FR3069889B1 - Ligne d’echappement comportant un catalyseur trois voies et un filtre a particules essence - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur une ligne (8) d'échappement des gaz à la sortie d'un moteur (1) thermique à carburant essence, la ligne (8) d'échappement comprenant un catalyseur (3) trois voies et un filtre (5) à particules essence, le filtre (5) à particules étant positionné dans la ligne (8) directement à proximité en aval du catalyseur (3) trois voies, la ligne (8) d'échappement comprenant aussi une sonde à oxygène en aval (4b) du catalyseur (3) trois voies, caractérisée en ce qu'un capteur (6) de différentiel de pression est connecté directement aux bornes amont et aval du filtre (5) à particules et que la sonde à oxygène aval (4b) est positionnée en aval du filtre (5) à particules.

Description

LIGNE D’ECHAPPEMENT COMPORTANT UN CATALYSEURTROIS VOIES ET UN FILTRE A PARTICULES ESSENCE
[0001 ] La présente invention concerne une ligne d’échappement comportant un catalyseurtrois voies et un filtre à particules essence.
[0002] Les normes anti-pollution à venir, notamment en Europe avec la prochaineapplication de la réglementation émissions Euro 6 2ème étape, durcissent fortement le seuilà respecter pour les particules émises par les motorisations à Injection Directe d’Essenceou moteurs à allumage commandé puis plus tard à injection indirecte.
[0003] Le respect d’une telle réglementation va imposer d’utiliser un filtre à particules dansla ligne d’échappement de tels moteurs. Un tel filtre à particules pour des motorisations àallumage commandé à carburant essence, aussi communément appelé GPF pour ladénomination anglaise de « Gasoline Particle Filter >>, c’est-à-dire de filtre à particules pourcarburant essence, ci-après dénommé filtre à particules essence, est relativement similaireà ceux utilisés pour les motorisations Diesel mais ses caractéristiques sont adaptées afinde ne pas pénaliser les performances ou la consommation pour une motorisation àcarburant essence. Le filtre à particules d’une ligne d’échappement sert à la rétention desuies en son intérieur.
[0004] La ligne d’échappement d’une motorisation à carburant essence comprend aussiun catalyseur trois voies. Un catalyseur trois voies est destiné à traiter les émissions demonoxyde de carbone ou CO, d’hydrocarbures ou HC et d’oxydes d’azote ou NOx. Il est engénéral placé à proximité d’un collecteur d’échappement du moteur thermique à carburantessence ou en aval d’une turbine pour un moteur turbocompressé.
[0005] Une ligne d’échappement comprend un conduit de circulation des gazd'échappement équipé d'organes de traitement chimique et/ou physique des gazd'échappement, par exemple à la sortie d’un moteur thermique à carburant à essence. Lecatalyseur trois voies et le filtre à particules peuvent être logés à l'intérieur d'une enveloppemétallique, aussi appelée sous la dénomination anglaise de « canning >> ou avoir deuxenveloppes métalliques séparées.
[0006] Au bout d'une durée écoulée ou d'une certaine distance parcourue, un filtre àparticules 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 cessuies, le moteur peut passer dans un mode de combustion spécifique pour augmenter latempérature des gaz d'échappement environ jusqu'à 650°C pour brûler les suies, sansadditif d’aide à la combustion des suies, dans le filtre à particules. Une régénération sepasse donc sous température élevée en présence d’un apport d’oxygène.
[0007] Pour les moteurs thermiques à carburant essence, ces conditions peuvent êtrenaturellement présentes pour une régénération passive qui est en fait quasi continue. Doncil n’y a pas de déclenchement de régénération en mode nominal. Il s’ensuit que pour unmoteur thermique à carburant essence une zone importante de fonctionnement moteurpermet d’apporter la thermique nécessaire et l’oxygène peut être apporté par des coupuresd’injection lors de levers de pied ou lors des passages de rapport : cela apportera lesconditions des régénérations passives avec des charges en suies dans le filtre relativementpeu élevées, par exemple jusqu’à 3 grammes.
[0008] Il convient donc que le filtre à particules essence soit positionné au plus prèspossible du moteur pour avoir une température élevée devant être plus de 600°C lors d’unerégénération. Le catalyseur trois voies requiert aussi un même positionnement et a prioritésur le filtre à particules, ce qui n’est pas défavorable au filtre à particules essence étantdonné que le catalyseur trois voies crée un exotherme en aval dans la ligne et donccontribue à élever la température dans la ligne d’échappement à sa sortie.
[0009] En général, une ligne d’échappement comporte une sonde à oxygène en amont ducatalyseur trois voies. Comme précédemment mentionné, le catalyseur trois voies estpositionné au plus près en aval d’une turbine, pour un moteur turbocompressé ou en sortiedu collecteur d’échappement pour un moteur atmosphérique.
[0010] Il convient que le filtre à particules essence soit disposé au plus près du catalyseurtrois voies, par exemple en étant incorporé dans la même enveloppe. L’intérêt d’unpositionnement dans la même enveloppe est double. En premier, cela permet d’éviter despertes thermiques entre les deux éléments et en second cela permet de maximiser levolume de briques d’éléments de dépollution disponibles.
[0011] Il est fréquemment utilisé une sonde à oxygène disposée en aval du catalyseurtrois voies, cette sonde à oxygène étant utilisée, d’une part, dans la cadre de la régulationde richesse et, d’autre part, dans le cadre de diagnostics sur l’efficacité de la dépollutioneffectuée par le catalyseur trois voies. Quand cette sonde à oxygène aval est positionnéeentre le catalyseur trois voies et le filtre à particules essence, elle éloigne ces deux éléments et diminue la température des gaz d’échappement pénétrant dans le filtre à particules etdonc la température du filtre à particules.
[0012] De plus, la masse de suies contenue dans le filtre à particules est à surveiller. Ceciest fait en contrôlant la différence de pression aux bornes du filtre à particules, de préférenceavec une estimation du débit des gaz d’échappement dans le filtre à particules. Il estimportant que cette mesure se fasse aux bornes du filtre à particules et non pas entrequelque part en amont du filtre à particules et quelque part en aval du filtre à particules.
[0013] En effet, les éléments de dépollution présents dans le voisinage du filtre à particulesessence, notamment le catalyseur trois voies, pourraient créer des dispersions et fausserles mesures de différence de pression et l’estimation de la masse de suies stockée dans lefiltre à particules essence.
[0014] Le document WO-A-2017/51458 décrit une ligne d’échappement d'un moteur àcombustion interne, dans lequel un catalyseur trois voies et un filtre à particules essencesont disposés en série dans un passage de gaz d'échappement. La ligne est contrôlée parun capteur produisant un signal correspondant à un rapport air/carburant des gazd'échappement et par une sonde à oxygène qui est prévue en aval du catalyseur trois voieset produit un signal correspondant au rapport air/carburant dans les gaz d'échappement. Lefiltre à particules est disposé en aval de la sonde à oxygène.
[0015] Une unité de contrôle commande centrale pilote un rapport air/carburant d'unmélange air/carburant dans un moteur à l'aide des signaux de sortie du capteur et de lasonde à oxygène, de sorte que le rapport air/carburant des gaz d'échappement circulantvers le filtre à particules converge vers une valeur cible définie à proximité du rapportstoechiométrique.
[0016] Dans ce document, il n’est mentionné aucun capteur de pression aux bornes dufiltre à particules et le positionnement de la sonde à oxygène en amont du filtre à particulesdiminue la température au filtre à particules et ne facilite pas la tenue de régénérations dufiltre à particules.
[0017] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour un groupemotopropulseur comportant un moteur thermique à carburant essence et une ligned’échappement logeant un catalyseur trois voies et un filtre à particules essence, d’agencerces éléments de même que leurs éléments auxiliaires que sont un capteur de différentiel de pression et une sonde à oxygène aval dans la ligne d’échappement, de manière que lesconditions de régénération du filtre à particules puissent être optimales.
[0018] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention une ligne d’échappementdes gaz à la sortie d’un moteur thermique à allumage commandé, la ligne d’échappementcomprenant un catalyseur trois voies et un filtre à particules essence, le filtre à particulesétant positionné dans la ligne directement à proximité en aval du catalyseur trois voies, laligne d’échappement comprenant aussi une sonde à oxygène en aval du catalyseur troisvoies, caractérisée en ce qu’un capteur de différentiel de pression est connecté directementaux bornes amont et aval du filtre à particules et que la sonde à oxygène aval est positionnéeen aval du filtre à particules.
[0019] Par filtre à particules essence, on entend tout filtre à particules pour un moteur àallumage commandé, notamment pour moteur à carburant essence ou à mélange contenantde l’essence. Cette dénomination est communément acceptée pour l’opposer à un filtre àparticules pour un moteur à allumage par compression, notamment moteur Diesel oufonctionnant au gazole mais ne doit pas être prise dans son sens restrictif réduit à uncarburant essence.
[0020] L’effet technique est d’obtenir des conditions favorables de tenue d’unerégénération, c’est-à-dire principalement une thermique élevée nécessaire dans la ligned’échappement et un apport suffisant d’oxygène. La température du filtre à particules estmaintenue relativement haute dans la ligne du fait de sa proximité avec le moteur et surtoutavec le catalyseur trois voies disposé en amont du filtre qui crée un exotherme, aucunélément, comme par exemple une sonde à oxygène aval, n’étant interposé entre ces deuxéléments de dépollution.
[0021] La prise de différentiel de pression est prise directement aux bornes du filtre àparticules, ce qui fait que cette mesure n’est pas faussée par la présence d’un ou d’élémentsinterposés entre les branches amont et aval d’un capteur de différentiel de pression associéau filtre à particules, par exemple un élément du type sonde ou un élément de dépollution.Il s’ensuit que la masse de suies dans le filtre à particules peut être estimée de manièreoptimale.
[0022] Le déplacement de la sonde à oxygène aval en éloignement du catalyseur troisvoies permet de maximiser le volume entourant la ligne d’échappement et disponible pourl’insertion du filtre à particules essence en ne le grevant pas du volume nécessaire àl’insertion d’une sonde entre le catalyseur et le filtre. Le volume disponible pour le filtre à particules est maximisé tout en augmentant les occurrences de régénérations passives sinécessaires du fait d’une thermique favorable pour le filtre à particules de par sa proximitéde la sortie du moteur et du catalyseur trois voies.
[0023] Le déplacement de la sonde à oxygène aval en éloignement du catalyseur troisvoies n’est pas pénalisant pour son exploitation car, en motorisation essence, prenant encompte son positionnement très proche du moteur, le filtre à particules essence sera videde suies la plupart du temps du fait de régénérations spontanées et le signal de sonde enaval ne sera pas perturbé.
[0024] Si des régénérations sont à déclencher, ce qui n’est pas forcément le cas pour unmoteur à carburant essence étant donné que ces régénérations peuvent être spontanées,d’autant plus que la présente invention permet d’avoir des conditions optimales pour lelancement de régénérations spontanées, les régénérations le seront pour des masses desuies dans le filtre à particules exactement estimées par différentiel de pression, ce quireprésente une économie de moyens. L’estimation de la charge par différentiel de pressionest précise mais peut parfois ne pas être exploitable : c’est moins le cas quand le différentielde pression est mesuré directement aux bornes du filtre à particules comme le propose laprésente invention.
[0025] Avantageusement, le catalyseur trois voies et le filtre à particules sont intégrésdans une même enveloppe, le capteur de différentiel de pression comportant des piquagestraversant l’enveloppe et étant relié directement aux bornes du filtre à particules. Une mêmeenveloppe pour le catalyseur trois voies et le filtre à particules permet de conserver unetempérature élevée entre le catalyseur et le filtre à particules, cette enveloppe étantlocalement percée pour permettre de prendre le différentiel de pression juste aux bornes dufiltre à particules.
[0026] Avantageusement, le filtre à particules est non imprégné.
[0027] Avantageusement, la ligne d’échappement comprend une sonde à oxygène amontdisposée en amont du catalyseur trois voies. Ceci est une mesure classique pour contrôlerune richesse du mélange air/carburant dans la ligne d’échappement.
[0028] Avantageusement, la ligne d’échappement comprend un ou plusieurs des élémentsde dépollution suivants pris unitairement ou en combinaison en aval du filtre à particules :un catalyseur additionnel, un système de réduction catalytique sélective doté d’uncatalyseur de réduction avec ou sans catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac disposé le plus en aval dans la ligne d’échappement et un piège à NOx actif ou passif. Ilpeut y avoir aussi deux filtres à particules.
[0029] Avantageusement, la ligne d’échappement comprend un ou des éléments suivants: au moins un capteur de température, un capteur de suies en aval du filtre à particules, aumoins un capteur d’oxydes d’azote en amont et/ou en aval du catalyseur trois voies. Ceséléments sont reliés à l’unité de contrôle commande du groupe motopropulseur en vued’établir des diagnostics, des historiques de conditions de roulage mais surtout de contrôlerle bon fonctionnement du moteur et des éléments de dépollution dans la ligned’échappement du groupe motopropulseur.
[0030] L’invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobilecomprenant un moteur thermique à allumage commandé et une ligne d’échappement,caractérisé en ce que la ligne d’échappement est conforme à une telle ligne et que lecatalyseur trois voies est disposé à proximité en aval d’une turbine, pour un moteurthermique turbocompressé, ou d’un collecteur d’échappement du moteur thermique, pourun moteur thermique atmosphérique.
[0031] Avantageusement, le groupe motopropulseur comprend un superviseur du filtre àparticules déclenchant une régénération du filtre à particules pour une charge de particulesde suies dans le filtre supérieure à un seuil maximal de charge prédéterminé.
[0032] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtrontà la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnésà titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’un ensemble d’un moteurthermique turbocompressé à allumage commandé et d’une ligne d’échappementcomportant un catalyseur trois voies et un filtre à particules, un tel ensemble étant conformeà un premier mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique d’un ensemble d’un moteurthermique atmosphérique à carburant essence et d’une ligne d’échappement comportant uncatalyseur trois voies et un filtre à particules, un tel ensemble étant conforme à un deuxièmemode de réalisation de la présente invention.
[0033] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sontpas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques deprincipe 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 élémentsillustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
[0034] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises encombinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sontà prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des référencesnumériques désignées.
[0035] On entend par groupe motopropulseur le moteur thermique et tous ses élémentsauxiliaires comme une ligne d’échappement, une unité de contrôle commande en chargedu bon fonctionnement du moteur et du contrôle de la dépollution dans la ligned’échappement, le groupe motopropulseur pouvant comporter ou non unturbocompresseur.
[0036] En se référant aux figures 1 et 2, celles-ci montrent un moteur 1 thermique àallumage commandé pouvant par exemple fonctionner avec un carburant de type essenceet une ligne 8 d’échappement comprenant un filtre 5 à particules, un catalyseur 3 trois voies,une sonde à oxygène amont 4a juste en sortie du moteur 1 thermique et une sonde àoxygène aval 4b au moins en aval du catalyseur 3 trois voies.
[0037] Le moteur thermique peut être un moteur thermique de véhicule automobile, unmoteur thermique d’un autre moyen de transport ou un moteur thermique fixe.
[0038] A la figure 1, le moteur 1 est un moteur 1 turbocompressé avec une turbine 2disposée en amont du catalyseur 3 trois voies. Le catalyseur 3 trois voies et le filtre 5 àparticules sont intégrés dans une même enveloppe 7. A la figure 2, le moteur 1 est un moteuratmosphérique c’est-à-dire non turbocompressé. Le catalyseur et le filtre 5 à particules sontintégrés dans des enveloppes 7 différentes. Ceci n’est pas limitatif et un moteur 1turbocompressé peut être associé à un filtre 5 à particules et à un catalyseur 3 trois voiesmontés dans des enveloppes 7 différentes et inversement pour un moteur 1 atmosphérique.
[0039] Aux deux figures, le filtre 5 à particules est positionné dans la ligne 8 directementà proximité en aval du catalyseur 3 trois voies pour profiter de l’exotherme de la catalysedans le catalyseur 3 trois voies. Selon la présente invention, un capteur 6 de différentiel depression est connecté directement aux bornes amont et aval du filtre 5 à particules et lasonde à oxygène aval 4b est positionnée en aval du filtre 5 à particules.
[0040] Le capteur 6 de différentiel de pression sert à réaliser divers diagnostics sur le filtre5 à particules, à la fois les diagnostics de chargement en suies ou en cendres et les diagnostics de présence ou de colmatage. Pour ce faire, des piquages de mesure de lapression sont disposés en amont et en aval du filtre 5 à particules essence. Ces piquagespermettent d’obtenir un delta de pression entre l’amont et l’aval du filtre 5. Le capteur 6 dedifférentiel de pression joue un rôle important dans l’estimation de la masse de suies dansle filtre 5 à particules pour décider de lancer une régénération du filtre 5 à particules,notamment une régénération dysfonctionnelle ou préventive.
[0041 ] Le capteur 6 de différentiel de pression connecté directement aux bornes amont etaval du filtre 5 à particules délivre une mesure de différentiel de pression fiable à partir delaquelle peut être estimée avec exactitude la masse de suies se trouvant dans le filtre 5 àparticules. Le fait de repousser la sonde à oxygène aval 4b en aval du filtre 5 à particulespermet un rapprochement du filtre 5 à particules et du catalyseur trois voies 3 qui peuventêtre logés dans une même enveloppe 7.
[0042] Comme montré à la figure 1, le catalyseur 3 trois voies et le filtre 5 à particulespeuvent être intégrés dans une même enveloppe 7, avantageusement métallique etconservant la chaleur en son intérieur. Pour passer à travers l’enveloppe 7, le capteur 6 dedifférentiel de pression comporte des piquages traversant l’enveloppe 7, les piquages oubranches du capteur 6 reliant le capteur 6 directement aux bornes du filtre 5 à particules.
[0043] Le filtre 5 à particules peut être imprégné, non imprégné. Cela ne revêt que peud’importance pour les régénérations, par exemple pour sa montée en température derégénération qui doit être supérieur à 600 °C.
[0044] Comme précédemment mentionné, la ligne 8 d’échappement peut comprendre unesonde à oxygène amont 4a disposée en amont du catalyseur 3 trois voies, donc entre lecatalyseur 3 trois voies et la turbine 2 pour un moteur 1 turbocompressé ou entre lecatalyseur trois voies 3 et le collecteur d’échappement du moteur 1 atmosphérique.
[0045] Bien que non montré aux figures, la ligne 8 d’échappement peut comprendre un ouplusieurs des éléments de dépollution suivants pris unitairement ou en combinaison en avaldu filtre 5 à particules : un catalyseur additionnel, avantageusement en positionnement sousun plancher de l’habitacle d’un véhicule, un système de réduction catalytique sélective dotéd’un catalyseur de réduction avec ou sans catalyseur de destruction des rejets d’ammoniacdisposé le plus en aval dans la ligne 8 d’échappement et un piège à NOx actif ou passif, cesderniers éléments pour la neutralisation des oxydes d’azote ou NOx. Le filtre 5 à particulespeut aussi être doublé. La position du piège à NOx se trouve de préférence en aval du filtreà particules 5.
[0046] La présence d’un ou de tels éléments auxiliaires n’est en aucun cas nécessaire àla mise en œuvre de la présente invention. L’utilisation d’un système de réductioncatalytique sélective dans une ligne 8 d’échappement de motorisation essence n’est pasencore répandue bien que techniquement faisable.
[0047] De même comme non montré aux figures, la ligne 8 d’échappement peutcomprendre un ou des éléments suivants : au moins un capteur de température permettantd’apporter de la robustesse sur certaines fonctions du contrôle du moteur 1 par une unitéde contrôle commande, un capteur de suies en aval du filtre 5 à particules, au moins uncapteur d’oxydes d’azote en amont et/ou en aval du catalyseur trois voies 8, de préférenceen aval du filtre à particules 5 afin que le filtre à particules 5 suive directement le catalyseurtrois voies 3 dans la ligne 8.
[0048] L’invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobilecomprenant un moteur 1 thermique et une ligne 8 d’échappement telle que précédemmentdécrite. Le catalyseur 3 trois voies est disposé à proximité en aval d’une turbine 2, pour unmoteur 1 thermique turbocompressé, ou d’un collecteur d’échappement du moteur 1thermique, pour un moteur 1 thermique atmosphérique et le capteur 6 de différentiel depression est piqué directement aux bornes du filtre 5 à particules.
[0049] Le groupe motopropulseur peut comprendre un superviseur du filtre 5 à particulesdéclenchant une régénération du filtre 5 à particules pour une charge de particules de suiesdans le filtre 5 supérieure à un seuil maximal de charge prédéterminé. Pour une motorisationessence, les conditions de température dans la ligne 8 d’échappement et l’apport d’oxygènesont telles que les régénérations peuvent être passives et se produire de manière quasi-continue.
[0050] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés quin’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
  2. 1. Ligne (8) d’échappement des gaz à la sortie d’un moteur (1) thermique à allumagecommandé, la ligne (8) d’échappement comprenant un catalyseur (3) trois voies et unfiltre (5) à particules, le filtre (5) à particules étant positionné dans la ligne (8) directementà proximité en aval du catalyseur (3) trois voies, la ligne (8) d’échappement comprenantaussi une sonde à oxygène en aval (4b) du catalyseur (3) trois voies, caractérisée en cequ’un capteur (6) de différentiel de pression est connecté directement aux bornes amontet aval du filtre (5) à particules et que la sonde à oxygène aval (4b) est positionnée enaval du filtre (5) à particules. 2. Ligne (8) d’échappement selon revendication 1, dans laquelle le catalyseur (3) troisvoies et le filtre (5) à particules sont intégrés dans une même enveloppe (7), le capteur(6) de différentiel de pression comportant des piquages traversant l’enveloppe (7) etétant relié directement aux bornes du filtre (5) à particules.
  3. 3. Ligne (8) d’échappement selon revendication 1 ou 2, dans laquelle le filtre (5) àparticules est non imprégné.
  4. 4. Ligne (8) d’échappement selon l’une quelconque des revendications précédentes,laquelle comprend une sonde à oxygène amont (4a) disposée en amont du catalyseur(3) trois voies.
  5. 5. Ligne (8) d’échappement selon l’une quelconque des revendications précédentes,laquelle comprend un ou plusieurs des éléments de dépollution suivants prisunitairement ou en combinaison en aval du filtre (5) à particules : un catalyseuradditionnel, un système de réduction catalytique sélective doté d’un catalyseur deréduction avec ou sans catalyseur de destruction des rejets d’ammoniac disposé le plusen aval dans la ligne (8) d’échappement et un piège à NOx actif ou passif.
  6. 6. Ligne (8) d’échappement selon la revendication précédente, laquelle comprend un oudes éléments suivants : au moins un capteur de température, un capteur de suies enaval du filtre (5) à particules, au moins un capteur d’oxydes d’azote en amont et/ou enaval du catalyseur trois voies (3).
  7. 7. Groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur (1 ) thermique àallumage commandé et une ligne (8) d’échappement, caractérisé en ce que la ligne (8)d’échappement est conforme à une ligne (8) selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes et que le catalyseur (3) trois voies est disposé directement en aval d’uneturbine (2), pour un moteur (1) thermique turbocompressé, ou d’un collecteurd’échappement du moteur (1) thermique, pour un moteur (1) thermique atmosphérique.
  8. 8. Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, lequel comprend unsuperviseur du filtre (5) à particules déclenchant une régénération du filtre (5) àparticules pour une charge de particules de suies dans le filtre (5) supérieure à un seuilmaximal de charge prédéterminé.
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US8341947B2 (en) * 2009-09-29 2013-01-01 Ford Global Technologies, Llc System and method for regenerating a particulate filter
FR2958971B1 (fr) * 2010-04-14 2012-04-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif et procede de diagnostic de l'absence d'un filtre a particules
EP2650042B2 (fr) * 2012-04-13 2020-09-02 Umicore AG & Co. KG Système de réduction de polluants des véhicules à essence
FR3017412B1 (fr) * 2014-02-10 2018-11-02 Psa Automobiles Sa. Procede de detection de la presence d'un filtre a particules dans une ligne d'echappement de vehicule automobile
JP6237464B2 (ja) * 2014-05-22 2017-11-29 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化制御装置

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