WO2020065145A1 - Dispositif de depollution a filtre a particules intercale entre des catalyseurs trois-voies, pour une ligne d'echappement d'un vehicule - Google Patents

Dispositif de depollution a filtre a particules intercale entre des catalyseurs trois-voies, pour une ligne d'echappement d'un vehicule Download PDF

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catalyst
oxygen
particle filter
exhaust line
nitrogen oxides
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Nils Matthess
Thierry Bertin
Karine Pajot
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Psa Automobiles Sa
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Definitions

  • the invention relates to depollution devices which are responsible for depolluting the exhaust gases which circulate in the exhaust lines connected to the petrol petrol engines of vehicles.
  • certain exhaust lines of a vehicle petrol engine possibly of the automobile type, include a pollution control device comprising a “three-way” typeo catalyst and a particle filter.
  • the three-way type catalyst is intended to be coupled to the upstream part of the exhaust line, connected to the exhaust gas outlet of the heat engine, and is responsible for treating nitrogen oxides (or NOx) which are produced by the latter.
  • This type of catalyst is said to be “three-way” because the elements which it usually contains (and in particular precious metals such as platinum, palladium or rhodium) cause three simultaneous reactions in the presence of oxides of nitrogen, i.e. a reduction of these nitrogen oxides to nitrogen and carbon dioxide (2NO + 2CO ® N2 + 2CO2), an oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide (2CO + O2 ® 2CO2), and an oxidation unburned hydrocarbons (or HC) in carbon dioxide and water (4CxH y + (4x + y) Ü2 ® 4xCÜ2 + 2yH20).
  • the particulate filter is coupled to the outlet of the catalyst, intended to be coupled to the downstream part of the exhaust line, and responsible for filtering, by internal storage, soot particles which are produced by the heat engine.
  • This storage means that the particulate filter is gradually loaded with soot particles up to a load threshold from which a regeneration phase is launched intended to burn the stored soot particles.
  • the current charge of the particulate filter can, for example, be estimated as a function of a back pressure which it induces and which is troublesome for the good operation of the heat engine and for example by means of a relative or absolute pressure sensor, or else by means of an estimator of particle emissions based on a mapping of the engine field.
  • the regeneration phase is intended to deplete the richness 5 (increase in the air / fuel ratio) of the exhaust gases produced by the heat engine, for example by reducing, or even interrupting, the injection of petrol.
  • This depletion results in a significant increase in the concentration of oxygen (O2) which reaches the exhaust line and which allows the soot particles stored in the particle filter to “burn” naturally when the temperature of the exhaust becomes higher than 550 ° C - 600 ° C.
  • This natural combustion in the presence of oxygen forms carbon dioxide (CO2), water vapor and certain polluting compounds.
  • a first drawback of this type of regeneration lies in the fact that a temperature above 550 ° C. (or even 600 ° C.) is not always present before the threshold for loading in soot particles is reached, in particular when the vehicle is mainly driven in urban areas.
  • a second drawback of this type of regeneration lies in the fact that the catalyst is much less effective in the presence of an excess of oxygen for eliminating the nitrogen oxides, and therefore generates an increase in their quantities at the outlet of the line d exhaust, which is obviously counterproductive.
  • composition of the particulate filter in order to slightly decrease the temperature necessary for the combustion of the 5 soot particles during the regeneration phase.
  • compounds such as Ce, Ce-Zr or Ce-Pr, optionally doped with a precious metal (such as Pd or Ag), or else perovskites such as La / Sr / Ag / Mn or La / Sr / Ag / Fe.
  • the invention therefore aims in particular to improve the situation.
  • a depollution device intended to equip an exhaust line with a petrol petrol engine of a vehicle, and comprising:
  • a particle filter coupled to an outlet of the first catalyst, intended to be coupled to a downstream part of the exhaust line, and filtering by internal storage of the soot particles produced by the heat engine.
  • This pollution control device is characterized by the fact that it also includes a second three-way type catalyst, intended to be interposed between an outlet of the particulate filter and the downstream part of the exhaust line, and storing, for one regeneration phase of the particle filter triggered in the event of an alert for saturation of the latter, of the oxygen coming from the heat engine and having passed through the first catalyst and the particle filter without having been completely consumed, the storage capacity of oxygen of the second catalyst being able to bring the richness of the exhaust gases to normal stoichiometry with an oxygen concentration of approximately 1% in the regeneration phase of the particle filter, in order to contribute to the treatment of nitrogen oxides n ' having not been removed by the first catalyst due to the regeneration phase.
  • a second three-way type catalyst intended to be interposed between an outlet of the particulate filter and the downstream part of the exhaust line, and storing, for one regeneration phase of the particle filter triggered in the event of an alert for saturation of the latter, of the oxygen coming from the heat engine and having passed through the first catalyst and the particle filter without having been
  • the oxygen not consumed by the first catalyst (because in excess for the combustion of soot particles in the particle filter) is stored by the storage materials of the second catalyst, thus making it possible to reduce the richness of the exhaust gas at normal (or usual) stoichiometry.
  • the second catalyst is thus able to process the nitrogen oxides that the first catalyst could not eliminate due to its significant loss of efficiency (presence of an excess of O 2). This depollution is effective and above all constant, including during the regeneration phases.
  • the depollution device according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:
  • - its particle filter can include compounds or perovskites promoting combustion of the soot particles at a temperature which is below a temperature threshold and / or a reduced porosity compared to a normal porosity;
  • the compounds can be chosen from Ce, Ce-Zr and Ce-
  • the perovskites can be chosen from La / Sr / Ag / Mn (or LSAM) and La / Sr / Ag / Fe (or LSAF);
  • the particle filter comprises a La / Sr / Ag / Fe-based perovskite it can use oxygen from a water vapor contained in exhaust gases (leaving the engine) to re-oxidize and produce hydrogen which is then used in the second catalyst to accelerate the treatment of nitrogen oxides;
  • Its second catalyst can include mixed Ce-Zr oxides for the storage of oxygen and rhodium in excess compared to a normal concentration for the specific treatment of nitrogen oxides;
  • It can comprise, firstly, a first sensor measuring upstream of the first catalyst a first value representative of a percentage of oxygen, secondly, a second sensor installed between the particle filter and the second catalyst and measuring a second value representative of a percentage of oxygen, and, on the third hand, a processor determining a difference between these first and second values and ordering a stop of the regeneration phase when this determined difference is less than a difference threshold;
  • At least one of the first and second sensors can be chosen from an oxygen probe, stoichiometric or proportional, measuring an amount of oxygen, and a sensor capable of measuring both the amounts of oxygen and of oxides nitrogen;
  • the processor can deduce a load of soot particles from the 0 particle filter from the determined difference and from an oxygen storage capacity of the first catalyst, then can compare this deduced load with an estimated load provided by an estimation model of the soot particle load of the particulate filter, and in the event of difference between these deducted and estimated charges, can adapt the model according to the difference determined between the first and second values;
  • the processor can order a stop of the regeneration phase when this third value is greater than a richness threshold
  • It can include a third catalyst of the three-way type, inserted between an outlet of the first catalyst and an inlet of the particulate filter, and treating nitrogen oxides which have not been treated by the first catalyst.
  • the invention also proposes an exhaust line comprising an upstream part intended to be connected to an exhaust gas outlet of a petrol petrol engine of a vehicle, a downstream part, and a device5 for depollution of the type of that presented above and at least partly interposed between these upstream and downstream parts.
  • the invention also provides a vehicle, possibly of the automobile type, and comprising a petrol petrol engine, and an exhaust line of the type presented above and connected to an exhaust gas outlet of this thermal engine.
  • the object of the invention is in particular to propose a DD pollution control device intended to equip an LE exhaust line connected to an exhaust gas outlet of a petrol petrol MT engine of a vehicle V.
  • vehicle V is of the automobile type. It is for example a car, as illustrated without limitation in the single figure. But the invention is not limited to this type of vehicle. It relates in fact to any vehicle comprising a powertrain (or GMP) comprising at least one petrol petrol engine. Thus, it concerns at least land and sea (or river) vehicles.
  • GMP powertrain
  • GMP petrol petrol engine
  • the invention does not relate only to vehicles having a GMP comprising only a petrol petrol engine. It also relates in fact to vehicles having a hybrid GMP, that is to say comprising at least one petrol petrol engine and at least one non-thermal drive machine (such as for example an electric motor).
  • V here motor vehicle
  • LE exhaust line comprising at least part of an exemplary embodiment of a device DD depollution according to the invention.
  • the 5 GMP only includes an MT petrol petrol engine. But as indicated above, the GMP could be hybrid and therefore could also include at least one non-thermal drive machine.
  • the operation of the MT heat engine is supervised by an AC computer. Furthermore, this heat engine MT produces exhaust gases0 which it delivers to an outlet S to which is connected an upstream part P1 of an exhaust line LE responsible for removing exhaust gases after they have been treated by a DD depollution device.
  • a DD depollution device comprises at least a first catalyst CT1, a filter with 5 FP particles and a second catalyst CT2.
  • this first catalyst CT1, this particle filter FP and this second catalyst CT2 can be housed in a housing (or receptacle) BD which is interposed between the upstream part P1 of the LE exhaust line and a downstream part P2 of the latter (LE) whose free end 0 communicates with the outside.
  • the first catalyst CT1 is of the three-way type and intended to be coupled to the upstream part P1 of the exhaust line LE. This first catalyst CT1 is arranged so as to treat pollutants including nitrogen oxides (or NOx) which are produced by the heat engine MT and delivered on its output S.
  • pollutants including nitrogen oxides (or NOx) which are produced by the heat engine MT and delivered on its output S.
  • it can conventionally contain precious metals, such as platinum, palladium or rhodium, which cause the three simultaneous redox reactions, presented in the introductory part, in the presence of nitrogen oxides.
  • precious metals such as platinum, palladium or rhodium
  • the particle filter FP is coupled to the outlet of the first catalyst CT1 and is intended to be coupled to the downstream part P2 of the LE exhaust line.
  • This particle filter FP is arranged so as to filter, by internal storage, soot particles which are produced by the heat engine MT. We will come back later on the constitution of this FP particle filter.
  • the second catalyst CT2 is of the three-way type and intended to be interposed between the outlet of the particle filter FP and the downstream part P2 of the exhaust line LE.
  • This second catalyst CT2 is arranged so as to act mainly during a regeneration phase of the particle filter FP, triggered in the event of a saturation alert of the latter (FP). More precisely, the arrangement of the second CT2 catalyst allows it, during each regeneration phase, to store, internally, oxygen (O2) coming from the thermal engine MT and having passed through the first catalyst CT 1 and the particle filter FP without having been completely consumed in order to contribute to the treatment of nitrogen oxides which have not been eliminated by the first catalyst CT 1 due to the regeneration phase.
  • O2 oxygen
  • This first catalyst CT 1 can be based on precious metals, such as platinum, palladium or rhodium, deposited on oxides of the alumina type and / or mixed cerine / zirconia type doped with other elements.
  • each regeneration phase of the particulate filter FP supplies the first catalyst CT1 with a large excess of oxygen (for example with a concentration of approximately 20% instead of approximately 1% in normal operation of the thermal engine MT) , which makes the destruction of nitrogen oxides almost impossible in the first catalyst CT1 due to oxygen saturation, and leads to a passage of a large quantity of oxygen (not consumed) through the first catalyst CT1 to the particle filter FP which will use it to burn the soot particles. It is therefore this oxygen not consumed by the first catalyst CT 1 and the particle filter FP which is then stored by the second catalyst CT2 to advantageously treat the nitrogen oxides.
  • a large excess of oxygen for example with a concentration of approximately 20% instead of approximately 1% in normal operation of the thermal engine MT
  • the oxygen storage capacity of the second CT2 catalyst allows the richness of the exhaust gases to be reduced to normal (or usual) stoichiometry, which then allows the precious metals contained in this second CT2 catalyst to efficiently treat the oxides of nitrogen that the first catalyst CT 1 could not treat because of its significant loss of efficiency, and thus to prevent them from going outside. It is recalled that the combustion of the soot particles in the particle filter FP consumes a very large part of the oxygen not consumed by the first catalyst CT1.
  • the invention allows effective and substantially constant depollution, including during the regeneration phases.
  • the saturation alert is triggered when the current load of the FP particle filter is above a predefined threshold.
  • this threshold can be between 4 g / L and 6 g / L of FP particle filter.
  • this current load can be estimated as a function of a back pressure which it induces and which is troublesome for the proper functioning of the thermal engine MT and for example by means of a relative or absolute pressure sensor.
  • This pressure sensor can be connected upstream and downstream of the particle filter FP to measure the back pressure across the terminals of the particle filter FP.
  • it could be connected upstream of the first catalyst CT1 and downstream of the second catalyst CT2.
  • the pressure measurement works as long as the particle filter FP is between the two connections of the pressure sensor.
  • This estimator can, for example, be a functionality provided by the computer CA, or else by a processor PR of the depollution device DD which will be described later.
  • the CA computer which controls the heat engine MT can interrupt the injection of petrol so that there is only air with about 20% oxygen which sweep it combustion chamber and enters the LE exhaust line, thereby reducing the richness of the exhaust gases.
  • any other technique known to a person skilled in the art can be used to greatly reduce the richness of the exhaust gases.
  • the FP particle filter may comprise compounds or perovskites which promote the combustion of soot particles at a temperature which is below a temperature threshold and / or a reduced porosity compared to a normal porosity in order to improve filtration efficiency.
  • This temperature threshold is, for example, between 450 ° C. and 500 ° C. The lower the combustion temperature, the more it is ensured that the regeneration phases will be effective regardless of the use made of vehicle V, including in the case of traffic mainly in urban areas.
  • the latter can be chosen from Ce, Ce-Zr5 and Ce-Pr. It will be noted that at least one of these last three compounds can be optionally doped with a precious metal such as Pd or Ag. It is recalled that the redox of cerium oxide which allows the combustion of soot particles is given by the relation Ce203 + 1 ⁇ 2 O2 ⁇ ® 2 Ce02.
  • La / Sr / Ag / Mn (or LSAM) and La / Sr / Ag / Fe (or LSAF), for example.
  • These compounds can optionally be part of a membrane, for example made of alumina (or another mixed oxide), to both improve filtration efficiency and regeneration at low temperature.
  • a significant advantage of using a La / Sr / Ag / Fe (or LSAF) perovskite in the FP particle filter is that this mixed oxide using the oxygen of the water vapor contained in the exhaust gas to re-oxidize can produce around 400 ° C of the hyctogen (H2).
  • H2 hyctogen
  • the latter which is a powerful reducing agent, is then used in the second catalyst CT2 to accelerate the treatment of nitrogen oxides.
  • This re-oxidation phenomenon can occur each time the La / Sr / Ag / Fe-based perovskite re-oxidizes, thus significantly improving the treatment of nitrogen oxides. (NOx).
  • a particle filter FP having a reduced porosity compared to a normal (or usual) porosity of a particle filter of the prior art this porosity must be optimized. so as not to cause unacceptable backpressure for nominal motor operation. It is recalled that the normal porosity is approximately 55%. For example, porosity can be reduced by about 20% compared to normal porosity which is about 15 ⁇ m (55%).
  • the second catalyst CT2 can, for example, comprise mixed oxides of Ce-Zr for the storage of oxygen, and rhodium in excess compared to a normal (or usual) concentration of a catalyst of l prior art for the treatment of nitrogen oxides. It is recalled that the normal concentration is approximately 0.2% by mass. For example, the concentration can be increased by about 50% from the normal concentration.
  • the pollution control device DD can also include at least a first sensor CP1 and a second sensor CP2 as well as a processor PR.
  • the first sensor CP1 is responsible for measuring, upstream of the first catalyst CT1, a first value v1 which is representative of the percentage of oxygen in the exhaust gases leaving via the outlet S of the heat engine MT.
  • the first sensor CP1 is installed inside the housing BD. But it is not compulsory. Indeed, it could be installed in the upstream part P1 of the LE exhaust line.
  • the second sensor CP2 is installed between the particle filter FP and 0 the second catalyst CT2 (and therefore here in the housing BD), and is responsible for measuring a second value v2 which is also representative of the percentage of oxygen, but this time in FP particle filter outlet.
  • the PR processor is responsible for determining a difference between the first value v1 and the second value v2 and to order (for example to the computer CA) the stopping of the regeneration phase in progress when this determined difference (v2 - v1) is less than a difference threshold.
  • the first catalyst CT1 and the particle filter FP charged with soot particles will consume oxygen, and therefore the second value v2 (representative of the richness downstream of the particle filter FP) will be different from the first value v1 (representative of the richness upstream of the first catalyst CT1). Consequently, when the first value v1 and the second value v2 are equal, it is certain that the regeneration is finished and therefore that the injection cut-off must be stopped.
  • the value of the difference threshold can be chosen equal to zero (0), or slightly greater than zero (0) in order to slightly anticipate the occurrence of the effective end of regeneration.
  • the objective of this last option is to control in real time the duration of the regeneration phase, because the latter must be neither too short nor too long.
  • the duration of the injection cut-off must be long enough for the first catalyst CT1 not to consume oxygen completely, by the presence in its active phase of elements (such as, for example, mixed oxides of the Ce- type).
  • elements such as, for example, mixed oxides of the Ce- type.
  • Zr which store excess oxygen (to compensate for the difference in stoichiometry), and thus lets it pass to the FP particle filter so that it regenerates by burning the soot particles which it stores.
  • the processor PR is part of the computer CA which supervises the operation of the heat engine MT. But it is not compulsory. Indeed, it could be external to this CA computer, while being coupled to the latter (CA), directly or indirectly (for example via a communication network of the vehicle V (possibly of multiplexed type)). In the latter alternative, the processor PR is preferably distant from the exhaust line LE, so as not to be exposed to the relatively high temperatures prevailing in its environment.
  • At least one of the first CP1 and second CP2 sensors can be chosen from an oxygen probe, stoichiometric or proportional, responsible for measuring an amount of oxygen, and a sensor capable of measuring both the amounts of oxygen and nitrogen oxides.
  • the processor PR can also be arranged so as to deduce the load of soot particles from the particle filter FP from the determined difference (v2 - v1) and from the oxygen storage capacity of the first catalyst CT1.
  • the processor PR can compare this deducted charge with an estimated charge provided by a model for estimating the charge in soot particles of the particle filter FP, and in case of difference between these deducted and estimated charges, the PR processor can adapt this model according to this difference determined between the first value v1 and the second value v2 (ie v2 - v1).
  • the mass of oxygen which is consumed is directly proportional to the mass of soot particles5 burned during the regeneration phase and to the oxygen storage capacity of the first catalyst CT 1.
  • This model can, for example, be used by the computer CA or by the processor PR.
  • the DD pollution control device can also include a third sensor CP3 installed downstream of the second catalyst CT2 and measuring a third value v3 which is representative of the richness of the gases of exhaust at the outlet of the second CT2 catalyst.
  • the processor PR can be arranged so as to order (for example au5 computer CA) the stopping of the regeneration phase when this third value v3 is greater than a richness threshold.
  • This third sensor CP3 makes it possible to control the entire depollution device DD in order to avoid generating nitrogen oxide emissions due to a too long duration of the regeneration phase. In fact, if the richness in the second CT2 catalyst switches to a lean environment (excess oxygen) due to a too long regeneration period, this second CT2 catalyst will no longer be able to efficiently treat the oxides of nitrogen.
  • this third CP3 sensor can be chosen from an oxygen probe, stoichiometric or proportional, responsible for measuring an amount of oxygen, and a sensor capable of measuring both the amounts of oxygen and oxides of nitrogen.
  • the third sensor CP3 is installed inside the housing BD. But it is not compulsory. Indeed, it could be installed in the downstream part P2 of the LE exhaust line.
  • the DD depollution device may also include a third catalyst CT3 of the three-way type, interposed between the outlet of the first catalyst CT1 and the inlet of the particle filter FP , and responsible for treating nitrogen oxides which were not treated by the first catalyst CT1. This option increases the pollution control capacity of the DD pollution control device.
  • This third catalyst CT3 can, for example, be substantially identical to the first catalyst CT 1.
  • the processing (or calculation) and control means of the depollution device DD are very schematically and functionally illustrated by the only processor PR which is possibly a digital signal processor (or DSP (Digital Signal Processor)), possibly associated with a random access memory to store instructions for the implementation by this processor of a computer program (or software (or “software”)) or routines allowing5 to control the duration of each phase of regeneration.
  • the processing (or calculation) and control means of the DD depollution device can comprise a box comprising integrated (or printed) circuits, connected by wired or non-wired connections.
  • integrated circuit or printed circuit means any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
  • this DD depollution device can optionally include a plurality of processors, at least one mass memory, one input interface, and one output interface for transmitting the stop commands for each regeneration phase.

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Abstract

Un dispositif de dépollution (DD) équipe une ligne d'échappement (LE) d'un véhicule à moteur à essence (MT) et comprend : - un premier catalyseur (CT1) de type trois-voies, connecté à une partie amont (P1) de la ligne d'échappement (LE) et à une sortie du moteur thermique (MT), et traitant des oxydes d'azote produits, - un filtre à particules (FP) couplé au premier catalyseur (CT1) et filtrant par stockage interne des particules de suie produites, et - un deuxième catalyseur (CT2) de type trois-voies, intercalé entre le filtre à particules (FP) et une partie aval (P2) de la ligne d'échappement (LE), et stockant, pendant une phase de régénération du filtre à particules (FP), de l'oxygène issu du moteur thermique (MT) et ayant traversé les premier catalyseur (CT1) et filtre à particules (FP) sans avoir été complètement consommé, afin de traiter des oxydes d'azote non traités par le premier catalyseur (CT1).

Description

DISPOSITIF DE DÉPOLLUTION À FILTRE À PARTICULES INTERCALÉ ENTRE DES CATALYSEURS «TROIS-VOIES», POUR
UNE LIGNE D’ÉCHAPPEMENT D’UN VÉHICULE
L’invention concerne les dispositifs de dépollution qui sont chargés de 5 dépolluer les gaz d’échappement qui circulent dans les lignes d’échappement connectées aux moteurs thermiques à essence de véhicules.
Comme le sait l’homme de l’art, certaines lignes d’échappement de moteur thermique à essence de véhicule, éventuellement de type automobile, comprennent un dispositif de dépollution comportant un catalyseur de typeo « trois-voies » et un filtre à particules.
Le catalyseur de type trois-voies est destiné à être couplé à la partie amont de la ligne d’échappement, connectée à la sortie des gaz d’échappement du moteur thermique, et est chargé de traiter des oxydes d’azote (ou NOx) qui sont produits par ce dernier.
5 Ce type de catalyseur est dit « trois-voies » du fait que les éléments qu’il contient habituellement (et notamment des métaux précieux tels que le platine, le palladium ou le rhodium) provoquent trois réactions simultanées en présence d’oxydes d’azote, à savoir une réduction de ces oxydes d’azote en diazote et en dioxyde de carbone (2NO + 2CO ® N2 + 2CO2), une oxydation0 du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone (2CO + O2 ® 2CO2), et une oxydation des hydrocarbures imbrulés (ou HC) en dioxyde de carbone et en eau (4CxHy + (4x+y)Ü2 ® 4xCÜ2 + 2yH20).
Le filtre à particules est couplé à la sortie du catalyseur, destiné à être couplé à la partie aval de la ligne d’échappement, et chargé de filtrer, par5 stockage interne, des particules de suie qui sont produites par le moteur thermique.
Ce stockage fait que le filtre à particules se charge progressivement en particules de suie jusqu’à un seuil de charge à partir duquel on lance une phase de régénération destinée à brûler les particules de suie stockées. La0 charge en cours du filtre à particules peut, par exemple, être estimée en fonction d’une contre-pression qu’elle induit et qui est gênante pour le bon fonctionnement du moteur thermique et par exemple au moyen d’un capteur de pression relative ou absolue, ou bien au moyen d’un estimateur d’émissions de particules fondé sur une cartographie du champ moteur.
La phase de régénération est destinée à appauvrir la richesse 5 (augmentation du ratio air/carburant) des gaz d’échappement produits par le moteur thermique, par exemple en réduisant, voire interrompant, l’injection d’essence. Cet appauvrissement se traduit par une augmentation importante de la concentration d’oxygène (O2) qui parvient dans la ligne d’échappement et qui permet aux particules de suie stockées dans le filtre à particules de0 « brûler » naturellement lorsque la température des gaz d’échappement devient supérieure à 550 °C - 600 °C. Cette combustion naturelle en présence d’oxygène forme du dioxyde de carbone (CO2), de la vapeur d’eau et certains composés polluants.
Un premier inconvénient de ce type de régénération réside dans le fait5 qu’une température supérieure à 550°C (voire 600°C) n’est pas toujours présente avant que le seuil de charge en particules de suie ne soit atteint, en particulier lorsque le véhicule circule principalement en zone urbaine.
Un second inconvénient de ce type de régénération réside dans le fait que le catalyseur est beaucoup moins efficace en présence d’un excès0 d’oxygène pour éliminer les oxydes d’azote, et donc engendre une augmentation de leurs quantités en sortie de la ligne d’échappement, ce qui est évidemment contre-productif.
Il est certes possible de modifier la composition du filtre à particules afin de diminuer quelque peu la température nécessaire à la combustion des5 particules de suie pendant la phase de régénération. Pour ce faire, on peut, par exemple, adjoindre des composés tels que Ce, Ce-Zr ou Ce-Pr, éventuellement dopés par un métal précieux (comme par exemple Pd ou Ag), ou bien des pérovskites telles que La/Sr/Ag/Mn ou La/Sr/Ag/Fe. Cette solution permet de remédier au moins en partie au premier inconvénient précité, mais0 il ne permet pas de remédier au second inconvénient précité.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de dépollution, destiné à équiper une ligne d’échappement d’un moteur thermique à essence d’un véhicule, et comprenant :
- un premier catalyseur de type trois-voies et destiné à être couplé à une partie amont de la ligne d’échappement, connectée à une sortie du moteur
5 thermique, et traitant des oxydes d’azote produits par ce dernier, et
- un filtre à particules couplé à une sortie du premier catalyseur, destiné à être couplé à une partie aval de la ligne d’échappement, et filtrant par stockage interne des particules de suie produites par le moteur thermique.
Ce dispositif de dépollution se caractérise par le fait qu’il comprend0 aussi un deuxième catalyseur de type trois-voies, destiné à être intercalé entre une sortie du filtre à particules et la partie aval de la ligne d’échappement, et stockant, pendant une phase de régénération du filtre à particules déclenchée en cas d’alerte de saturation de ce dernier, de l’oxygène issu du moteur thermique et ayant traversé le premier catalyseur et le filtre à particules sans5 avoir été complètement consommé, la capacité de stockage d’oxygène du deuxième catalyseur étant apte à ramener la richesse des gaz d’échappement à la stœchiométrie normale avec une concentration en oxygène d’environ 1 % en phase de régénération du filtre à particule, afin de contribuer au traitement des oxydes d’azote n’ayant pas été éliminés par le premier catalyseur du fait0 de la phase de régénération.
Grâce à l’invention, l’oxygène non consommé par le premier catalyseur (car en excès pour la combustion des particules de suie dans le filtre à particules) est stocké par les matériaux de stockage du deuxième catalyseur, permettant ainsi de ramener la richesse des gaz d’échappement à la5 stœchiométrie normale (ou habituelle). Dans ces conditions de richesse le deuxième catalyseur est ainsi en capacité de traiter les oxydes d’azote que le premier catalyseur n’a pas pu éliminer en raison de son importante perte d’efficacité (présence d’un excès d’02). Cette dépollution est efficace et surtout constante y compris pendant les phases de régénération.
0 Le dispositif de dépollution selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son filtre à particules peut comprendre des composés ou des pérovskites favorisant une combustion des particules de suie à une température qui est inférieure à un seuil de température et/ou une porosité réduite par rapport à une porosité normale ;
par exemple, les composés peuvent être choisis parmi Ce, Ce-Zr et Ce-
5 Pr, l’un au moins de ces trois derniers composés étant éventuellement dopé par un métal précieux (comme par exemple Pd ou Ag) ; les pérovskites peuvent être choisies parmi La/Sr/Ag/Mn (ou LSAM) et La/Sr/Ag/Fe (ou LSAF) ;
lorsque le filtre à particules comprend une pérovskite à base deo La/Sr/Ag/Fe il peut utiliser de l’oxygène d’une vapeur d’eau contenue dans des gaz d’échappement (sortant du moteur) pour se ré-oxyder et produire de l’hydrogène qui est alors utilisé dans le deuxième catalyseur pour accélérer le traitement des oxydes d’azote ;
- son deuxième catalyseur peut comprendre des oxydes mixtes de Ce-Zr pour5 le stockage d’oxygène et du rhodium en excès par rapport à une concentration normale pour le traitement spécifique des oxydes d’azote ;
- il peut comprendre, d’une première part, un premier capteur mesurant en amont du premier catalyseur une première valeur représentative d’un pourcentage d’oxygène, d’une deuxième part, un deuxième capteur installé0 entre le filtre à particules et le deuxième catalyseur et mesurant une seconde valeur représentative d’un pourcentage d’oxygène, et, d’une troisième part, un processeur déterminant une différence entre ces première et seconde valeurs et ordonnant un arrêt de la phase de régénération lorsque cette différence déterminée est inférieure à un seuil de différence ;
5 l’un au moins des premier et deuxième capteurs peut être choisi parmi une sonde d’oxygène, stoechiométrique ou proportionnelle, mesurant une quantité d’oxygène, et un capteur capable de mesurer à la fois les quantités d’oxygène et d’oxydes d’azote ;
le processeur peut déduire une charge en particules de suie du filtre à0 particules de la différence déterminée et d’une capacité de stockage d’oxygène du premier catalyseur, puis peut comparer cette charge déduite à une estimée de charge fournie par un modèle d’estimation de la charge en particules de suie du filtre à particules, et en cas de différence entre ces charges déduite et estimée, peut adapter le modèle en fonction de la différence déterminée entre les première et seconde valeurs ;
- il peut comprendre un troisième capteur installé en aval du deuxième 5 catalyseur et mesurant une troisième valeur représentative d’une richesse des gaz d’échappement en sortie du deuxième catalyseur. Dans ce cas, le processeur peut ordonner un arrêt de la phase de régénération lorsque cette troisième valeur est supérieure à un seuil de richesse ;
- il peut comprendre un troisième catalyseur de type trois-voies, intercaléo entre une sortie du premier catalyseur et une entrée du filtre à particules, et traitant des oxydes d’azote n’ayant pas été traités par le premier catalyseur.
L’invention propose également une ligne d’échappement comprenant une partie amont destinée à être connectée à une sortie de gaz d’échappement d’un moteur thermique à essence d’un véhicule, une partie aval, et un dispositif5 de dépollution du type de celui présenté ci-avant et au moins en partie intercalé entre ces parties amont et aval.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moteur thermique à essence, et une ligne d’échappement du type de celle présentée ci-avant et connectée à une sortie0 de gaz d’échappement de ce moteur thermique.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l’unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d’un véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement comportant une5 partie d’un exemple de réalisation d’un dispositif de dépollution selon l’invention.
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de dépollution DD destiné à équiper une ligne d’échappement LE connectée à une sortie de gaz d’échappement d’un moteur thermique MT à essence d’un0 véhicule V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré non limitativement sur l’unique figure. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule comprenant un groupe motopropulseur (ou GMP) comportant au moins un moteur thermique à essence. Ainsi, elle concerne au moins les véhicules terrestres et maritimes (ou fluviaux).
5 On notera que l’invention ne concerne pas seulement les véhicules ayant un GMP ne comportant qu’un moteur thermique à essence. Elle concerne en effet également les véhicules ayant un GMP hybride, c’est-à-dire comportant au moins un moteur thermique à essence et au moins une machine motrice non thermique (comme par exemple un moteur électrique).
0 On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur l’unique figure une partie d’un exemple de véhicule V (ici automobile) comprenant un GMP et une ligne d’échappement LE comportant au moins une partie d’un exemple de réalisation d’un dispositif de dépollution DD selon l’invention.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le5 GMP ne comprend qu’un moteur thermique MT à essence. Mais comme indiqué ci-avant, le GMP pourrait être hybride et donc pourrait aussi comporter au moins une machine motrice non thermique.
Le fonctionnement du moteur thermique MT est supervisé par un calculateur CA. Par ailleurs, ce moteur thermique MT produit des gaz0 d’échappement qu’il délivre sur une sortie S à laquelle est connectée une partie amont P1 d’une ligne d’échappement LE chargée d’évacuer des gaz d’échappement après qu’ils aient été traités par un dispositif de dépollution DD.
Comme illustré sur l’unique figure, un dispositif de dépollution DD, selon l’invention, comprend au moins un premier catalyseur CT1 , un filtre à5 particule FP et un deuxième catalyseur CT2. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur l’unique figure, ce premier catalyseur CT1 , ce filtre à particule FP et ce deuxième catalyseur CT2 peuvent être logés dans un boîtier (ou réceptacle) BD qui est intercalé entre la partie amont P1 de la ligne d’échappement LE et une partie aval P2 de cette dernière (LE) dont l’extrémité0 libre communique avec l’extérieur.
Le premier catalyseur CT1 est de type trois-voies et destiné à être couplé à la partie amont P1 de la ligne d’échappement LE. Ce premier catalyseur CT1 est agencé de manière à traiter des polluants dont les oxydes d’azote (ou NOx) qui sont produits par le moteur thermique MT et délivrés sur sa sortie S.
Par exemple, il peut classiquement contenir des métaux précieux, tels 5 que le platine, le palladium ou le rhodium, qui provoquent les trois réactions d’oxydo-réduction simultanées, présentées dans la partie introductive, en présence d’oxydes d’azote.
Le filtre à particules FP est couplé à la sortie du premier catalyseur CT1 et est destiné à être couplé à la partie aval P2 de la ligne d’échappemento LE. Ce filtre à particules FP est agencé de manière à filtrer, par stockage interne, des particules de suie qui sont produites par le moteur thermique MT. On reviendra plus loin sur la constitution de ce filtre à particules FP.
Le deuxième catalyseur CT2 est de type trois-voies et destiné à être intercalé entre la sortie du filtre à particules FP et la partie aval P2 de la ligne5 d’échappement LE. Ce deuxième catalyseur CT2 est agencé de manière à agir principalement pendant une phase de régénération du filtre à particules FP, déclenchée en cas d’alerte de saturation de ce dernier (FP). Plus précisément, l’agencement du deuxième catalyseur CT2 lui permet, pendant chaque phase de régénération, de stocker, en interne, de l’oxygène (O2) issu du moteur0 thermique MT et ayant traversé le premier catalyseur CT 1 et le filtre à particules FP sans avoir été complètement consommé afin de contribuer au traitement des oxydes d’azote qui n’ont pas été éliminés par le premier catalyseur CT 1 du fait de la phase de régénération.
Ce premier catalyseur CT 1 peut être à base de métaux précieux, tels5 que le platine, le palladium ou le rhodium, déposés sur des oxydes de type alumine et/ou mixtes de type cérine/zircone dopées par d’autres éléments.
On comprendra que chaque phase de régénération du filtre à particules FP alimente le premier catalyseur CT1 avec un important excès d’oxygène (par exemple avec une concentration d’environ 20% au lieu0 d’environ 1 % en fonctionnement normal du moteur thermique MT), ce qui rend la destruction des oxydes d’azote quasiment impossible dans le premier catalyseur CT1 du fait d’une saturation en oxygène, et conduit à un passage d’une quantité importante d’oxygène (non consommée) au travers du premier catalyseur CT1 vers le filtre à particules FP qui s’en servira pour brûler les particules de suie. C’est donc cet oxygène non consommé par le premier catalyseur CT 1 et le filtre à particules FP qui est ensuite stocké par le deuxième catalyseur CT2 pour traiter avantageusement les oxydes d’azote. La capacité de stockage d’oxygène du deuxième catalyseur CT2 permet de ramener la richesse des gaz d’échappement à la stœchiométrie normale (ou habituelle), ce qui permet alors aux métaux précieux que contient ce deuxième catalyseur CT2 de traiter efficacement les oxydes d’azote que le premier catalyseur CT 1 n’a pas pu traiter en raison de son importante perte d’efficacité, et ainsi d’éviter qu’ils ne sortent à l’extérieur. Il est rappelé que la combustion des particules de suie dans le filtre à particules FP consomme une très grande partie de l’oxygène non consommé par le premier catalyseur CT1. Ainsi, l’invention permet une dépollution efficace et sensiblement constante y compris pendant les phases de régénération. L’alerte de saturation est déclenchée lorsque la charge en cours du filtre à particules FP est supérieure à un seuil prédéfini. Par exemple, ce seuil peut être compris entre 4 g/L et 6 g/L de filtre à particules FP. Par exemple, cette charge en cours peut être estimée en fonction d’une contre-pression qu’elle induit et qui est gênante pour le bon fonctionnement du moteur thermique MT et par exemple au moyen d’un capteur de pression relative ou absolue. Ce capteur de pression peut être connecté en amont et en aval du filtre à particules FP pour mesurer la contre-pression aux bornes du filtre à particules FP. En variante il pourrait être connecté en amont du premier catalyseur CT1 et en aval du deuxième catalyseur CT2. D’une manière générale, la mesure de pression fonctionne tant que le filtre à particules FP est entre les deux connections du capteur de pression. Au lieu d’utiliser un capteur de pression, on peut utiliser un estimateur d’émissions de particules fondé sur une cartographie du champ moteur. Cet estimateur peut, par exemple, être une fonctionnalité assurée par le calculateur CA, ou bien par un processeur PR du dispositif de dépollution DD qui sera décrit plus loin.
A titre d’exemple, pendant une phase de régénération le calculateur CA qui contrôle le moteur thermique MT peut interrompre l’injection d’essence afin qu’il n’y ait plus que de l’air avec environ 20% d’oxygène qui balaie la chambre de combustion et rentre dans la ligne d’échappement LE en faisant ainsi chuter la richesse des gaz d’échappement. Mais toute autre technique connue de l’homme de l’art peut être mise en oeuvre pour baisser fortement la richesse des gaz d’échappement.
5 Par exemple, le filtre à particules FP peut comprendre des composés ou des pérovskites qui favorisent la combustion des particules de suie à une température qui est inférieure à un seuil de température et/ou une porosité réduite par rapport à une porosité normale afin d’améliorer l’efficacité de filtration. Ce seuil de température est par exemple compris entre 450 °C eto 500 °C. Plus la température de combustion est faiblq plus on s’assure que les phases de régénération seront efficaces quelle que soit l’utilisation qui est faite du véhicule V, y compris en cas de circulation principalement en zone urbaine.
Par exemple, pour obtenir une température de combustion d’environ 400 °C avec des composés, ces derniers peuvent êtrechoisis parmi Ce, Ce-Zr5 et Ce-Pr. On notera que l’un au moins de ces trois derniers composés peut être éventuellement dopé par un métal précieux tel que Pd ou Ag. Il est rappelé que l’oxydo-réduction de l’oxyde de Cérium qui permet la combustion des particules de suie est donné par la relation Ce203 + ½ O2 <® 2 Ce02.
De même, pour obtenir une température de combustion d’environ0 400 °C avec des pérovskites, ces dernières peuvent âre choisies parmi
La/Sr/Ag/Mn (ou LSAM) et La/Sr/Ag/Fe (ou LSAF), par exemple.
Ces composés peuvent éventuellement faire partie d’une membrane, par exemple en alumine (ou en un autre oxyde mixte), pour à la fois améliorer l’efficacité de filtration et la régénération à basse température.
5 Un intérêt significatif d’avoir recours dans le filtre à particules FP à une pérovskite à base de La/Sr/Ag/Fe (ou LSAF) est que cet oxyde mixte en utilisant l’oxygène de la vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement pour se ré-oxyder peut produire vers 400°C de l’hyctogène (H2). Ce dernier, qui est un réducteur puissant, sert alors dans le deuxième catalyseur CT2 à0 accélérer le traitement des oxydes d’azote. Ce phénomène de ré-oxydation peut intervenir à chaque fois que la pérovskite à base de La/Sr/Ag/Fe se ré oxyde, améliorant ainsi significativement le traitement des oxydes d’azote (NOx).
Lorsque l’on choisit en variante ou en complément, de réaliser un filtre à particules FP ayant une porosité réduite par rapport à une porosité normale (ou habituelle) d’un filtre à particules de l’art antérieur, cette porosité doit être 5 optimisée afin de ne pas provoquer une contre-pression rédhibitoire pour le fonctionnement nominal du moteur. Il est rappelé que la porosité normale est égale à environ 55%. Par exemple, la porosité peut être réduite d’environ 20% par rapport à la porosité normale qui est d’environ 15 pm (55%).
On notera que l’on peut utiliser à la fois une porosité optimisée et uneo imprégnation des parois poreuses avec l’un des composés précités (éventuellement dopé) ou l’une des pérovskites précitées.
On notera également que le deuxième catalyseur CT2 peut, par exemple, comprendre des oxydes mixtes de Ce-Zr pour le stockage d’oxygène, et du rhodium en excès par rapport à une concentration normale (ou habituelle)5 d’un catalyseur de l’art antérieur pour le traitement des oxydes d’azote. Il est rappelé que la concentration normale est égale à environ 0,2% en masse. Par exemple, la concentration peut être augmentée d’environ 50% par rapport à la concentration normale.
On notera également, comme illustré non limitativement sur l’unique0 figure, que le dispositif de dépollution DD peut aussi comprendre au moins un premier capteur CP1 et un deuxième capteur CP2 ainsi qu’un processeur PR.
Le premier capteur CP1 est chargé de mesurer en amont du premier catalyseur CT1 une première valeur v1 qui est représentative du pourcentage d’oxygène dans les gaz d’échappement sortant par la sortie S du moteur5 thermique MT. Dans l’exemple illustré non limitativement sur l’unique figure, le premier capteur CP1 est installé à l’intérieur du boîtier BD. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il pourrait être installé dans la partie amont P1 de la ligne d’échappement LE.
Le deuxième capteur CP2 est installé entre le filtre à particules FP et0 le deuxième catalyseur CT2 (et donc ici dans le boîtier BD), et est chargé de mesurer une seconde valeur v2 qui est aussi représentative du pourcentage d’oxygène, mais cette fois en sortie du filtre à particules FP.
Le processeur PR est chargé de déterminer une différence entre la première valeur v1 et la seconde valeur v2 et d’ordonner (par exemple au calculateur CA) l’arrêt de la phase de régénération en cours lorsque cette différence déterminée (v2 - v1 ) est inférieure à un seuil de différence.
On comprendra en effet que lors d’une phase de régénération, lorsque, 5 par exemple, l’injection d’essence est coupée, le premier catalyseur CT1 et le filtre à particules FP chargé en particules de suie vont consommer de l’oxygène, et donc la seconde valeur v2 (représentative de la richesse en aval du filtre à particules FP) sera différente de la première valeur v1 (représentative de la richesse en amont du premier catalyseur CT1 ). Par conséquent, lorsqueo la première valeur v1 et la seconde valeur v2 sont égales, on est certain que la régénération est terminée et donc que la coupure d’injection doit être arrêtée. La valeur du seuil de différence peut être choisie égale à zéro (0), ou légèrement supérieure à zéro (0) afin d’anticiper légèrement la survenue de la fin effective de la régénération.
5 L’objectif de cette dernière option est de contrôler en temps réel la durée de la phase de régénération, car cette dernière ne doit être ni trop courte, ni trop longue. En effet, la durée de la coupure d’injection doit être suffisamment longue pour que le premier catalyseur CT1 ne consomme pas complètement l’oxygène, par la présence dans sa phase active d’éléments (comme par0 exemple des oxydes mixtes de type Ce-Zr) qui stockent l’oxygène en excès (pour compenser l’écart à la stœchiométrie), et ainsi en laisse passer vers le filtre à particules FP pour qu’il se régénère en brûlant les particules de suie qu’il stocke.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur l’unique figure, le5 processeur PR fait partie du calculateur CA qui supervise le fonctionnement du moteur thermique MT. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il pourrait être externe à ce calculateur CA, tout en étant couplé à ce dernier (CA), directement ou indirectement (par exemple via un réseau de communication du véhicule V (éventuellement de type multiplexé)). Dans cette dernière alternative, le0 processeur PR est de préférence éloigné de la ligne d’échappement LE, afin de ne pas être exposé aux températures relativement importantes régnant dans son environnement.
Par exemple, l’un au moins des premier CP1 et deuxième CP2 capteurs peut être choisi parmi une sonde d’oxygène, stoechiométrique ou proportionnelle, chargée de mesurer une quantité d’oxygène, et un capteur capable de mesurer à la fois les quantités d’oxygène et d’oxydes d’azote.
On notera également que le processeur PR peut être aussi agencé de 5 manière à déduire la charge en particules de suie du filtre à particules FP de la différence déterminée (v2 - v1 ) et de la capacité de stockage d’oxygène du premier catalyseur CT1 . Dans ce cas, le processeur PR peut comparer cette charge déduite à une estimée de charge fournie par un modèle d’estimation de la charge en particules de suie du filtre à particules FP, et en cas de différenceo entre ces charges déduite et estimée, le processeur PR peut adapter ce modèle en fonction de cette différence déterminée entre la première valeur v1 et la seconde valeur v2 (soit v2 - v1 ). On peut donc ainsi vérifier, et éventuellement recaler, le modèle. En effet, la masse d’oxygène qui est consommée est directement proportionnelle à la masse de particules de suie5 brûlées lors de la phase de régénération et à la capacité de stockage d’oxygène du premier catalyseur CT 1 .
Ce modèle peut, par exemple, être utilisé par le calculateur CA ou bien par le processeur PR.
On notera également, comme illustré non limitativement sur l’unique0 figure, que le dispositif de dépollution DD peut aussi comprendre un troisième capteur CP3 installé en aval du deuxième catalyseur CT2 et mesurant une troisième valeur v3 qui est représentative de la richesse des gaz d’échappement en sortie du deuxième catalyseur CT2. Dans ce cas, le processeur PR peut être agencé de manière à ordonner (par exemple au5 calculateur CA) l’arrêt de la phase de régénération lorsque cette troisième valeur v3 est supérieure à un seuil de richesse.
Ce troisième capteur CP3 permet de contrôler l’ensemble du dispositif de dépollution DD afin d’éviter de générer des émissions d’oxydes d’azote en raison d’une durée de la phase de régénération trop longue. En effet, si la0 richesse dans le deuxième catalyseur CT2 bascule en milieu pauvre (excès d’oxygène) du fait d’une durée de régénération trop longue, ce deuxième catalyseur CT2 ne sera plus en mesure de traiter efficacement les d’oxydes d’azote. Par exemple, ce troisième capteur CP3 peut être choisi parmi une sonde d’oxygène, stoechiométrique ou proportionnelle, chargée de mesurer une quantité d’oxygène, et un capteur capable de mesurer à la fois les quantités d’oxygène et d’oxydes d’azote.
5 Dans l’exemple illustré non limitativement sur l’unique figure, le troisième capteur CP3 est installé à l’intérieur du boîtier BD. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il pourrait être installé dans la partie aval P2 de la ligne d’échappement LE.
On notera également, comme illustré non limitativement sur l’uniqueo figure, que le dispositif de dépollution DD peut aussi comprendre un troisième catalyseur CT3 de type trois-voies, intercalé entre la sortie du premier catalyseur CT1 et l’entrée du filtre à particules FP, et chargé de traiter des oxydes d’azote qui n’ont pas été traités par le premier catalyseur CT1 . Cette option permet d’augmenter la capacité de dépollution du dispositif de5 dépollution DD.
Ce troisième catalyseur CT3 peut, par exemple, être sensiblement identique au premier catalyseur CT 1 .
On notera également que sur l’unique figure les moyens de traitement (ou calcul) et de contrôle du dispositif de dépollution DD sont très0 schématiquement et fonctionnellement illustrés par le seul processeur PR qui est éventuellement un processeur de signal numérique (ou DSP (Digital Signal Processor)), éventuellement associé à une mémoire vive pour stocker des instructions pour la mise en oeuvre par ce processeur d’un programme informatique (ou logiciel (ou encore « software »)) ou de routines permettant5 de contrôler la durée de chaque phase de régénération. Par ailleurs, les moyens de traitement (ou calcul) et de contrôle du dispositif de dépollution DD peuvent comprendre un boîtier comportant des circuits intégrés (ou imprimés), reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération0 électrique ou électronique. De plus, ce dispositif de dépollution DD peut éventuellement comprendre une pluralité de processeurs, au moins une mémoire de masse, une interface d’entrée, et une interface de sortie pour la transmission des commandes d’arrêt de chaque phase de régénération.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de dépollution (DD) pour une ligne d’échappement (LE) d’un moteur thermique (MT) à essence d’un véhicule (V), ledit dispositif (DD) comprenant un premier catalyseur (CT1 ) de type trois-voies et destiné à être
5 couplé à une partie amont (P1 ) de ladite ligne d’échappement (LE), connectée à une sortie (S) dudit moteur thermique (MT), et traitant des oxydes d’azote produits par ce dernier (MT), et un filtre à particules (FP) couplé à une sortie dudit premier catalyseur (CT1 ), destiné à être couplé à une partie aval (P2) de ladite ligne d’échappement (LE), et filtrant par stockage interne des particuleso de suie produites par ledit moteur thermique (MT), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un deuxième catalyseur (CT2) de type trois-voies, destiné à être intercalé entre une sortie dudit filtre à particules (FP) et ladite partie aval (P2) de la ligne d’échappement (LE), et stockant, pendant une phase de régénération dudit filtre à particules (FP) déclenchée en cas d’alerte de5 saturation de ce dernier (FP), de l’oxygène issu dudit moteur thermique (MT) et ayant traversé lesdits premier catalyseur (CT 1 ) et filtre à particules (FP) sans avoir été complètement consommé, la capacité de stockage d’oxygène du deuxième catalyseur (CT2) étant apte à ramener la richesse des gaz d’échappement à la stœchiométrie normale avec une concentration en0 oxygène d’environ 1 % en phase de régénération du filtre à particule, afin de contribuer au traitement des oxydes d’azote n’ayant pas été éliminés par ledit premier catalyseur (CT 1 ).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit filtre à particules (FP) comprend des composés ou des pérovskites favorisant une5 combustion desdites particules de suie à une température inférieure à un seuil de température et/ou une porosité réduite par rapport à une porosité normale.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit filtre à particules (FP) comprend une pérovskite à base de La/Sr/Ag/Fe qui utilise de l’oxygène d’une vapeur d’eau contenue dans des gaz d’échappement pour se0 ré-oxyder et produire de l’hydrogène qui est alors utilisé dans ledit deuxième catalyseur (CT2) pour accélérer le traitement desdits oxydes d’azote.
4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit deuxième catalyseur (CT2) comprend des oxydes mixtes de Ce-Zr pour le stockage d’oxygène et du rhodium en excès par rapport à une concentration normale pour le traitement des oxydes d’azote.
5 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend i) un premier capteur (CP1 ) mesurant en amont dudit premier catalyseur (CT1 ) une première valeur représentative d’un pourcentage d’oxygène, ii) un deuxième capteur (CP2) installé entre lesdits filtre à particules (FP) et deuxième catalyseur (CT2) et mesurant une seconde valeuro représentative d’un pourcentage d’oxygène, et iii) un processeur (PR) déterminant une différence entre lesdites première et seconde valeurs et ordonnant un arrêt de ladite phase de régénération lorsque cette différence déterminée est inférieure à un seuil de différence.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’un au5 moins desdits premier (CP1 ) et deuxième (CP2) capteurs est choisi parmi une sonde d’oxygène, stoechiométrique ou proportionnelle, mesurant une quantité d’oxygène, et un capteur capable de mesurer à la fois les quantités d’oxygène et d’oxydes d’azote.
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit0 processeur (PR) déduit une charge en particules de suie dudit filtre à particules
(FP) de ladite différence déterminée et d’une capacité de stockage d’oxygène dudit premier catalyseur (CT1 ), puis compare cette charge déduite à une estimée de charge fournie par un modèle d’estimation de la charge en particules de suie dudit filtre à particules (FP), et en cas de différence entre ces5 charges déduite et estimée, adapte ledit modèle en fonction de ladite différence déterminée entre lesdites première et seconde valeurs.
8. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend un troisième capteur (CP3) installé en aval dudit deuxième catalyseur (CT2) et mesurant une troisième valeur représentative d’une0 richesse des gaz d’échappement en sortie dudit deuxième catalyseur (CT2), et en ce que ledit processeur (PR) ordonne un arrêt de ladite phase de régénération lorsque cette troisième valeur est supérieure à un seuil de richesse.
9. Ligne d’échappement (LE) comprenant i) une partie amont (P1 ) destinée à être connectée à une sortie (S) de gaz d’échappement d’un moteur thermique (MT) à essence d’un véhicule (V), et ii) une partie aval (P2), caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de dépollution (DD) selon
5 l’une des revendications précédentes au moins en partie intercalé entre lesdites parties amont (P1 ) et aval (P2).
10. Véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) à essence, caractérisé en ce qu’il comprend une ligne d’échappement (LE) selon la revendication 9, connectée à une sortie (S) de gaz d’échappement dudito moteur thermique (MT).
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