WO2006010869A1 - Procede et dispositif de reduction/elimination de la quantite de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne - Google Patents

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engine
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Jean-Claude Fayard
Stéphane AVER
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    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of reducing or eliminating the contained particles (e.g. soot) in the exhaust gases of internal combustion engines, for example diesel engines.
  • contained particles e.g. soot
  • the invention relates to a method and a device for reducing or even eliminating the harmful emissions of internal combustion engines and in particular those with lean mixture:
  • the harmful emissions more specifically targeted are soot, that is to say say carbon emissions in particulate form.
  • catalytic converters or catalysts usually consisting of a stainless steel casing, thermal insulation and a honeycomb support impregnated with catalytic precious metals, such as platinum, palladium, rhodium or others.
  • This technique is effective only to the extent that the exhaust gas or combustion chamber is at a temperature above 250 ° C for at least 50% of the engine running time, and also provided that the NO 2 present is formed either in sufficient quantities, generally a NO 2 / soot ratio greater than 7.66 in theory, but greater than 31 in practice (reference Eminox Ltd., SAE 2004-01-0078) compared to carbon particles to burn. Moreover, the oxidation of carbon with NO 2 is strongly inhibited as soon as the concentration of sulfur in the fuel fuel is greater than 50 ppm. This concentration generates an inhibitory content of sulfur dioxide in the exhaust gas. According to other prior techniques, the catalyst is deposited directly on the particulate filter. However, only certain materials constituting the particulate filters are able to fix the catalysts.
  • Patent applications EP-A-671,205, EP-A-737,236 and WO-A-97/18022 disclose organic colloidal solutions, based on these mixtures of cerium oxide and iron oxide particles.
  • EOLYS TM by RHODIA, such as colloidal solutions based on iron and cerium, the concentration of active material varies according to the composition of iron and cerium and the field of application.
  • EOLYS TM -DPX9 based on cerium oxide colloid, whose weight concentration of cerium metal is 25% and EOLYS TM 176, based on iron and cerium colloids whose weight concentration in total metals is 6.5%.
  • the patent application WO-A-03/102389 describes a method and a device for filtering exhaust gases for diesel engines, in the soot is well burned by the action of a combustion catalyst, combining this with a partial obstruction of the filtering means as soon as the temperature of the exhaust gas becomes less than or equal to 200-250 ° C, so as to limit or even prevent the cooling of the obstructed part and thus maintain it at a temperature greater than or equal to 300 ° C and close to the regeneration temperature. This allows when the temperature of the exhaust gas returns to greater than 200-250 ° C, to have an accelerated regeneration of this part of the filtration means which is interrupted at this time, the obstruction.
  • the filtering means consist of filter cartridges upstream of each of which is arranged the combustion catalyst fixed on a support. It can be provided a diesel injection post and / or an exhaust gas recirculation system, to promote the combustion of soot according to this WO-A-03/102389.
  • the objective of the present invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating the amount of particles (soot) contained in the exhaust gases of a lean-burn internal combustion engine. (eg the diesel engine), on the one hand, by overcoming the drawbacks of the various existing techniques and, on the other hand, by improving them, in particular as regards the regeneration of the filters, so as to provide a satisfactory solution to the problems of clogging said filters.
  • a lean-burn internal combustion engine eg the diesel engine
  • Another essential objective of the invention is to provide a method and a device for reducing or even eliminating harmful emissions from internal combustion engines (for example poorly blended engines and / or diesel engines).
  • internal combustion engines for example poorly blended engines and / or diesel engines.
  • Another essential objective of the invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating the soot contained in the exhaust gas, by providing a regular, high-performance and continuous regeneration thanks to the introduction of oxidation at from 300 ° C and a complete combustion to less than 400 ° C, so that is avoided any risk of accumulation of particles in the filter means and, therefore, any risk of uncontrolled regeneration.
  • Another essential object of the invention is to provide a method and a device for reducing / removing soot contained in engine exhaust gases by diesel example, by implementing particulate combustion catalysts based on rare earth oxide and metal oxide, at sufficiently low concentrations to prevent premature clogging of the filters by said catalytic additives.
  • Another essential object of the invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating soot contained in the exhaust gas of an internal combustion engine in which the filtering means are regenerated by catalytic combustion in a homogeneous manner. complete, fast and minimizing the energy needs to do this.
  • Another essential objective of the invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating soot contained in the exhaust gases of internal combustion engines, in which the integrated regeneration of the filtration means used does not lead to no significant overconsumption of fuel, and more generally, does not entail additional financial cost for the user.
  • Another essential objective of the invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating the quantity of particles contained in the exhaust gases of an internal combustion engine, in which the integrated regeneration of the filtration means used implementation, does not affect the performance of the engine, including losses due to the back pressure exerted by the exhaust gas on the engine, due to a clogging of the above filter means.
  • Another essential object of the invention is to provide a method and a device for reducing / eliminating soot contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, this method and this device having to be economical, reliable , flexible in its application conditions, delaying the clogging of the filter as much as possible, even eliminating it, whatever the use regimes (even urban use regimes), and without being affected by the possible presence of compounds sulfur, in particular of sulfur dioxide in the exhaust gas.
  • the present invention which firstly relates to a method for reducing / eliminating the amount of particles contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, characterized in that it essentially consists in: o collecting all or part of the particles contained in said exhaust gas by means of filtration means; o Seeding the particles before and / or during and / or after they have been collected by the filtration means, with at least one combustion catalyst comprising nanoparticles also called nanoparticulate combustion catalyst (CNPC); and / or to ensure that the CNPC is present on at least one solid support in and / or near the filtration means; o and to regenerate the filtration means by combustion of the particles in the presence of
  • CNPC nanoparticulate combustion catalyst
  • CNPC and in that it also consists in clogging at least part of the filtration means as soon as the temperature ⁇ g of the exhaust gas to be filtered becomes less than or equal to a threshold temperature ⁇ s, so as to limit or even to avoid cooling the obstructed portion and maintaining it at a temperature ⁇ o greater than or equal to ⁇ s until ⁇ g becomes greater than ⁇ s, and then allow accelerated regeneration of at least this obstructed portion of the filter means; excluding or excluding processes in which the CNPC is an additive automatically incorporated into the fuel of the tank and independently of the full, this fuel being the fuel contained in the tank and supplying the engine considered.
  • the present invention is based in particular on the synergistic implementation of a particular catalyst in nanoparticulate form (hereinafter NCPC) and a filter with particles of variable filtration area.
  • NCPC nanoparticulate form
  • This variable filtration system consists, for example, in filtering the exhaust gases on filtering means consisting of at least two cartridges arranged in an envelope, one of the two cartridges being switched off each time the engine operates without load or at idle, in order to maintain in the insulated cartridge and without exhaust gas flow, a sufficient temperature to cause a significant continuous regeneration speed, since the engine will again be solicited more significantly and thus produce gas hot exhaust.
  • Each cartridge is preferably in turn turned off so that it regenerates continuously.
  • the synergistic CNPC / variable capacity filtration combination applies in particular but not exclusively to poorly mixed internal combustion engines, because it makes it possible to optimize the combustion of the carbonaceous particles in a range of temperatures significantly, and this without the possible presence of sulfur compounds, especially sulfur dioxide in the exhaust gas is a handicap.
  • the method according to the invention thus enjoys excellent flexibility in a wide field of application. Said method also makes it possible to extend the operating time of the filtration means by ensuring a regeneration of the filters which is homogeneous, complete, fast and economical.
  • Another advantage of the CNPC / variable capacity (or variable geometry) synergistic combination is to minimize the amount of CNPC useful for the regeneration of the filtration means compared to conventional use of current applications: this not only has an effect positive on the cost of the process but also on the reduction of the harmful side effect known for NCPCs based on rare earth oxide and metal oxide and / or alkaline oxide and / or oxide of alkaline earth that is contributing to clogging filters.
  • This energy saving allowed by the method of the invention is all the more expressed in the variants where it is implemented an assistance to the regeneration of the filters by supplying thermal energy, for example by post-injection of diesel fuel in the exhaust system and / or by the use of a heating resistor and / or a fuel burner.
  • the invention thus provides a reliable, durable, high-performance and cost-effective solution to the problem of clogging the filtering means for particles, especially soot contained in the exhaust gases of thermal engines, for example diesel engines.
  • the combustion of the particles is carried out in a significantly enlarged temperature range, which corresponds in particular to that encountered for the exhaust gases of diesel engines.
  • the method of the invention is effective at very low exhaust temperature, that is to say less than 250 ° C and in particular in the range 200-250 ° C. It is nonetheless effective at temperatures exceeding 400 ° C.
  • the seeding of the particles to be burned off using CNPC means that said particles (e.g. carbonaceous particles of soot) are brought into contact with very fine particles of CNPC.
  • the first pillar of the synergy according to the invention namely the CNPC combustion catalyst
  • the latter comprises at least one element chosen from transition metals, alkalis alkaline earths (such as manganese, iron, copper, sodium, nickel, scandium) rare earths and their mixtures, rare earths being preferred and those selected from cerium, Tyrtrium, neodymium, gadolinium, praseodymium, lanthanum and mixtures thereof, being more preferred.
  • the constituent element (s) of the CNPC nanoparticles are in oxide form.
  • the NCPC may comprise a mixture of several elements, each element may be present independently of one another in the form of its corresponding oxide or not.
  • the CNPC comprises at least one element chosen from rare earths, that is to say from elements whose atomic number is between 57 and 71 as well as yttrium.
  • Rare earths especially rare earth oxides, especially those of cerium, effectively catalyze the combustion or oxidation of carbonaceous materials.
  • cerium and / or lanthanum be the majority.
  • an NCPC comprising cerium in admixture with at least one other element selected from zirconium, alkalis, alkaline earths, transition elements such as elements of columns IB, VIIA and VIII of the Periodic Table, especially copper, manganese and iron.
  • At least one of the CNPC constituents be in the form of oxide (s) or oxyhydroxide (s), which are the preferred forms for the expression of the catalytic function of the aforementioned elements.
  • the CNPC catalyst useful for seeding particles is at least partly in the form of powder and / or organic colloidal suspension.
  • the CNPC in the form of a powder and / or of an organic colloidal suspension
  • the CNPC is brought into the presence of the particles by at least one of the following routes: introduction into the fuel supplying the engine; o introduction into the post-injected fuel in the exhaust circuit upstream of the filtration means; o introduction into the exhaust circuit upstream of the filtration means; o introduction into the air at admission; o introduction into the gas recirculation circuit (EGR loop); o introduction into the engine lubricant.
  • This bringing into play is carried out for example by dispersion of the nano-particles of
  • NCPC particles on the soot particles collected on the filter and / or present in the exhaust circuit upstream of the filter.
  • the NCPC particles could be arranged and / or fixed on a solid support in and / or in the vicinity of the filtration means.
  • the CNPC is advantageously incorporated in the fuel supplying the engine, for example diesel fuel, and possibly post-injected into the exhaust circuit upstream of the filtration means.
  • the colloidal suspension is the preferred form of CNPC incorporation into the fuel.
  • the constituent element (s) of the nanoparticles of the CNPC preferably in the form of oxide (s) or oxyhydroxide (s), may be, for example, in the form of salts or in the form of organic complexes.
  • the CNPC advantageously meets the following specifications: its concentration [CNPC], expressed in% by weight of total metals relative to the total mass of the particles to be removed collected by the filtration means, is such that:
  • the process is implemented with exhaust gases containing sulfur compounds, in particular sulfur dioxide, which gives more flexibility under the conditions of real applications.
  • sulfur compounds in particular sulfur dioxide
  • the soot reduction / elimination process of the invention is not sensitive to the presence of sulfur in the exhaust gas, as is the case in particular for prior methods of CRT® type .
  • the particles that are to be eliminated in the exhaust gases of the combustion engines, preferably diesel engines are at least partially constituted of carbonaceous particles, that is, to say soot.
  • the obstruction of part of the filtration means consists in preventing the circulation of the exhaust gases in at least 30%, preferably in at least 50% and even more preferably in 50 to 75% of the filtration means, this percentage expressing a percentage by volume.
  • ⁇ s is between 200 and 300 ° C., preferably between 200 and
  • the exhaust gases come from a supercharged diesel engine and the reference parameters, namely the temperature ⁇ g of the exhaust gases and the temperature ⁇ s, are given indirectly by the supercharging pressure and / or the origin of the motor and / or by the back pressure upstream of the filtration means, the boost pressure (threshold) being preferably equal to 2.5% of the maximum engine boost pressure.
  • the filtration means used in the process are preferably composed of at least two-preferably at least three-filter cartridges, each equipped with a shutter. In the preferred form with three cartridges, two of these three cartridges constitute the obstructed part of the filtration means when ⁇ g ⁇ s.
  • the subject of the invention is a device for reducing / eliminating the quantity of particles contained in the exhaust gases of an internal combustion engine, this device being: implementation of the process as described above, o and being of the type comprising at least one catalytic means, means 10 for filtering said exhaust gases, arranged in a reaction chamber 11 in the path of the gas flow exhaust system produced by a motor 8, of Figure No. 1, said device being characterized in that the filtering means 10 are constituted by at least two sets each comprising a filter cartridge equipped with a means of obstruction of the flow 13, and in that it comprises:
  • CNPC nano-particulate combustion catalyst
  • the device comprises an exhaust gas recirculation means at the intake of the engine whose operation is associated with the shutdown of the flow in one or more of the cartridges each time the engine is not accelerated, so that the increase of generated pressure against pressure automatically opens a valve that allows this recirculation of the exhaust gas.
  • each of the filter cartridges has a means of obstruction of the flow, arranged upstream or downstream, controlled by at least one electronic calculator which takes into account all the engine operating conditions. , so as to isolate at least one cartridge each time the accelerator position will be zero (not accelerated).
  • the filtering means consists of at least three cartridges with a means of obstruction of flow on each of them, these obstruction means being controlled by at least one electronic computer which takes into account all the engine operating conditions, so as to isolate in turn, at least two cartridges when the engine is not accelerated, and to isolate the cartridge which filters the gases in non-accelerated position, each time that the engine will be accelerated.
  • the flow obstruction means disposed on each filter cartridge comprise a calibrated orifice of small size to maintain a very low flow rate.
  • the device comprises a system for post-injection of diesel into the exhaust gas, via a sprayer, preferably arranged upstream of the filtration means and the CNPC as long as it is fixed on at least one solid support, said sprayer being controlled by at least one electronic computer which takes into account all the engine operating conditions, this diesel injection post-injection system possibly being associated with an exhaust gas recirculation system .
  • the post-injected diesel may contain at least one CNPC, this diesel fuel coming from a specific tank or not.
  • the filtration means consist of a set of at least two filter units each equipped with an obstruction means controlled by at least one computer that takes into account the engine operating conditions.
  • each of said filtering units will comprise an obstruction means so as to be able to turn them off in turn.
  • the obstruction means for each of the cartridges used will be disposed downstream of the filtration unit. According to a variant of the invention, the obstruction means may also be incorporated upstream of the filtration unit and the associated catalyst.
  • said filtering units will each comprise upstream a catalyst slab, preferably on a metal support.
  • the CNPC catalyst may optionally be combined with a conventional combustion catalyst, e.g. platinum-based, to achieve complete combustion / oxidation of hydrocarbons and CO.
  • a conventional combustion catalyst e.g. platinum-based
  • This optional conventional catalyst could also be based on Palladium or Palladium / Platinum insofar as the sulfur content in the fuel is low (typically less than 10 ppm).
  • the device comprises a system allowing the recycling of exhaust gases whenever the filtration capacity will be reduced, thus taking advantage of the increase in the back pressure caused by this restriction to direct to through a non-return valve a part of the unfiltered exhaust gas in the intake duct.
  • the device comprises more than three cartridges and a sufficient number so that for full load operating conditions one of the cartridges is isolated, this cartridge being reserved for the filtration of part-load or idle gases. .
  • the objective being to maintain at high temperature, the filter medium and the catalyst of each of the cartridges used at full load.
  • the cartridge used at idle will be swapped with one another when a start of clogging is detected.
  • FIG. 1 represents a general view of the device according to the invention comprising the filtration means with two cartridges 10, each having upstream a fixed metal support 9 of identical combustion catalyst or different from the CNPC (s), and downstream a valve 13 controlled to completely obstruct the flow of the gases to be filtered when necessary, the filtration means (10) being associated with a diesel fuel injection system.
  • the device comprises a diesel fuel tank 6 connected to a conventional diesel fuel injection system 5 in the engine.
  • the pipe circuit connecting the tank 6 of the injection system 5 comprises a pipe 4 for returning diesel fuel to the tank 6.
  • the injection system of the CNPC additive associated with the filtration means 10, 13, 14 with variable filtration surface, is able to perform a volume addition.
  • CNPC additive determined by taking into account the amount of fuel added, the metal concentration of the CNPC additive and the CNPC target concentration in soot seeding.
  • This CPNC injection system consists of a low volume reservoir of additive 1, allowing an injection of a calibrated volume of additive from a volumetric pump 2 and the volume of the fuel to additiver, controlled by a calculator 3, with an injection directly into the diesel fuel tank 6 of the vehicle.
  • Valves 13 are arranged at the outlet of these filter cartridges 10, so as to completely isolate each cartridge 10 and completely obstruct the outlet channel. These valves 13 are controlled by pneumatic cylinders 14, the exhaust gases then being directed towards the outlet 15.
  • the device operates in the following manner, each time the position of the accelerator will return to the zero position (not accelerated), an undescribed position detector will send the information to a computer, it alternately controls each cylinder 14 for completely block one of the two cartridges 10 and use only one for these particular operating conditions.
  • the filter media of the cartridge obstructed by the valve 13 thus retains the high temperature that it reached during the last acceleration, the valve 13 is erased to put it back into operation only when the engine is again stressed, so again at high exhaust gas temperatures ⁇ g. To allow each of them to regenerate in good conditions, it is the same cartridge that is obstructed for a time between 5 and 60 minutes eg and alternately.
  • the variant of the device represented shows the possibility of incorporating a diesel fuel injection system loaded in CNPC, upstream of the filtration means 10, controlled from the information collected on the pressure and temperature sensors 7.
  • the computer can adapt the best strategy to keep each of the filters 10 clean, by injecting a metered quantity of diesel fuel through the sprayer 17, supplied with air by the pipe 18 and diesel fuel by an injector 19 supplied with diesel fuel via the diesel fuel return line 4 into the tank 6.
  • These injections are intended to increase the temperature of the exhaust gas ⁇ g when the engine is at full power, so as to reach the auto-ignition temperature of the carbon on the filter medium, temperature close to 400 ° C thanks to the catalytic action of the nanoparticles of the CNPC, and burn completely the deposited particles.
  • injections may, for example, be implemented whenever an abnormal increase in the backpressure of the filter is detected.
  • This auto-ignition temperature of 400 ° C. of the particles in the presence of CNPC additive is all the more easily attained when a portion of the filter medium is already at a temperature of about 300 ° C. and the injection of diesel fuel is carried out in exhaust gases at over 300 ° C. It is the combination of this CNPC additive with a variable surface filtration system that makes it possible to obtain the complete combustion of the deposited carbon at each injection of diesel fuel.
  • each of the valves 13 that equip each cartridge 10 is to be able to isolate them to maintain the high temperature level obtained during the full load of the previous engine and prevent them from cooling on the load partial or the following idling, this high temperature favoring the combustion reactions, there is a major interest in keeping closed flap a low flow of exhaust gas for maintain these combustion reactions which are very exothermic and help to raise even these temperatures.
  • This operation is possible by making valves provided with a calibrated hole of small diameter of less than 1 to a few millimeters, the size of which is a function of the displacement of the engine to allow the necessary flow to pass.
  • a superior efficiency of reduction of hydrocarbons in the official pollution cycles has been observed thanks to the temperature maintenance of at least one of the catalyst cakes for the devices where each cartridge is equipped with its catalyst.
  • a variant of this control for a system comprising at least three cartridges, and the size of each of which will be provided so that exhaust gas filtration for full load conditions can be performed on only two of it consists in specializing two of the cartridges with full load operation and one reserved for idle and partial load operation so as to keep the filter media and the catalyst of the cartridges used at full load at high temperature, and obtain a maximum reduction of all pollutants.
  • the computer changes the cartridge used exclusively at idle and replaces it with a full-load used, as soon as a level of back pressure is detected.
  • the aim of the tests is to clarify the synergistic effects between the nano-particulate catalytic additive CNPC and the variable volume filtration.
  • the CNPC additive in colloidal form is introduced directly and manually into the fuels used.
  • This device comprises an engine is Renault Industrial Vehicles brand and type MIDR 62045. This engine is representative of a portion of the public transport fleet in circulation in France and meets Euro II standards, requiring an additivation of 25 to 30 ppm under normal conditions of use and for currently used filtration systems (paper reference SAE 2004-01-0821). Its main characteristics are specified in table n ° 2 below:
  • the motor is installed in an automated test cell and coupled to a ZOLLNER eddy current brake to reproduce stabilized operating conditions encountered on the vehicle.
  • a control software makes it possible to carry out the loading cycle, the acquisition being directly carried out by the software of the computer connected to a computer thus making it possible to follow all the parameters such as against pressure, temperature, speed, pressure of supercharging.
  • the particulate filter part is disassembled and blown with compressed air to avoid any drift of the results due to a residual back-pressure and the residue of soot and other compounds of the preceding tests.
  • the fuels used during the study are:
  • the backpressure level set at 350 mb is reached, the engine is maintained at 1600 rpm, with a torque of 750 N m so as to reach first the 33O ° C, temperature level where a post-injection of diesel fuel a duration of 30 seconds is triggered, then the engine is maintained under these operating conditions the time necessary to return to a level close to the back pressure measured initially before loading (around 200 mb) the operating time being noted when a level of backpressure (see Table 4, 3 e 16 col) greater than 40 mb of the initial counterpressure (200 mb) is reached and this for each product experiment. The regeneration is thus followed by evolution of the counter -pressure.
  • the regeneration time represents the time to pass from 350 mb filter loaded to 240 mb retained level to consider the end of regeneration.
  • the loading of the engine particulate filters is started at the loading point over a period of time to reach the loading pressure of 350 mbar.
  • the motor is then stabilized at the operating point so as to regenerate the particulate filter.
  • the pressure drop of the filter and different temperatures are measured and analyzed.

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Abstract

Le but de l ' invention est d'optimiser la réduction/élimination des suies dans les gaz d ' échappement en apportant une solution au problème du colmatage prématuré des moyens de filtration, c'est-à-dire en améliorant la régénération de ceux-ci . Pour ce faire , le procédé selon l ' invention consiste essentiellement - à collecter tout ou partie des particules contenues dans lesdits gaz d' échappement à l ' aide de moyens de filtration (10) ; - à ensemencer les particules avant et/ou pendant et/ou après qu' elles aient ét collectées par les moyens de filtration (10 ) , avec au moins un catalyseur de combustion comprenant des nanoparticules ,- - et à régénérer les moyens de f iltration (10) par combustion des particules en présence du catalyseur nanoparticulaire de combustion ( CNPC) , - et à obstruer une partie des moyens de filtration dès que la température des gaz d' échappement devient inférieure à un seuil de 200-2500 C , de façon à maintenir cette partie obstruée des moyens de filtration (10 ) à une température supérieure à 200-2500 C et ainsi permettre lorsque la température des gaz d' échappement redeviendra supérieure à TETAs , une régénération accélérée au moins de cette partie obstruée des moyens de filtration (10) . L' invention concerne également le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REDUCTION/ELIMINATION DE LA QUANTITE
DE PARTICULES CONTENUES DANS LES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne de façon générale le domaine de la réduction, voire de l'élimination des particules contenues (e.g. suies) dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, par exemple de moteurs diesel.
De façon plus spécifique, l'invention vise un procédé et un dispositif pour réduire, voire supprimer, les émissions nocives des moteurs à combustion interne et notamment ceux à mélange pauvre : Les émissions nocives plus spécialement visées sont les suies, c'est-à-dire les rejets carbonés sous forme particulaire.
Il est connu que dans les moteurs thermiques, la combustion des produits carbonés ou hydrocarbonés contenus dans le carburant (ou combustible), conduit à des sous-produits de combustion comprenant des particules carbonées (suies).
Ces dernières, d'une part, sont nocives, tant pour l'environnement que pour la santé, et, d'autre part, se déposent sur l'ensemble des parois internes du moteur, ce qui peut occasionner des dysfonctionnements, en particulier dans les turbocompresseurs.
Les pouvoirs publics ont ainsi instauré des normes de plus en plus draconiennes pour imposer aux constructeurs automobiles le développement de moteurs produisant de moins en moins d'émissions polluantes. Les constructeurs cherchent donc à mettre au point des moteurs à explosion, et en particulier des moteurs diesel et moteurs à mélange pauvre, dont les rejets de particules non brûlées soient les plus limités possibles.
La modification de la combustion des moteurs n'étant plus suffisante pour satisfaire à ces exigences "vertes", la mise en œuvre de procédé et de dispositif de filtration des gaz d'échappement avec régénération des filtres par combustion, est désormais incontournable. La recherche de procédés et de dispositifs de réduction des suies produites par les moteurs à explosion, en particulier les moteurs diesel, est assortie d'une autre contrainte, qui est de ne pas augmenter l'émission d'oxydes de carbone ou autres gaz nocifs et mutagènes, tels que les oxydes d'azote.
Pour réduire l'émission de gaz polluants non brûlés et de particules solides, les constructeurs automobiles ont mis au point et ont généralisé l'utilisation des pots catalytiques ou catalyseurs, généralement constitués d'une enveloppe en acier inoxydable, d'un isolant thermique et d'un support en nid d'abeille imprégnés de métaux précieux catalytiques, tels que le platine, le palladium, le rhodium ou autres.
Une évolution de ces pots catalytiques a consisté à prévoir en outre un filtre à particules disposé dans le circuit d'échappement et permettant de réduire d'au moins 85 % en masse les émissions de suie. Mais, le problème à résoudre a alors été déplacé au niveau de ces filtres sujets à un colmatage par les suies, ce qui conduit subséquemment à une perte des performances du moteur à combustion interne considéré.
Outre, cette diminution des performances du moteur qu'entraîne le colmatage du filtre, du fait d'une perte de charge, un autre phénomène dommageable intervient. En effet, le dérèglement du moteur induit par le colmatage provoque, par ailleurs, une augmentation de la température d'échappement, qui entraîne une combustion d'une grande masse de particules, combustion tout aussi rapide, violente et instantanée qu'inopinée, de sorte que la température monte à des valeurs bien supérieures à 1000°C. Il est aisé d'imaginer les conséquences délétères d'un tel choc thermique sur le filtre.
Pour lutter contre ce colmatage, il a été proposé de procéder à une opération dite de brûlage ou de régénération du filtre, par combustion des suies. Cette opération est extrêmement délicate à prévoir et à mettre en œuvre, notamment en raison de la combustion souvent incomplète et incontrôlée des particules retenues sur le média filtrant. En effet, par exemple pour des conditions d'utilisation urbaines du moteur, la température atteinte pour les gaz d'échappement est insuffisante pour provoquer la combustion des suies et limiter le colmatage du filtre.
En conséquence, pour diminuer la température de combustion (d'inflammation ou d'oxydation) -température de l'ordre de 500 à 600°C-, il est indispensable de recourir à une assistance chimique et, plus précisément, à des catalyseurs de combustion.
Une proposition technique antérieure consiste à mettre à profit la composition des gaz d'échappement issus des moteurs à mélange pauvre, notamment des moteurs diesel. Généralement, ces gaz d'échappement comprennent, en quantités significatives, des oxydes d'azote (NO, NO2), de l'oxygène, du monoxyde de carbone ... et, le cas échéant, du dioxyde de soufre. Or, le NO a la propriété d'oxyder les particules de carbone à partir de 250°C. Pour accroître la capacité oxydante au moyen de NO2, il est possible de transformer le monoxyde d'azote NO en NO2, à l'aide d'un catalyseur et à une température supérieure ou égale à 250°C. Il s'agit là du principe de la technique appelée "Continuous Regenerating Trap" (CRT®), -par exemple EP-B-341 832-. Cette technique n'est efficace que dans la mesure où les gaz d'échappement ou l'enceinte de combustion, sont à une température supérieure à 250°C pendant au moins 50 % du temps de fonctionnement du moteur, et à condition également que le NO2 présent est formé soit en quantités suffisantes, généralement un ratio NO2/suies supérieur à 7,66 en théorie, mais supérieur à 31 en pratique (référence Eminox Ltd., SAE 2004-01-0078) par rapport aux particules de carbone à brûler. De surcroît, l'oxydation du carbone par le NO2 est fortement inhibée dès que la concentration en soufre dans le combustible carburant est supérieure à 50 ppm. Cette concentration engendre une teneur inhibitrice en dioxyde de soufre dans les gaz d'échappement. Selon d'autres techniques antérieures, le catalyseur est déposé directement sur le filtre à particules. Toutefois, seuls certains matériaux constitutifs des filtres à particules sont aptes à fixer les catalyseurs. C'est le cas notamment de la cordiérite et des autres supports à base d'oxydes, de nitrures et de carbures. Or, les matériaux de ce type sont connus pour être particulièrement sensibles aux augmentations de température et aux chocs thermiques. Par conséquent, les combustions violentes et instantanées résultant du colmatage sont de nature à détériorer de manière irréversible de tels médias filtrants. Ceci grève de manière rédhibitoire le coût d'une telle technique, qui est également disqualifiée par le fait que son efficacité dépend d'un seuil en température. D'autres techniques connues de régénération des filtres à particules consistent à ajouter au carburant un additif catalytique choisi parmi les dérivés de métaux de transition, d'alcalinoterreux, d'alcalin ou de terres rares. Le brevet EP-B-O 599 717 est une illustration de ce genre de technique. On améliore ainsi significativement la combustion des suies colmatant les filtres. Toutefois, pour que l'oxydation de ces suies soit optimale, il demeure nécessaire que la température des gaz d'échappement à traiter soit au moins de l'ordre de 300°C. Toutefois, ces additifs catalytiques organométalliques rajoutés au gazole (oxyde de cérium, de fer, de strontium, de calcium ou autres) ont pour inconvénient majeur de colmater les filtres, à l'instar des suies qu'ils permettent d'éliminer.
Pour corriger cela, ont été développés des catalyseurs formés par des particules d'oxyde de terres rares (e.g. cérium) et de particules d'oxyde métallique (e.g. cuivre, manganèse ou fer). Les demandes de brevet EP-A-671 205, EP-A-737 236 et WO-A- 97/18022 décrivent des solutions colloïdales organiques, à base de ces mélanges de particules d'oxyde de cérium et d'oxyde de fer. Il existe d'ailleurs sur le marché plusieurs additifs catalytiques commercialisés sous la marque EOLYS™ par la société RHODIA, comme par exemple les solutions colloïdales à base de fer et de cérium dont la concentration en matière active varie suivant la composition en fer et en cérium et le domaine d'application. A titre d'exemple, on peut citer EOLYS™-DPX9 à base de colloïde d'oxyde de cérium, dont la concentration pondérale en cérium métal est de 25% et EOLYS™176, à base de colloïdes de fer et de cérium dont la concentration pondérale en métaux totaux est de 6,5%.
Pour améliorer quelque peu l'efficacité de ce type d'additif catalytique pour carburant à base d'oxyde de fer et d'oxyde de cérium, il est proposé dans la demande de brevet FR- A-2 780 096 d'associer ledit additif au système de catalyse CRT® par le NO2.
Ces techniques reposant sur l'emploi d'additif catalytique pour carburant à base d'oxyde de cérium et d'oxyde de fer, ne se sont pas avérées entièrement satisfaisantes, au regard de la lutte contre le colmatage prématuré du filtre induit par lesdits oxydes. Ainsi, il a pu être montré dans des essais sur voitures avec un additif à base d'oxyde de cérium utilisé à des concentrations dans le gazole comprises entre 25 et 30, que surviennent des colmatages de filtres importants à des kilométrages voisins de 80 000 km pour une taille de filtre à particules compatible avec l'application véhicule.
Les concentrations efficaces en oxyde de terres rares et en oxyde métallique sont donc encore trop élevées en l'état actuel des techniques sus évoquées. Dans un autre registre qui n'est plus fondé sur l'assistance chimique par catalyse de la combustion, la demande de brevet WO-A-03/102389 décrit un procédé et un dispositif de filtration des gaz d'échappement pour moteurs diesel, dans lequel les suies sont bien brûlées grâce à l'action d'un catalyseur de combustion, en combinant cela avec une obstruction partielle des moyens de filtration dès que la température des gaz d'échappement devient inférieure ou égale à 200-250°C, de manière à limiter voire à éviter le refroidissement de la partie obstruée et à la maintenir ainsi à une température supérieure ou égale à 300°C et voisine de la température de régénération. Cela permet lorsque la température des gaz d'échappement redevient supérieure à 200-250°C, d'avoir une régénération accélérée de cette partie des moyens de filtration dont on interrompt, à ce moment là, l'obstruction.
Dans ce dispositif, les moyens de filtration sont constitués par des cartouches filtrantes en amont de chacune desquelles est disposé le catalyseur de combustion fixée sur un support. Il peut être prévu une post injection de gazole et/ou un système de recirculation des gaz d'échappement, pour favoriser la combustion des suies conformément à ce WO-A-03/102389.
Dans un tel contexte technique, l'objectif de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination de la quantité de particules (suies) contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à mélange pauvre (par exemple le moteur diesel), d'une part, en remédiant aux inconvénients des différentes techniques existant et, d'autre part, en les améliorant, notamment en ce qui concerne la régénération des filtres, de façon à apporter une solution satisfaisante aux problèmes du colmatage desdits filtres.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour réduire, voire éliminer les émissions nocives des moteurs à combustion interne (par exemple les moteurs à mélanges pauvres et/ou les moteurs diesel).
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement, en prévoyant une régénération régulière, performante et continue grâce à la mise en place d'une oxydation à partir de 300°C et d'une combustion complète à moins de 400°C, de sorte qu'est ainsi évité tout risque d'accumulation de particules dans les moyens de filtration et, par suite, tout risque de régénération incontrôlée.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement de moteurs par exemple diesel, en mettant en œuvre des catalyseurs de combustion particulaires à base d'oxyde de terres rares et d'oxyde métallique, à des concentrations suffisamment basses pour éviter le colmatage prématuré des filtres par lesdits additifs catalytiques.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne dans lequel les moyens de filtration sont régénérés par combustion catalytique de façon homogène complète, rapide et en minimisant les besoins énergétiques pour ce faire.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, dans lesquels la régénération intégrée des moyens de filtration mis en œuvre n'entraîne pas de surconsommations significatives de carburant, et plus généralement, n'entraîne pas de surcoût financier pour l'utilisateur.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination de la quantité de particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel la régénération intégrée des moyens de filtration mis en œuvre, n'entame pas la performance du moteur, notamment par des pertes de charge, dues à la contre-pression exercée par les gaz d'échappement sur le moteur, du fait d'un colmatage des susdits moyens de filtration. Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de réduction/élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ce procédé et ce dispositif se devant d'être économique, fiable, flexible dans ses conditions d'application, retardant au maximum le colmatage du filtre, voire le supprimant, quels que soient les régimes d'utilisation (même des régimes d'utilisation urbains), et ce sans être affecté par la présence éventuelle de composés soufrés, notamment de dioxyde de soufre dans les gaz d'échappement.
Ces objectifs, parmi d'autres, sont atteints par la présente invention qui concerne tout d'abord un procédé de réduction/élimination de la quantité de particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : o à collecter tout ou partie des particules contenues dans lesdits gaz d'échappement à l'aide de moyens de filtration; o à ensemencer les particules avant et/ou pendant et/ou après qu'elles aient été collectées par les moyens de filtration, avec au moins un catalyseur de combustion comprenant des nanoparticules également dénommé catalyseur nanoparticulaire de combustion (CNPC); o et/ou à faire en sorte que le CNPC soit présent sur au moins un support solide dans et/ou au voisinage des moyens de filtration; o et à régénérer les moyens de filtration par combustion des particules en présence du
CNPC, et en ce qu'il consiste également à obstruer au moins une partie des moyens de filtration dès que la température θg des gaz d'échappement à filtrer devient inférieure ou égale à une température seuil θs, de manière à limiter, voire à éviter, le refroidissement de la partie obstruée et à la maintenir à une température θo supérieure ou égale à θs jusqu'au moment où θg redeviendra supérieure à θs, et permettre alors une régénération accélérée au moins de cette partie obstruée des moyens de filtration; à l'exclusion ou non des procédés dans lesquels le CNPC est un additif incorporé automatiquement dans le combustible du réservoir et indépendamment des pleins, ce combustible étant le carburant contenu dans le réservoir et alimentant le moteur considéré.
La présente invention repose notamment sur la mise en œuvre synergique d'un catalyseur particulier se présentant sous forme nano-particulaire (noté CNPC par la suite) et d'un filtre à particules à surface de filtration variable. Ce système de filtration variable consiste par exemple à filtrer les gaz d'échappement sur des moyens de filtration constitué e.g. d'au moins deux cartouches disposées dans une enveloppe, une des deux cartouches étant mises hors circuit chaque fois que le moteur fonctionne sans charge ou au ralenti, afin de maintenir dans la cartouche isolée et sans débit de gaz d'échappement, une température suffisante pour provoquer une vitesse de régénération en continue significative, dès lors que le moteur sera à nouveau sollicité de façon plus conséquente et produira ainsi des gaz d'échappement chauds. Chaque cartouche est, de préférence, à tour de rôle mise hors circuit pour qu'elle se régénère en continu. Dans les unités filtrantes ainsi isolées et maintenues à hautes températures en l'absence de gaz d'échappement moins chauds, le processus de régénération continue de se poursuivre lentement grâce au léger débit qui est entretenu. Mais surtout, ces unités filtrantes sont à une température maintenue à un optimum jusqu'à ce que le moteur soit à nouveau sollicité de façon conséquente et qu'ainsi des gaz d'échappement chauds soient à nouveau admis au niveau des moyens de filtration. Le processus dans ces cartouches ainsi isolées peut ainsi se dérouler en permanence en évitant tout risque de colmatage.
Il est du mérite des inventeurs d'avoir proposé, de façon totalement non évidente, la combinaison de ces deux moyens connus mais jusqu'alors utilisés séparément pour réduire voire éliminer la quantité de particules, notamment de suies, contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et plus spécifiquement d'un moteur diesel et d'avoir observé des effets synergiques entre ces deux procédés distincts.
La combinaison synergique CNPC/filtration à capacité variable s'applique en particulier mais non limitativement aux moteurs à combustion interne à mélanges pauvres, car elle permet d'optimiser la combustion des particules carbonées dans une gamme de températures significativement élargie, et ce sans que la présence éventuelle de composés soufrés, en particulier de dioxyde de soufre dans les gaz d'échappement constitue un handicap. Le procédé selon l'invention jouit ainsi d'une excellente flexibilité dans un vaste domaine d'application. Ledit procédé permet aussi d'étendre la durée opérationnelle des moyens de filtration en assurant une régénération des filtres qui est homogène, complète, rapide et économique.
Un autre avantage de la combinaison synergique CNPC/fîltration à capacité variable (ou à géométrie variable) est de minimiser la quantité de CNPC utile pour la régénération des moyens de filtration par rapport à une utilisation classique des applications actuelles : ceci a non seulement un effet positif sur le coût du procédé mais également sur la réduction de l'effet secondaire néfaste connu pour les CNPC à base d'oxyde de terres rares et d'oxyde métallique et/ou d'oxyde d'alcalin et/ou d'oxyde d'alcalino-terreux qui est de contribuer au colmatage des filtres. Cette économie d'énergie permise par le procédé de l'invention s'exprime d'autant plus dans les variantes où l'on met en œuvre une assistance à la régénération des filtres par apport d'énergie thermique, par exemple par post-injection de gazole dans le circuit d'échappement et/ou par mise en œuvre d'une résistance chauffante et/ou d'un brûleur à carburant. Elle permet en outre de limiter les opérations de maintenance des filtres utilisés (lavage, retrait des résidus, etc.). L'invention propose ainsi une solution fiable, durable, performante et économique au problème du colmatage des moyens de filtration des particules notamment de suies contenues dans les gaz d'échappement des moteurs thermiques, par exemple des moteurs diesel.
Grâce à l'invention, la combustion des particules est réalisée dans une gamme de température significativement élargie, qui correspondant en particulier à celle rencontrée pour les gaz d'échappement de moteurs diesel. Ainsi, contrairement à d'autres procédés, le procédé de l'invention est efficace à très basse température d'échappement, c'est-à-dire à moins de 250°C et en particulier dans la gamme 200-250°C. Il n'en demeure pas moins efficace à des températures dépassant 400°C. Au sens de l'invention l'ensemencement des particules à éliminer par combustion à l'aide du CNPC, signifie que lesdites particules (e.g. particules carbonées de suie) sont mises en présence avec de très fines particules de CNPC.
En ce qui concerne le premier pilier de la synergie selon l'invention, à savoir le catalyseur de combustion CNPC, il peut être précisé que conformément à l'invention, ce dernier comprend au moins un élément choisi parmi les métaux de transition, les alcalins, les alcalino-terreux (tels que le manganèse, le fer, le cuivre, le sodium, le nickel, le scandium) les terres rares et leurs mélanges, les terres rares étant préférées et celles choisies parmi le cérium, Tyrtrium, le néodyme, le gadolinium, le praséodyme, le lanthane et leurs mélanges, étant plus préférées encore.
De préférence, le ou les éléments constitutifs des nano-particules de CNPC sont sous forme d'oxyde. Bien entendu le CNPC peut comprendre un mélange de plusieurs éléments, chaque élément pouvant être présent indépendamment l'un de l'autre sous la forme de son oxyde correspondant ou non.
Selon un mode préféré de l'invention, le CNPC comprend au moins un élément choisi parmi les terres rares, c'est-à-dire parmi les éléments dont le numéro atomique est compris entre 57 et 71 ainsi que l'yttrium. Les terres rares, et notamment les oxydes de terres rares, comme en particulier ceux du cérium catalysent en effet efficacement la combustion ou l'oxydation des matières carbonées. Dans le cas particulier des mélanges de terres rares, il est préférable que le cérium et/ou le lanthane soit majoritaire.
On peut utilisé également dans le cadre de cette invention, un CNPC comprenant du cérium en mélange avec au moins un autre élément choisi parmi le zirconium, les alcalins, les alcalino-terreux, les éléments de transition comme les éléments des colonnes IB, VIIA et VIII de la classification périodique, notamment le cuivre, le manganèse et le fer.
Pour l'ensemble de l'exposé, la classification périodique est celle publiée dans le supplément au Bulletin de la Société chimique de France N°l, Janvier 1996.
Comme indiqué ci-dessus, il est préférable qu'au moins l'un des éléments constitutifs du CNPC soit sous forme d'oxyde(s) ou d'oxy-hydroxyde(s), qui sont les formes préférées pour l'expression de la fonction catalytique des éléments susvisés.
Le catalyseur CNPC utile pour l'ensemencement des particules, par exemple des suies, est au moins en partie sous forme de poudre et/ou de suspension colloïdale organique. Suivant une caractéristique préférée de l'invention, le CNPC (sous forme de poudre et/ou de suspension colloïdale -e.g. organique-) est amené en présence des particules par au moins l'une des voies suivantes : o introduction dans le carburant alimentant le moteur; o introduction dans le carburant post-injecté dans le circuit d'échappement en amont des moyens de filtration; o introduction dans le circuit d'échappement en amont des moyens de filtration; o introduction dans l'air à l'admission; o introduction dans le circuit de recirculation des gaz (boucle EGR); o introduction dans le lubrifiant moteur. Cette mise en présence s'effectue par exemple par dispersion des nano-particules de
CNPC sur les particules de suie collectées sur le filtre et/ou présentes dans le circuit d'échappement en amont du filtre. En lieu et place ou en complément des différentes voies d'ensemencement susvisées, les particules de CNPC pourraient être disposées et/ou fixées sur un support solide dans et/ou au voisinage des moyens de filtration.
Conformément au mode préféré de mise en œuvre le CNPC est avantageusement incorporé dans le carburant alimentant le moteur, par exemple le gazole, et éventuellement post-injecté dans le circuit d'échappement en amont des moyens de filtration. La suspension colloïdale est la forme préférée d'incorporation du CNPC dans le carburant. Le ou les éléments constitutifs des nano-particules du CNPC, de préférence sous forme d'oxyde(s) ou d'oxy-hydroxyde(s), peuvent être par exemple sous forme de sels ou sous forme de complexes organiques.
Les suspensions colloïdales organiques convenant tout particulièrement dans le procédé selon l'invention, sont décrites dans les demandes EP-A-O 671 205, EP-A-O 737 236 et WO- A-97/19022. Pour ce qui est de la préparation de ces suspensions colloïdales, on se reportera également à l'enseignement de ces titres. Un autre avantage du procédé et du dispositif selon l'invention est de permettre in fine la réduction de la consommation de carburant du fait de la régénération rapide et optimale du filtre.
Sur le plan quantitatif, le CNPC répond avantageusement aux spécifications suivantes : sa concentration [CNPC], exprimée en % en poids de métaux totaux par rapport à la masse totale des particules à éliminer collectées par les moyens de filtration, est telle que :
[CNPC] < 1 de préférence [CNPC] < 0,7 et plus préférentiellement encore [CNPC] < 0,5 En pratique, cette concentration en CNPC est, par exemple, comprise entre 0,25 % et 1,0%.
Suivant une disposition avantageuse de l'invention, le procédé est mis en œuvre avec des gaz d'échappement contenant des composés soufrés, en particulier du dioxyde de soufre, ce qui amène plus de flexibilité dans les conditions d'applications réelles. En effet, il est particulièrement intéressant que le procédé de réduction/élimination des suies de l'invention ne soit pas sensible à la présence de soufre dans les gaz d'échappement comme c'est le cas notamment pour les procédés antérieurs du type CRT®. Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, les particules que l'on cherche à éliminer dans les gaz d'échappement des moteurs thermiques, de préférence diesel, sont au moins partiellement constituées de particules carbonées, c'est-à-dire de suies.
S'agissant du deuxième pilier de la composition synergie selon l'invention, à savoir la filtration à capacité variable de l'invention, il doit être souligné que les différentes parties des moyens de filtration sont de préférence successivement soumises chacune à la séquence obstruction/régénération pour chaque variation de θg entre une valeur vl supérieure ou égale à θs, une valeur v2 inférieure ou égale à θs et à nouveau une valeur v3 supérieure ou égale à θs, vl = ou ≠ v3, de façon à permettre une régénération régulière et en continu des moyens de filtration.
Selon une modalité remarquable de l'invention, l'obstruction d'une partie des moyens de filtration consiste à empêcher la circulation des gaz d'échappement dans au moins 30 %, de préférence dans au moins 50 % et plus préférentiellement encore dans 50 à 75 % des moyens de filtration, ce pourcentage exprimant un pourcentage en volume. De préférence, θs est comprise entre 200 et 300°C, de préférence entre 200 et
250°C.
Avantageusement, les gaz d'échappement proviennent d'un moteur diesel suralimenté et les paramètres de référence, à savoir la température θg des gaz d'échappement et la température θs, sont donnés indirectement par la pression de suralimentation et/ou l'origine du moteur et/ou par la contre-pression en amont des moyens de filtration, la pression de suralimentation (seuil) étant de préférence égale à 2,5 % de la pression de suralimentation maximale du moteur.
Les moyens de filtration mis en œuvre dans le procédé sont préférablement constitués d'au moins deux -de préférence d'au moins trois- cartouches filtrantes, équipées chacune d'un obturateur. Dans la forme préférée avec trois cartouches, deux de ces trois cartouches constituent la partie obstruée des moyens de filtration quand θg < θs.
Selon un autre de ses aspects, l'invention a pour objet un dispositif de réduction/élimination de la quantité de particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ce dispositif : o étant en particulier prévu pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit ci-dessus, o et étant du type de ceux comprenant au moins un moyen de catalyse, des moyens de filtration 10 desdits gaz d'échappement, disposés dans une enceinte réactionnelle 11 dans la trajectoire du flux des gaz d'échappement produits par un moteur 8, de la figure n°l, ledit dispositif étant caractérisé : en ce que les moyens de filtration 10 sont constitués par au moins deux ensembles comprenant chacun une cartouche filtrante équipée d'un moyen d'obstruction du débit 13, et en ce qu'il comprend :
=> des moyens d'ensemencement des particules à éliminer, avant et/ou pendant et/ou après qu'elles aient été collectées par les moyens de filtration, cet ensemencement s'effectuant avec au moins un catalyseur nano-particulaire de combustion (CNPC); => et/ou au moins un support solide comprenant du CNPC; => et des organes de commande alternative des moyens d'obstruction, de manière à permettre la régénération de ou des cartouches filtrantes obstruées, par combustion des particules à éliminer en présence du CNPC ; et à l'exclusion ou non des dispositifs dans lesquels le CNPC est un additif incorporé automatiquement dans le combustible du réservoir et indépendamment des pleins, ce combustible étant le carburant contenu dans le réservoir et alimentant le moteur considéré.
Avantageusement, le dispositif comprend un moyen de recirculation des gaz d'échappement à l'admission du moteur dont le fonctionnement est associé à la coupure du débit dans une ou plusieurs des cartouches chaque fois que le moteur est non accéléré, de manière à ce que l'augmentation de contre pression générée ouvre automatiquement un clapet qui permette cette recirculation des gaz d'échappement.
Selon une caractéristique préférée du dispositif de l'invention, chacune des cartouches filtrantes dispose d'un moyen d'obstruction du débit, disposé en amont ou en aval, piloté par au moins un calculateur électronique qui prend en compte toutes les conditions de fonctionnement moteur, de manière à isoler au moins une cartouche chaque fois que la position d'accélérateur sera à zéro (non accéléré).
Dans un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le moyen de filtration est constitué d'au moins trois cartouches avec un moyen d'obstruction du débit sur chacune d'elle, ces moyens d'obstruction étant pilotés par au moins un calculateur électronique qui prend en compte toutes les conditions de fonctionnement moteur, de manière à isoler à tour de rôle, au moins deux cartouches lorsque le moteur est non accéléré, et d'isoler la cartouche qui filtrait les gaz en position non accélérée, chaque fois que le moteur sera accéléré.
Avantageusement, les moyens d'obstruction du débit disposés sur chaque cartouche filtrante, comportent un orifice calibré de faible dimension pour maintenir un très faible débit.
Selon une variante intéressante, le dispositif comprend un système de post-injection de gazole dans les gaz d'échappement, par l'intermédiaire d'un pulvérisateur, de préférence disposé en amont des moyens de filtration et du CNPC pour autant qu'il soit fixe sur au moins un support solide, ledit pulvérisateur étant piloté par au moins un calculateur électronique qui prend en compte toutes les conditions de fonctionnement moteur, ce système de post-injection de gazole étant éventuellement associé à un système de recirculation des gaz d'échappement.
Dans cette variante, il peut être opportun que le gazole post-injecté contienne au moins un CNPC, ce gazole provenant ou non d'un réservoir spécifique.
Ce système de post injection peut donc permettre l'introduction dans l'échappement du ou des CNPC (ou d'autres additifs e.g organométalliques) conjointement ou non à du gazole. Dans le mode préféré de réalisation, les moyens de filtration sont constitués par un ensemble d'au moins deux unités filtrantes équipée chacune d'un moyen d'obstruction piloté par au moins un calculateur qui prend en compte les conditions de fonctionnement moteur. Lorsque le dispositif selon l'invention comporte plus de deux unités filtrantes, chacune desdites unités filtrantes comporteront un moyen d'obstruction de manière à pouvoir les mettre hors circuit à tour de rôle.
Le moyen d'obstruction pour chacune des cartouches utilisées sera disposé en aval de l'unité de filtration. Selon une variante de l'invention, le moyen d'obstruction pourra être aussi incorporé en amont de l'unité de filtration et du catalyseur associé.
Selon une autre variante de l'invention, lesdites unités filtrantes intégreront chacune en amont une galette de catalyseur de préférence sur support métallique.
Le catalyseur CNPC peut éventuellement être associé à un catalyseur de combustion conventionnel, e.g. à base de platine, de manière à obtenir une combustion/oxydation totale des hydrocarbures et du CO. Ce catalyseur conventionnel optionnel pourrait également être à base de Palladium ou Palladium/Platine dans la mesure où la teneur en soufre dans le carburant est faible (typiquement inférieure à 10 ppm).
Selon une autre variante de l'invention, le dispositif comporte un système permettant le recyclage des gaz d'échappement chaque fois que la capacité de filtration sera réduite, profitant ainsi de l'augmentation de la contre-pression occasionnée par cette restriction pour diriger à travers un clapet anti-retour une partie des gaz d'échappement non filtré dans le conduit d'admission.
Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte plus de trois cartouches et un nombre suffisant de manière que pour des conditions de fonctionnement pleine charge une des cartouches soit isolée, cette cartouche étant réservée à la filtration des gaz à charge partielle ou au ralenti. L'objectif étant de maintenir à température élevée, le média filtrant et le catalyseur de chacune des cartouches utilisées à pleine charge. La cartouche utilisée au ralenti sera permutée avec une des autres lorsqu'un début de colmatage sera détecté.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin qui représente, de façon nullement limitative un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 1, selon un mode préféré de réalisation de l'invention, représente une vue générale du dispositif selon l'invention comprenant les moyens de filtration avec deux cartouches 10, chacune ayant en amont un support métallique fixe 9 de catalyseur de combustion identique ou différent du ou des CNPC, et en aval un clapet 13 commandé pour obstruer complètement lorsque nécessaire le débit des gaz à filtrer, les moyens de filtration (10) étant associés à un système d'injection de gazole.
Le dispositif comprend un réservoir 6 de gazole relié à un système classique 5 d'injection du combustible gazole dans le moteur. Le circuit de conduites reliant le réservoir 6 du système d'injection 5, comporte une conduite 4 de retour du gazole dans le réservoir 6.
Dans ce mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le système d'injection de l'additif CNPC, associé aux moyens de filtration 10, 13, 14 à surface de filtration variable, est apte à effectuer un ajout d'un volume d'additif CNPC déterminé en tenant compte du volume du carburant ajouté, de la concentration en métaux de l'additif CNPC et de la concentration visée en CNPC dans l'ensemencement des suies. Ce système d'injection du CPNC est constitué d'un réservoir de faible volume d'additif 1, permettant une injection d'un volume calibré d'additif à partir d'une pompe volumétrique 2 et du volume du carburant à additiver, commandé par un calculateur 3, avec une injection directement dans le réservoir 6 de carburant Diesel du véhicule. Des détails sur ces systèmes d'additivation sont disponibles dans plusieurs articles, comme les articles SAE 2004-01-0071 et SAE 2002-01-0436, mais aussi dans l'article SAE 2004-01-0821 décrivant un système d'additivation non-embarqué, centralisé et stationnaire utilisable pour des flottes de véhicules commerciaux. Ce système d'additivation automatique est associé à un filtre à particules du type à surface de filtration variable dans lequel les gaz d'échappement en sortie du moteur sont introduits dans le dispositif par la tubulure 8, puis sont dirigés vers chaque galette de catalyseur sur support métallique 9, pour être filtrés sur les deux cartouches de filtration 10, ces cartouches ont, de préférence, en carbure de silicium, mais peuvent aussi être constitué d'un média filtrant en cordiérite ou autres matériaux céramiques. Ces cartouches 10 sont disposées à l'intérieur d'une enceinte 11 et sont isolées de celle-ci par l'intermédiaire d'un isolant 12, de manière à ne pas être refroidies par l'air ambiant.
Des clapets 13 sont disposés en sortie de ces cartouches filtrantes 10, de manière à pouvoir isoler totalement chaque cartouche 10 et obstruer totalement le canal de sortie. Ces clapets 13 sont commandés par des vérins pneumatiques 14, les gaz d'échappement étant ensuite dirigés vers la sortie 15.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante, chaque fois que la position de l'accélérateur reviendra à la position zéro (non accéléré), un détecteur de position non décrit enverra l'information à un calculateur, celui-ci commande alternativement chaque vérin 14 pour obstruer totalement une des deux cartouches 10 et n'en utiliser qu'une seule pour ces conditions de fonctionnement particulières. Le média filtrant de la cartouche obstruée par le clapet 13 conserve ainsi la température élevée qu'il a atteint lors de la dernière accélération, le clapet 13 ne s 'effaçant pour la remettre en fonctionnement que lorsque le moteur sera à nouveau sollicité, donc à nouveau à des températures de gaz d'échappement θg élevées. Pour permettre à chacune d'elles de pouvoir se régénérer dans de bonnes conditions, c'est la même cartouche qui est obstruée pendant un temps compris entre 5 et 60 minutes e.g. et alternativement. Pour commander cette rotation d'autres possibilités sont envisageables, comme celle consistant à mesurer la contre pression au ralenti sur la cartouche 10 utilisée et commander les ouvertures de tous les clapets 13 dès qu'un niveau prédéterminé de la contre pression (par exemple 100 mBars variable selon le type de moteur) est atteint et les fermer à l'inverse lorsque la valeur de contre pression mesurée passe en dessous de ce niveau. De la même manière pour les moteurs suralimentés cette commande des clapets 13 peut être faite en suivant par un capteur la pression de suralimentation, le ou les cartouches 10 sont obstruées dès la valeur de pression de suralimentation se rapprochera de la pression atmosphérique, par exemple à +50 mb, à l'inverse cette fermeture intervient lorsque la pression de suralimentation passe en dessous de ce seuil. Sur cette figure 1, la variante du dispositif représentée montre la possibilité d'incorporer un système d'injection de gazole chargé en CNPC, en amont des moyens 10 de filtration, commandé à partir des informations collecter sur les capteurs de pression 7 et de température 16, disposé en amont des filtres 10, le calculateur peut adapter la meilleure stratégie pour conserver en parfait état de propreté chacun des filtres 10, en injectant une quantité dosée de gazole à travers du pulvérisateur 17, alimenté en air par la conduite 18 et en gazole par un injecteur 19 alimenté en gazole par le conduit 4 de retour de gazole dans le réservoir 6. Ces injections ont pour but d'augmenter la température des gaz d'échappement θg lorsque le moteur est à pleine puissance, de manière à atteindre la température d'auto inflammation du carbone sur le média filtrant, température voisine de 400°C grâce à l'action catalytique des nano-particules du CNPC, et brûler totalement les particules déposées. Ces injections pourront par exemple être mises en œuvre chaque fois qu'une augmentation anormale de la contre pression du filtre est détectée. Cette température d'auto inflammation de 400°C des particules en présence d'additif CNPC est d'autant plus facilement atteinte qu'une partie du média filtrant est déjà à une température voisine de 300°C et que l'injection de gazole est effectuée dans des gaz d'échappement à plus de 300°C. C'est l'association de cet additif CNPC à un système de filtration à surface variable qui permet d'obtenir à chaque injection de gazole la combustion complète du carbone déposé.
Comme on l'a vu l'objectif de chacun des clapets 13 qui équipent chaque cartouche 10 est de pouvoir les isoler pour conserver le niveau de température élevé obtenu lors de la pleine charge du moteur précédente et éviter qu'elles se refroidissent sur la charge partielle ou le ralenti qui suit, cette température élevée favorisant les réactions de combustion, il y a un intérêt majeur à conserver clapet fermé un faible débit de gaz d'échappement pour entretenir ces réactions de combustion qui sont très exothermiques et qui contribuent à élever même ces températures. Ce fonctionnement est possible en réalisant des clapets pourvus d'un trou calibré de faible diamètre de moins de 1 à quelques millimètres, dont la dimension est fonction de la cylindrée du moteur pour laisser passer le débit nécessaire. De la même manière, une efficacité supérieure de réduction des hydrocarbures sur les cycles officiels de pollution a été observée grâce au maintien en température d'au moins une des galettes de catalyseur pour les dispositifs où chaque cartouche est équipée de son catalyseur.
Une variante de ce pilotage pour un système comportant au moins trois cartouches, et dont le dimensionnement de chacune d'elle sera prévue pour que la filtration des gaz d'échappement pour des conditions de pleine charge puisse s'effectuer sur seulement deux d'entre elle, consiste à spécialiser deux des cartouches au fonctionnement pleine charge et une réservée au fonctionnement au ralenti et aux charges partielles de manière à maintenir à haute température, le média filtrant et le catalyseur des cartouches utilisés aux conditions pleine charge, et obtenir une réduction maximum de tous les polluants. Pour permettre à chacune d'elles de pouvoir se régénérer dans de bonnes conditions, le calculateur change la cartouche utilisée exclusivement au ralenti et la remplace par une utilisée pleine charge, dès qu'un niveau de contre pression sera détecté.
Le bon fonctionnement du dispositif associé aux moyens catalytiques et d'assistances décrit précédemment et à l'utilisation d'un additif CNPC ne nécessitent pas l'utilisation d'un gazole à teneur en soufre limité de 50 ppm. L'utilisation de CNPC permet de se satisfaire de gazole contenant jusqu'à 500 ppm de soufre en adaptant la quantité de CNPC injecté dans le combustible.
A titre d'exemple, on décrit ci-après pour illustrer l'invention.
EXEMPLES
Les essais menés ont pour objectif de préciser les effets de synergie entre l'additif catalytique nano-particulaire CNPC et la filtration à volume variable.
L'additif CNPC sous forme colloïdale est introduit directement et manuellement dans les carburants utilisés.
Les essais ont été conduits sur l'additif catalytique de RHODIA, nomme EOLYS™- DPX10 dont les caractéristiques sont reportées dans le tableau n°l ci-dessous : Tableau 1
Figure imgf000018_0001
Le dispositif utilisé pour ces essais est conforme à celui représenté sur la Figure 1 annexée. Ce dispositif comprend un moteur est de marque Renault Véhicules Industriels et de type MIDR 62045. Ce moteur est représentatif d'une partie du parc de bus de transport en commun en circulation en France et satisfait aux normes Euro II, nécessitant une additivation de 25 à 30 ppm dans des conditions normales d'utilisation et pour les systèmes de filtration actuellement utilisés (référence papier SAE 2004-01-0821). Ses principales caractéristiques sont précisées dans le tableau n°2 ci-dessous :
Tableau 2
Figure imgf000018_0002
Le moteur est installé dans une cellule d'essai automatisée et accouplé à un frein ZOLLNER à courant de Foucault permettant de reproduire des conditions de fonctionnement stabilisé rencontrées sur véhicule. Un logiciel de pilotage permet de réaliser le cycle de chargement, l'acquisition étant directement réalisée par le logiciel du calculateur connecté à un ordinateur permettant ainsi de suivre tous les paramètres tels que contre pression, température, régime, pression de suralimentation.
Avant chaque série d'essais, la partie filtre à particules est démontée et soufflée à l'air comprimé pour éviter toute dérive des résultats due à une contre-pression résiduelle et au reliquat de suies et autres composés des essais précédents. Les carburants utilisés au cours de l'étude sont :
- Carburant standard, répondant aux normes EURO 2000, dont les principales caractéristiques sont présentées dans le tableau n°3 ci-dessous : Tableau 3
Figure imgf000019_0001
- Carburant à bas taux de soufre, type Xeol® de TOTAL®, contenant moins de 50 ppm de soufre dans le carburant ; - Carburant émulsion aqueuse, GECAM®, commercialisé par la société
CAM Technology. Il s'agit du dispositif de la figure 1.
Pour charger le filtre sans avoir de combustion du carbone un cycle associant fonctionnement au ralenti et moteur chargé a été réalisé de la manière suivante : - fonctionnement au ralenti durant 75 secondes,
- puis passage à un point de 1600 tr/mn, avec un couple de 750 Nm pendant une durée de 25 secondes, cette durée de fonctionnement pleine charge étant éventuellement ajusté pour ne pas dépasser 250°C à l'entrée du système, juste avant coupure. C'est en fin d'accélération que le niveau de contre pression est mesuré pour suivre l'encrassement du filtre.
Le niveau de contre pression fixé 350 mb étant atteint, le moteur est maintenu à 1600 tr/mn, avec un couple de 750 N m de manière à atteindre d'abord les 33O°C, niveau de température où une post-injection de gazole d'une durée de 30 secondes est déclenchée, puis le moteur est maintenu dans ces conditions de fonctionnement le temps nécessaire pour revenir à un niveau voisin de la contre pression mesurée initialement avant chargement (aux environs de 200 mb) la durée de fonctionnement étant notée lorsque un niveau de contre pression (voir tableau 4, 3e"16 col) supérieure à 40 mb de la contre pression initiale (200 mb) est atteint et ceci pour chaque expérimentation de produit. La régénération est ainsi suivie par évolution de la contre-pression.
Le tableau 4 ci-après donne les conditions et les résultats des essais 1 à 8 réalisés. Dans ce tableau 4 :
- le temps de chargement correspondant à la durée pour passer de 200 mb contre pression initiale à 350 mb niveau retenu pour l'expérimentation
- la durée de régénération représente la durée pour passer de 350 mb filtre chargé à 240 mb niveau retenu pour considérer la fin de régénération.
Le chargement des filtres en particules moteur est lancé sur le point de chargement sur une durée pour atteindre la contre-pression de chargement de 350 mbar.
Le moteur est ensuite stabilisé sur le point de fonctionnement de manière à régénérer le filtre à particules. Durant la régénération, la perte de charge du filtre et différentes températures (entrée, sortie et interne filtre) sont mesurés et analysés.
Tableau 4
Figure imgf000020_0001
Filtre neuf 200 mb, contre pression mesurée pour les conditions de fonctionnement à 1600 tr/mn et 750 Nm à 350°C.
Ce tableau n°4 lait apparaître l'effet de synergie CNPC/filtration à capacité variable dans les essais pour lesquels la durée de régénération est réduite très fortement en présence d'additif, même à faible dosage, et complète (retour à la contre-pression d'origine). En outre, la vitesse de chargement des filtres est d'autant plus lente, et donc plus intéressante pour l'application, que l'additif est présent dans le carburant. Enfin, ces essais montrent un bon comportement en présence d'additif, en présence de carburant à fort taux de soufre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réduction/élimination de la quantité de particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé : en ce qu'il consiste essentiellement : o à collecter tout ou partie des particules contenues dans lesdits gaz d'échappement à l'aide de moyens de filtration; o à ensemencer les particules avant et/ou pendant et/ou après qu'elles aient été collectées par les moyens de filtration, avec au moins un catalyseur de combustion comprenant des nano-particules également dénommé catalyseur nano-particulaire de combustion (CNPC); o et/ou à faire en sorte que le CNPC soit présent sur au moins un support solide dans et/ou au voisinage des moyens de filtration; o et à régénérer les moyens de filtration par combustion des particules en présence du CNPC, et en ce qu'il consiste également à obstruer au moins une partie des moyens de filtration dès que la température θg des gaz d'échappement à filtrer devient inférieure ou égale à une température seuil θs, de manière à limiter, voire à éviter, le refroidissement de la partie obstruée et à la maintenir à une température θo supérieure ou égale à θs jusqu'au moment où θg redeviendra supérieure à θs, et permettre alors une régénération accélérée au moins de cette partie obstruée des moyens de filtration; à l'exclusion ou non des procédés dans lesquels le CNPC est un additif incorporé automatiquement dans le combustible du réservoir et indépendamment des pleins, ce combustible étant le carburant contenu dans le réservoir et alimentant le moteur considéré.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le CNPC comprend au moins un élément choisi parmi les métaux de transition, les alcalins, les alcalino-terreux (tels que le manganèse, le fer, le cuivre, le sodium, le nickel, le scandium) les terres rares et leurs mélanges, les terres rares étant préférées et celles choisies parmi le cérium, l'yttrium, le néodyme, le gadolinium, le praséodyme, le lanthane et leurs mélanges, étant plus préférées encore.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le CNPC comprend du cérium en mélange avec au moins un autre élément choisi parmi le zirconium, les alcalins, les alcalino-terreux, les éléments de transition comme les éléments des colonnes IB, VIIA et VIII de la classification périodique, notamment le cuivre, le manganèse et le fer.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments constitutifs du CNPC est sous forme d'oxyde.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le CNPC est au moins en partie sous forme de poudre et/ou de suspension colloïdale organique :
"sol".
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le CNPC est amené en présence des particules par au moins l'une des voies suivantes : o introduction dans le carburant alimentant le moteur; o introduction dans le carburant post-injecté dans le circuit d'échappement en amont des moyens de filtration; o introduction dans le circuit d'échappement en amont des moyens de filtration; o introduction dans l'air à l'admission; o introduction dans le lubrifiant moteur.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la concentration en CNPC, exprimée en % en poids sur sec par rapport à la masse totale des particules à éliminer collectées par les moyens de filtration, est telle que : [CNPC] < 1 de préférence [CNPC] < 0,7 et plus préférentiellement encore [CNPC] < 0,5
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre avec des gaz d'échappement contenant des composés soufrés, en particulier du dioxyde de soufre.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules à éliminer sont au moins partiellement constituées de suies.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes parties des moyens de filtration sont successivement soumises chacune à la séquence obstruction/régénération pour chaque variation de θg entre une valeur vl supérieure ou égale à θs, une valeur v2 inférieure ou égale à θs et à nouveau une valeur v3 supérieure ou égale à θs, vl = ou ≠ v3, de façon à permettre une régénération régulière et en continu des moyens de filtration.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'obstruction d'une partie des moyens de filtration consiste à empêcher la circulation des gaz d'échappement dans au moins 30 %, de préférence dans au moins 50 % et plus préférentiellement encore dans 50 à 75 % des moyens de filtration, ce pourcentage exprimant un pourcentage en volume.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que θs est comprise entre 200 et 300°C, de préférence entre 200 et 250 °C.
13. Dispositif de réduction/élimination de la quantité de particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ce dispositif : o étant en particulier prévu pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, o et étant du type de ceux comprenant au moins un moyen de catalyse, des moyens de filtration (10,13) desdits gaz d'échappement, disposés dans une enceinte réactionnelle (11) dans la trajectoire du flux des gaz d'échappement produits par un moteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les moyens de filtration (3) sont constitués par au moins deux ensembles comprenant chacun une cartouche filtrante équipée d'un moyen d'obstruction du débit, et en ce qu'il comprend :
=> des moyens d'ensemencement des particules à éliminer, avant et/ou pendant et/ou après qu'elles aient été collectées par les moyens de filtration, cet ensemencement s'effectuant avec au moins un catalyseur nano-particulaire de combustion (CNPC); => et/ou au moins un support solide comprenant du CNPC;
=> et des organes de commande alternative des moyens d'obstruction, de manière à permettre la régénération de ou des cartouches filtrantes obstruées, par combustion des particules à éliminer en présence du CNPC ; et à l'exclusion ou non des dispositifs dans lesquels le CNPC est un additif incorporé automatiquement dans le combustible du réservoir et indépendamment des pleins, ce combustible étant le carburant contenu dans le réservoir et alimentant le moteur considéré.
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