vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission.
- Les mouvements du piston définissent une phase de compression suivant la phase d'admission pendant laquelle le volume de la chambre de combustion diminue et les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées, le piston se trouvant en fin de phase de compression à un point mort haut compression, les moyens de pilotage commandant l'injection d'une partie du carburant autour du point mort haut compression en mode régénération du piège à NOx.
- Les mouvements du piston définissent une phase de compression suivant la phase d'admission pendant laquelle le volume de la chambre de combustion diminue et les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées, le piston se trouvant en fin de phase de compression à un point mort haut compression, les moyens de pilotage commandant l'injection de la totalité du carburant autour du point mort haut compression en mode accumulation du piège à NOx.
- Le piston est de type à bol, le dispositif d'injection étant adapté pour injecter le carburant dans le bol quand le piston est proche du point mort haut admission.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique du moteur et du dispositif de traitement de gaz du véhicule de l'invention, - la figure 2 est une représentation graphique de la pression dans la chambre de combustion de la figure 1, en ordonnée, en fonction de la position du piston, en abscisse, exprimée en degrés vilebrequins, pour la stratégie d'injection correspondant au mode accumulation du piège à NOx, la seringue représentant le moment d'injection du carburant dans le cylindre, - la figure 3 est une représentation graphique similaire à celle de la figure 2, pour la stratégie d'injection correspondant au mode régénération du piège à NOx, pour un premier mode de réalisation de l'invention consistant à injecter 100% du carburant au point mort haut admission, - la figure 4 est une représentation graphique de la levée des soupapes d'admission (courbe Ad) et d'échappement (Courbe Ec), en ordonnée, en fonction de la position du piston, en abscisse, exprimée en degrés vilebrequins, la seringue représentant le moment d'injection du carburant dans le cylindre, pour la stratégie d'injection de la figure 3, selon un première variante de réalisation de l'invention, - les figures 5 et 6 sont des représentations graphiques similaires à celle de la figure 4, pour une seconde variante de réalisation de l'invention, la figure 7 est une représentation graphique similaire à celle de la figure 2, illustrant un second mode de réalisation de l'invention dans lequel, en mode accumulation du piège à NOx, une partie du carburant est injecté au point mort haut admission et le reste au point mort haut combustion, et la figure 8 est une représentation graphique montrant quelle stratégie d'injection de carburant est choisie pour le moteur de la figure 1, en fonction de la charge du moteur (en ordonnée, exprimée en %) et du régime moteur (en abscisse, exprimée en tours/minute).
L'invention va être décrite pour un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion Diesel 1, et un dispositif 60 de traitement des gaz d'échappement du moteur 1.
Le moteur 1 comprend de manière connue au moins un cylindre 10 et une culasse 25 délimitant une chambre de combustion 20, un piston 30, et un dispositif d'injection de carburant directement dans la chambre de combustion 20, le piston 30 se déplaçant alternativement à l'intérieur du cylindre 10 en faisant varier le volume de la chambre de combustion 20.
Le moteur comprend typiquement quatre cylindres mais l'invention peut s'appliquer à des moteurs à plus ou à moins de quatre cylindres.
Le moteur comprend également, pour chaque chambre de combustion 20, des soupapes 21 d'échappement des gaz d'échappement résultant de la combustion du carburant dans ladite chambre vers le dispositif de traitement de gaz 60, et des soupapes d'admission 22 d'air frais dans la chambre de combustion 20, ces soupapes étant portées par la culasse 25 de chaque chambre de combustion 20 correspondante.
Enfin, le moteur comprend des moyens de pilotage 50 du dispositif d'injection 40, et des soupapes d'échappement 21 et d'admission 22 des différentes chambres de combustion 20.
Le piston 30 peut comprendre un bol 31 ou ne pas en comprendre.
Les mouvements du piston 30 dans le cylindre 10 définissent quatre phases successives.
Pendant une première phase d'admission A, l'air frais venant de l'extérieur du moteur pénètre dans la chambre de combustion 20 à travers les soupapes d'admission 22 ouvertes. Les soupapes d'échappement 21 sont fermées. Le piston 30 se déplace dans un premier sens, symbolisé par la flèche Fi de la figure 1, entraînant l'augmentation du volume de la chambre de combustion 20, créant un appel d'air vers cette chambre lorsque les soupapes d'admission 22 sont ouvertes.
Pendant une seconde phase de compression C, le piston 30 fait mouvement dans un second sens inverse du premier, symbolisé par la flèche F2 de la figure 1, et les soupapes d'admission 22 et d'échappement 21 sont fermées. Le volume de la chambre de combustion 20 diminue et la pression et la température dans celle-ci augmentent. Le piston se trouve en fin de phase de compression C à un point mort haut compression PMHC.
La phase de compression C se termine par la combustion du carburant, qui a été injecté préalablement dans la chambre de combustion 20 par le dispositif d'injection 40, comme on le verra plus loin.
Le carburant s'auto-enflamme quand les conditions de pression et de température sont adéquates, et se consume avec l'oxygène de l'air, cette opération produisant les gaz d'échappement.
Une troisième phase d'expansion X suit la phase de compression C pendant laquelle le piston 30 repart dans le premier sens sous l'effet de l'augmentation de la pression dans la chambre de combustion 20 résultant de la combustion du carburant.
Le volume de la chambre de combustion 20 augmente donc, pendant que les soupapes d'admission 22 et d'échappement 21 restent fermées.
Enfin, pendant une quatrième phase d'échappement E, les soupapes d'échappement 21 sont ouvertes pendant que le piston 30 se déplace dans le second sens, les soupapes d'admission 22 restant fermées. Les gaz d'échappement sont alors chassés de la chambre de combustion 20 vers le dispositif de traitement de gaz 60 par les soupapes d'échappement 21, pendant que le volume de la chambre diminue.
Le piston 30 se trouve en fin de phase d'échappement E à un point mort haut admission PMHA.
Le dispositif 60 de traitement comprenant un piège à NOx 61 alimenté d'un côté amont par les gaz d'échappement venant des chambres de combustions 20 du moteur 1, ces gaz, après purification dans le piège, sortant d'un côté aval de celui-ci et étant dirigé vers l'échappement du véhicule (non représenté).
Le piège à NOx fonctionne sélectivement dans un mode accumulation dans lequel les NOx des gaz d'échappement sont stockés sous forme oxydée dans le dispositif, et dans un mode régénération dans lequel les NOx stockés sous forme oxydée sont réduits en azote N2 et libérés.
Dans le mode accumulation, les gaz d'échappement sont en excès d'air, et les NOx sont oxydés en NO2 dans le piège, et stockés sous forme de nitrates NO3 dans des moyens de stockage du piège, non représentés.
Dans le mode régénération, les gaz d'échappement sont riches en HC. Les nitrates NO3 stockés dans le piège sont réduits en azote N2 gazeux par le flux de gaz d'échappement traversant le piège, et sont entraînés par ces gaz vers l'échappement du véhicule.
Le piège à NOx fonctionne alternativement en mode accumulation et en mode régénération, pendant des périodes respectivement relativement longues et relativement courtes.
Selon l'invention, les moyens de pilotage 50 pilotent le dispositif d'injection 40 et les soupapes 21 et 22 suivant une première stratégie en mode accumulation du piège à NOx 61, et suivant une seconde stratégie différente de la première en mode régénération. De façon particulièrement avantageuse, le piège à NOx adopte ses modes accumulation ou régénération en fonction de la stratégie adoptée par les moyens de pilotage 50.
Les première et seconde stratégies conduisent respectivement à des gaz d'échappement en excès d'air et pauvres en HC, et à des gaz d'échappement riches et à forte concentration en HC.
Le mode de fonctionnement du piège à NOx, accumulation ou régénération, dépend seulement de la stratégie adoptée par les moyens de pilotage 50, le basculement de ces moyens entre les première et seconde stratégies suffisant pour faire changer le piège à NOx de mode de fonctionnement.
Comme le montre la figure 2, en mode accumulation du piège à NOx 61, les moyens de pilotage 50 commandent l'injection de la totalité du carburant autour du point mort haut compression PMHC.
En mode régénération, les moyens de pilotage 50 commandent l'injection d'au moins une partie du carburant autour du point mort haut admission PMHA, comme le montrent les figures 4 à 7.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 4 à 6, la totalité du carburant est injectée autour du point mort haut admission PMHA.
Cette stratégie présente le défaut que le piège à NOx ne peut adopter son mode régénération que pour les basses charges du moteur, comme le montre la figure 8. La zone de fonctionnement du moteur dans lequel la régénération est possible dans ce premier mode de réalisation de l'invention est la zone 1 de la figure 8, et on peut voir qu'elle est limitée à une plage de vitesse moteur allant de 1000 à 3500 tours/minutes, et à une plage de charge moteur allant de 0 à 50% de la charge maximale environ.
Le second mode de réalisation permet d'élargir cette zone, et consiste à injecter une partie du carburant autour du point port haut admission PMHA, et le reste autour du point mort haut compression PMHC. La zone de fonctionnement du moteur dans lequel la régénération est possible s'élargit jusqu'à une charge moteur de 75%, et une vitesse de 3750 tours/minute environ, et correspond à la zone 2 de la figure 8.
On va maintenant décrire dans le détails les conditions dans lesquelles est effectuée l'injection de carburant autour du point mort haut admission PMHA, en référence aux figures 4 à 6.
Dans une première variante de réalisation, correspondant à la figure 4, les soupapes d'échappement 21 sont refermées à un instant proche du point mort haut admission PMHA, avant l'ouverture des soupapes d'admission 22, le carburant étant injecté pendant la période où les soupapes d'échappement 21 et d'admission 22 sont fermées simultanément.
Le carburant est injecté dans un intervalle de temps compris entre moins soixante-dix degrés vilebrequin et plus soixante-dix degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA, et de préférence entre moins vingt et plus vingt degrés vilebrequins.
Les soupapes d'échappement 21 sont fermées au moins vingt degrés vilebrequin avant le point mort haut admission PMHA, par exemple soixantedix degrés vilebrequin avant le point mort haut admission PMHA.
Les soupapes d'admission 22 sont ouvertes au moins vingt degrés vilebrequin après le point mort haut admission PMHA, par exemple soixantedix degrés vilebrequin après celui-ci.
Comme les soupapes d'échappement 21 sont fermées tôt, la quantité de gaz d'échappement résiduels dans la chambre de combustion 20 est relativement importante, et la pression et la température dans la chambre de combustion 20 au moment de l'injection du carburant sont importantes également.
Le carburant injecté est donc rapidement vaporisé, limitant la quantité de liquide qui risque d'impacter les parois de la chambre de combustion ou du cylindre.
Cet aspect est particulièrement important car on sait que l'impact du carburant liquide sur ces parois entraîne des dépôts de carburant liquide, le carburant se diluant dans l'huile de lubrification du cylindre. Ces dépôts rendent le mélange avec l'air non homogène, et créent des richesses locales qui entraînent la formation de NOx et de suies. Par ailleurs ces impacts répétés peuvent à la longue générer des problèmes mécaniques comme par exemple le gommage de segments.
Enfin, le mélange entre le carburant et l'air frais introduit pendant la phase d'admission est favorisé du fait que le carburant est vaporisé.
L'ouverture des soupapes d'admission 22 est retardée après le point mort haut admission PMHA de façon à ce que le piston 30 se soit suffisamment déplacé pour faire baisser la pression dans la chambre de combustion et que les gaz d'échappement résiduels mélangés au carburant ne soient pas refoulés à travers les soupapes d'admission 22.
L'injection du carburant ne doit pas non plus être faite trop tard car les gaz d'échappement seraient alors à une pression et une température plus basses, du fait du déplacement du piston 30 et de l'augmentation du volume de la chambre de combustion 20.
L'intervalle de moins soixante-dix degrés vilebrequin à plus soixante-dix degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA est un optimum pour l'injection du carburant.
Dans une seconde variante de réalisation représentée sur la figure 5, les soupapes d'échappement 21 sont en position ouverte au moment de l'injection du carburant, et cette injection est réalisée dans un intervalle de temps compris entre moins vingt degrés vilebrequin et plus vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA, c'est-à-dire à un moment où des gaz d'échappement chauds se trouvent encore dans la chambre de combustion. Le carburant se réchauffe donc au contact de ces gaz et va donc se disperser et se vaporiser partiellement au contact de ces gaz d'échappement résiduels.
Les soupapes d'échappement 21 se ferment après le point mort haut admission PMHA, typiquement trente degrés vilebrequin après le point mort haut admission PMHA.
Les soupapes d'admission 22 s'ouvrent typiquement quinze degrés vilebrequin avant le point mort haut admission PMHA.
Du carburant, vaporisé au contact des gaz d'échappement, peut donc s'échapper de la chambre de combustion 20 à travers les soupapes d'échappement 21 et 35 d'admission 22.
Quand le piston 30 quitte le point mort haut admission PMHA pour commencer son mouvement dans le premier sens, en début de phase d'admission A, ces vapeurs de carburant sont réaspirées dans la chambre de combustion 20.
Si le carburant était injecte avant moins vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA, une quantité importante de vapeur de carburant pourrait être entraînée à travers les soupapes d'échappement 21.
A l'inverse, si le carburant était injecté après plus vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA, la quantité de gaz d'échappement chauds résiduels dans la chambre de combustion serait trop faible, l'échauffement du carburant ne serait pas suffisant et le carburant injecté risquerait d'impacter les parois du cylindre.
L'intervalle de moins vingt degrés vilebrequin à plus vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission PMHA est donc un optimum pour l'injection du carburant.
Dans ce mode de réalisation, il est donc impératif que les soupapes d'échappement 21 se ferment après le point mort haut admission PMHA pour autoriser la réaspiration des vapeurs de carburant dans la chambre de combustion 20.
Comme le montre la figure 6, la fermeture des soupapes d'échappement 21 peut être retardées, par exemple à soixante degrés vilebrequins après le PMHA, pour favoriser la réaspiration des gaz d'échappements contenant du carburant vaporisé.
Les deux variantes de réalisation décrites ci-dessus permettent donc d'obtenir un mélange entre le carburant et l'air frais introduit pendant la phase d'admission particulièrement homogène, et complètement introduit dans la chambre de combustion au moment où l'auto-inflammation du carburant se produit. Il en résulte une réduction des quantités de suies et de NOx formées et une augmentation de la quantité de HC produits.
On estime la quantité de suies formée pour ces deux variantes de réalisation à 0,10 FSN pour un régime moteur de 1500 tour/minute et une pression de 3 bars PME (Pression Moyenne Efficace), pour 1 FSN dans les mêmes conditions pour une injection effectuée à 100% autour du point mort haut combustion PMHC. En effet, le mélange carburant/ air dans la seconde stratégie de pilotage présente une richesse inférieure à 1, ce qui limite les zones riches propices à la formation de suies. La richesse est inférieure à 1 du fait de la quantité importante de gaz d'échappement résiduels restant dans la chambre de combustion à chaque cycle, la quantité d'air frais dans le mélange air / carburant étant donc moins grande.
La quantité de NOx formée est inférieure à 10 ppm pour un régime moteur de 1500 tour/minute et une pression de 3 bars PME, pour 100 ppm dans les mêmes conditions pour une injection effectuée à 100% autour du point mort haut combustion PMHC. En effet, les températures de combustion dans cette seconde stratégie de pilotage sont moins élevées que dans la première du fait de la bonne homogénéité du mélange air / carburant, ce qui limite la quantité de NOx formée.
De plus, la seconde stratégie de pilotage génère des quantités de HC et de monoxyde de carbone CO relativement plus fortes que la première stratégie de pilotage. On estime les quantités de HC et de monoxyde de carbone formées respectivement à 3000 ppm et 1% pour un régime moteur de 1500 tour/minute et une pression de 3 bars PME avec la seconde stratégie de pilotage, et à 4000 ppm et 2% dans les mêmes conditions avec la première stratégie de pilotage.
On comprend donc bien que la seconde stratégie de pilotage génère des gaz d'échappement tout à fait adéquats pour le piège à NOx en mode régénération. La quantité de CO et de HC peut être par ailleurs modulée en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, en particulier de la quantité de carburant injecté autour du point port haut admission PMHA, du rapport entre la quantité injectée autour du point port haut admission PMHA et du point port haut compression PMHC, et des quantités de gaz résiduels enfermés avec le carburant au moment de l'injection autour du point port haut admission PMHA.
On voit sur la figure 8 que le mode de fonctionnement accumulation du piège à NOx, correspondant à la zone 3 de cette figure, est le seul qui soit adapté quand le moteur est soumis à une forte charge. Le mode de fonctionnement régénération ne peut être adopté que pour une charge moyenne du moteur, avec une injection mixte partiellement au point port haut admission PMHA et partiellement point mort haut compression PMHC, ou pour une charge faible du moteur, avec une injection entièrement au point port haut admission PMHA.
Par ailleurs, l'invention est particulièrement adaptée au cas d'un moteur à injection directe dans les chambres de combustion et muni de pistons à bols. Chaque bol délimite la chambre de combustion correspondante d'un côté opposé à la culasse. Le dispositif d'injection est dans ce cas adapté pour injecter le carburant directement dans le bol du piston quand celui-ci se trouve autour du point mort haut admission PMHA ou du point mort haut combustion PMHC. On limite ainsi le risque d'impact direct de carburant sur les parois du cylindre. On sait en effet, comme on l'a décrit précédemment, que ces impacts peuvent entraîner des problèmes mécaniques, comme par exemple le gommage des segments, et peuvent conduire à l'augmentation des rejets de suies.
On conçoit donc bien que le véhicule de l'invention présente des avantages significatifs. Il est équipé d'un dispositif de traitement de gaz munid'un piège à NOx permettant de diminuer considérablement les émissions de NOx. Le basculement de ce piège du mode accumulation au mode régénération ne nécessite aucun équipement supplémentaire et est réalisé de façon très simple, en modifiant la stratégie de fonctionnement du moteur, et principalement le moment d'injection du carburant.
De plus, en mode régénération, la combustion ne génère que de faibles quantités de HC et de monoxyde de carbone CO.
Les phases de régénération du piège à NOx sont 10 brèves et sont de préférence effectuées quand le moteur fonctionne à faible charge.
Par ailleurs, l'utilisation d'un piston à bol et d'un dispositif d'injection adapté permet de s'assurer qu'il n'y a pas d'impact de carburant sur les parois du cylindre.
On notera enfin que l'invention est particulièrement adaptée aux véhicules équipés de moteurs Diesel mais convient également aux véhicules équipés de moteurs à essence.
Les moteurs peuvent ou non être équipés de moyens pour recycler une partie des gaz d'échappement à l'admission d'air, selon la technique dite EGR (External Gas Recirculation).

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion (1), notamment de type Diesel, et un dispositif de traitement (60) des gaz d'échappement du moteur, le moteur (1) comprenant une chambre de combustion (20) délimitée au moins par un cylindre (10), un piston (30) se déplaçant alternativement dans le cylindre (10) en faisant varier le volume de la chambre de combustion (20), un dispositif d'injection (40) de carburant dans la chambre de combustion (20), au moins une soupape (22) d'admission d'air frais dans la chambre de combustion (20), au moins une soupape (21) d'échappement des gaz d'échappement résultant de la combustion du carburant dans la chambre de combustion (20) vers le dispositif de traitement (60), et des moyens (50) de pilotage du dispositif d'injection (40) et des soupapes (21, 22), le dispositif de traitement (60) comprenant un piège à NOx (61) fonctionnant sélectivement dans un mode accumulation dans lequel les NOx des gaz d'échappement sont stockés sous forme oxydée dans le dispositif, et dans un mode régénération dans lequel les NOx stockés sous forme oxydée sont réduits en azote N2 et libérés, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (50) pilotent sélectivement le dispositif d'injection (40) et les soupapes (21, 22) suivant des première et seconde stratégies respectivement en mode accumulation et en mode régénération du piège à NOx (61), ce piège adoptant ses modes accumulation ou régénération en fonction de la stratégie adoptée par les moyens de pilotage (50).
2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements du piston (30) dans le cylindre {10) définissent au moins une phase d'échappement (E) pendant laquelle le volume de la chambre de combustion (20) diminue et les soupapes d'admission et d'échappement (22, 21) sont respectivement fermée et ouverte, et une phase d'admission (A) suivant la phase d'échappement (E) pendant laquelle le volume de la chambre de combustion (20) augmente et les soupapes d'admission et d'échappement (22, 21) sont respectivement ouverte et fermée, le piston (30) se trouvant en fin de phase d'échappement à un point mort haut admission (PMHA), et en ce que, en mode régénération, les moyens de pilotage (50) commandent l'injection d'au moins une partie du carburant autour du point mort haut admission (PMHA).
3. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que, en mode régénération, les moyens de pilotage (50) commandent l'injection d'au moins une partie du carburant dans un intervalle compris entre moins soixante-dix degrés vilebrequin et plus soixante-dix degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission (PMHA).
4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que, en mode régénération, les moyens de pilotage (50) commandent la fermeture des soupapes d'échappement (21) à un instant proche du point mort haut admission (PMHA), l'ouverture des soupapes d'admission (22) après la fermeture des soupapes d'échappement (21), et l'injection d'au moins une partie du carburant pendant que les soupapes d'échappement et d'admission (21, 22) sont fermées simultanément.
5. Véhicule suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, en mode régénération, les soupapes d'admission (22) sont ouvertes au moins vingt degrés vilebrequin après le point mort haut admission (PMHA).
6. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que, en mode régénération, les soupapes d'échappement (21) sont fermées au moins vingt degrés vilebrequin avant le point mort haut admission (PMHA).
7. Véhicule suivant la revendications 2, caractérisé en ce que, en mode régénération, les moyens de pilotage (50) commandent la fermeture des soupapes d'échappement (21) à un instant proche du point mort haut admission (PMHA), l'ouverture des soupapes d'admission {22) avant la fermeture des soupapes d'échappement (21), et l'injection d'au moins une partie du carburant pendant que les soupapes d'échappement et d'admission (21, 22) sont ouvertes simultanément.
8. Véhicule suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, en mode régénération, les soupapes d'échappement (21) sont fermées après le point mort haut admission (PMHA).
9. Véhicule suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, en mode régénération, les soupapes d'échappement (21) sont fermées au moins vingt degrés vilebrequin après le point mort haut admission (PMHA).
10. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que, en mode régénération, les moyens de pilotage (50) commandent l'injection d'au moins une partie du carburant dans un intervalle compris entre moins vingt degrés vilebrequin et plus vingt degrés vilebrequin par rapport au point mort haut admission (PMHA).
11. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les mouvements du piston (30) définissent une phase de compression (C) suivant la phase d'admission (A) pendant laquelle le volume de la chambre de combustion (20) diminue et les soupapes d'admission et d'échappement (22, 21) sont fermées, le piston (30) se trouvant en fin de phase de compression à un point mort haut compression (PMHC), les moyens de pilotage (50) commandant l'injection d'une partie du carburant autour du point mort haut compression (PMHC) en mode régénération du piège à NOx (61).
12. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que les mouvements du piston (30) définissent une phase de compression (C) suivant la phase d'admission (A) pendant laquelle le volume de la chambre de combustion (20) diminue et les soupapes d'admission et d'échappement (22, 21) sont fermées, le piston (30) se trouvant en fin de phase de compression à un point mort haut compression (PMHC), les moyens de pilotage (50) commandant l'injection de la totalité du carburant autour du point mort haut compression (PMHC) en mode accumulation du piège à NOx (61).
13. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le piston (30) est de type à bol, le dispositif d'injection (40) étant adapté pour injecter le carburant dans le bol (31) quand le piston (30) est proche du point mort haut admission (PMHA).
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