FR3109185A1 - Dispositif de purification de gaz d’échappement, ligne d’échappement et procédé de purification associés - Google Patents

Dispositif de purification de gaz d’échappement, ligne d’échappement et procédé de purification associés Download PDF

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Abstract

Dispositif de purification de gaz d’échappement, ligne d’échappement et procédé de purification associés Ce dispositif (16) de purification des gaz d’échappement, comprend un conduit (18) définissant un passage (28) de circulation des gaz d’échappement. Le dispositif de purification (16) comprend au moins une unité de purification (20), la ou chaque unité de purification (20) étant disposée dans le conduit (18) et comprenant : - un organe de purification (30) des gaz d’échappement agencé dans le passage (28), et - au moins un mélangeur (32) disposé en amont de l’organe de purification (30) des gaz d’échappement. Le dispositif de purification (16) comprend au moins un injecteur (44) agencé pour injecter un agent réducteur dans le passage de circulation (28). Le dispositif de purification (16) comprend un élément chauffant (34) destiné à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur, l’élément chauffant (34) étant disposé en amont du mélangeur (32) de l’unité de purification (20) ou de l’une des unités de purification (20). Figure pour l'abrégé : Figure 2

Description

Dispositif de purification de gaz d’échappement, ligne d’échappement et procédé de purification associés
La présente invention concerne un dispositif de purification des gaz d’échappement, comprenant un conduit définissant un passage de circulation des gaz d’échappement, le conduit comprenant une extrémité amont et une extrémité aval et étant conformé pour conduire les gaz d’échappement depuis l’extrémité amont vers l’extrémité aval, le dispositif de purification comprenant au moins une unité de purification, la ou chaque unité de purification étant disposée dans le conduit et comprenant :
- un organe de purification des gaz d’échappement agencé dans le passage de circulation des gaz d’échappement, et
- au moins un mélangeur disposé en amont de l’organe de purification des gaz d’échappement,
le dispositif de purification comprenant au moins un injecteur agencé pour injecter un agent réducteur dans le passage de circulation.
Les dispositifs de purification des gaz d’échappement sont principalement utilisés dans des véhicules comprenant des moteurs à combustion interne, tels que, par exemple, les véhicules automobiles.
Les moteurs à combustion interne de véhicules automobiles sont connus pour produire des oxydes d’azote également désignés par « NOx ». Ceux-ci peuvent constituer une source significative de pollution de l’air puisqu’ils contribuent à la formation de brouillard et de pluie acide, et affectent l’ozone troposphérique. Il est donc souhaitable d’éliminer les NOx contenus dans les gaz d’échappement issus de ces moteurs.
A cette fin, on a développé un procédé connu sous le nom de « réduction catalytique sélective » (RCS), dans lequel de l’ammoniac est utilisé pour réduire les NOx en en particules inoffensives telles que le diazote N2et l’eau H2O. La manière la plus courante de mettre en œuvre ce procédé consiste à injecter dans la conduite d’échappement un agent à base d’urée liquide qui sera mélangé avec les gaz d’échappement et décomposé pour se transformer en ammoniac, avant que le mélange de gaz d’échappement et d’ammoniac passe à travers un organe de purification dans lequel l’ammoniac réduit les NOx en diazote.
Chacun des organes de purification est en particulier destiné à accumuler une quantité d’ammoniac formée à partir de l’agent réducteur.
Afin d’améliorer les performances de purification du dispositif de purification, et notamment pour augmenter la capacité d’accumulation d’ammoniac de ce dispositif, il est connu d’utiliser un dispositif comprenant deux organes de purification, appelés organe de purification amont et organe de purification aval.
Un tel dispositif de purification ne donne toutefois pas entière satisfaction. En effet, le gaz d’échappement et l’agent réducteur ont tendance à refroidir le long du conduit d’échappement et la température du mélange de gaz d’échappement et d’agent réducteur ne permet pas toujours une accumulation élevée de l’ammoniac formé à partir de l’agent réducteur dans les organes de purification et/ou un bon traitement des gaz d’échappement par les organes de purification.
Un but de l’invention est alors de proposer un dispositif de purification des gaz d’échappement dont les performances sont améliorées, en étant capable d’injecter une plus grande quantité d’agent réducteur, notamment pour tous les régimes de fonctionnement du moteur générant les gaz d’échappement.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de purification des gaz d’échappement tel que précité, dans lequel le dispositif de purification comprend un élément chauffant destiné à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur, l’élément chauffant étant disposé en amont du mélangeur de l’unité de purification ou de l’une des unités de purification.
L’utilisation d’un élément chauffant en amont d’un mélangeur est particulièrement avantageuse pour améliorer la capacité d’évaporation de l’agent réducteur injecté. Un tel dispositif de purification offre alors des performances de purification améliorées, même lorsque la température du gaz d’échappement pénétrant dans le dispositif de purification est faible.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le dispositif de purification de gaz d’échappement comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :
  • le dispositif de purification comprend au moins deux unités de purification, au moins une des unités de purification comprenant un élément chauffant, le dispositif de purification comprenant au moins deux injecteurs ;
  • l’élément chauffant comprend une couche de revêtement catalytique, l’élément chauffant étant destiné à purifier les gaz d’échappement ;
  • l’élément chauffant comprend une mousse métallique, la mousse étant destinée à chauffer les gaz d’échappement ;
  • le dispositif comprend deux unités de purification, appelées unité amont et unité aval, l’unité amont comprenant un premier injecteur, le premier injecteur étant disposé en amont de l’organe de purification de l’unité amont, l’unité aval comprenant un deuxième injecteur et l’élément chauffant, le deuxième injecteur étant disposé en amont de l’organe de purification de l’unité aval, l’élément chauffant étant agencé entre le deuxième injecteur et l‘organe de purification de l’unité aval ;
  • le dispositif comprend deux unités de purification appelées unité amont et unité aval, l’unité amont comprenant un premier injecteur, un deuxième injecteur et l’élément chauffant, le premier injecteur étant disposé en amont de l’organe de purification de l’unité amont, le deuxième injecteur étant disposé en aval de l’organe de purification de l’unité amont, l’élément chauffant étant disposé entre l‘organe de purification de l’unité amont et le deuxième injecteur ; et
  • le dispositif comprend deux unités de purification appelées unité amont et unité aval, l’unité amont comprenant un premier injecteur, un deuxième injecteur et l’élément chauffant, le premier injecteur étant disposé en amont de l’organe de purification de l’unité amont, l’élément chauffant étant disposé en aval de l’organe de purification de l’unité amont, le deuxième injecteur étant disposé entre l‘organe de purification de l’unité amont et l’élément chauffant.
L’invention concerne en outre une ligne d’échappement comprenant un moteur à combustion interne et un dispositif de purification des gaz d’échappement tel que précité.
L’invention concerne par ailleurs un véhicule comprenant une telle ligne d’échappement.
L’invention concerne également un procédé de purification des gaz d’échappement mis en œuvre par un dispositif de purification tel que précité, comprenant une étape de purification à froid dans laquelle le premier injecteur et le deuxième injecteur injectent l’agent réducteur, l’élément chauffant étant alors activé pour chauffer les gaz d’échappement circulant dans le conduit.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le procédé de purification comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :
  • le procédé de purification comprend, suite à l’étape de purification à froid, une étape de purification de transition dans laquelle seul le deuxième injecteur injecte l’agent réducteur, l’élément chauffant étant alors activé pour chauffer les gaz d’échappement circulant dans le conduit ; et
  • le procédé de purification comprend, suite à l’étape de purification de transition, une étape de purification à chaud dans laquelle seul le deuxième injecteur injecte l’agent réducteur, l’élément chauffant étant alors désactivé en ne chauffant pas les gaz d’échappement circulant dans le conduit.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d’un véhicule comprenant une ligne d’échappement selon l’invention ;
la figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de purification selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif de purification selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la figure 4 est une représentation schématique d’un dispositif de purification selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; et
la figure 5 est un organigramme d’un procédé de purification des gaz d’échappement selon l’invention.
Dans la suite de la description, les termes amont et aval sont définis en fonction d’un sens d’écoulement d’un fluide depuis une source, un point amont étant plus proche de la source de l’écoulement qu’un point aval. On entend par ailleurs par « une température autour de » une température comprise sur une plage de plus ou moins 10°C autour de la température citée.
On a représenté, sur la figure 1, un véhicule 10 comportant une ligne d’échappement 12. La ligne d’échappement 12 est par exemple adaptée pour traiter les gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne 14, par exemple d’un moteur diesel.
La ligne d’échappement 12 est par exemple une ligne d’échappement de véhicule 10, et notamment de véhicule automobile tel une voiture, un bus ou un camion. En variante, la ligne d’échappement 12 est une ligne d’échappement d’une installation fixe.
La ligne d’échappement 12 comporte un dispositif 16 de purification des gaz d’échappement.
Le dispositif 16 de purification des gaz d’échappement est destiné à traiter les gaz d’échappement du moteur à combustion interne 14 et par exemple destiné à éliminer les NOx contenus dans les gaz d’échappement du moteur 14.
Le dispositif de purification 16 comporte un conduit 18, au moins une unité de purification 20 et au moins un injecteur, de préférence deux injecteurs, dits premier injecteur 42 et second injecteur 44.
Le conduit 18 comporte une extrémité amont 24 et une extrémité aval 26.
L’extrémité amont 24 est par exemple connectée au moteur à combustion interne 14. En variante, l’extrémité amont 24 est connectée à un dispositif de purification complémentaire (non représenté).
L’extrémité aval 26 débouche par exemple sur un extérieur du véhicule 10. En variante, l’extrémité aval 26 débouche sur un dispositif de purification complémentaire (non représenté).
Le conduit 18 définit un passage 28 de circulation des gaz d’échappement s’étendant entre l’extrémité amont 24 et l’extrémité aval 26. Le passage de circulation 28 est conformé pour conduire les gaz d’échappement depuis l’extrémité amont 24 du conduit 18 vers l’extrémité aval 26 du conduit 18.
Chaque unité de purification 20 est disposée dans le conduit 18. Chaque unité de purification 20 comprend un organe de purification 30, au moins un mélangeur 32 et une nappe de maintien 33.
Le dispositif de purification 16 comprend un élément chauffant 34.
En particulier, dans la variante selon laquelle le dispositif de purification 16 comprend une pluralité d’unités de purification 20, au moins l’une des unités de purification 20 comprend par exemple un élément chauffant 34.
Au moins l’une des unités de purification 20 comprend l’un des injecteurs 42, 44 du dispositif de purification 16.
Chaque nappe de maintien 33 est par exemple disposée en périphérie de l’unité de purification 20 dont elle fait partie et connecte radialement l’unité de purification 20 dans le conduit 18.
Dans chacune des variantes représentées sur les figures 2 à 4, le dispositif de purification 16 comprend deux injecteurs 42, 44, deux unités de purification 20 et un élément chauffant 34.
L’une des deux unités de purification 20 est appelée unité amont 36 et elle est disposée en amont de l’autre unité de purification 20, appelée unité aval 38.
L’unité amont 36 et l’unité aval 38 sont reliées par un tronçon de connexion 40. L’unité amont 36 et l’unité aval 38 sont de préférence distantes de plus de 250 mm le long du conduit 18. En particulier, la distance entre l’unité amont 36 et l’unité aval 38 est comprise entre 250 mm et 2000 mm.
Selon une variante non représentée, un dispositif de purification complémentaire est disposé entre l’unité amont 36 et l’unité aval 38.
La longueur de l’unité amont 36 et la longueur de l’unité aval 38 le long du conduit 18 sont de préférence comprises entre 50 mm et 300 mm.
Chaque injecteur 42, 44 est agencé pour injecter un agent réducteur dans le passage de circulation 28, l’agent réducteur étant représenté schématiquement par des pointillés connectés aux injecteurs 42, 44 sur les figures 2 à 4. L’agent réducteur est en particulier destiné à réduire les NOx contenu dans les gaz d’échappement en diazote N2inoffensif.
Dans la variante représentée en figure 2, l’unité amont 36 comprend le premier injecteur 42, le premier injecteur 42 étant disposé en amont de l’organe de purification 30 de l’unité amont 36, et l’unité aval 38 comprend le deuxième injecteur 44, le deuxième injecteur 44 étant disposé en amont de l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
Dans la variante représentée en figure 2, le premier injecteur 42 et le deuxième injecteur 44 sont configurés pour injecter l’agent réducteur vers un centre du conduit 18, par exemple avec une composante selon une direction de l’amont vers l’aval.
Chaque organe de purification 30 est agencé dans le passage de circulation 28 des gaz d’échappement.
L‘organe de purification 30 est de préférence un substrat de réduction catalytique sélective, appelé par la suite substrat SCR (« Selective Catalytic Reduction » en anglais). L‘organe de de purification 30 est par exemple un substrat SCR en céramique.
L‘organe de purification 30 est destiné à accumuler l’agent réducteur injecté par au moins l’un des injecteurs 42, 44 et à purifier les gaz d’échappement à l’aide de l’agent réducteur absorbé. L’agent réducteur est par exemple absorbé à la suite d’une décomposition, transformant par exemple l’agent réducteur en ammoniac.
Chaque mélangeur 32 de chaque unité de purification 20 est placé en amont de l’organe de purification 30 de ladite unité de purification 20.
Chaque mélangeur 32 est placé en aval de l’un des injecteurs 42, 44. Dans la variante de la figure 2, le mélangeur 32 de l’unité amont 36 est placé en aval du premier injecteur 42 et le mélangeur 32 de l’unité aval 38 est placé en aval du deuxième injecteur 44.
Chaque mélangeur 32 est adapté pour augmenter une turbulence des gaz d’échappement circulant dans le passage de circulation 28.
Le mélangeur 32 est destiné à perturber l’écoulement des gaz d’échappement et de l’agent réducteur afin d’homogénéiser le mélange entre l’agent réducteur et les gaz d’échappement.
Le mélangeur 32 comporte par exemple une multitude d’ailettes perturbant l’écoulement des gaz d’échappement.
L’élément chauffant 34 est destiné à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur, en particulier en amont d’un organe de purification 30.
L’élément chauffant 34 est disposé en amont du mélangeur 32 de l’unité de purification 20 ou de l’une des unités de purification 20.
L’élément chauffant 34 comprend par exemple une mousse métallique s’étendant dans le passage de circulation 28 et destinée à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur, circulant au travers de la mousse métallique, par exemple par convection forcée et rayonnement.
De préférence, la mousse métallique est réalisée en alliage Fer-Chrome-Aluminium (FeCrAl) ou en alliage Nickel Chrome (NiCr). La mousse métallique présente une densité comprise entre 8 et 11%, et une épaisseur, mesurée axialement le long du conduit 18, comprise entre 5 et 50 mm, de préférence entre 15 et 30 mm.
La mousse métallique est par exemple destinée à être parcourue par un courant électrique de manière à chauffer par effet Joule et ainsi à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur.
La puissance électrique maximale alimentant l’élément chauffant 34 est par exemple comprise entre 1 kW et 5 kW, de préférence entre 2 et 4 kW.
L’organe chauffage 34 comprend de préférence une couche de revêtement catalytique. L’élément chauffant 34 est par exemple destiné à purifier les gaz d’échappement.
Dans la variante présentée en figure 2, l’unité aval 38 comprend l’élément chauffant 34. L’élément chauffant 34 est alors agencé entre le deuxième injecteur 44 et l’organe de purification 30 de l’unité aval 38. En particulier, l’élément chauffant 34 est placé entre le deuxième injecteur 44 et le mélangeur 32 de l’unité aval 38, axialement le long du conduit 18. L’élément chauffant 34 est alors adapté pour chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur injecté par le deuxième injecteur 44, avant que le mélange de gaz d’échappement et d’agent réducteur ne soit homogénéisé par le mélangeur 32 de l’unité aval 38 puis purifié par l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
La variante illustrée en figure 3 diffère de la variante illustrée en figure 2 uniquement en ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
L’unité amont 36 comprend l’élément chauffant 34 et l’unité aval 38 ne comprend pas d’élément chauffant 34. L’unité amont 36 comprend le deuxième injecteur 44 et l’unité aval 38 ne comprend alors pas de deuxième injecteur 44. Le premier injecteur 42 est disposé en amont de l’organe de purification 30 de l’unité amont 36 et le deuxième injecteur 44 est disposé en aval de l’organe de purification 30 de l’unité amont 36. L’élément chauffant 34 est disposé entre l’organe de purification 30 de l’unité amont 36 et le deuxième injecteur 44.
L’unité amont 36 comporte alors successivement, depuis son extrémité amont vers son extrémité aval : le premier injecteur 42, le mélangeur 32 de l’unité amont 36, l’organe de purification 30 de l’unité amont 36, l’élément chauffant 34 et le deuxième injecteur 44.
L’unité aval 38 comporte alors successivement, depuis son extrémité amont vers son extrémité aval : le mélangeur 32 de l’unité aval 38 et l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
Le premier injecteur 42 et le deuxième injecteur 44 sont configurés pour injecter l’agent réducteur vers un centre du conduit 18, le premier injecteur 42 par exemple avec une composante selon une direction de l’amont vers l’aval et le deuxième injecteur 44 par exemple avec une composante de l’aval vers l’amont.
La variante illustrée en figure 4 diffère de la variante illustrée en figure 3 uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
Le deuxième injecteur 44 est disposé en amont de l’élément chauffant 34, de sorte qu’il soit disposé dans l’unité amont 36 entre l’organe de purification 30 de l’unité amont 36 et l’élément chauffant 34.
L’unité amont 38 comporte alors successivement, depuis son extrémité amont vers son extrémité aval : le premier injecteur 42, le mélangeur 32 de l’unité amont 36, l’organe de purification 30 de l’unité amont 36, le deuxième injecteur 44 et l’élément chauffant 34.
L’unité aval 38 comporte alors successivement, depuis son extrémité amont vers son extrémité aval : le mélangeur 32 de l’unité aval 38 et l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
Le premier injecteur 42 et le deuxième injecteur 44 sont configurés pour injecter l’agent réducteur vers un centre du conduit 18, par exemple avec une composante selon une direction de l’amont vers l’aval.
Dans une variante non représentée, le dispositif de purification 16 ne comprend qu’une seule unité de purification 20 et qu’un seul injecteur 44. Selon cette variante, l’élément chauffant 34 est par exemple disposé dans le conduit 18 en amont de l’unité de purification 20. Alternativement, l’unité de purification 20 comprend l’élément chauffant 34 qui est disposé dans cette unité de purification 20 en amont du mélangeur 32.
Un procédé 100 de purification des gaz d’échappement mis en œuvre par un dispositif 16 de purification des gaz d’échappement tel que précédemment décrit va maintenant être présenté. Le dispositif de purification 16 est par exemple installé dans un véhicule 10 tel que précédemment décrit.
Le procédé 100 comprend une étape 110 de purification à froid, avantageusement suivie d’une étape de de purification de transition 120 et d’une étape de purification à chaud 130.
Lorsque la température de la ligne d’échappement 12 est faible, par exemple à la suite du démarrage du moteur à combustion interne 14, la température des gaz d’échappement est faible et décroit rapidement le long de la ligne d’échappement 12. Lorsque la température dans la ligne d’échappement 12 est faible, la capacité d’évaporation du mélangeur 32 de l’unité de purification 20 est faible et peu d’agent réducteur, par exemple transformé en ammoniac, est absorbable par le ou les organes de purification 30. L’étape 110 de purification à froid est alors initiée.
Lors de l’étape 110 de purification à froid, le premier injecteur 42 injecte de l’agent réducteur dans le passage 28 de circulation des gaz d’échappement. L’élément chauffant 34 est alors activé pour chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur circulant dans le conduit 18.
Les gaz d’échappement générés par le moteur à combustion interne 14 sont mélangés, à l’aide du mélangeur 32 de l’unité amont 36, à l’agent réducteur injecté par le premier injecteur 42. Malgré l’absence d’élément chauffant 34 dans l’unité amont 36, la proximité entre l’unité amont 36 et le moteur à combustion interne 14 assure une élévation rapide de la température des gaz d’échappement et de l’agent réducteur injecté dans l’unité amont 36. Les gaz d’échappement sont alors partiellement purifiés dans l’unité amont 36. La quantité d’agent réducteur injectée par le premier injecteur 42 est par exemple adaptée pour améliorer la purification des gaz d’échappement et l’accumulation d’agent réducteur dans le ou les organes de purification 30 tout en limitant la cristallisation de l’agent réducteur sous forme de dépôt dans la ligne d’échappement 12.
Une deuxième injection d’agent réducteur dans les gaz d’échappement est possible en parallèle, lorsque la température de l’unité aval 38 est suffisante, par exemple approximativement à 250 °C, par l’intermédiaire du deuxième injecteur 44, dans les gaz d’échappement sortant de l’organe de purification 30 de l’unité amont 36. Le mélange des gaz d’échappement et de la deuxième injection est chauffé par l’intermédiaire de l’élément chauffant 34 avant d’être mélangé par le mélangeur 32 de l’unité aval 38 et traité par l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
L’élément chauffant 34 est par exemple chauffé à une température comprise entre 250°C et 500°C, par exemple autour de 400°C afin que le mélange de gaz d’échappement et d’agent réducteur pénètre dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 à une température comprise entre 250°C et 500°C, par exemple autour de 400°C.
La quantité d’agent réducteur injectée par le deuxième injecteur 44 et le chauffage développé par l’élément chauffant 34 sont par exemple adaptés pour améliorer la purification des gaz d’échappement et l’accumulation d’agent réducteur dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 tout en limitant la cristallisation de l’agent réducteur sous forme de dépôt dans la ligne d’échappement 12.
A la suite de l’étape de purification à froid 110, c’est-à-dire lorsque la ligne d’échappement 12 atteint une température excessive en son extrémité amont, par exemple lorsque la température des gaz d’échappement dépasse 450°C en entrant dans l’organe de purification 30 de l’unité amont 36, et que la température de la ligne d’échappement 12 est suffisante en son extrémité aval 26, par exemple lorsque la température des gaz d’échappement est supérieure à 250°C en entrant dans l’unité aval 38, l’étape de purification de transition 120 est initiée.
Lors de l’étape de purification de transition 120, seul le deuxième injecteur 44 injecte l’agent réducteur. Le premier injecteur 42 n’injecte pas d’agent réducteur, la température des gaz d’échappement circulant dans l’organe de purification 30 de l’unité amont 36 étant trop élevée pour permettre une purification efficace des gaz d’échappement. L’élément chauffant 34 est cependant activé pour chauffer les gaz d’échappement circulant en aval de l’unité amont 36, la température du gaz d’échappement dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 étant suffisante pour un fonctionnement optimal de l’organe de purification 30 de l’unité aval 38.
L’élément chauffant 34 est par exemple chauffé à une température comprise entre 300°C et 500°C, par exemple autour de 400°C afin que le mélange de gaz d’échappement et d’agent réducteur pénètre, en plus grande quantité, dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 à une température comprise entre 300°C et 500°C, par exemple autour de 400°C.
La quantité d’agent réducteur injectée par le deuxième injecteur 44 et le chauffage développé par l’élément chauffant 34 sont par exemple adaptés pour améliorer la purification des gaz d’échappement et l’accumulation d’agent réducteur dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38, tout en limitant la cristallisation de l’agent réducteur sous forme de dépôt dans la ligne d’échappement 12.
A la suite de l’étape de purification de transition 120, c’est-à-dire lorsque la ligne d’échappement 12 atteint une température excessive en son extrémité amont, par exemple lorsque la température des gaz d’échappement dépasse 450°C en entrant dans l’organe de purification 30 de l’unité amont 36, et que la température de la ligne d’échappement 12 est suffisante en son extrémité aval, par exemple lorsque la température des gaz d’échappement est supérieure à 250°C en entrant dans l’organe de purification 30 l’unité aval 38, l’étape de purification à chaud 130 est initiée.
Lors de l’étape de purification à chaud 130, seul le deuxième injecteur 44 injecte l’agent réducteur. Le premier injecteur 42 n’injecte pas d’agent réducteur, la température des gaz d’échappement circulant dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 étant trop élevée pour permettre une purification efficace des gaz d’échappement. L’élément chauffant 34 est alors désactivé en ne chauffant pas les gaz d’échappement circulant dans le conduit 18, la température des gaz d’échappement dans l’organe de purification 30 de l’unité aval 38 étant suffisante pour le bon fonctionnement de l’organe de purification 30 de l’unité aval 38, permettant par exemple une haute évaporation de l’agent réducteur injecté par le deuxième injecteur 44.
Un dispositif de purification 16 tel que précédemment décrit comprenant un élément chauffant 34 est particulièrement avantageux puisqu’il permet d’améliorer les performances du dispositif de purification 16 en améliorant le contrôle de la température des gaz d’échappement le long du conduit 18.
L’utilisation d’un élément chauffant 34 comprenant une couche de revêtement catalytique assure une purification améliorée des gaz d’échappement.
Un élément chauffant 34 comprenant une mousse métallique est particulièrement adaptée pour chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur de façon efficace et homogène tout en limitant les pertes de charge dans le conduit d’échappement 18.
L’utilisation de deux unités de purification 20 disposées à différents niveaux du conduit 18 permet un meilleur contrôle de la température au niveau des unités de purification 20, l’unité de purification amont 36 étant naturellement plus chaude que l’unité de purification aval 38.
Une unité de purification aval 38 comprenant le deuxième injecteur 44 assure un bon contrôle de la quantité d’agent réducteur injecté dans l’unité de purification aval 38 ainsi que de sa température.
Une unité de purification amont 36 comprenant le premier injecteur 42 et le deuxième injecteur 44 est particulièrement avantageuse pour réduire l’encombrement de l’unité de purification aval 38, tout en conservant une purification efficace des gaz d’échappement.

Claims (12)

  1. Dispositif (16) de purification des gaz d’échappement, comprenant un conduit (18) définissant un passage (28) de circulation des gaz d’échappement, le conduit (18) comprenant une extrémité amont (24) et une extrémité aval (26) et étant conformé pour conduire les gaz d’échappement depuis l’extrémité amont (24) vers l’extrémité aval (26), le dispositif de purification (16) comprenant au moins une unité de purification (20), chaque unité de purification (20) étant disposée dans le conduit (18) et comprenant :
    - un organe de purification (30) des gaz d’échappement agencé dans le passage (28) de circulation des gaz d’échappement, et
    - au moins un mélangeur (32) disposé en amont de l’organe de purification (30) des gaz d’échappement,
    le dispositif de purification (16) comprenant au moins un injecteur (44) agencé pour injecter un agent réducteur dans le passage de circulation (28),
    caractérisé en ce que le dispositif de purification (16) comprend un élément chauffant (34) destiné à chauffer les gaz d’échappement et l’agent réducteur, l’élément chauffant (34) étant disposé en amont du mélangeur (32) de l’unité de purification (20) ou de l’une des unités de purification (20).
  2. Dispositif (16) de purification des gaz d’échappement, dans lequel le dispositif de purification (16) comprend au moins deux unités de purification (20), au moins l’une des unités de purification (20) comprenant un élément chauffant (34), le dispositif de purification (16) comprenant au moins deux injecteurs (42,44).
  3. Dispositif de purification (16) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’élément chauffant (34) comprend une couche de revêtement catalytique, l’élément chauffant (34) étant destiné à purifier les gaz d’échappement.
  4. Dispositif de purification (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément chauffant (34) comprend une mousse métallique, la mousse étant destinée à chauffer les gaz d’échappement.
  5. Dispositif de purification (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (16) comprend deux unités de purification (20), appelées unité amont (36) et unité aval (38), l’unité amont (36) comprenant un premier injecteur (42), le premier injecteur (42) étant disposé en amont de l’organe de purification (30) de l’unité amont (36), l’unité aval (38) comprenant un deuxième injecteur (44) et l’élément chauffant (34), le deuxième injecteur (44) étant disposé en amont de l’organe de purification (30) de l’unité aval (38), l’élément chauffant (34) étant agencé entre le deuxième injecteur (44) et l‘organe de purification (30) de l’unité aval (38).
  6. Dispositif de purification (16) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif (16) comprend deux unités de purification (20) appelées unité amont (36) et unité aval (38), l’unité amont (36) comprenant un premier injecteur (42), un deuxième injecteur (44) et l’élément chauffant (34), le premier injecteur (42) étant disposé en amont de l’organe de purification (30) de l’unité amont (36), le deuxième injecteur (44) étant disposé en aval de l’organe de purification (30) de l’unité amont (36), l’élément chauffant (34) étant disposé entre l‘organe de purification (30) de l’unité amont (36) et le deuxième injecteur (44).
  7. Dispositif de purification (16) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif (16) comprend deux unités de purification (20) appelées unité amont (36) et unité aval (38), l’unité amont (36) comprenant un premier injecteur (42), un deuxième injecteur (44) et l’élément chauffant (34), le premier injecteur (42) étant disposé en amont de l’organe de purification (30) de l’unité amont (36), l’élément chauffant (34) étant disposé en aval de l’organe de purification (30) de l’unité amont (36), le deuxième injecteur (44) étant disposé entre l‘organe de purification (30) de l’unité amont (36) et l’élément chauffant (34).
  8. Ligne d’échappement (12) comprenant un moteur à combustion interne (14) et un dispositif (16) de purification des gaz d’échappement selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. Véhicule comprenant une ligne d’échappement selon la revendication 8.
  10. Procédé (100) de purification des gaz d’échappement mis en œuvre par un dispositif de purification (16) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, comprenant une étape de purification à froid (110) dans laquelle le premier injecteur (42) et le deuxième injecteur (44) injectent l’agent réducteur, l’élément chauffant (34) étant alors activé pour chauffer les gaz d’échappement circulant dans le conduit (18).
  11. Procédé de purification (100) selon la revendication 10, comprenant, suite à l’étape de purification à froid (110), une étape de purification de transition (120) dans laquelle seul le deuxième injecteur (44) injecte l’agent réducteur, l’élément chauffant (34) étant alors activé pour chauffer les gaz d’échappement circulant dans le conduit (18).
  12. Procédé de purification (100) selon la revendication 11, comprenant, suite à l’étape de purification de transition (120), une étape de purification à chaud (130) dans laquelle seul le deuxième injecteur (44) injecte l’agent réducteur, l’élément chauffant (34) étant alors désactivé en ne chauffant pas les gaz d’échappement circulant dans le conduit (18).
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