FR3063515A1 - Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules - Google Patents

Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules Download PDF

Info

Publication number
FR3063515A1
FR3063515A1 FR1751726A FR1751726A FR3063515A1 FR 3063515 A1 FR3063515 A1 FR 3063515A1 FR 1751726 A FR1751726 A FR 1751726A FR 1751726 A FR1751726 A FR 1751726A FR 3063515 A1 FR3063515 A1 FR 3063515A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
particle
filter
filters
particulate filter
regeneration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1751726A
Other languages
English (en)
Inventor
Mohamed Bozian
Emmanuel Laigle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority to FR1751726A priority Critical patent/FR3063515A1/fr
Publication of FR3063515A1 publication Critical patent/FR3063515A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/04—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device during regeneration period, e.g. of particle filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/08—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of clogging, e.g. of particle filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/10—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the vehicle or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1411—Exhaust gas flow rate, e.g. mass flow rate or volumetric flow rate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1606—Particle filter loading or soot amount
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

L'invention porte sur un procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d'échappement passant dans au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) portés dans une ligne (10) d'échappement de véhicule automobile. Un flux de gaz d'échappement s'écoulant par la ligne (10) d'échappement passe par un premier (14) desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), le flux passant en dérivation d'au moins un deuxième filtre à particules (16, 17). Il est effectué une estimation de la charge en particules du premier filtre à particules (14) et, quand l'estimation de la charge pour le premier filtre à particules (14) est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce premier filtre à particules (14), le flux passe en dérivation du premier filtre à particules (14) et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules (16, 17). Application dans le domaine des véhicules automobiles.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
(54) PROCEDE DE DEPOLLUTION DE GAZ D'ECHAPPEMENT PASSANT DANS AU MOINS DEUX FILTRES A PARTICULES.
FR 3 063 515 - A1 _ L'invention porte sur un procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d'échappement passant dans au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) portés dans une ligne (10) d'échappement de véhicule automobile. Un flux de gaz d'échappement s'écoulant par la ligne (10) d'échappement passe par un premier (14) desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), le flux passant en dérivation d'au moins un deuxième filtre à particules (16, 17). Il est effectué une estimation de la charge en particules du premier filtre à particules (14) et, quand l'estimation de la charge pour le premier filtre à particules (14) est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce premier filtre à particules (14), le flux passe en dérivation du premier filtre à particules (14) et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules (16, 17).
Application dans le domaine des véhicules automobiles.
Figure FR3063515A1_D0001
Figure FR3063515A1_D0002
Figure FR3063515A1_D0003
Figure FR3063515A1_D0004
PROCEDE DE DEPOLLUTION DE GAZ D’ECHAPPEMENT PASSANT DANS AU MOINS DEUX FILTRES A PARTICULES [0001] La présente invention concerne un procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d’échappement passant dans au moins deux filtres à particules portés dans une ligne d’échappement de véhicule automobile. La présente invention s’applique préférentiellement à une filtration des particules de suie des gaz d’échappement d’une motorisation Diesel mais peut s’appliquer aussi à une motorisation à carburant essence ou d’un mélange contenant de l’essence.
[0002] II est connu qu’une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique comprenne plusieurs éléments de dépollution sélective d’un polluant, dont un système de réduction catalytique sélective et un filtre à particules.
[0003] Un tel système de Réduction Catalytique Sélective et dénommé sous l’acronyme RCS est aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de SCR. Un système RCS fonctionne par injection dans la ligne d’échappement d’un agent de dépollution dit réducteur RCS, cet agent étant avantageusement mais non limitativement de l’urée ou un dérivé de l’urée, précurseur de l’ammoniac qui est utilisé pour réduire les oxydes d’azote ou NOx.
[0004] Dans ce qui va suivre, il sera utilisé la dénomination système de réduction pour qualifier un système de réduction catalytique sélective. II en ira de même pour les oxydes d’azote pouvant aussi être désignés par NOx et pour l’ammoniac pouvant aussi être désigné par NH3.
[0005] Les normes anti-pollution à venir, notamment en Europe avec la prochaine application de la réglementation émissions Euro 6 2eme étape, durcissent fortement le seuil à respecter pour les particules émises par les motorisations à Injection Directe d’Essence ou moteurs à allumage commandé.
[0006] Le respect d’une telle réglementation pourrait imposer d’utiliser un filtre à particules dans la ligne d’échappement de tels moteurs. Un tel filtre à particules pour des motorisations essence, aussi communément appelé GPF pour la dénomination anglaise de « Gasoline Particle Filter >>, c’est-à-dire de filtre à particules essence, est relativement similaire à ceux utilisés pour les motorisations Diesel mais ses caractéristiques sont adaptées afin de ne pas pénaliser les performances ou la consommation.
[0007] Le filtre à particules d’une ligne d’échappement sert à la rétention de suies en son intérieur. Un système de réduction peut être intégré dans un filtre à particules, ceci en alternative à un système de réduction indépendant ou en complément d’un tel système. Le filtre à particules est alors imprégné d’un catalyseur RCS pour effectuer une réduction catalytique sélective des NOx. Il peut y avoir deux systèmes de réduction dans la même ligne d’échappement.
[0008] Comme exemple d’une ligne d’échappement équipée d’un système de réduction catalytique sélective ou système RCS et d’un filtre à particules, il peut être cité la ligne d’échappement décrite dans le document FR-A-2 968 711. Ce document divulgue une ligne d'échappement comprenant un conduit de circulation des gaz d'échappement équipé d'organes de traitement chimique et/ou physique des gaz d'échappement, un filtre à particules logé à l'intérieur d'un boîtier et un système RCS, comprenant un injecteur d'un agent réducteur, muni d'un débouché à l'intérieur de la ligne d'échappement, un élément RCS amont et un élément RCS aval qui sont placés en série sur le conduit à distance l'un de l'autre. Le filtre à particules est placé entre l'élément RCS amont et l'élément RCS aval.
[0009] Au bout d'une durée écoulée ou d'une certaine distance parcourue, un filtre à particules se retrouve chargé en particules, notamment en suies. Il faut alors le nettoyer ou le régénérer. Cette régénération passe par la combustion de ces suies. Pour brûler ces suies, le moteur passe dans un mode de combustion spécifique pour augmenter la température des gaz d'échappement environ jusqu'à 650°C pour brûler les suies, sans additif d’aide à la combustion des suies, dans le filtre à particules ou un filtre à particules combiné à un catalyseur RCS.
[0010] Cette consigne de température de régénération est atteinte grâce un programme de contrôle moteur qui agit sur le débit de post injection de carburant. Lors de la régénération d’un filtre à particules combiné ou non à un catalyseur RCS, la combustion des suies dans le filtre à particules peut générer un exotherme important. Cet exotherme, s’il dépasse 900 °C, peut dégrader le filtre à partcules et le fissurer. Ce problème est amplifié quand un catalyseur réalisant la réduction des NOx est présent dans le filtre à particules, ce catalyseur étant très sensible à de telles températures élevées.
[0011] Sur certains types de profil de roulage, par exemple un roulage rapide à plus de 70km/h, lors de l’initiation de la régénération, le conducteur peut revenir au ralenti. Ces conditions sont extrêmement sévères à la fois pour le substrat du système RCS combiné à un filtre à particules et pour le catalyseur RCS, qui peuvent être endommagés.
[0012] De plus, les régénérations d’un filtre à particules sont dépendantes du mode de roulage, par exemple le type de trajets, le style de conduite et de divers paramètres comme la température extérieure et/ou la température du moteur. Par exemple, si le véhicule est fréquemment utilisé pour uniquement des trajets courts, les régénérations ne seront pas lancées de façon optimale et risquent d’être interrompues premièrement parce que sur un trajet court, le filtre à particules peut difficilement atteindre la température requise pour lancer une régénération, ceci après une longue durée de chauffe pendant laquelle aucune régénération n’est possible et que secondement, le véhicule sera arrêté avant que la régénération soit finie.
[0013] Par conséquent, le problème à la base de la présente invention est, d’une part, de protéger les filtres à particules dans une ligne d’échappement lors d’une montée en température pendant des régénérations, notamment quand ces filtres à particules sont imprégnés d’un catalyseur de réduction catalytique sélective et, d’autre part, de gérer au mieux la tenue de ces régénérations en évitant de les interrompre.
[0014] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d’échappement passant dans au moins deux filtres à particules portés dans une ligne d’échappement de véhicule automobile, caractérisé en ce que :
- un flux de gaz d’échappement s’écoulant par la ligne d’échappement passe par un premier desdits au moins deux filtres à particules, le flux passant en dérivation d’au moins un deuxième filtre à particules,
- il est effectué une estimation de la charge en particules du premier filtre à particules et,
- quand l’estimation de la charge pour le premier filtre à particules est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce premier filtre à particules, le flux passe en dérivation du premier filtre à particules et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules.
[0015] L’effet technique est d’obtenir un remplacement automatique d’un filtre à particules rempli de particules par un deuxième filtre à particules et, le cas échéant, en continuant avec un troisième filtre ou plus. Cela permet de répartir le chargement de suies sur deux filtres à particules et de les protéger de températures de régénération trop hautes, par exemple de plus de 600 °C.
[0016] Ceci est particulièrement approprié pour la protection d’un filtre à particules imprégné d’un catalyseur RCS, ce type de filtre à particules RCS étant très sensible aux températures élevées. Un autre avantage est de limiter la consommation de carburant liée à la régénération de chaque filtre à particules.
[0017] Les deux filtres à particules ou plus sont dimensionnés pour recevoir ensemble sensiblement un même chargement de suies qu’un unique filtre à particules, comme c’est souvent le cas dans l’état de la technique : les deux filtres à particules associés sont donc plus petits qu’un filtre à particules unitaire de l’état de la technique, par exemple deux fois plus petits ou même plus dans le cas d’un nombre de filtres à particules utilisés supérieur à 2.
[0018] Lors de la régénération du premier filtre à particules, pouvant être un filtre à particules RCS, du fait de sa taille réduite par rapport à un filtre à particules de l’état de la technique et d’un contrôle rigoureux du chargement par une estimation, notamment par contre-pression dans le filtre à particules, la combustion des suies dans le filtre à particules sera plus homogène, avec une température en fond de filtre à particules moins élevée et une vitesse de combustion des suies sera plus importante,en comparaison avec un filtre à particules de taille plus importante. La mise en œuvre de la présente invention protège donc les filtres à particules lors des régénérations.
[0019] Le fait de réaliser la régénération de plusieurs filtres à particules de taille réduite permet, d’une part, d’éviter les exothermes au fond du filtre et donc d’éviter la dégradation du filtre à particules, par exemple du substrat et du catalyseur présent dans un filtre à particules RCS.
[0020] D’autre part, la présente invention permet également d’avoir une distance entre deux régénérations plus importante car il est possible de charger plus de particules de suie pour un même volume de filtre. La présente invention permet enfin d’avoir des vitesses de combustion plus rapides et donc de limiter la durée de la régénération.
[0021] Avantageusement, l’estimation de la charge en particules est basée sur une mesure d’une contre-pression générée lors du passage du flux pour le premier filtre à particules en tenant compte d’un débit volumique du flux de gaz d’échappement en vigueur dans la ligne, un seuil prédéterminé de contre-pression ayant été établi pour ce débit volumique en vigueur en correspondance avec le seuil maximal de charge.
[0022] Les mesures de contre-pression d’un filtre à particules dans une ligne d’échappement permettent un suivi efficace du chargement en suies du filtre à particules.
[0023] Avantageusement, la ligne d’échappement comprend au moins trois filtres à particules, le flux passant en dérivation du deuxième filtre à particules et de l’au moins un troisième filtre à particules pendant le passage du flux dans le premier filtre à particules puis dans le deuxième filtre à particules, une estimation de la charge du deuxième filtre à particules après dérivation du premier filtre à particules étant effectuée et, quand l’estimation de la charge du deuxième filtre à particules est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce deuxième filtre à particules, le flux passe en dérivation du deuxième filtre à particules et passe dans ledit au moins un troisième filtre à particules et, le cas échéant, ainsi de suite pour les filtres à particules d’ordre supérieur.
[0024] De plus, une configuration à trois filtres ou plus permet d’utiliser le dernier filtre pour stocker les suies en attendant de trouver un profil de roulage favorable à la régénération, par exemple avec une température du moteur élevée, une vitesse du véhicule élevée et un trajet supposé suffisamment long pour effectuer une régénération complète. Ceci permet d’éviter de lancer plusieurs régénérations les unes à la suite des autres mais qui n’aboutissent pas en limitant ainsi la dilution du lubrifiant par le carburant et la surconsommation de carburant inutile.
[0025] Avantageusement, une régénération est lancée pour lesdits au moins deux filtres à particules présents dans la ligne d’échappement quand ces filtres à particules présentent une estimation de leur charge supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge respectif. Il se peut que seul le premier des filtres à particules soit régénéré, ce qui se passe notamment lors d’une régénération préventive.
[0026] Avantageusement, une régénération préventive est lancée pour le filtre à particules en cours de remplissage en particules ou étant rempli avant que le flux le traversant ne soit dérivé vers le filtre à particules d’ordre supérieur, cette régénération préventive concernant aussi, le cas échéant, les filtres à particules d’ordre inférieur au filtre à particules en cours de remplissage ou étant rempli, cette régénération préventive étant lancée avec un flux traversant le filtre à particules en cours de remplissage et, le cas échéant, les filtres à particules d’ordre inférieur, sous condition qu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule soit favorable à la tenue d’une régénération, ledit au moins un paramètre étant pris unitairement ou en combinaison parmi les paramètres suivants : une température extérieure supérieure à 10°C, une température des gaz d’échappement supérieure à 300°C, une vitesse du véhicule automobile supérieure à 70km/h, un débit de gaz d’échappement dans la ligne d’échappement supérieur à un seuil de débit prédéterminé et un ou des paramètres d’un historique de roulage du véhicule, comme un profil de conducteur effectuant majoritairement des trajets longs ou un profil de conducteur roulant majoritairement sur autoroute.
[0027] Parmi ces paramètres qui peuvent être pris en combinaison, le fait de compter, d’une part, les trajets courts ne permettant pas de régénération et, d’autre part, les trajets longs pouvant les permettre, donnera une modulation d’un profil de conducteur plus ou moins défavorable aux régénérations. Pour un profil de conducteur comprenant principalement de courts trajets, la présence d’un long trajet intercalé entre ces courts trajets peut rendre moins défavorable ce profil, étant donné qu’une régénération sera alors possible pendant le long trajet. Cette caractéristique permet de tenir compte de l’insertion d’un trajet long dans une série de trajets courts et de diminuer le caractère défavorable du profil conducteur associé.
[0028] Avantageusement, le seuil maximal prédéterminé de charge pour un filtre à particules donné est calculé pour être représentatif d’un chargement dans le filtre à particules impliquant, lors d’une régénération du filtre à particules, une température maximale de régénération inférieure à 900 °C.
[0029] La dégradation d’un filtre à particules, notamment d’un filtre à particules RCS a lieu pour des températures supérieures à 900 °C. Ces températures sont atteintes lors de régénérations sévères, avec un chargement en particules de suie important et un profil défavorable de température lors de la régénération.
[0030] La dégradation physique d’un filtre à particules, notamment de son substrat, est liée à la présence d’un gradient thermique lors d’une régénération. Lors d’une régénération par cumul de température dans le filtre à particules, on constate un pic de température au fond du filtre à particules et des températures plus basses en amont de celui-ci. Ce gradient thermique fissure le filtre à particules et le filtre ne remplit plus sa fonction de filtration des particules.
[0031] Plus un filtre à particules est de faible dimension, moins il sera sensible aux gradients thermiques. De ce fait, il est possible de plus le charger en suies avant de lancer la régénération. Un filtre à particules de faible dimension, dont l’utilisation est proposée par la présente invention, supporte une concentration en suies plus importante comparé à un filtre à particules plus grand.
[0032] Avantageusement, il est calculé une capacité totale de contenance en particules retenues dans la ligne d’échappement, cette capacité totale étant répartie entre lesdits au moins deux filtres. Ainsi, la capacité totale d’un unique filtre à particules selon l’état de la technique est répartie, dans le cadre de la présente invention, sur deux filtres à particules plus petits.
[0033] L’objet de l’invention est un agencement particulier de plusieurs filtres à particules, notamment mais pas uniquement des filtres à particules RCS ou d’une combinaison d’au moins un filtre à particules avec au moins un filtre à particules RCS, dans une ligne d’échappement pouvant être de carburant Diesel ou essence.
[0034] Comparé à une ligne de dépollution classique avec un catalyseur RCS combiné ou non à un filtre à particules de longueur comprise entre 12,7 cm, soit 5 pouces, et 30,48 cm, soit 12 pouces, suivant le moteur et le véhicule, l’invention met en série plusieurs filtres à particules RCS ou non de taille comprise entre 5,08 cm, soit 2 pouces, et 10,16 cm, soit 4 pouces, reliés par un circuit de dérivation avec une vanne pilotée, notamment sensible à la contre-pression régnant dans le filtre à particules associé. Ces mesures permettent de réorienter le flux vers le filtre à particules RCS ou non suivant, en fonction du niveau de contre-pression générée par le filtre à particules pour un débit volumique donné.
[0035] L’accumulation des suies dans des filtres à particules de petite taille permet de faire des régénérations du filtre à particules plus rapide et de façon plus efficace, de stocker plus de suies pour un même volume de filtre à particules et enfin donne la possibilité d’exploiter au mieux les roulages les plus propices à la régénération du filtre à particules.
[0036] Il est obtenu une baisse significative du risque d’endommagement des filtres à particules, RCS ou non, de fausses détections de déficiences de filtres à particules et de risques d’échec à des procédures de contrôle d’émissions de particules et, le cas échéant, d’oxydes d’azote ou NOx.
[0037] Avantageusement, lesdits au moins deux filtres à particules présentent chacun une capacité de contenance de particules équivalente. Les régénérations de chaque filtre à particules auront ainsi une durée similaire et les calculs du superviseur en seront simplifiés.
[0038] L’invention concerne aussi un ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile comprenant au moins deux filtres à particules et un superviseur gérant au moins une dépollution en particules des gaz d’échappement passant dans la ligne d’échappement, la ligne comprenant au moins un capteur de contrepression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules, caractérisée en ce que la ligne met en œuvre un tel procédé, la ligne comprenant un circuit de dérivation aux bornes de chacun desdits au moins deux filtres à particules, le superviseur comprenant des moyens de mémorisation d’un seuil prédéterminé de contre-pression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules, des moyens de réception des valeurs mesurées par les capteurs de contre-pression et des moyens de comparaison des valeurs mesurées de contre-pression avec les seuils prédéterminés respectifs, le superviseur commandant une vanne d’ouverture et de fermeture pour chacun des circuits de dérivation.
[0039] Le filtre à particules peut être un filtre à particules Diesel, un filtre à particules adapté à un carburant essence ou un filtre à particules imprégné d’un catalyseur RCS. Les faibles thermiques lors des régénérations, même pour des régénérations sévères, obtenues pour la ligne d’échappement selon la présente invention, limitent les occurrences de dégradation du filtre à particules RCS ou non.
[0040] Même si un des filtres à particules est dégradé par une régénération sévère, les autres filtres à particules pourront assurer la retenue des particules contenues dans les gaz d’échappement. Ainsi, la présente invention permet de limiter le nombre d’allumages du voyant lié à la dégradation d’un filtre à particules RCS ou non. Quand le filtre à particules est un filtre RCS, une telle dégradation entraîne une baisse d’efficacité de la dépollution en NOx et l’émission d’odeurs d’ammoniac rejeté car non utilisé comme agent de dépollution RCS, en fin de ligne d’échappement. Il y a également une diminution du risque d’endommagement du filtre à particules RCS ou non et donc des émissions de particules.
[0041] Avantageusement, au moins un des filtres à particules est imprégné de catalyseur de réduction sélective, la ligne d’échappement comprenant aussi un ou des éléments suivants choisis unitairement ou en combinaison parmi un piège actif ou passif à oxydes d’azote, un catalyseur d’oxydation, un silencieux acoustique, un injecteur et un mélangeur d’agent réducteur avec les gaz d’échappement associé à un système de réduction catalytique sélective, une sonde à oxygène, un catalyseur de destruction de rejet d’ammoniac, un capteur de suies et des sondes à oxydes d’azote en amont et en aval du système de réduction.
[0042] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’une ligne d’échappement selon la présente invention avec trois filtres à particules présentant chacun un circuit de dérivation à leurs bornes,
- la figure 2 montre un logigramme d’un mode de réalisation du procédé de dépollution selon la présente invention,
- la figure 3 est une représentation schématique de trois courbes donnant la température T(°C) en degrés Celsius en fonction du temps t(s) en secondes lors d’une régénération d’un filtre à particules imprégné d’un catalyseur de réduction sélection, ceci en amont du filtre à particules imprégné, et à l’intérieur du filtre à particules, ceci pour un filtre à particules de respectivement 25,4 cm, soit 10 pouces et 5,08 cm, soit 2 pouces,
- la figure 4 est une représentation schématique de deux courbes de masse M(g) en gramme de suies contenues dans un filtre à particules en fonction du temps t(s) en secondes lors d’une régénération standard pour deux filtres respectivement de 25,4 cm, soit 10 pouces et 5,08 cm, soit 2 pouces, la troisième courbe étant une ligne droite et montrant la masse seuil à partir de laquelle une régénération est considérée comme complète.
[0043] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
[0044] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0045] En se référant à toutes les figures et plus particulièrement à la figure 1 qui montre une ligne 10 d’échappement selon un mode de réalisation de la présente invention, la ligne 10 d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile comprend au moins deux filtres à particules 14, 16, 17, avantageusement des filtres à particules imprégné d’un catalyseur RCS pour catalyseur de réduction sélective ou filtre à particules RCS. A la figure 1, il est représenté trois filtres à particules 14, 16, 17, ce qui n’est pas limitatif. La flèche à la figure 1 à l’intérieur de la ligne 10 d’échappement indique la direction du parcours des gaz d’échappement dans la ligne 10 d’échappement.
[0046] Un superviseur, non montré à cette figure 1, gère au moins une dépollution en particules des gaz d’échappement passant dans la ligne 10 d’échappement. Le superviseur peut aussi gérer d’autres modes de dépollution mis en œuvre dans la ligne 10 d’échappement, comme la dépollution en oxydes d’azote ou NOx, ainsi qu’en rejet d’ammoniac non utilisé lors de la réduction catalytique sélective.
[0047] La ligne 10 comprend au moins un capteur de contre-pression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17. Selon l’invention, quand la contrepression mesurée pour un premier filtre à particules 14 est supérieure à un seuil prédéterminé pour ce premier filtre à particules 14, un flux de gaz d’échappement circulant dans la ligne 10 d’échappement passe en dérivation du premier filtre à particules 14 et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules 16, 17.
[0048] Pour ce faire, la ligne 10 comprend un circuit de dérivation 15a à 15c aux bornes de chacun desdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17, à savoir, à la figure 1, un premier circuit de dérivation 15a aux bornes du premier filtre à particules 14, un deuxième circuit de dérivation 15b aux bornes du deuxième filtre à particules 16 et, le cas échéant un troisième circuit de dérivation 15c aux bornes du troisième filtre à particules 17. Le superviseur comprend des moyens de mémorisation d’un seuil prédéterminé de contrepression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17, ce seuil pouvant être différent pour lesdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17.
[0049] Le superviseur comprend des moyens de réception des valeurs mesurées par les capteurs de contre-pression, un capteur de contre-pression étant présent pour chaque filtre à particules. Le superviseur comprend enfin des moyens de comparaison des valeurs mesurées de contre-pression avec les seuils prédéterminés respectifs. La superviseur commande une vanne 18a, 18b, 18c d’ouverture et de fermeture pour chacun des circuits de dérivation 15a, 15b, 15c.
[0050] Le premier filtre à particules 14 est associé à un premier circuit de dérivation 15a commandé en ouverture et fermeture par une première vanne 18a. Le deuxième filtre à particules 16, 17 est associé à un deuxième circuit de dérivation 15b commandé en ouverture et fermeture par une deuxième vanne 18b. Le troisième filtre à particules 17 est associé à un troisième circuit de dérivation 15c commandé en ouverture et fermeture par une troisième vanne 18c.
[0051] De manière générale, la ligne 10 d’échappement peut comprendre un ou des éléments auxiliaires. Tous les éléments auxiliaires pouvant être utilisés ne sont pas illustrés à la figure mais ceci n’est pas limitatif. Ces éléments auxiliaires peuvent être choisis unitairement ou en combinaison parmi un piège actif ou passif 11 à oxydes d’azote, un catalyseur d’oxydation 11 indiqué avec la même référence que le piège actif ou passif, un silencieux acoustique, un injecteur et un mélangeur d’agent réducteur 12 avec les gaz d’échappement associé au système de réduction 13 catalytique sélective en étant en amont du système RCS 13, une sonde à oxygène, un catalyseur de destruction de rejets d’ammoniac, un capteur de suies et une sonde à oxydes d’azote en amont du filtre à particules et du système RCS 13 ainsi qu’une sonde à oxydes d’azote en aval du filtre à particules et du système RCS 13.
[0052] Le catalyseur d’oxydation 11, fréquemment un catalyseur DOC pour carburant Diesel, permet de traiter le monoxyde de carbone CO et les hydrocarbures HC et, également par combustion d’hydrocarbures, de générer une thermique pour initier la combustion des suies dans le filtre à particules RCS ou non.
[0053] La ligne 10 peut comprendre aussi des doublons du système de réduction 13 ou d’au moins deux filtres à particules 14, 16, par exemple un troisième filtre à particules 17 ou plus imprégné ou non d’un catalyseur RCS ou filtre RCS. Ce filtre à particules RCS nécessitant d’être plus protégé qu’un filtre à particules sans RCS, la présente invention s’applique donc bien à une ligne 10 d’échappement comprenant un ou plusieurs de tels filtres à particules RCS.
[0054] Un mélangeur d’agent réducteur ou boîte de mélange permet de mélanger avec les gaz d’échappement l’ammoniac provenant de la décomposition de l’agent précurseur, par exemple originellement sous forme d’urée.
[0055] Il peut aussi être utilisé un système de piège à oxydes d’azote actif sans additif du type LNT ou Lean NOx Trap en langue anglo-saxonne. Un tel système de piège élimine les NOx via un bref passage en richesse un ou supérieure dans les gaz en sortie du moteur. Les hydrocarbures en surplus réagissent avec les NOx stockés et les neutralisent en les transformant en gaz azote.
[0056] Il peut aussi être utilisé un autre système sous forme d’un piège passif à oxydes d’azote en tant qu’absorbeur d’oxydes d’azote passif, piège qui est aussi connu sous la dénomination de PNA pour Passive NOx Adsorber en langue anglo-saxonne. Ce système est dit passif parce qu’il n’y a pas de passage en richesse un ou supérieure pour son épuration en NOx.
[0057] De tels pièges passifs ou actifs à NOx peuvent être utilisés en association avec un système de réduction 13. Ceci permet d’augmenter l’efficacité d’élimination des oxydes d’azote par adsorption des oxydes d’azote à température basse et désorption des oxydes une fois que le catalyseur du système de réduction 13 est actif. Le système de réduction 13 est fréquemment placé en aval du piège à NOx 11, qu’il soit actif ou passif, aval étant pris dans le sens d’écoulement des gaz d’échappement désigné par la flèche.
[0058] Il peut être prévu un ou plusieurs capteurs de suies, en plus du capteur de contrepression, ce qui permet de vérifier si le ou les filtres à particules 14, 16, 17 laisse passer des suies, auquel cas ils sont soit trop remplis, soit inopérants et de remédier le plus vite possible à cet état de fait. Il est aussi possible de prévoir une sonde NOx en amont disposée vers la sortie du moteur en plus de la sonde NOx en aval disposée avantageusement vers la sortie de la ligne 10 d’échappement.
[0059] Le procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d’échappement passant dans au moins deux filtres à particules 14, 16, 17 portés dans une ligne 10 d’échappement de véhicule automobile ne requiert pas obligatoirement la présence d’un capteur de contre-pression pour chaque filtre à particules 14, 16, 17 mais seulement une estimation de la charge en particules de chaque filtre à particules 14, 16, 17 à un instant donné.
[0060] La première étape du procédé selon la présente invention est une estimation de la charge en particules du premier filtre à particules 14. Quand l’estimation de la charge pour le premier filtre à particules 14 est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce premier filtre à particules 14, le flux passe en dérivation du premier filtre à particules 14 par ouverture de la première vanne 18a associée au premier circuit de dérivation 15a et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules 16, 17 par fermeture de la deuxième vanne 18b associée au deuxième circuit de dérivation 15b.
[0061] En se référant à toutes les figures et notamment à la figure 2 combinée à la figure 1 pour les références concernant la ligne 10 d’échappement et ses éléments, un mode de réalisation du procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d’échappement passant dans au moins deux filtres à particules 14, 16, 17 portés dans une ligne 10 d’échappement de véhicule automobile selon la présente invention va être maintenant décrit.
[0062] Il est à noter que les étapes du procédé montrées à la figure 2 ne sont pas toutes essentielles pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. De même, il est à noter que le mode de réalisation montré à la figure 1 met en œuvre trois filtres à particules 14, 16, 17, le nombre de filtres à particules 14, 16, 17 utilisés dans le cadre de la présente invention pouvant être aussi de deux ou supérieur à trois.
[0063] Les gaz d’échappement s’écoulant par la ligne 10 d’échappement forme un flux de gaz d’échappement avec un certain débit qui peut être mesuré ou estimé. A l’étape 1 préliminaire du mode de réalisation du procédé selon la présente invention, le premier circuit de dérivation 15a aux bornes du premier filtre à particules 14 est fermé tandis que le deuxième circuit de dérivation 15b aux bornes du deuxième filtre à particules 16 ou que les autres circuits de dérivation 15c au bornes des autres filtres à particules 17 sont fermés. Les premier et deuxième filtres 14, 16 sont au départ vide de particules de suie. Durant le roulage, le premier circuit de dérivation 15a du premier filtre à particules 14 est fermé et tous les gaz d’échappement passent par le premier filtre 14.
[0064] Le flux de gaz d’échappement s’écoulant par la ligne 10 d’échappement passe par le premier 14 desdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17, le flux passant en dérivation du deuxième filtre à particules 16 et des autres filtres à particules 17 quand il y a plus de deux filtres à particules 14, 16, 17.
[0065] Il est procédé à un premier questionnement 2 à savoir si le premier filtre à particules 14 est suffisamment chargé pour être régénéré. Ceci peut être déterminé en effectuant une mesure de contre-pression générée lors du passage du flux à travers le premier filtre à particules 14, mais une mesure de contre-pression peut ne pas être le seul moyen d’estimer la charge du premier filtre à particules 14. De manière générale, la charge en particules de suies du premier filtre à particules 14 est estimée et comparée avec un seuil maximal prédéterminé de charge en particules de suies.
[0066] La réponse oui, symbolisée par O, à ce premier questionnement 2 a lieu quand la contre-pression mesurée pour le premier filtre à particules 14 est supérieure à un seuil prédéterminé pour ce premier filtre à particules 14. Quand cette réponse est oui O, le flux de gaz d’échappement passe en dérivation du premier filtre à particules 14 et passe dans le deuxième filtre à particules 16.
[0067] Pour une réponse non, symbolisée par N, à ce premier questionnement le premier filtre à particules 14 continue à être rempli de particules et le flux de gaz d’échappement s’écoulant par la ligne 10 d’échappement continue de passer par le premier 14 des filtres à particules 14, 16, 17, le flux passant en dérivation des autres filtres à particules 16, 17.
[0068] A l’étape 3, succédant à une réponse oui O au premier questionnement de l’étape 2, à savoir que le premier filtre à particules 14 est suffisamment rempli pour être régénéré, si des conditions favorables pour une régénération préventive sont présentes, il peut être lancé une régénération préventive concernant uniquement le premier filtre à particules 14. Le deuxième filtre à particules 16 et les autres filtres à particules 17 n’ont pas commencé à être chargés en particules.
[0069] Dans ce cas, il n’est pas procédé à l’ouverture du premier circuit de dérivation 15a aux bornes du premier filtre à particules 14 et à la fermeture du deuxième circuit de dérivation 15b aux bornes du deuxième filtre à particules 16. Une telle régénération préventive est déclenchée pour ne pas être interrompue en cours d’exécution ou quand les conditions exigées pour une régénération des deux filtres à particules 14, 16, 17 ou plus seront supposées difficiles à être réunies. Une telle régénération préventive ne concerne pas un chargement complet en particules de la ligne 10 d’échappement.
[0070] Une régénération préventive peut être lancée sous condition qu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule est favorable à la tenue d’une régénération. Le ou les paramètres peuvent être pris unitairement ou en combinaison parmi les paramètres suivants : une température extérieure supérieure à 10°C, une température des gaz d’échappement supérieure à 300°C, une vitesse du véhicule automobile supérieure à 70km/h, un débit de gaz d’échappement dans la ligne 10 d’échappement supérieur à un seuil de débit prédéterminé et un ou des paramètres d’un historique de roulage du véhicule, comme un profil de conducteur effectuant majoritairement des trajets longs ou un profil de conducteur roulant majoritairement sur autoroute.
[0071] Il est procédé à un deuxième questionnement 4 à savoir si le premier filtre à particules 14 est régénéré ou non. Si le premier filtre à particules 14 a été régénéré avec une réponse oui O, il est retourné à l’étape initiale 1 et si le premier filtre à particules 14 n’a pas été régénéré avec une réponse non N, il est passé à un troisième questionnement 5.
[0072] Ce troisième questionnement 5 est relatif à savoir si le deuxième filtre à particules 16 est suffisamment chargé pour être régénéré. Si la réponse est oui O, il est passé à une étape suivante référencée 6 et si la réponse est non N, il est retourné à l’étape 3 avec possibilité de déclenchement d’une régénération uniquement pour le premier filtre à particules 14.
[0073] A l’étape 6, au début de cette étape 6, le premier circuit de dérivation 15a aux bornes du premier filtre à particules 14 est ouvert par la première vanne 18a qui lui est associée et le deuxième circuit de dérivation 15b aux bornes du deuxième filtre à particules 16 est fermée par la deuxième vanne 18b qui lui est associée. Il est alors lancé une régénération qui peut concerner les deux filtres à particules 14, 16, auquel cas les premier et deuxième circuits de dérivation 15a, 15b sont fermés ou seulement le premier filtre à particules 14, auquel cas le premier circuit de dérivation 15a est fermé et le deuxième circuit de dérivation 15b est ouvert. Le pilotage des première et deuxième vannes 18a, 18b associées respectivement aux premier et deuxième circuits de dérivation 15a, 15b se fait par le superviseur de dépollution de la ligne 10 d’échappement.
[0074] Le quatrième questionnement 7 est relatif à savoir si au moins le premier filtre à particules 14 a été régénéré ou non. Si la réponse est non N, il est retourné à l’étape précédente 6 et si la réponse est oui O, il est passé à une étape suivante 8.
[0075] A cette étape suivante 8, il peut être effectué une régénération du deuxième filtre à particules 16, 17. Au début de cette étape, le premier circuit de dérivation 15a aux bornes du premier filtre à particules 14 est fermé par la première vanne 18a qui lui est associée et le deuxième circuit de dérivation 15b aux bornes du deuxième filtre à particules 16 est ouvert par la deuxième vanne 18b qui lui est associée. Il est alors lancé une régénération qui peut concerner seulement le deuxième filtre à particules 16, auquel cas le premier circuit de dérivation 15a est ouvert et le deuxième circuit de dérivation 15b est fermé par les première et deuxième vannes 18a, 18b respectives.
[0076] Ensuite, il est procédé à un cinquième questionnement 9 à savoir si le deuxième filtre à particules 16 est régénéré ou non. Si la réponse est oui O, il est retourné à l’étape 1 et si la réponse est non N, il est retourné à l’étape 8.
[0077] La figure 3 montre trois courbes donnant respectivement la température en degrés Celsius T(°C) en fonction du temps en seconcfes t(s) lors d’une régénération du filtre à particules imprégné d’un catalyseur de réduction sélection, ceci en amont du filtre à particules imprégné pour la courbe en trait plein, à l’intérieur d’un filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces, pour la courbe portant des losanges et à l’intérieur d’un filtre à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, pour la courbe en pointillés. Lors d’une régénération sévère, l’exotherme peut atteindre jusqu’à 1.150°Cpour le filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces, chargé à 10g/I ou gramme par litre tandis que l’exotherme maximal dans le filtre à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, ne dépasse pas 750°C.
[0078] Ceci montre l’intérêt d’utiliser des filtres à particules à faible contenance pour éviter un exotherme trop important. Il est donc plus intéressant vis-à-vis de l’exotherme dans un filtre à particules de faire une régénération de cinq filtres à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, que d’un seul filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces. Plus particulièrement pour un filtre à particules RCS comme sa limite maximale de température supportable est de 900°C, il est ainsi possible de charger davantage un tel filtre à particules RCS de 5,08 cm, soit 2 pouces, en suies pour ne pas dépasser cette température maximale de 900 °C.
[0079] La figure 4 montre deux courbes de masse de suies en grammes M(g) contenues dans un filtre à particules en fonction du temps en secondes t(s) lors d’une régénération standard pour deux filtres respectivement de 25,4 cm, soit 10 pouces, pour la courbe en trait plein et 5,08 cm, soit 2 pouces, pour la courbe en pointillés. La troisième courbe montre la masse seuil à partir de laquelle une régénération est considérée comme complète, cette masse seuil étant d’environ 4g.
[0080] Le superviseur de dépollution de la ligne 10 d’échappement, avantageusement intégré au contrôle moteur, arrête la régénération d’un filtre à particules lorsque la charge du filtre à particules passe sous un seuil, par exemple 4 g. Il est en effet long de brûler complètement les suies présentes dans un filtre à particules et ceci n’est pas nécessairement optimal pour la capacité de filtration d’un filtre à particules du fait de la possible destruction d’un reste de particules de suie ou gâteau de suies.
[0081] A la figure 4, il peut être constaté que la régénération d’un filtres à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, dure environ 550 secondes alors que celle d’un filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces, n’atteint pas le seuil au bout de 900 secondes, plus précisément en dépassant 1.000 ou 1.100 secondes, soit le double du temps de régénération que pour le filtres à particules de 5,08 cm 2 pouces.
[0082] D’autre part, pour un volume de filtre à particules identique, les filtres à particules de 5,08 cm 2 pouces permettent de brûler beaucoup plus de suies avec pour un filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces, : 24,7g - 4g = 20,7g de suies brûlées et pour cinq filtres à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, : (11,5g - 4g). 5 = 37,7g de suies.
[0083] Quand l’estimation de la charge en particules est basée sur une mesure d’une contre-pression générée lors du passage du flux pour le premier filtre à particules 14, ce qui n’est pas limitatif, la mesure de contre-pression tient compte d’un débit volumique du flux de gaz d’échappement en vigueur dans la ligne 10, un seuil prédéterminé de contre3063515 pression ayant été établi pour ce débit volumique en vigueur en correspondance avec le seuil maximal de charge.
[0084] Quand la ligne 10 d’échappement comprend au moins trois filtres à particules 14, 16, 17, ce qui est illustré à la figure 1, le flux passant en dérivation du troisième filtre à particules 17 pendant le passage du flux dans le premier filtre à particules 14 puis dans le deuxième filtre à particules 16, 17, une estimation de la charge du deuxième filtre à particules 16 après dérivation du premier filtre à particules 14 peut être effectuée.
[0085] Quand l’estimation de la charge du deuxième filtre à particules 16 est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce deuxième filtre à particules 16, le flux passe en dérivation du deuxième filtre à particules 16 et passe dans ledit au moins un troisième filtre à particules 17. Le cas échéant, ceci est reconduit pour les filtres à particules d’ordre supérieur à 3.
[0086] Une régénération peut être lancée pour lesdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17 présents dans la ligne 10 d’échappement quand ces filtres à particules présentent une estimation de leur charge supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge respectif. Ceci peut être fait filtre par filtre ou tous les filtres en même temps. Par exemple, pour deux filtres à particules 14, 16, 17, le premier filtre à particules 14 peut être régénéré seul puis être rechargé en priorité après la régénération.
[0087] Comme précédemment mentionné pour le mode de réalisation montré à la figure 2, une régénération préventive peut être lancée pour le filtre à particules en cours de remplissage en particules ou étant rempli avant que le flux le traversant ne soit dérivé vers le filtre à particules d’ordre supérieur. Cette régénération préventive sert à accomplir une régénération quand les conditions optimales de régénération sont présentes ou afin d’éviter un exotherme trop important lors de la régénération.
[0088] Cette régénération préventive peut concerner aussi, le cas échéant, les filtres à particules d’ordre inférieur au filtre à particules en cours de remplissage. Lors de cette régénération préventive, le flux de gaz d’échappement traverse le ou les filtres à particules à régénérer, sous condition qu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule soit favorable à la tenue d’une régénération. Des exemples de paramètres pouvant être pris en compte ont été précédemment mentionnés.
[0089] En ce qui concerne le seuil maximal prédéterminé de charge pour un filtre à particules donné, ce seuil maximal prédéterminé peut être calculé pour être représentatif d’un chargement dans le filtre à particules impliquant, lors d’une régénération du filtre à particules, une température maximale de régénération inférieure à 900°C, température qu’il convient de ne pas dépasser pour protéger le filtre à particules notamment quand le filtre à particules est un filtre RCS.
[0090] Quand un filtre à particules est intégré dans une ligne 10 d’échappement, il est calculé une capacité totale de contenance en particules que le filtre retient, ceci pour espacer les régénérations sans avoir un exotherme trop fort. L’état de la technique calculait cette charge pour un seul filtre à particules mais la présente invention peut répartir cette charge entre lesdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17.
[0091] On obtient ainsi des filtres à particules plus petits en remplacement d’un grand filtre à particules. Lesdits au moins deux filtres à particules 14, 16, 17 peuvent présenter chacun une capacité de contenance de particules équivalente. Par exemple, plusieurs filtres à particules de 5,08 cm, soit 2 pouces, peuvent, dans le cadre de la présente invention, remplacer un unique filtre à particules de 25,4 cm, soit 10 pouces.
[0092] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de dépollution en particules contenues dans des gaz d’échappement passant dans au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) portés dans une ligne (10) d’échappement de véhicule automobile, caractérisé en ce que :
    - un flux de gaz d’échappement s’écoulant par la ligne (10) d’échappement passe par un premier (14) desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), le flux passant en dérivation d’au moins un deuxième filtre à particules (16, 17),
    - il est effectué une estimation de la charge en particules du premier filtre à particules (14) et,
    - quand l’estimation de la charge pour le premier filtre à particules (14) est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce premier filtre à particules (14), le flux passe en dérivation du premier filtre à particules (14) et passe dans ledit au moins un deuxième filtre à particules (16, 17).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’estimation de la charge en particules est basée sur une mesure d’une contre-pression générée lors du passage du flux pour le premier filtre à particules (14) en tenant compte d’un débit volumique du flux de gaz d’échappement en vigueur dans la ligne (10), un seuil prédéterminé de contre-pression ayant été établi pour ce débit volumique en vigueur en correspondance avec le seuil maximal de charge.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la ligne (10) d’échappement comprend au moins trois filtres à particules (14, 16, 17), le flux passant en dérivation du deuxième filtre à particules (16) et de l’au moins un troisième filtre à particules pendant le passage du flux dans le premier filtre à particules (14) puis dans le deuxième filtre à particules (16), une estimation de la charge du deuxième filtre à particules (16) après dérivation du premier filtre à particules (14) étant effectuée et, quand l’estimation de la charge du deuxième filtre à particules (16) est supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge pour ce deuxième filtre à particules (16), le flux passe en dérivation du deuxième filtre à particules (16) et passe dans ledit au moins un troisième filtre à particules (17) et, le cas échéant, ainsi de suite pour les filtres à particules d’ordre supérieur.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une régénération est lancée pour lesdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) présents dans la ligne (10) d’échappement quand ces filtres à particules (14, 16, 17) présentent une estimation de leur charge supérieure à un seuil maximal prédéterminé de charge respectif.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une régénération préventive est lancée pour le filtre à particules en cours de remplissage en particules ou étant rempli avant que le flux le traversant ne soit dérivé vers le filtre à particules d’ordre supérieur, cette régénération préventive concernant aussi, le cas échéant, les filtres à particules d’ordre inférieur au filtre à particules en cours de remplissage ou étant rempli, cette régénération préventive étant lancée avec un flux traversant le filtre à particules en cours de remplissage et, le cas échéant, les filtres à particules d’ordre inférieur, sous condition qu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule soit favorable à la tenue d’une régénération, ledit au moins un paramètre étant pris unitairement ou en combinaison parmi les paramètres suivants : une température extérieure supérieure à 10°C, une température des gaz d’échappement supérieure à 300°C, une vitesse du véhicule automobile supérieure à 70km/h, un débit de gaz d’échappement dans la ligne (10) d’échappement supérieur à un seuil de débit prédéterminé et un ou des paramètres d’un historique de roulage du véhicule, comme un profil de conducteur effectuant majoritairement des trajets longs ou un profil de conducteur roulant majoritairement sur autoroute.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le seuil maximal prédéterminé de charge pour un filtre à particules donné est calculé pour être représentatif d’un chargement dans le filtre à particules impliquant, lors d’une régénération du filtre à particules, une température maximale de régénération inférieure à 900 °C.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel il est calculé une capacité totale de contenance en particules retenues dans la ligne (10) d’échappement, cette capacité totale étant répartie entre lesdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17).
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) présentent chacun une capacité de contenance de particules équivalente.
  9. 9. Ligne (10) d’échappement d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile comprenant au moins deux filtres à particules (14, 16, 17) et un superviseur gérant au moins une dépollution en particules des gaz d’échappement passant dans la ligne (10) d’échappement, la ligne (10) comprenant au moins un capteur de contre-pression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), caractérisée en ce que la ligne (10) met en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, la ligne (10) comprenant un circuit de dérivation (15a à 15c) aux bornes de chacun desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), le superviseur comprenant des moyens de mémorisation d’un seuil prédéterminé de contre-pression pour chacun desdits au moins deux filtres à particules (14, 16, 17), des moyens de réception des valeurs mesurées par les capteurs de contre-pression et des moyens de comparaison des valeurs mesurées de contre-pression avec les seuils prédéterminés respectifs, le superviseur commandant une vanne (18a, 18b, 18c) d’ouverture et de fermeture pour chacun des circuits de dérivation (15a, 15b, 15c).
  10. 10. Ligne (10) d’échappement selon la revendication précédente, dans laquelle au moins un des filtres à particules (14, 16, 17) est imprégné de catalyseur de réduction sélective, la ligne (10) d’échappement comprenant aussi un ou des éléments suivants choisis unitairement ou en combinaison parmi un piège actif ou passif (11) à oxydes d’azote, un catalyseur d’oxydation (11), un silencieux acoustique, un injecteur et un mélangeur d’agent réducteur (12) avec les gaz d’échappement associé à un système de réduction (13) catalytique sélective, une sonde à oxygène, un catalyseur de destruction de rejet d’ammoniac, un capteur de suies et des sondes à oxydes d’azote en amont et en aval du système de réduction (13).
    1/2
    T(°C)
    300 : .....................
    200 : .....................
    0 50 100 150 200 250
    300 t(s)
FR1751726A 2017-03-03 2017-03-03 Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules Pending FR3063515A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1751726A FR3063515A1 (fr) 2017-03-03 2017-03-03 Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1751726A FR3063515A1 (fr) 2017-03-03 2017-03-03 Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules
FR1751726 2017-03-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3063515A1 true FR3063515A1 (fr) 2018-09-07

Family

ID=58707802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1751726A Pending FR3063515A1 (fr) 2017-03-03 2017-03-03 Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3063515A1 (fr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009144428A1 (fr) Procede et dispositif de reconnaissance d'une combustion dans un filtre a particules
EP3017158B1 (fr) Système et procédé de régénération d'un matériau adsorbeur d'oxydes d'azote
FR2831923A1 (fr) Systeme et procede de purification de gaz d'echappement destines a un moteur a combustion interne
EP2182191B1 (fr) Procédé de surveillance d'un filtre à particules
WO2009068771A1 (fr) Gestion optimisee d'un filtre a particules
FR2976321A1 (fr) Procede et dispositif de diagnostic d'un filtre a particules de moteur a combustion interne
EP3973150A1 (fr) Système de post-traitement des gaz d'échappement d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne à allumage commandé
FR3070728B1 (fr) Procede de protection d’un filtre a particules dans une ligne d’echappement pendant une regeneration
WO2011128543A1 (fr) Procede de regeneration d'un filtre a particules
EP2802760B1 (fr) Gestion optimisée d'un catalyseur scr par régénérations périodiques d'un filtre à particules
FR2975433A1 (fr) Dispositif de traitement des oxydes d'azote s'evacuant dans une ligne d'echappement d'un moteur thermique
WO2010026340A1 (fr) Procede de determination du chargement en suies d'un filtre a particules
FR3063515A1 (fr) Procede de depollution de gaz d’echappement passant dans au moins deux filtres a particules
FR2979091A1 (fr) Procede et dispositif de controle pour la maitrise des emballements de la reaction de regeneration d'un filtre a particules dans un vehicule automobile hybride
FR2933447A1 (fr) Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
FR3129434A1 (fr) Procede de diagnostic fonctionnel d’un filtre a particules
FR2933445A1 (fr) Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
EP2602462B1 (fr) Procédé amélioré de limitation des émissions polluantes d'un moteur à combustion interne
WO2010000981A1 (fr) Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
FR2918708A1 (fr) Evaluation du chargement d'un filtre a particules.
EP3073085B1 (fr) Procédé de traitement des gaz d'échappement issus d'un moteur à combustion interne
FR2933446A1 (fr) Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
EP1987238B1 (fr) Procede et dispositif de regeneration du filtre a particules d'un moteur a combustion interne du type diesel, pendant les phases de ralenti
FR3103217A1 (fr) Procede de purge optimise d’un piege a oxydes d’azote
FR3054600A1 (fr) Procede de protection d’un catalyseur de traitement des rejets d’ammoniac dans une ligne d’echappement

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20180907

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

RX Complete rejection

Effective date: 20220504