FR2863657A1 - Methode et dispositif de traitement des gaz d'echappement - Google Patents

Methode et dispositif de traitement des gaz d'echappement Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une méthode et un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur (10) à combustion interne d'un véhicule automobile à travers des moyens de traitement (24), selon laquelle on alimente ledit moteur (10) à combustion interne en carburant dans des phases de fonctionnement et on guide lesdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de traitement (24) ; selon ladite méthode, on écarte lesdits gaz d'échappement desdits moyens de traitement (24) dans d'autres phases de fonctionnement dudit moteur (10) dans lesquelles l'alimentation en carburant est stoppée.

Description

1 2863657 Méthode et dispositif de traitement des gaz d'échappement
La présente invention se rapporte à une méthode et à un dispositif 5 de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile.
Des dispositifs connus de traitement des gaz d'échappement permettent de faire passer lesdits gaz d'échappement à travers des moyens de traitement adaptés à filtrer et/ou à transformer les particules et to les composés polluants qu'ils contiennent.
De tels moyens de traitement, par exemple, sont connus sous le nom de pot catalytique et ils comprennent à l'intérieur un catalyseur adapté à promouvoir des réactions de dégradation des polluants, par exemple des réducteurs, en constituants plus inoffensifs dont le rejet dans l'atmosphère est acceptable. Ce catalyseur est amorcé à partir d'un seuil déterminé de température, et l'énergie lui est fournie par l'énergie thermique des gaz brûlés des gaz d'échappement.
D'autres moyens de traitement sont constitués de filtres à particules, notamment pour les moteurs fonctionnant par auto-allumage, et les particules qu'ils accumulent sont dégradées en les portant à haute température périodiquement, durant le fonctionnement du moteur, de façon à régénérer le filtre à particules.
Ces moyens de traitement sont ainsi mis en oeuvre grâce à l'énergie thermique des gaz d'échappement. Or, pour commander l'avancement du véhicule on entraîne un accélérateur de façon à alimenter le moteur en carburant. Le moteur est alors dans une phase de fonctionnement dans laquelle il produit des gaz d'échappement chauds, mais lorsque l'accélérateur est relâché, le moteur est dans une autre phase de fonctionnement où il ne consomme aucun carburant et les gaz d'échappement sont essentiellement constitués d'air relativement froid.
Ainsi, dès que l'accélérateur est relâché brutalement (lâché de pied) les gaz d'échappement fournissent moins d'énergie thermique aux 2 2863657 moyens de traitement qui ne fonctionnent alors plus dans des conditions optimales.
En outre, pour les filtres à particules ou encore pour d'autres moyens de traitement par exemple les Nox-trap , lorsque les composés qu'ils 5 contiennent sont en phase de dégradation et plus précisément de combustion, un apport trop important d'oxygène durant le relâchement de l'accélérateur emballe la réaction et peut conduire à la dégradation des moyens de traitement.
Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente io invention est alors de fournir une méthode et un dispositif adapté à sa mise en oeuvre qui permettent non seulement d'améliorer les conditions de fonctionnement des moyens de traitement, mais aussi d'éviter leur dégradation pour certains types.
Un but de la présente invention est alors de proposer, selon un is premier objet, une méthode de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, à travers des moyens de traitement, selon laquelle on alimente ledit moteur à combustion interne en carburant dans des phases de fonctionnement et on guide lesdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de traitement; ladite méthode consistant à écarter lesdits gaz d'échappement desdits moyens de traitement dans d'autres phases de fonctionnement dudit moteur dans lesquelles l'alimentation en carburant est stoppée.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la déviation des gaz d'échappement en dehors des moyens de traitement, à l'extérieur du véhicule, dès que l'injection en carburant est stoppée et précisément lorsque l'accélérateur est relâché. De la sorte, les gaz d'échappement qui ne contiennent alors plus de gaz brûlés et sont relativement froids, ne perturbent plus l'équilibre thermique des moyens de traitement en abaissant leur température; ils ne polluent pas non plus puisqu'ils ne contiennent pas de gaz brûlés. Ensuite, dès que le moteur est de nouveau alimenté en carburant, la combustion reprend et les gaz d'échappement 3 2863657 contenant les gaz brûlés sont à nouveau guidés à travers les moyens de traitement et leur cède de l'énergie thermique.
En outre, durant la phase de régénération de moyens de traitement particuliers, dès que l'alimentation en carburant cesse, on dévie les gaz d'échappement de façon à éviter un apport trop important d'oxygène qui emballerait la réaction.
De façon à détecter les phases durant lesquelles l'alimentation cesse, et ce de manière relativement précise, puisqu'elles peuvent être brèves, on calcule la valeur du débit d'alimentation en carburant. Ainsi, io dès que le débit devient nul ou inférieur à un seuil déterminé, les gaz d'échappement sont déviés et écartés des moyens de traitement.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, on détecte lesdites autres phases de fonctionnement où l'alimentation cesse en contrôlant la position d'une is pédale d'accélération ou accélérateur. Cet accélérateur étant maintenu au repos dans une position d'alimentation nulle par des moyens élastiques, dès qu'il est relâché, il retrouve cette position d'alimentation nulle et lorsqu'elle est détectée, les gaz d'échappement sont alors déviés.
Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, on guide lesdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de traitement comprenant successivement une pluralité de systèmes de traitement et on écarte lesdits gaz d'échappement d'au moins un desdits systèmes de traitement lorsqu'il a atteint un état déterminé. Ainsi, des conditions supplémentaires de déviation des gaz d'échappement sont susceptibles d'être imposées pour l'un desdits systèmes, c'est par exemple le cas lorsque la température d'un catalyseur est telle qu'il puisse subir un léger refroidissement sans pour autant perdre son efficacité. Les gaz d'échappement ne seront alors déviés que si en plus de l'arrêt de l'alimentation, la température du catalyseur est en dessous d'un seuil déterminé. De la sorte, pour une succession de moyens de traitement, commençant par des moyens catalytiques et se poursuivant par exemple par un filtre à particules, il est possible d'écarter les gaz d'échappement, 4 2863657 du filtre à particules dès que l'alimentation en carburant cesse, et des moyens catalytiques seulement si en plus la température du catalyseur est en dessous dudit seuil.
Selon un second objet, la présente invention propose un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile à travers des moyens de traitement, comportant des moyens d'alimentation en carburant dudit moteur à combustion interne pour l'alimenter dans des phases de fonctionnement et des moyens commandables de guidage desdits gaz d'échappement à travers lesdits to moyens de traitement; ledit dispositif comprenant des moyens de commande adaptés à commander lesdits moyens commandables pour écarter lesdits gaz d'échappement desdits moyens de traitement dans d'autres phases de fonctionnement dudit moteur dans lesquelles lesdits moyens d'alimentation en carburant sont inactivés.
Une caractéristique de l'invention réside alors, dans la mise en oeuvre des moyens commandables qui grâce aux moyens de commande, sont adaptés à dévier les gaz d'échappement des moyens de traitement en fonction de l'alimentation ou non dudit moteur en carburant durant certaines phases de fonctionnement.
Les phases de fonctionnement du moteur durant lesquelles il n'est plus alimenté sont détectées, de façon particulièrement avantageuse, grâce à des moyens de calcul adaptés à calculer la valeur du débit d'alimentation en carburant. Pour ce faire, lesdits moyens de calcul sont couplés, par exemple, aux moyens de commande de débit en carburant, et ils effectuent le calcul en fonction de la consigne de débit en carburant. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, des moyens de contrôle de la position d'une pédale d'accélération sont adaptés à détecter ces phases de fonctionnement. Selon encore un autre mode, des moyens de mesure permettent de mesurer directement la valeur du débit en carburant et ainsi de détecter les phases de fonctionnement du moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, que l'on détaillera dans la suite de la description, le dispositif 2863657 comprend une pluralité de systèmes de traitement, par exemple des moyens catalytiques et/ou un filtre à particules et lesdits moyens commandables sont commandés pour écarter lesdits gaz d'échappement d'au moins un desdits systèmes de traitement lorsqu'il a atteint un état déterminé.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: io - la Figure 1 est un schéma synoptique des différents éléments d'un dispositif de traitement conforme à l'invention; et, - la Figure 2 est une vue schématique d'un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention.
La Figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne 10, d'un véhicule automobile, alimenté en carburant à partir d'un réservoir 12, par une conduite d'alimentation 14 et dont les gaz d'échappement sont susceptibles d'être récupérés par un collecteur d'échappement 16 qui les dirige vers un dispositif de traitement 18 conforme à l'invention.
Le dispositif de traitement 18 qui est raccordé au collecteur d échappement 16, présente une entrée 20 qui se divise en deux tubulures, une première tubulure 22 qui débouche dans un moyens de traitement du type catalyseur 24 et une seconde tubulure 26 qui contourne le catalyseur 24 et est raccordée à une sortie 28 adaptée à déboucher à l'extérieur du véhicule dans l'atmosphère. En outre, le dispositif de traitement 18 présente des moyens commandables de guidage desdits gaz d'échappement, comprenant un volet mobile 30 qui est adapté à être entraîné dans deux positions, une première position dans laquelle il obture la première tubulure 22 et raccorde l'entrée 20 à la seconde tubulure 26 et une seconde position, inverse, dans laquelle il obture la seconde tubulure 26 et raccorde l'entrée 20 à la première tubulure 22.
6 2863657 Des moyens de commande 32 comprenant une unité de contrôle électronique et reliés au volet mobile 30 permettent de l'entraîner dans l'une ou l'autre desdites première ou seconde position.
Ainsi, les gaz d'échappement qui s'échappent du moteur 10 sont-ils 5 susceptibles d'être guidés vers l'extérieur selon F, soit en traversant le catalyseur 24, soit en le contournant.
Les moyens de commande 32 sont par ailleurs reliés à des moyens de calcul de la consigne de la valeur du débit en carburant 34 de la conduite d'alimentation 14 qui permettent ainsi de détecter les phases de fonctionnement du moteur 10 durant lesquelles le moteur cesse d'être alimenté.
Un détecteur de position 36 de l'accélérateur, entre sa position enfoncée et sa position relâchée, qui est aussi relié aux moyens de commande 32, permet également de détecter les phases de fonctionnement du moteur 10 durant lesquelles le moteur cesse d'être alimenté.
Ainsi, grâce à l'une ou l'autre de ces informations, provenant du détecteur de position 36 ou des moyens de mesure 34, ou même des deux pour rendre plus fiable la détection, les moyens de commande 32 ordonnent le déplacement du volet mobile 30 dans ladite première position lorsque le débit en carburant est nul ou lorsque l'accélérateur est au repos. De la sorte, les gaz d'échappement qui ne contiennent pas de gaz brûlé et qui sont sensiblement froids ne refroidissent pas le catalyseur 24 qui doit être à une température donnée pour fonctionner normalement.
En revanche, dès que les informations indiquent aux moyens de commande 32, que le débit en carburant est non nul ou que l'accélérateur est enfoncé, ces derniers ordonnent le déplacement du volet mobile 30 dans la seconde position de façon à guider les gaz d'échappement qui dans ce cas sont chauds, à travers le catalyseur 24 et ainsi à lui fournir suffisamment d'énergie thermique pour optimiser son fonctionnement.
Par ailleurs, le catalyseur 24 est muni d'une sonde de température 38, reliée aux moyens de commande 32 et qui leur permet de commander le volet mobile 30 dans la première position, non seulement si l'alimentation en carburant cesse, mais en plus si la température du catalyseur a atteint un seuil, en dessous duquel il ne peut pas subir de refroidissement sans compromettre son fonctionnement normal.
Des moyens de contrôle non représentés et internes aux moyens de commande 32 vérifient en boucle cette dernière condition, tout comme la première, et commandent le volet mobile 30 dès que la température est en dessous de ce seuil.
On se référera maintenant à la Figure 2, illustrant un autre mode de io mise en oeuvre de l'invention et sur laquelle deux autres moyens de traitement ont été rajoutés en série.
On retrouve sur cette Figure 2 un dispositif de traitement comportant un premier système de traitement 40 présentant une première entrée 42, un premier conduit de contournement 44 et un premier conduit de traitement 46 débouchant dans des moyens de traitement des gaz 48, par exemple catalyseur ou NoX-trap ou même filtre à particules et qui se termine par une première sortie 50 où se raccorde le premier conduit de contournement 42. Le premier système de traitement 40 comprend en outre un premier volet mobile 52 adapté à être commandé par des moyens de commande non représentés.
Le dispositif comprend en outre, raccordé à la première sortie 50, un deuxième système de traitement 54 comportant un deuxième conduit de contournement 56 et un deuxième conduit de traitement 58 qui lui débouche dans des moyens de traitement des gaz 60, par exemple, filtre à particules ou Nox-trap et qui se termine par une deuxième sortie 62 à laquelle se raccorde le second conduit de contournement 56. Un deuxième volet mobile 64 adapté à être commandé par les moyens de commande.
De façon analogue, un troisième système de traitement 66 présentant la même configuration est raccordé à la deuxième sortie 62 et il est muni de moyens de traitement 67 formé par exemple d'un Nox- trap ou d'un filtre à particules. Un troisième volet 68 mobile commandable permet d'écarté ou pas les gaz d'échappement des moyens de traitement 67.
Ainsi, les volets mobiles 52, 64, 68 sont-ils adaptés à être commandés indépendamment les uns des autres, non seulement en s fonction de l'alimentation ou non du carburant mais aussi en fonction des moyens de traitement, que ce soit en fonction de leur température, ou de leur état. Le Nox-trap peut par exemple être en mode de purge et il convient d'en tenir compte pour adopter une stratégie de commande de l'ensemble du dispositif.
io Les mêmes précautions doivent être prises pour le filtre à particules qui peut être en mode de régénération ou en mode de chargement de façon à le préserver.
Ainsi, lorsque le filtre à particules 60 est en mode de régénération il est a priori chargé en particules et chaud pour pouvoir régénérer ces particules et il est préférable d'éviter durant cette phase, un afflux important d'oxygène qui provoquerait l'emballement de la réaction de régénération . Grâce à un détecteur non représenté de chargement maximal du filtre à particules, lequel chargement conditionne le démarrage de la phase de régénération , les moyens de commande qui sont reliés audit détecteur sont adaptés à commander le volet mobile 64 pour obturer le deuxième conduit 58 et dévier les gaz d'échappement du filtre à particules 60. De la sorte, sur un critère de chargement maximal du filtre à particules grâce auquel la régénération est susceptible de démarrer, les gaz d'échappement sont systématiquement déviés.
Par ailleurs, conformément à l'invention, les gaz d'échappement sont écartés du filtre à particule 60, lors des lâchés de pied afin qu'il conserve une température suffisante pour faciliter la régénération naturelle des particules.

Claims (1)

  1. 9 2863657 REVENDICATIONS
    1. Méthode de traitement des gaz d'échappement d'un moteur (10) à combustion interne d'un véhicule automobile à travers des moyens de traitement (24), selon laquelle on alimente ledit moteur (10) à combustion interne en carburant dans des phases de fonctionnement et on guide lesdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de io traitement (24) ; caractérisée en ce qu'on écarte lesdits gaz d'échappement desdits moyens de traitement (24) dans d'autres phases de fonctionnement dudit moteur (10) dans lesquelles l'alimentation en carburant est stoppée.
    2. Méthode de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on détecte lesdites autres phases de fonctionnement en calculant la valeur du débit d'alimentation en carburant.
    3. Méthode de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on détecte lesdites autres phases de fonctionnement en contrôlant la position d'une pédale d'accélération.
    4. Méthode de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on guide lesdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de traitement (24) comprenant successivement une pluralité de systèmes de traitement et en ce qu'on écarte lesdits gaz d'échappement d'au moins un desdits systèmes de traitement lorsqu'il a atteint un état déterminé.
    5. Méthode de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit état déterminé correspond à 30 un seuil de température.
    6. Dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur (10) à combustion interne d'un véhicule automobile à travers des moyens de traitement (24), comportant des moyens d'alimentation (12,14) en carburant dudit moteur (10) à combustion interne pour l'alimenter dans des phases de fonctionnement et des moyens commandables (30) de guidage desdits gaz d'échappement à travers lesdits moyens de traitement (30) ; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (32) adaptés à commander lesdits moyens commandables (30) pour écarter lesdits gaz d'échappement desdits moyens de traitement (24) dans d'autres phases de fonctionnement dudit moteur dans lesquelles lesdits lo moyens d'alimentation (14, 12) en carburant sont inactivés.
    7. Dispositif de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de calcul (34) adaptés à calculer la valeur du débit d'alimentation en carburant pour détecter lesdites autres phases de fonctionnement.
    8. Dispositif de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle de la position (36) d'une pédale d'accélération pour détecter lesdites autres phases de fonctionnement.
    9. Dispositif de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de systèmes de traitement (48, 60, 67) et en ce que lesdits moyens commandables (52, 64, 68) sont commandés pour écarter lesdits gaz d'échappement d'au moins un desdits systèmes de traitement (48, 60, 67) lorsqu'il a atteint un état déterminé.
    10. Dispositif de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (24) comportent un filtre à particules (60).
    11. Dispositif de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (24) comportent des moyens catalytiques (48).
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