FR2872861A1 - Systeme de controle de l'inflammation du melange dans un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un système de purification de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne. Dans ce système, des gaz d'échappement traités dans un ensemble dépolluant (7, 8) par réduction de l'espèce NOx présente à l'échappement sont recirculés par un conduit (11) vers une chambre de combustion (3) et des gaz d'échappement non traités sont aussi recirculés, par une conduit (12), vers la chambre (3).Ceci permet de contrôler à la source le démarrage de la combustion à chaque cycle moteur, tout en autorisant une plus grande flexibilité de fonctionnement à coût égal, par rapport à un système moteur présentant sur la ligne d'échappement un système de dépollution simple associant un plasma à un catalyseur.
Description
2872861 1
SYSTEME DE CONTROLE DE L'INFLAMMATION DU MELANGE DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE la présente invention concerne une méthode de contrôle du démarrage de la combustion d'un mélange et un système de purification de gaz d'échappement.
Le traitement des gaz brûlés à l'échappement est une manière de réduire efficacement les émissions polluantes produites par les moteurs sans modifier profondément la manière dont la combustion s'opère dans la chambre de combustion et ainsi préserver les performances du moteur en terme de consommation et de puissance. Il existe plusieurs catégories de polluants réglementés. Il existe par exemple les oxydes d'azotes et plus particulièrement l'espèce NO (oxyde d'azote) contenue dans les gaz d'échappement non recirculés et ceux présents dans les gaz d'échappement recirculés.
De nombreux document montrent la recirculation des gaz d'échappement. Le document FR-A-2 836 700 montre un système à basse pression de recirculation des gaz d'échappement. Le moteur comprend une conduite qui prélève des gaz d'échappement en aval d'un ensemble de dépollution et qui est raccordée sur la conduite d'admission du moteur. Il existe une différence de pression entre l'entrée et la sortie de la conduite qui est pilotée par un système placé sur le conduit d'échappement en aval de l'entrée de la conduite de prélèvement.
Le document EP-A-1 003 958 montre un moteur diesel à haut rendement. Le moteur comprend une soupape de recyclage de gaz d'échappement et des moyens pour refroidir une partie du gaz d'échappement qui est recyclé. Les moyens sont montés en aval d'un piège à particules, et en amont de la soupape.
Ces documents concernent uniquement le recyclage des gaz d'échappement. Pourtant, dans un moteur Diesel, l'allumage de la combustion dans un cycle moteur est un paramètre physique crucial qui conditionne le bon développement de la combustion, le niveau des émissions polluantes et les performances qui en résultent. Maîtriser l'allumage est toutefois difficile dans certains cas comme par exemple pour des points de charge partielle (quantité modérée de carburant introduite dans la chambre de combustion) dans des modes de combustion conventionnels, ou bien dans le cadre de modes de combustion émergeants comme la combustion HCCI ( Homogeneous Charge Compression Ignition ).
De manière classique, pour le contrôle du démarrage de la combustion Diesel sur des points de fonctionnement charge partielle ou dans des modes de combustion homogène Diesel, on fait appel à un circuit d'EGR ( Exhaust Gas Recirculation ) simple permettant de diminuer la réactivité du mélange dans la chambre de combustion. Ce système n'offre toutefois qu'une flexibilité modérée dans la mesure \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 1/13 2872861 2 où la composition chimique des gaz recirculés n'est pas maîtrisée. L'espèce NO modifie la réactivité du mélange en contrôlant la proportion de NO présente dans la chambre de combustion avant l'allumage. Ainsi, il existe des systèmes proposant d'ajouter l'espèce NO à l'admission pour contrôler l'inflammation du mélange, tels que le système proposé dans le document GB-A-2 353 069. Les systèmes en question proposent de générer des espèces NOx (à partir de l'air admis en général) ; toutefois, ceci présente un inconvénient majeur dans la mesure où l'espèce NO est réglementée et que les stratégies de combustion visent à limiter sa production à la source dans la chambre de combustion ou à l'échappement par post-traitement.
Il y a donc un besoin pour une amélioration du contrôle de l'inflammation du mélange carburant/oxygène présent dans la chambre de combustion tout en post-traitant les émissions polluantes contenues dans les gaz d'échappement.Pour cela l'invention propose un système de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel des gaz d'échappement traités par réduction de l'espèce NO présente à l'échappement et des gaz d'échappement non traités sont recirculés.
Selon une variante, le système comprend en outre un organe de contrôle de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités recirculés.
Selon une variante, le système comprend en outre un organe de contrôle de la 20 quantité de gaz d'échappement recirculés.
Selon une variante, le système comprend un organe de contrôle contrôlant simultanément la quantité de gaz d'échappement recirculés et la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités.
Selon une variante, le système comprend deux vannes de recirculation de gaz 25 d'échappement.
Selon une variante, le système comprend en série un réacteur plasma et un réacteur catalytique de réduction de l'espèce NOx présente à l'échappement.
Selon une variante, le système comprend une vanne de recirculation de gaz d'échappement en amont des réacteurs.
Selon une variante, le système comprend une deuxième vanne de recirculation de gaz d'échappement en aval des réacteurs.
Selon une variante, chacune des vannes en amont et en aval des réacteurs dérive de l'échappement un conduit de recirculation de gaz d'échappement.
Selon une variante, le système comprend une deuxième vanne de recirculation de gaz d'échappement en amont des réacteurs.
Selon une variante, l'une des vannes en amont des réacteurs dérive de l'échappement un conduit de recirculation de gaz d'échappement, le conduit \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22I00\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 2/13 2872861 3 comportant la deuxième vanne et les réacteurs, les réacteurs étant contournés par un conduit de dérivation depuis la deuxième vanne.
L'invention se rapporte aussi à un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion et le système tel que décrit précédemment, le système recirculant vers la chambre les gaz d'échappement brûlés dans la chambre.
Selon une variante, le moteur est de type HCCI.
Selon une variante, le moteur est de type Diesel à injection directe.
L'invention se rapporte également à un procédé de contrôle du démarrage de la combustion d'un mélange dans une chambre de combustion, comprenant une étape de recirculation vers la chambre de gaz d'échappement brûlés dans la chambre, une partie des gaz étant traitée et une autre partie étant non traitée, les gaz d'échappement traités étant réduits au cours d'une étape de réduction de l'espèce NOx présente dans les gaz d'échappement de la chambre.
Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de contrôle de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités recirculés.
Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de contrôle de la quantité de gaz d'échappement recirculés.
Selon une variante, le procédé est appliquée au moteur tel que décrit précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent: figure 1, le système selon un mode de réalisation; figure 2, le système selon un autre mode de réalisation; - figure 3, un réacteur de plasma présent dans les systèmes proposés.
L'invention résout le problème posé en tirant profit d'un système de dépollution dans lequel des gaz d'échappement traités par réduction de l'espèce NO ou NOx présente à l'échappement et des gaz d'échappement non traités sont recirculés. Ceci permet de contrôler à la source le démarrage de la combustion à chaque cycle moteur( le démarrage de la combustion étant influencée par la présence de NO dans les gaz frais avant l'allumage), tout en autorisant une plus grande flexibilité de fonctionnement à coût égal.
Les figures 1 et 2 montrent différents modes de réalisation du système. Les deux systèmes comprennent deux vannes EGR permettant la recirculation de gaz traités et non traités. Ce système est donc simple.
La figure 1 montre un bloc moteur avec une chambre de combustion 3. A la chambre 3 sont reliés un conduit d'admission en deux parties 1 et 2 et un conduit d'échappement 4. La partie 1 permet l'admission d'un mélange frais alors que la 1\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 3/13 2872861 4 partie 2 permet en plus l'admission de gaz recirculés. Le conduit 4 permet l'échappement des gaz brûlés dans la chambre 3. Une première vanne 5 de recirculation de gaz d'échappement, par la suite appelée vanne EGR, est placée dans la continuité du conduit d'échappement 4. La vanne 5 sépare le flux de gaz d'échappement circulant dans le conduit 4 en deux flux s'écoulant respectivement dans un conduit 6 d'échappement et dans un conduit 12 de recirculation. Le conduit 12 permet la recirculation de gaz d'échappement non traités, jusqu'au conduit admission 1, 2. En particulier, le conduit 12 est relié par une jonction coudée 14 au conduit 1 d'admission.
On définit le taux d'EGR comme le pourcentage des gaz d'échappement recirculés. Un taux d'EGR de 0% correspondrait à une désactivation de la vanne EGR, situation dans laquelle il n'y a pas de gaz recirculés. A l'inverse, un taux d'EGR de 100% correspondrait à la situation dans laquelle tout le flux de gaz d'échappement serait détourné et réacheminé à l'admission.
En aval de la vanne EGR 5, se trouve un ensemble dépolluant 7, 8 dans lequel circulent les gaz d'échappement acheminés par le conduit 6. Cet ensemble dépolluant associe par exemple en série un réacteur plasma 7 et un réacteur catalytique 8. Le réacteur plasma 7 comporte une alimentation 15 spécifique. Le réacteur plasma 7 sera décrit plus largement en relation avec la figure 3.
L'association plasma-catalyse permet de traiter avantageusement les gaz brûlés à l'échappement: elle permet entre autre d'améliorer l'efficacité du post- traitement à basse température, dans des situations de démarrage, lors des premiers cycles moteur par exemple, par rapport à un catalyseur 3 voies.
En aval de l'ensemble dépolluant, se trouve une seconde vanne EGR 9 séparant le flux en sortie du système dépolluant 7, 8 en deux flux. Un des flux circule dans un conduit d'échappement 10 dans l'environnement et l'autre circule dans un conduit 11 de recirculation. Le conduit 11 permet la recirculation de gaz d'échappement traités, jusqu'au conduit admission 1, 2. En particulier, le conduit 11 est relié par une jonction coudée 13 au conduit 1 d'admission.
Ainsi, sur la figure 1 chacune des vannes 5, 9 en amont et en aval des réacteurs 7, 8 dérivent de l'échappement un conduit 12, 11 de recirculation de gaz d'échappement. Le système comprend donc deux circuits différents de gaz d'échappement recirculés, les circuits étant en parallèle. Les circuits correspondent à l'association respective de la vanne EGR 5 avec le conduit 12 (circuit 1 de recirculation de gaz d'échappement non traités) et de la vanne EGR 9 avec le conduit 11 (circuit 2 de recirculation de gaz d'échappement traités). La figure 1 précise le sens des écoulements dans les circuits 1 et 2. Le circuit de fluide 1 ne passe pas par l'ensemble dépolluant de post-traitement. Les deux circuits 1 et 2 de gaz \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\22I00\22164.doc 05/07/04 - 12:04 - 4/13 2872861 5 d'échappement recirculés sont indépendants; la recirculation de gaz dans chacun des conduits 11 et 12 peut être contrôlée de manière séparée.
Ainsi, seule une partie des gaz d'échappement est traitée par l'ensemble dépolluant. En effet un premier piquage est réalisé à la vanne 12 en amont de l'ensemble dépolluant sur la ligne d'échappement. Les gaz d'échappement dérivés par ce premier piquage ne sont donc pas traités. Le reste des gaz d'échappement n'ayant subi aucune dérivation et restant dans la conduite 6 est acheminé jusqu'à l'ensemble dépolluant pour y être traité. Les gaz d'échappement traités par l'ensemble dépolluant sont ensuite à nouveau en partie dérivés par la vanne EGR 9 placée en aval de l'ensemble. Les gaz d'échappement dans la conduite 11 sont réacheminés vers l'admission où ils sont recirculés. Les gaz d'échappement dans le conduit 11 ont été traités et sont donc quasiment exempts d'oxyde d'azote. Le reste des gaz d'échappement non dérivés mais traités s'écoulent dans le conduit 10 d'échappement vers l'extérieur de manière conventionnelle et sont exempts de NOx.
L'association des deux vannes EGR 5 et 9 placées respectivement en amont et en aval de l'ensemble dépolluant 7, 8 permet de contrôler la quantité de l'espèce NO réadmis à l'admission par recirculation des gaz brûlés. On pilote ainsi le démarrage de la combustion au cycle suivant en mettant à profit la sensibilité du démarrage de la combustion à la concentration de NOx à l'admission.
Le système selon la figure 1 permet de mettre en oeuvre un contrôle de la concentration de NOx avec un seul ensemble dépolluant, ce qui rend le système plus simple et moins onéreux.
Les longueurs des conduits 11 et 12 sont choisies pour que la perte de charge entre la première vanne EGR 5 et la jonction coudée 14 soit sensiblement égale à la perte de charge entre la première vanne EGR 9 et la jonction coudée 13. Ceci permet de s'assurer de bonnes conditions de mélange aux jonctions avec les gaz frais.
La figure 2 montre un bloc moteur avec une chambre de combustion 19. A la chambre 19 sont reliés un conduit d'admission en deux parties 16 et 17 et un conduit d'échappement 20. La partie 16 permet l'admission d'un mélange frais alors que la partie 17 permet en plus l'admission de gaz recirculés. Le conduit 20 permet l'échappement des gaz brûlés dans la chambre 19. Une première vanne 21 EGR de recirculation de gaz d'échappement est placée dans la continuité du conduit d'échappement 20. La vanne 21 sépare le flux de gaz d'échappement circulant dans le conduit 20 en deux flux s'écoulant respectivement dans un conduit 22 d'échappement vers l'extérieur et dans un conduit 23 de recirculation.
La figure 2 montre une deuxième vanne EGR 24 sur le conduit 23 de recirculation. La vanne 24 sépare le flux de gaz circulant dans le conduit 23 en deux flux circulant dans des conduits 25 et 28. Sur le conduit 25 se trouve un ensemble 1\I-lIRSCH6\BREVETS'Brevets122100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 5/13 2872861 6 dépolluant 7, 8, tel que décrit précédemment. Cet ensemble dépolluant associe par exemple en série le réacteur plasma 7 avec son alimentation 15 et le réacteur catalytique 8. Sur cette figure, les deux vannes EGR 21 et 24 sont en amont de l'ensemble dépolluant. La vanne 21 en amont des réacteurs dérive de l'échappement le conduit 23 de recirculation de gaz d'échappement, le conduit 23 comportant la deuxième vanne 24 et les réacteur 7, 8. Les réacteurs sont contournés par un conduit de dérivation depuis la deuxième vanne 24.
Un coude 30 permet la jonction des conduits 25 et 28 pour former un conduit de flux unique. Ce flux vient se mélanger au flux d'admission circulant dans le conduit 16 au niveau de la jonction 31. Le mélange air/gaz brûlés ainsi formé est alors acheminé par le conduit 17 dans la chambre de combustion, comme sur la figure 1. Les conduits 25 et 28 sont tels que la perte de charge dans chacun des conduits est sensiblement égale, assurant de bonnes conditions de mélange au coude 30 et à la jonction 31 avec les gaz frais. Alternativement, les conduits 25 et 28 peuvent être reliés chacun au conduit 16.
Sur la figure 2, on a alors un unique circuit de recirculation, comportant en son sein l'ensemble dépolluant et une dérivation permettant de contourner l'ensemble.
Il est envisageable sur la figure 2 qu'un ensemble dépolluant tel que décrit précédemment puisse être disposé en aval de la vanne 21 sur le conduit 22. Ceci permet de traiter les gaz s'échappant vers l'extérieur.
Avantageusement, non seulement des gaz d'échappement traités et non traités sont recirculés, mais en plus la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités est contrôlée. Ceci peut être réalisé par un organe de contrôle, non représenté, des vannes EGR. L'organe de contrôle est par exemple un microprocesseur. Ainsi, on peut enrichir ou appauvrir la concentration en NOx des gaz recirculés, notamment en conservant constante la quantité des gaz d'échappement recirculés. On maîtrise ainsi l'instant de démarrage de la combustion en contrôlant la quantité d'espèce NOx présente dans les gaz recirculés.
Les vannes EGR 5 et 6, sur la figure 1, sont contrôlées de manière indépendante, et de manière classique, chacune par un organe de contrôle (non représenté sur la figure) qui gère l'ouverture du papillon présent dans ces vannes. L'ouverture du papillon gère la proportion des gaz d'échappement recirculés. Des consignes différentes sont donc données par les organes de contrôle aux deux vannes EGR de manière à respecter les débits de gaz recirculés complémentaires de ces deux vannes. Sur la figure 2, la vanne EGR 24 est contrôlée de sorte à faire varier la proportion du flux de gaz brûlés recirculés qui va pénétrer dans l'ensemble dépolluant 7, 8 et ainsi être post-traité. Le taux d'EGR de la vanne 24 varie. Le post-traitement ainsi appliqué élimine la quasi totalité de l'espèce NOx initialement \\ i1RSCH6\BREVETS\Brevets\22100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 6/13 2872861 7 présente dans les gaz brûlés. La vanne EGR 24 permettant de contrôler précisément la répartition des flux dans les conduits 25 et 28, le système permet alors de maîtriser la concentration de l'espèce NOx présente dans les gaz recirculés après la jonction 30. Ainsi la proportion de l'espèce NOx présente à l'admission par mélange des gaz recirculés et de l'air admis par le conduit 16 est contrôlée. Le contrôle de la proportion relative de gaz traités et non traités est plus facile et plus précis sur la figure 2, du fait de la présence des deux vannes EGR en amont de l'ensemble dépolluant.
Par ailleurs, l'organe de contrôle peut assurer la dérivation et la recirculation 10 d'une quantité constante de gaz d'échappement par la vanne EGR 21. Pour cela, la vanne 21 est bloquée à un taux d'EGR constant.
Alternativement, non seulement des gaz d'échappement traités et non traités sont recirculés, mais en plus la quantité de recirculation de gaz d'échappement traités et non traités est contrôlée. Ce contrôle peut être exercé par l'organe de contrôle cité ci-dessus. La quantité de recirculation peut être contrôlée en maintenant constante la proportion relative des gaz traités et non traités. Ceci permet un meilleur contrôle de la quantité de gaz non traités recirculés.
Les vannes EGR 21 et 24, sur la figure 2, sont contrôlées de manière indépendante, et de manière classique, chacune par un organe de contrôle (non représenté sur la figure) qui gère l'ouverture du papillon présent dans ces vannes. L'ouverture du papillon gère la proportion des gaz d'échappement recirculés. Des consignes différentes sont donc données par les organes de contrôle aux deux vannes EGR de manière à respecter les débits de gaz recirculés complémentaires de ces deux vannes.
Sur la figure 2, L'organe de contrôle assure la dérivation et la recirculation d'une quantité variable de gaz d'échappement par la vanne EGR 21. Pour cela, la vanne 21 est à un taux d'EGR variable. Par ailleurs, la vanne EGR 24 est contrôlée de sorte à maintenir constante la proportion du flux de gaz brûlés recirculés qui va pénétrer dans l'ensemble dépolluant 7, 8 et ainsi être post-traité. Le taux d'EGR de la vanne 24 est constant.
Egalement, on peut prévoir un organe de contrôle contrôlant simultanément la quantité de gaz d'échappement recirculés et de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités. Ceci permet une maîtrise encore plus précise de la réinjection des gaz brûlés dans la chambre et du démarrage de la combustion.
La figure 3 montre un réacteur de plasma de forme cylindrique, en coupe. Il comporte une électrode de masse de forme cylindrique 32, recouverte sur sa face interne d'un matériau diélectrique 33 (une céramique isolante par exemple). L'électrode haute tension est branchée à une alimentation haute tension spécifique.
\\HIRSCH6\BREVETS\Brevels\22100\22164.doc - 05/07/04 - I2:04 - 7/13 2872861 8 Cette électrode haute tension se présente sous la forme d'une tige cylindrique 34 autour de laquelle sont fixés des disques métalliques 35 régulièrement espacés de quelques millimètres. L'espacement entre les disques de l'électrode haute-tension et l'anneau diélectrique à travers lequel le flux gazeux de gaz brûlés circulent dans le réacteur plasma mesure environ 5 mm. Le flux gazeux de gaz d'échappement pénétrant dans ce réacteur est alors traité par le plasma qui se forme entre l'extrémité des disques 35 et l'association de l'électrode de masse 32 et de la couronne diélectrique 33.
L'électrode haute tension, 34 et 35, peut également être entourée d'un matériau diélectrique (une céramique isolante par exemple) de manière à éviter tout passage à l'arc électrique dans le milieu. Ce matériau diélectrique pourrait également constituer une protection pour l'électrode qu'il recouvre. En revanche, il est à prévoir qu'une source de tension légèrement plus importante soit nécessaire si ce matériau diélectrique recouvre l'électrode haute tension.
Le catalyseur 8 placé en aval du réacteur à plasma se compose d'un "washcoat" classique comportant en son sein des oxydes de métaux précieux.
La durée des impulsions de tension est inférieure à 100 ns. La fréquence de la tension électrique appliquée à l'électrode haute tension est comprise entre 1 et 100 kHz.
La présence d'un matériau diélectrique entre les deux électrodes permet d'éviter toute transition vers un arc électrique. Ceci évite un chauffage inutile des gaz d'échappement dans le circuit d'EGR.
L'ensemble dépolluant utilise les propriétés d'un plasma hors équilibre thermique et hors équilibre chimique associé aux propriétés d'un ou plusieurs catalyseurs pour réduire l'espèce NO (oxyde d'azote) présente à l'échappement en N2. Un plasma hors équilibre thermique et chimique est un milieu chimiquement très actif à basse température et il est possible d'oxyder l'espèce NO en NO2 avec une grande efficacité. En effet, dans un plasma non thermique, une décharge électrique produit des électrons très énergétiques qui, par collisions avec les molécules du gaz, vont former des espèces métastables, des ions et des radicaux libres très réactifs sans élévation importante de la température du milieu. Ces espèces très réactives peuvent, par exemple, oxyder l'espèce NO en NO2. L'association d'un réacteur catalytique, placé en aval du réacteur plasma, permet de convertir une grande partie de la quantité de NO2 formé par le plasma en N2, une espèce inerte. Ainsi on recircule un mélange contenant l'espèce NOx influençant le délai d'auto-inflammation des gaz frais dans la chambre et une espèce inerte sans influence sur le délai, mais permettant de mieux maîtriser la concentration de NOx.
1U-IIRSCH6\BREVETS\Brevets\22100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 8/13 2872861 9 Un plasma hors équilibre thermique et chimique peut être obtenu en appliquant une tension alternative ou pulsée entre deux électrodes avec au moins une des électrodes recouverte d'un matériau diélectrique. Ce type de plasma est appelé décharge à barrière diélectrique (en anglais: dielectric barrier discharge (DBD)).
L'utilisation d'une alimentation électrique pulsée permet d'augmenter la réactivité du. plasma chimique créé. Préférentiellement on utilise une alimentation électrique qui génère des impulsions de tension carrées. La tension électrique maximale appliquée à l'électrode haute tension est comprise entre 1 et 100 kV, de préférence 50 kV.
L'invention se rapporte aussi à un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion 3, 19 et le système décrit. Le système recircule vers la chambre les gaz d'échappement brûlés dans la chambre.
Le système peut être appliqué dans un moteur du type HCCI ("Homogeneous Charge Combustion Ignition"). Cette stratégie de combustion consiste à créer un mélange homogène dans la chambre de combustion. Si ce type de stratégie semble très intéressante pour réduire les émissions polluantes et en particulier les émissions de NOx dans la chambre de combustion, le contrôle du démarrage de la combustion pose problème ainsi que le bruit généré. L'invention proposée ici permet de mieux contrôler le démarrage de la combustion et diminuer les nuisances sonores engendrées par ce type de combustion même si les quantités de NOx formées et réintroduites via le circuit d'EGR sont faibles (l'espèce NO influence le délai d'autoinflammation sensiblement même si elle est présente en faible concentration, typiquement à partir de 10 ppm).
Le système peut être appliqué dans un moteur du type Diesel à injection directe.
Le système de recirculation permet d'améliorer les stratégies de contrôle du bruit généré par la combustion. Il est aujourd'hui classique d'utiliser une injection pilote ("précoce") de faible quantité précédent l'injection principale du carburant pour limiter le bruit de combustion. Des stratégies d'injection multiples consistant à injecter le carburant en plusieurs fois dans le cycle sont également possibles et permettent d'améliorer le comportement du moteur vis-à-vis des émissions polluantes et du bruit de combustion mais sont difficiles à maîtriser dans la mesure où le démarrage de la combustion est difficile à contrôler. Une meilleure maîtrise du démarrage de la combustion de chacune des injections (en réduisant pa exemple le délai (durée) nécessaire pour que chaque injection s'auto-inflamme) permettrait de tirer un meilleur profit de ces stratégies.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de contrôle du démarrage de la combustion d'un mélange dans une chambre de combustion, comprenant une étape de recirculation vers la chambre de gaz d'échappement brûlés dans la chambre. Une \\F URSCH6\BREVETS\Brevets\22100\22I64.doc - 05/07/04 - 12:04 - 9/13 2872861 10 partie des gaz est traitée et une autre partie est non traitée, les gaz d'échappement traités étant réduits au cours d'une étape de réduction de l'espèce NO présente dans les gaz d'échappement de la chambre.
Le procédé peut aussi comprendre une étape de contrôle de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités recirculés. Contrôler la concentration de NO dans les gaz recirculés réintroduits dans la chambre de combustion permet de contrôler la concentration de NO dans la chambre de combustion avant l'allumage et ainsi contrôler le délai d'auto-inflammation du mélange.
Egalement, le procédé peut comprendre une étape de contrôle de la quantité de gaz d'échappement recirculés. Le contrôle de la quantité de gaz recirculés permet de contrôler l'allumage dans la chambre de combustion et de réduire la consommation de carburant.
Le procédé est en particulier appliqué au moteur ci-dessus.
1\HIRSCH6\BREVETS\13revets\22100\22164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 10/13
Claims (1)
11 REVENDICATIONS
1. Un système de recirculation de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel des gaz d'échappement traités par réduction de l'espèce NO présente à l'échappement et des gaz d'échappement non traités sont recirculés.
2. Le système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système comprend en outre un organe de contrôle de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités recirculés.
3. Le système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système comprend en outre un organe de contrôle de la quantité de gaz d'échappement recirculés.
4. Le système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système comprend un organe de contrôle contrôlant simultanément la quantité de gaz d'échappement recirculés et la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités.
5. Le système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux vannes (5, 9; 21, 24) de recirculation de gaz d'échappement.
6. Le système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en série un réacteur plasma (7) et un réacteur catalytique (8) de réduction de l'espèce NOx présente à l'échappement.
7. Le système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système comprend une vanne (5, 21) de recirculation de gaz d'échappement en amont des réacteurs (7, 8).
8. Le système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système comprend une deuxième vanne (9) de recirculation de gaz d'échappement en aval des réacteurs.
9. Le système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune des vannes (5, 9) en amont et en aval des réacteurs dérive de l'échappement un conduit (12, 11) de recirculation de gaz d'échappement.
\\HIRSCH6\BREV ETS\Brevets\22100122164.doc - 05/07/04 - 12:04 - 11/13 2872861 12 10. Le système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système comprend une deuxième vanne (24) de recirculation de gaz d'échappement en amont des réacteurs.
11. Le système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'une des vannes (21) en amont des réacteurs dérive de l'échappement un conduit (23) de recirculation de gaz d'échappement, le conduit (23) comportant la deuxième vanne (24) et les réacteurs (7, 8), les réacteurs étant contournés par un conduit de dérivation depuis la deuxième vanne (24).
12. Un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion (3, 19) et le système selon l'une des revendications 1 à 11, le système recirculant vers la chambre les gaz d'échappement brûlés dans la chambre.
13. Le moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est de type HCCI.
14. Le moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est de type Diesel à injection directe.
15. Un procédé de contrôle du démarrage de la combustion d'un mélange dans une chambre de combustion (3, 19), comprenant une étape de recirculation vers la chambre de gaz d'échappement brûlés dans la chambre, une partie des gaz étant traitée et une autre partie étant non traitée, les gaz d'échappement traités étant réduits au cours d'une étape de réduction de l'espèce NOx présente dans les gaz d'échappement de la chambre.
16. Le procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de contrôle de la proportion relative des gaz d'échappement traités et non traités recirculés.
17. Le procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de contrôle de la quantité de gaz d'échappement recirculés.
18. Le procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il est appliquée au moteur selon l'une des revendications 12 à 14.
R:\Brevets 122100\22164.doc - 04/10/04 - 15:51 - 12/13
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