WO2009068771A1 - Gestion optimisee d'un filtre a particules - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the pollutant emissions of an engine of a motor vehicle, in particular based on the particular management of a particulate filter. It also relates to a device implementing this method and a motor vehicle as such equipped with such a device.
  • engines generate a first type of pollutant emission consisting of the emission of polluting particles which consist of soot produced during imperfect combustion. in the engine.
  • a particulate filter in the exhaust line downstream of the combustion chambers of the engine.
  • Such a filter is designed to be able to retain particles in the exhaust gas that pass through the filter.
  • the particles accumulate in the filter and eventually result in significant backpressure to the engine exhaust, as well as an increase in the differential pressure across the filter. particles, which considerably reduces engine performance.
  • the particle filter is regenerated by combustion of the particles that have accumulated therein.
  • This combustion operation is made possible by an increase in the internal temperature of the particulate filter by increasing the thermal of the exhaust gas.
  • a delayed fuel injection is generally carried out in the combustion chambers of the engine.
  • the particulate filter is usually associated with a device catalyst mounted upstream of the filter, so as to reduce polluting emissions.
  • the catalytic device may be integrated into the particulate filter itself, which may then include a catalytic material, such as platinum.
  • the unburned hydrocarbons and carbon monoxide from delayed injections and late injections into the combustion chambers can oxidize on the catalytic material by raising the temperature within the particulate filter.
  • particulate filters therefore operate periodically, in two phases.
  • the filter stores particles emitted by the engine, and during a second phase, the particles stored in the filter are burned in order to regenerate the filter.
  • the regeneration of the particulate filter is done periodically as soon as the mass of particles in the filter becomes too large. This regeneration is triggered automatically, while the engine is running, without the driver of the vehicle being aware of it.
  • This particulate filter management is based on systems for estimating the mass quantity of particles present in the particulate filter from the exhaust backpressure or from the pressure difference, also called the differential pressure, at the terminals of the particle filter, and from the operating models of the filter. As soon as the estimate of the mass of particles exceeds a predefined threshold value, the regeneration is triggered.
  • Documents FR2781251 and EP1281843 illustrate certain solutions of the state of the art for determining the quantity of particles of the filter.
  • the regeneration is programmed to ideally cause the disappearance of all the particles accumulated in the filter, and in any case at least 80% of these particles, for example by choosing a regeneration time sufficient to burn this maximum quantity sought.
  • the particulate filter of the state of the art is thus managed so as to operate according to the diagram of FIG. 1, in which the mass m of particles is accumulated progressively in a first phase a of normal operation of the engine, up to a maximum value mmax before being fully burned, in a phase b of regeneration, to start again to a new identical cycle from a blank filter.
  • a second type of pollutant emissions from diesel engines consists of the emission of nitrogen oxides (NOx).
  • Figure 2 schematically illustrates a current device of the state of the art adapted to reduce these pollutant emissions.
  • a diesel engine 1 is supplied with air through an inlet 2, a compressor 3, an exchanger 4 and an engine intake 5.
  • a solution known under the name Anglo-Saxon EGR (Exhaust Gas Recirculation) high pressure, consists of a recirculation 8 of the exhaust gas at the output of the engine, passing through a heat exchanger 9 before joining the engine inlet 5.
  • This high-pressure recirculation is generally associated with another recirculation, known as its low-pressure EGR, which consists of a recirculation of a part of the exhaust gas recovered towards the exit of the vehicle, after passing through different treatment devices, a catalyst 1 1, a NOx-Trap 12, a particulate filter 13 as described above, before their readmission to the inlet of the compressor 3.
  • EGR low-pressure recirculation
  • An exhaust valve 7 allows to set the amount of low pressure gas to recirculate.
  • the object of the invention is therefore to improve the management of anti-pollution treatment of engines, particularly diesel engines.
  • the invention is based on a method of reducing the pollutant emissions of a motor vehicle engine, comprising a method of managing a particle filter comprising a normal operating phase in which the filter accumulates the soot particles. an exhaust gas up to a predefined maximum value and a regeneration phase during which the accumulated particles are burned to regenerate the filter, characterized in that the regeneration phase consists in always carrying out a partial regeneration in order to maintain a residual mass of particles in the particle filter so that the latter always fulfills the particle filtering function even at the immediate moments after the regeneration phase.
  • the regeneration phase consists of never removing more than 80% of the accumulated particles.
  • the method may comprise a preliminary phase of calibration of the particulate filter to determine the minimum mass of particles present in the particulate filter from which the particulate filter allows the filtering of at least 99% particles.
  • the process for reducing pollutant emissions may include estimating the regenerated mass from a combustion model, this model making it possible to deduce the necessary regeneration time.
  • the process for reducing the pollutant emissions of a motor vehicle engine further comprises a low pressure recirculation of exhaust gas downstream of the particulate filter.
  • the invention also relates to a device for reducing the pollution of a motor vehicle engine, comprising a particle filter and a management unit of this particulate filter, capable of managing the operation of the particle filter in two phases. , a first phase during which the filter stores particles emitted by the engine up to a predefined maximum value, and a second regeneration phase during which the particles stored in the filter are burned in order to regenerate the filter, characterized in that Particle filter management unit comprises a computer able to limit the regeneration phase so as to always maintain a predefined residual mass of particles in the particulate filter.
  • the particulate filter uses at least one porous material with low thermal inertia cordierite type.
  • the device may comprise an exhaust injection system to limit the dilution of the oil, and disposed close to the turbine outlet to limit heat losses.
  • the device for reducing the pollution of the exhaust gases of a motor vehicle may further comprise a low pressure EGR recirculation circuit of the exhaust gases between the downstream zone of the particulate filter and a compressor.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a device as described above.
  • FIG. 1 represents the operating cycles of a particulate filter according to the state of the art
  • FIG. 2 shows an engine anti-pollution device using the combination of a particulate filter with an EGR device
  • FIG. 3 diagrammatically represents the operating cycles of a particle filter according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates the concept of the invention, according to which the regeneration phases b 'of a particle filter are intentionally partial, so as to always leave a predetermined minimum residual mass quantity mmin in the particulate filter.
  • the filter fulfills at all times its filtering function, even at the beginning of cycle a ', contrary to the state of the art, which avoids, for example, the pollution of a low EGR circuit. associated pressure and in any case the release into the atmosphere of particles.
  • the device according to the invention may be similar to that of FIG. 2 of the state of the art, comprising the same devices shown, but being managed differently by a not shown computer which implements the method according to the invention. invention.
  • This method comprises in particular the step of stopping the regeneration phase as soon as a minimum soot mass mmin is reached.
  • the calculation of the mass in the particulate filter can be based on the information provided by a combustion model integrated in the calculator similar to those existing in the state of the art.
  • this residual mass can be considered satisfactory by burning less than 80% of the accumulated soot mass.
  • the combustion model used makes it possible to deduce a necessary regeneration time.
  • the residual mass mmin will be adapted according to the precise devices. Empirical measurements can be made to detect the particles passing through the particle filter as a function of time, which will make it possible to calibrate the minimum residual mass to be defined in order to fulfill the technical function of filtering the particles. It will be defined for example as the minimum mass of particles for filtering at least 99% of the particles.
  • This minimum mass mmin depends in particular on the material used for the particulate filter, the adjustment of the regeneration parameters such as the temperature.
  • the principle according to the invention is particularly useful for particulate filters using porous materials, cordierite type for example, which allow more pass the particles.
  • This invention is intended to control the particulate loading of a particulate filter that can be implanted on all gasoline or gasoline powered vehicles. diesel. In addition, it is compatible with any other anti-pollution device such as for example the EGR, a Nox Trap ...

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Abstract

Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile, comprenant un procédé de gestion d'un filtre à particules comprenant une phase de fonctionnement normal dans lequel le filtre accumule les particules de suies des gaz d'échappement jusqu'à une valeur maximale (mmax) prédéfinie et une phase de régénération durant laquelle les particules accumulées sont brûlées pour régénérer le filtre, caractérisé en ce que la phase de régénération consiste à toujours effectuer une régénération partielle afin de conserver une masse résiduelle minimale (mmin) de particules dans le filtre à particules de sorte que ce dernier remplisse toujours la fonction de filtrage des particules même aux instants immédiats après la phase de régénération.

Description

GESTION OPTIMISEE D'UN FILTRE A PARTICULES
L'invention concerne un procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur d'un véhicule automobile, notamment basé sur la gestion particulière d'un filtre à particules. Elle concerne aussi un dispositif mettant en œuvre ce procédé ainsi qu'un véhicule automobile en tant que tel équipé d'un tel dispositif.
Malgré l'optimisation du fonctionnement des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement des moteurs de type diesel, les moteurs génèrent un premier type d'émission polluante consistant en l'émission de particules polluantes qui sont constituées de suies produites lors de la combustion imparfaite dans le moteur. Selon l'état de la technique, il est connu de piéger ces particules présentes dans les gaz d'échappement par l'implantation d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement en aval des chambres de combustion du moteur. Un tel filtre est conçu de façon à pouvoir retenir les particules se trouvant dans les gaz d'échappement qui traversent le filtre. Au fur et à mesure de l'utilisation du moteur, les particules s'accumulent dans le filtre et finissent par entraîner une contre-pression importante à l'échappement du moteur, ainsi qu'une augmentation de la pression différentielle aux bornes du filtre à particules, ce qui diminue considérablement les performances du moteur.
Afin de rétablir les performances du moteur, on pratique une régénération du filtre à particules par combustion des particules qui s'y sont accumulées. Cette opération de combustion est rendue possible par une élévation de la température interne du filtre à particules par augmentation de la thermique des gaz d'échappement. Pour ce faire, on procède généralement à une injection retardée de carburant dans les chambres de combustion du moteur. On peut en particulier injecter du carburant juste après le point mort haut lors de la phase de détente, ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz à l'échappement. Le filtre à particules est généralement associé à un dispositif catalyseur monté en amont du filtre, de façon à diminuer les émissions polluantes. Le dispositif catalytique peut être intégré dans le filtre à particules lui-même, qui peut alors comprendre un matériau catalytique, tel que du platine. Les hydrocarbures imbrûlés et l'oxyde de carbone provenant des injections retardées et des injections tardives dans les chambres de combustion peuvent s'oxyder sur le matériau catalytique en augmentant la température au sein du filtre à particules.
Ainsi, classiquement, les filtres à particules fonctionnent donc de manière périodique, en deux phases. Lors d'une première phase, le filtre stocke des particules émises par le moteur, et lors d'une deuxième phase, les particules stockées dans le filtre sont brûlées afin de régénérer le filtre.
Dans l'état de la technique, la régénération du filtre à particules se fait périodiquement dès que la masse de particules dans le filtre devient trop importante. Cette régénération est déclenchée automatiquement, alors que le moteur fonctionne, sans que le conducteur du véhicule en ait conscience. Cette gestion des filtres à particules repose sur des systèmes d'estimation de la quantité massique de particules présentes dans le filtre à particules à partir de la contre-pression à l'échappement ou à partir de la différence de pression, appelée également pression différentielle, aux bornes du filtres à particules, et à partir de modèles de fonctionnement du filtre. Dès que l'estimation de la masse de particules dépasse une valeur seuil prédéfinie, la régénération est déclenchée. Les documents FR2781251 et EP1281843 illustrent certaines solutions de l'état de la technique pour déterminer la quantité de particules du filtre. Dans l'état de la technique, la régénération est programmée pour entraîner idéalement la disparition de toutes les particules accumulées dans le filtre, et en tout cas au moins 80% de ces particules, en choisissant par exemple un temps de régénération suffisant pour brûler cette quantité maximale recherchée. Le filtre à particules de l'état de la technique est donc géré de sorte de fonctionner selon le schéma de la figure 1 , dans lequel la masse m de particules est accumulée progressivement dans une première phase a de fonctionnement normal du moteur, jusqu'à une valeur maximale mmax avant d'être intégralement brûlée, dans une phase b de régénération, pour repartir vers un nouveau cycle a identique à partir d'un filtre vierge.
Un second type d'émissions polluantes des moteurs diesel consiste en l'émission d'oxydes d'azote (NOx). La figure 2 illustre schématiquement un dispositif courant de l'état de la technique adapté pour réduire ces émissions polluantes. Sur cette figure, un moteur diesel 1 est alimenté en air par une entrée 2, un compresseur 3, un échangeur 4 puis une admission moteur 5. Pour diminuer l'émission en NOx des gaz d'échappement sortant sur l'échappement 6 du véhicule, une solution, connue sous la dénomination anglo- saxonne d'EGR (Exhaust Gaz Recirculation) haute pression, consiste en une recirculation 8 des gaz d'échappement en sortie du moteur, traversant un échangeur 9 avant de rejoindre l'admission moteur 5. Cette recirculation haute pression est en général associée avec une autre recirculation, connue sous sa dénomination d'EGR basse pression, qui consiste en une recirculation 10 d'une partie des gaz d'échappement récupérés vers la sortie du véhicule, après leur passage par différents dispositifs de traitements, un catalyseur 1 1 , un NOx-Trap 12, un filtre à particules 13 tel que décrit précédemment, avant leur réadmission à l'entrée du compresseur 3. Une vanne d'échappement 7 permet de régler la quantité de gaz basse pression à recirculer.
Le couplage des deux solutions anti-pollution présentées ci-dessus, EGR et filtre à particules, est notamment illustré par le document WO2006008600. Un inconvénient d'un tel dispositif provient du fait qu'après la régénération du filtre à particules, il est constaté que le filtre laisse passer les particules pendant environ 10 minutes. Une partie de ces particules recircule par le système EGR basse pression vers le compresseur et la ligne d'admission. L'accumulation de ces courtes périodes de passage des particules risque d'entraîner à long terme une défaillance du compresseur et en tous cas un encrassement néfaste de toute la ligne d'admission. Une autre partie des particules est rejetée dans l'atmosphère. La gestion actuelle du filtre à particules est donc insatisfaisante, et notamment particulièrement incompatible avec les situations de combinaison du filtre à particules avec un dispositif EGR.
L'objet de l'invention est donc d'améliorer la gestion du traitement anti-pollution des moteurs, particulièrement les moteurs diesel.
A cet effet, l'invention repose sur un procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile, comprenant un procédé de gestion d'un filtre à particules comprenant une phase de fonctionnement normal dans lequel le filtre accumule les particules de suies des gaz d'échappement jusqu'à une valeur maximale prédéfinie et une phase de régénération durant laquelle les particules accumulées sont brûlées pour régénérer le filtre, caractérisé en ce que la phase de régénération consiste à toujours effectuer une régénération partielle afin de conserver une masse résiduelle minimale de particules dans le filtre à particules de sorte que ce dernier remplisse toujours la fonction de filtrage des particules même aux instants immédiats après la phase de régénération.
Selon un mode d'exécution, la phase de régénération consiste à ne jamais éliminer plus de 80% des particules accumulées.
Selon un mode d'exécution, le procédé peut comprendre une phase préalable de calibrage du filtre à particules pour déterminer la masse minimale de particules présentes dans le filtre à particules à partir de laquelle le filtre à particules permet le filtrage d'au moins 99% des particules.
Le procédé de diminution des émissions polluantes peut comprendre l'estimation de la masse régénérée à partir d'un modèle de combustion, ce modèle permettant la déduction du temps de régénération nécessaire. Selon un mode d'exécution, le procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile comprend de plus une recirculation basse pression de gaz d'échappement en aval du filtre à particules.
L'invention porte aussi sur un dispositif de diminution de la pollution d'un moteur de véhicule automobile, comprenant un filtre à particules et une unité de gestion de ce filtre à particules, apte à la gestion du fonctionnement du filtre à particules selon deux phases, une première phase durant laquelle le filtre stocke des particules émises par le moteur jusqu'à une valeur maximale prédéfinie, et une deuxième phase de régénération durant laquelle les particules stockées dans le filtre sont brûlées afin de régénérer le filtre, caractérisé en ce que l'unité de gestion du filtre à particules comprend un calculateur apte à limiter la phase de régénération de sorte de toujours conserver une masse résiduelle prédéfinie de particules dans le filtre à particules.
Selon un mode d'exécution, le filtre à particules utilise au moins un matériau poreux à faible inertie thermique de type cordiérite.
Selon un mode d'exécution, le dispositif peut comprendre un système d'injection à l'échappement pour limiter la dilution de l'huile, et disposé proche de la sortie turbine pour limiter les pertes thermiques.
Le dispositif de diminution de la pollution des gaz d'échappement d'un véhicule automobile peut de plus comprendre un circuit de recirculation EGR basse pression des gaz d'échappement entre la zone aval du filtre à particules et un compresseur.
Enfin, l'invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un dispositif tel que décrit précédemment. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente les cycles de fonctionnement d'un filtre à particules selon l'état de la technique ; la figure 2 représente un dispositif anti-pollution d'un moteur utilisant la combinaison d'un filtre à particules avec un dispositif EGR ; la figure 3 représente schématiquement les cycles de fonctionnement d'un filtre à particules selon un mode d'exécution de l'invention.
La figure 3 illustre le concept de l'invention, selon lequel les phases de régénération b' d'un filtre à particules sont volontairement partielles, de manière à toujours laisser une quantité de masse minimale résiduelle prédéfinie mmin dans le filtre à particules.
En appliquant un tel principe de fonctionnement, on note que pour une valeur résiduelle de masse suffisante mmin, le filtre conserve sa capacité de filtration après la phase de régénération b'. Ainsi, avec un tel fonctionnement, le filtre à particules remplit à tout moment sa fonction de filtrage, même en début de cycle a', contrairement à l'état de la technique, ce qui évite par exemple la pollution d'un circuit EGR basse pression associé et en tous cas le rejet dans l'atmosphère de particules.
Pour cela, le dispositif selon l'invention peut être similaire à celui de la figure 2 de l'état de la technique, comprenant les mêmes dispositifs représentés, mais étant gérés différemment par un calculateur non représenté qui met en œuvre le procédé selon l'invention.
Ce procédé comprend notamment l'étape consistant à stopper la phase de régénération dès qu'une masse de suies minimale mmin est atteinte. Pour cela, le calcul de la masse dans le filtre à particules peut être basé sur les informations fournies par un modèle de combustion intégré au calculateur semblable à ceux existants dans l'état de la technique. A titre d'exemple, cette masse résiduelle peut être considérée satisfaisante en brûlant moins de 80% de la masse de suies accumulée. Le modèle de combustion utilisé permet de déduire un temps de régénération nécessaire.
La masse résiduelle mmin sera adaptée en fonction des dispositifs précis. Des mesures empiriques pourront être réalisées afin de détecter les particules traversant le filtre à particules en fonction du temps, ce qui permettra de calibrer la masse résiduelle minimale à définir pour remplir la fonction technique de filtrage des particules. On la définira par exemple comme la masse minimale de particules permettant le filtrage d'au moins 99% des particules.
Cette masse minimale mmin dépend notamment du matériau utilisé pour le filtre à particules, du réglage des paramètres de la régénération comme la température. Toutefois, le principe selon l'invention est particulièrement utile aux filtres à particules utilisant des matériaux poreux, de type cordiérite par exemple, qui laissent davantage passer les particules.
Le fait d'effectuer des régénérations partielles conduit à effectuer davantage de régénérations plus courtes. Cette situation augmente les risques de surconsommation du moteur et de dilution d'huile. Pour limiter cet impact, il est possible de choisir un filtre à particules disposant d'un temps de chauffe réduit, par exemple en utilisant des petits volumes de filtres à particules et des matériaux de type Cordiérite à faible inertie thermique. Il est possible d'utiliser un filtre à particules couplé avec un système d'injection à l'échappement pour limiter la dilution de l'huile, et disposé proche de la sortie turbine pour limiter les pertes thermiques.
Cette invention est destinée à contrôler le chargement en particules d'un filtre à particules qui peut être implanté sur tous les véhicules à moteur essence ou diesel. De plus, elle est compatible avec tout autre dispositif anti-pollution tel que par exemple l'EGR, un Nox Trap...

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile, comprenant un procédé de gestion d'un filtre à particules comprenant une phase de fonctionnement normal dans lequel le filtre accumule les particules de suies des gaz d'échappement jusqu'à une valeur maximale (mmax) prédéfinie et une phase de régénération durant laquelle les particules accumulées sont brûlées pour régénérer le filtre, caractérisé en ce que la phase de régénération consiste à toujours effectuer une régénération partielle afin de conserver une masse résiduelle minimale (mmin) de particules dans le filtre à particules de sorte que ce dernier remplisse toujours la fonction de filtrage des particules même aux instants immédiats après la phase de régénération.
2. Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la phase de régénération consiste à ne jamais éliminer plus de 80% des particules accumulées.
3. Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une phase préalable de calibrage du filtre à particules pour déterminer la masse minimale (mmin) de particules présentes dans le filtre à particules à partir de laquelle le filtre à particules permet le filtrage d'au moins 99% des particules.
4. Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'estimation de la masse régénérée à partir d'un modèle de combustion, ce modèle permettant la déduction du temps de régénération nécessaire.
5. Procédé de diminution des émissions polluantes d'un moteur de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une recirculation basse pression de gaz d'échappement en aval du filtre à particules.
6. Dispositif de diminution de la pollution d'un moteur de véhicule automobile, comprenant un filtre à particules et une unité de gestion de ce filtre à particules, apte à la gestion du fonctionnement du filtre à particules selon deux phases, une première phase durant laquelle le filtre stocke des particules émises par le moteur jusqu'à une valeur maximale (mmax) prédéfinie, et une deuxième phase de régénération durant laquelle les particules stockées dans le filtre sont brûlées afin de régénérer le filtre, caractérisé en ce que l'unité de gestion du filtre à particules comprend un calculateur limitant toujours la phase de régénération à une régénération partielle de sorte de toujours conserver une masse résiduelle prédéfinie (mmin) de particules dans le filtre à particules de sorte que ce dernier remplisse toujours la fonction de filtrage des particules même aux instants immédiats après la phase de régénération.
7. Dispositif de diminution de la pollution d'un moteur de véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le filtre à particules utilise au moins un matériau poreux à faible inertie thermique de type cordiérite.
8. Dispositif de diminution de la pollution des gaz d'échappement d'un véhicule automobile selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'injection à l'échappement pour limiter la dilution de l'huile, et est disposé proche de la sortie turbine pour limiter les pertes thermiques.
9. Dispositif de diminution de la pollution des gaz d'échappement d'un véhicule automobile selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de recirculation EGR basse pression (10) des gaz d'échappement entre la zone aval du filtre à particules et un compresseur (3).
10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une des revendications 6 à 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2475522A (en) * 2009-11-20 2011-05-25 Gm Global Tech Operations Inc Diesel engine with a long route exhaust gas recirculating (EGR) system and a lean NOx trap upstream of a diesel particulate filter (DPF)
EP2390480A1 (fr) * 2010-05-25 2011-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Système de purification d'échappement pour moteur à combustion interne

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4631942B2 (ja) * 2008-07-23 2011-02-16 マツダ株式会社 パティキュレートフィルタ再生装置
FR2983913B1 (fr) * 2011-12-09 2014-02-21 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede ameliore de limitation des emissions polluantes d'un moteur a combustion interne
DE102014205685B4 (de) * 2014-03-26 2019-02-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Steuergerät und Brennkraftmaschine
DE102020215291A1 (de) * 2020-12-03 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Recheneinheit zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2781251A1 (fr) * 1998-07-20 2000-01-21 Renault Procede et dispositif de determination du chargement en suies d'un filtre a particules
EP1172537A1 (fr) * 2000-07-11 2002-01-16 Renault Procédé et dispositif de commande de la régénération d'un filtre à particules placé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP1281843A2 (fr) * 2001-08-01 2003-02-05 Renault s.a.s. Procédé de détermination du chargement d'un filtre à particules
US20030131592A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Makoto Saito Exhaust gas filter regenerating apparatus effectively burning particulate material
WO2005059328A1 (fr) * 2003-12-18 2005-06-30 Daimlerchrysler Ag Procede permettant de faire fonctionner un filtre a particules dans la voie d'echappement du moteur a combustion interne d'un vehicule a moteur
WO2006008600A2 (fr) * 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Appareil de regulation de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2781251A1 (fr) * 1998-07-20 2000-01-21 Renault Procede et dispositif de determination du chargement en suies d'un filtre a particules
EP1172537A1 (fr) * 2000-07-11 2002-01-16 Renault Procédé et dispositif de commande de la régénération d'un filtre à particules placé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne
EP1281843A2 (fr) * 2001-08-01 2003-02-05 Renault s.a.s. Procédé de détermination du chargement d'un filtre à particules
US20030131592A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Makoto Saito Exhaust gas filter regenerating apparatus effectively burning particulate material
WO2005059328A1 (fr) * 2003-12-18 2005-06-30 Daimlerchrysler Ag Procede permettant de faire fonctionner un filtre a particules dans la voie d'echappement du moteur a combustion interne d'un vehicule a moteur
WO2006008600A2 (fr) * 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Appareil de regulation de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2475522A (en) * 2009-11-20 2011-05-25 Gm Global Tech Operations Inc Diesel engine with a long route exhaust gas recirculating (EGR) system and a lean NOx trap upstream of a diesel particulate filter (DPF)
GB2475522B (en) * 2009-11-20 2015-05-27 Gm Global Tech Operations Inc Diesel engine with a long route exhaust gas recirculating system
EP2390480A1 (fr) * 2010-05-25 2011-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Système de purification d'échappement pour moteur à combustion interne

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