FR2938005A3 - Systeme et procede de traitement des emissions polluantes d'un moteur a allumage par compression - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un système de traitement des émissions polluantes d'un moteur (6) à allumage par compression, comprenant en combinaison et dans l'ordre un catalyseur DOC (catalyseur d'oxydation) (2) permettant de convertir au moins une partie du monoxyde d'azote en dioxyde d'azote, un CSF (filtre à particules catalysé) (3), un injecteur d'un fluide réducteur (41) et un catalyseur SCR (catalyseur de réduction sélective) (4), caractérisé en ce qu'un catalyseur LNR (catalyseur sélectif de réduction des oxydes d'azote par les hydrocarbures en phase pauvre) (1) est placé en amont du système.

Description

Système et procédé de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumaqe par compression La présente invention concerne le domaine automobile, en particulier le traitement des émissions polluantes d'un moteur. L'invention propose un système de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumage par compression. Le durcissement des normes réglementant les émissions de gaz polluants à l'échappement de véhicule imposera une diminution importante des émissions d'oxydes d'azote dans un avenir proche. La recherche de o solutions techniques permettant la diminution de ces émissions est alors devenue un enjeu pour les constructeurs automobiles, car il faut également tenir compte de l'exigence d'économie d'énergie qui demande de trouver des solutions consommant peu de carburant. Actuellement, on rencontre des solutions répondant aux exigences réglementaires actuelles. Parmi elles, il existe un système de post-traitement des gaz d'échappement utilisant une combinaison d'éléments. L'un des éléments utilisés est le DOC (catalyseur d'oxydation) qui permet d'oxyder les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde carbone par l'oxygène présent dans les gaz. 20 Un autre élément est le CSF (filtre à particules catalysé), se situant en aval du catalyseur d'oxydation et bloquant les particules existant dans les gaz d'échappement. Un dernier élément est le SCR (catalyseur de réduction sélective) qui traite les oxydes d'azote en fonctionnant en coopération avec un système d'injection d'un fluide réducteur, par exemple l'urée, et se situant en aval des deux premiers éléments Ce système de post-traitement fonctionne lorsque la température du SCR atteint une température suffisante, appelée température d'amorçage comprise entre 250°C et 380°C. Or, lors d'un démarrage à froid, la o température d'amorçage est atteinte au bout d'un certain laps de temps pendant lequel le SCR est inefficace. En outre, la montée en température du SCR par les gaz d'échappement est d'autant plus lente que la température des gaz d'échappement est faible et que le CSF, situé en amont, a une inertie thermique très forte. Pour accélérer la montée en température du SCR vers la température d'amorçage, une solution consiste à introduire de l'énergie au niveau de l'échappement de façon à en augmenter la température des gaz d'échappement. Un mode de réalisation est possible en injectant du carburant au niveau de l'échappement par injection tardive ou à l'aide d'un io système d'injection d'hydrocarbure situé aussi au niveau de l'échappement. Toutefois, ce mode de réalisation nécessite une consommation supplémentaire de carburant qui ne répond pas à l'exigence d'économie d'énergie. À côté de cela, des solutions existent permettant d'améliorer le i système SCR. Mais, aucun ne donne satisfaction quant à l'efficacité du SCR à froid. Dans la demande de brevet EP 0758 713, on décrit un système donnant la possibilité, à la fois, d'améliorer le traitement des particules par le filtre à particules et le traitement des oxydes d'azote pour un moteur diesel 20 grâce à un catalyseur d'oxydation et un filtre à particules. Tout d'abord, le monoxyde d'azote présent dans les gaz d'échappement est oxydé en dioxyde d'azote à l'aide d'un catalyseur d'oxydation en amont du filtre à particules. Le dioxyde d'azote ainsi formé alimente le filtre à particules pour oxyder et supprimer les particules de carbone piégées par le filtre à 2 particules. Dans le même moment, le dioxyde d'azote est réduit par les particules de carbone en monoxyde d'azote qui est retenu par un absorbant d'oxydes d'azote. Cette méthode de traitement permet donc de brûler et supprimer les particules de carbone grâce au dioxyde d'azote sans augmenter la quantité de monoxyde d'azote libéré dans l'atmosphère. La demande de brevet CA 2 319 483 veut améliorer le SCR en le plaçant en aval du système décrit par la demande EP 0758 13 Le système décrit par la demande CA 2 319 483 comprenant en combinaison et dans l'ordre, un catalyseur d'oxydation pour convertir une partie du monoxyde d'azote en dioxyde d'azote, un filtre à particules, une source de fluide réducteur injecté en aval du filtre à particules et d'un catalyseur de réduction sélective. Or, ce système nécessite de maintenir la température du catalyseur de réduction sélective entre 160°C et 450°C. Cela ne résout pas le problème du traitement des oxydes d'azote à froid. La présente invention a pour but un système de traitement des émissions polluantes améliorant le traitement des gaz. Ce but est atteint par un système de traitement des émissions iu polluantes d'un moteur à allumage par compression, comprenant au moins en combinaison et dans l'ordre un catalyseur DOC (catalyseur d'oxydation) permettant de convertir au moins une partie du monoxyde d'azote en dioxyde d'azote, un CSF (filtre à particules catalysé), un injecteur d'un fluide réducteur et un catalyseur SCR (catalyseur de réduction sélective), caractérisé en ce qu'un catalyseur LNR (catalyseur sélectif de réduction des oxydes d'azote par les hydrocarbures en phase pauvre) est placé en amont du système. Selon une autre particularité, le catalyseur LNR est en céramique. Selon une autre particularité, le catalyseur LNR est en métal. ,o Selon une autre particularité, le substrat du catalyseur LNR est revêtu d'un matériau dont la fenêtre thermique d'absorption correspond à la fenêtre thermique de sélectivité du catalyseur SCR. Selon une autre particularité, le moteur à allumage par compression est un moteur à combustion à allumage commandé à mélange pauvre. Selon une autre particularité, le catalyseur DOC est remplacé par le catalyseur LNR. Selon une autre particularité, le système de traitement des émissions polluantes se compose du seul catalyseur LNR. Un autre but est un procédé de traitement des émissions polluantes 30 d'un moteur à allumage par compression permettant une amélioration du traitement.
Ce but est atteint par le fait que le procédé de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumage par compression comprend : - une étape d'introduction des gaz d'échappement dans le système de traitement - une étape de réduction des oxydes d'azote des gaz d'échappement par les hydrocarbures imbrûlés dans les gaz d'échappement dans le catalyseur LNR ; une étape d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés et du monoxyde de carbone par l'oxygène présent dans le catalyseur Io DOC; - une étape de piégeage de particules par le filtre à particules CSF ; - une étape de réduction sélective des oxydes d'azote par le catalyseur SCR et d'un système d'injection d'un fluide réducteur, par exemple, l'urée ; - une étape d'évacuation des gaz d'échappement traités ;
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées :o données à titre d'exemples non limitatifs dans lesquelles : - la figure 1 illustre le système de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumage par compression selon un mode de réalisation - la figure 2 illustre le système de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumage par compression selon un autre mode de réalisation En référence à la figure 1, la présente invention propose un système (0) de traitement des émissions polluantes d'un moteur (6) à allumage par compression qui comprend un catalyseur DOC (2) permettant de convertir au ,o moins une partie du monoxyde d'azote des gaz d'échappement en dioxyde d'azote, un CSF (3), un injecteur de fluide réducteur (41), par exemple l'urée et un catalyseur SCR (4). Un catalyseur LNR (1) est placé en amont du système (0). Selon un autre mode de réalisation, illustré figure 2, le système (0) de traitement des émissions polluantes d'un moteur (6) à allumage par compression comprend uniquement un CSF (3), un injecteur de fluide réducteur (41), par exemple l'urée et un catalyseur SCR (4). Selon un autre mode de réalisation, non représenté, seul le catalyseur LNR avec capacité de stockage des hydrocarbures est compris dans le système de traitement. Le traitement des émissions polluantes suit le procédé comprenant : - une étape d'introduction des gaz d'échappement provenant du moteur (6) dans le système de traitement (0) - une étape de réduction des oxydes d'azote des gaz d'échappement par les hydrocarbures imbrûlés dans les gaz d'échappement dans le catalyseur LNR (1) ; - une étape d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés et du monoxyde de carbone par l'oxygène présent dans le catalyseur DOC (2) ; - une étape de piégeage de particules par le filtre à particules CSF (3) ; - une étape de réduction sélective des oxydes d'azote par le catalyseur SCR (4) et d'un système d'injection d'un fluide réducteur (41), par exemple, l'urée ; une étape d'évacuation des gaz d'échappement traités (5) ; 25 Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1. Système de traitement des émissions polluantes d'un moteur (6) à allumage par compression, comprenant au moins en combinaison et dans l'ordre un catalyseur DOC (catalyseur d'oxydation) (2) permettant de convertir au moins une partie du monoxyde d'azote en dioxyde d'azote, un CSF (filtre à particules catalysé) (3), un injecteur d'un fluide réducteur (41) et un catalyseur SCR (catalyseur de réduction sélective) (4), caractérisé en ce qu'un catalyseur LNR (catalyseur sélectif de réduction des oxydes d'azote io par les hydrocarbures en phase pauvre) (1) est placé en amont du système.
  2. 2. Système de traitement des émissions polluantes selon la revendication 1 caractérisé en ce que le catalyseur LNR (1) est en céramique ou en métal.
  3. 3. Système de traitement des émissions polluantes selon la ts revendication 1, caractérisé en ce que le substrat du catalyseur LNR (1) est revêtu d'un matériau dont la fenêtre thermique d'absorption correspond à la fenêtre thermique de sélectivité du catalyseur SCR (1).
  4. 4. Procédé de traitement des émissions polluantes d'un moteur à allumage par compression comprenant : 20 - une étape d'introduction des gaz d'échappement provenant du moteur (6) dans le système de traitement (0) ; - une étape de réduction des oxydes d'azote des gaz d'échappement par les hydrocarbures contenus dans les gaz d'échappement dans un catalyseur LNR (1) ; 25 - une étape d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés et du monoxyde de carbone par l'oxygène présent dans un catalyseur DOC (2) ; - une étape de piégeage de particules par un filtre à particules CSF - une étape de réduction sélective des oxydes d'azote par un 30 catalyseur SCR (4) et un système d'injection d'un fluide réducteur (41) ;- une étape d'évacuation des gaz traités par le système (0).
  5. 5. Procédé de traitement des émissions polluantes selon la revendication 7 caractérisé en ce que le fluide réducteur est de l'urée.
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