FR2843166A1 - Dispositif de purification des emissions d'echappement pour un moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Un dispositif de purification des émissions d'échappement (23) comprend un agent de retenue de composé du soufre (61) disposé sur le trajet d'échappement (63) d'un moteur à combustion interne, destiné à retenir un composé du soufre, un agent de retenue des NOx (62) disposé en aval de l'agent de retenue de composé du soufre (61) dans le gaz d'échappement, destiné à retenir les NOx et les composés du soufre lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est pauvre, et une unité d'addition d'agent réducteur (70) destinée à ajouter un agent réducteur au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NOx (62). La concentration en composé du soufre contenu dans l'agent réducteur ajouté par l'unité d'addition d'agent réducteur (70) est inférieure à la concentration d'au moins le composé du soufre contenu dans le carburant fourni à la chambre de combustion (5) du moteur à combustion interne. Ainsi, l'empoisonnement par le soufre de l'épurateur des émissions d'échappement peut être évité, tout en réduisant en même temps le taux de consommation de carburant.

Description

DISPOSITIF DE PURIFICATION DES EMISSIONS D'ECHAPPEMENT POUR UN
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à
combustion interne.
2. Description de la technique apparentée
En général, dans le cas o un gaz d'échappement circulant dans un épurateur des émissions d'échappement, supportant un agent de retenue des NO,, contient un composé du soufre (SO., etc.), la capacité de purification des émissions d'échappement de l'épurateur des émissions d'échappement est
connue comme étant dégradée par un empoisonnement par le soufre.
De manière à empêcher la capacité de purification des émissions d'échappement de l'épurateur des émissions d'échappement d'être dégradée en raison d'un empoisonnement par le soufre, la publication de brevet japonais non examinée N0 6-346 768 décrit un dispositif de purification des émissions d'échappement dans lequel un agent de retenue de composé du soufre capable de retenir le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est disposé en amont de l'épurateur des émissions d'échappement dans le gaz d'échappement. Dans ce dispositif de purification des émissions d'échappement, lorsque le composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre est libéré, le gaz d'échappement contenant le composé du soufre libéré est empêché de circuler dans l'épurateur des émissions d'échappement pour protéger ainsi l'épurateur des émissions d'échappement contre l'empoisonnement par le soufre. Comme décrit ci-dessus, un dispositif de purification des émissions d'échappement comprenant un épurateur des émissions d'échappement est nécessaire pour éviter un empoisonnement par le soufre de l'épurateur des émissions
d'échappement.
Avec un épurateur des émissions d'échappement supportant un agent de retenue des NO,, le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'épurateur des émissions d'échappement est enrichi par une pointe riche de manière à libérer les NO, retenus dans l'agent de retenue des NO, . Lors de l'introduction de la pointe riche, c'est-à-dire lors d'un enrichissement du rapport air-carburant du gaz d'émission d'échappement, du carburant est nécessaire. Le carburant consommé pour la pointe riche est avantageusement faible en quantité pour minimiser la consommation en carburant. Dans le dispositif de purification des émissions d'échappement décrit dans la publication citée ci-dessus, de ce fait, la quantité de consommation de carburant pour la pointe riche doit être réduite
autant que possible.
Au vu de cette situation, le but de cette invention est de fournir un dispositif de purification des émissions d'échappement destiné à réduire la quantité de consommation de carburant tout en évitant en même temps un empoisonnement par le
soufre d'un épurateur des émissions d'échappement.
RESUME DE L'INVENTION
Conformément à un premier aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, comprenant un agent de retenue de composé du soufre disposé sur le trajet d'échappement du moteur à combustion interne en vue de retenir le composé du soufre, un agent de retenue des NO, disposé en aval de l'agent de retenue de composé du soufre dans le gaz d'échappement en vue de retenir les NO, et les composés du soufre lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est pauvre, et un moyen d'addition d'agent réducteur destiné à ajouter un agent réducteur au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NOS, dans lequel la concentration du composé du soufre contenu dans l'agent réducteur ajouté par le moyen d'addition d'agent réducteur est inférieure à la concentration d'au moins le composé du soufre contenu dans le carburant fourni à une chambre de combustion du moteur à
combustion interne.
Dans cet aspect de l'invention, la prévision de l'agent de retenue de composé du soufre en amont de l'agent de retenue des NO. dans le gaz d'échappement élimine sensiblement le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO.. De même, le composé du soufre contenu dans l'agent réducteur ajouté au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, est faible en concentration. Donc, l'introduction
du composé du soufre dans l'agent de retenue des NO, est diminué.
En outre, le carburant de la quantité minimum nécessaire pour libérer les NO, de l'agent de retenue des NO, peut être ajouté au gaz d'échappement, permettant ainsi de diminuer une consommation inutile de carburant. Conformément au premier aspect de l'invention, de ce fait, la quantité de consommation de carburant peut être réduite tout en évitant en même temps un empoisonnement par le soufre de l'épurateur des émissions d'échappement. Conformément à un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, comprenant en outre une dérivation destinée à contourner l'agent de retenue des NO, et une soupape de régulation de débit destinée à commander le débit du gaz d'échappement circulant dans la dérivation, dans lequel l'agent de retenue de composé du soufre retient le composé du soufre dans le gaz d'échappement circulant dans celui-ci lorsque les conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites
et libère le composé du soufre retenu ainsi lorsque les.
conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites et dans lequel les conditions de libération de composé du soufre sont amenées à être satisfaites et la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans la dérivation lorsque le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composé du soufre. Dans cet aspect de l'invention, les conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites, par exemple, dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue du composant de soufre est pauvre ou dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre est pratiquement égal au rapport aircarburant stoechiométrique ou bien est riche, et, en même temps, la température de l'agent de retenue de composé du soufre est inférieure à la température de libération du composé du soufre, alors que les conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites, par exemple, dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre est pratiquement égal au rapport air-carburant stoechiométrique ou bien est riche et, en même temps, la température de l'agent de retenue de composé du soufre est supérieure à la température de
libération de composé du soufre.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, comprenant en outre un trajet annulaire se subdivisant à partir du trajet d'échappement et retournant vers la partie de subdivision et une soupape de régulation de débit destinée à commander le débit du gaz d'échappement circulant dans le trajet annulaire ainsi que le sens dans lequel le gaz d'échappement circule dans le trajet annulaire, dans lequel l'agent de retenue de composé du soufre retient le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci, lorsque les conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites, et libère le composé du soufre retenu ainsi lorsque les conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites, dans lequel un agent de retenue des NO, est disposé sur le trajet annulaire et la soupape de régulation de débit est disposée au niveau de la partie de subdivision et dans lequel, lorsque le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composé du soufre, les conditions de libération de composé du soufre sont amenées à être satisfaites et en même temps, la soupape de régulation de débit amène la plus grande partie du gaz d'échappement à circuler par le trajet d'échappement en aval de la partie de subdivision sans
circulation dans le trajet annulaire.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel le moyen d'addition d'agent réducteur est disposé sur le trajet
annulaire.
Dans le cas o le moyen d'addition d'agent de réduction est disposé en amont de la soupape de régulation de débit dans le gaz d'échappement, l'agent réducteur serait de façon indésirable fixé à la soupape de régulation de débit. Avec le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à cet aspect de l'invention, au contraire, le moyen d'addition d'agent réducteur est disposé sur le trajet annulaire et, ainsi, en aval de la soupape de régulation de débit dans le gaz d'échappement, permettant ainsi d'éviter le problème de ce que l'agent réducteur serait ou pourrait être fixé à la soupape de
régulation de débit.
Conformément à un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans le trajet annulaire depuis le trajet d'échappement de manière à circuler dans un premier sens par le trajet annulaire dans le cas o la soupape de régulation de débit se trouve dans une première position de travail et, la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans le trajet annulaire à partir du trajet d'échappement de manière à circuler dans le sens opposé par le trajet annulaire dans le cas o la soupape de régulation de débit se trouve dans
une seconde position de travail.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel l'agent de retenue des NO, est supporté sur un filtre à particules capable de piéger les particules contenues dans le gaz d'échappement
circulant dans celui-ci.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel la concentration en composé du soufre contenu dans l'agent
réducteur est pratiquement nulle.
Conformément à un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel l'agent réducteur
est une huile légère ou du méthane.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel l'agent réducteur est stocké dans un réservoir différent du réservoir destiné à stocker le carburant fourni à la chambre de combustion
du moteur à combustion interne.
Conformément à encore un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, dans lequel l'agent réducteur est d'une qualité modifiée par rapport au carburant fourni à la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Conformément à un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de purification des émissions d'échappement pour un moteur à combustion interne, comprenant un réservoir présentant deux trajets d'alimentation en carburant comprenant un trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant à la chambre de combustion du moteur à combustion interne et un trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant au moyen d'addition d'agent réducteur et une unité de désulfuration destinée à modifier la qualité du carburant, disposée dans le trajet d'alimentation en carburant en vue de fournir le carburant au moyen d'addition d'agent réducteur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSSINS
La présente invention peut être plus complètement comprise à
partir de la description des modes de réalisation préférés de
l'invention présentés ci-dessous, en même temps que des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue simplifiée représentant l'ensemble d'un moteur à combustion interne comprenant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à l'invention, La figure 2 est une vue simplifiée représentant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, Les figures 3A à 3C sont des vues simplifiées représentant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un second mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une vue simplifiée représentant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, La figure 5 est une vue simplifiée représentant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, et Les figures 6A et 6B sont des vues destinées à expliquer le
fonctionnement de l'élimination des fines particules.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à l'invention sera expliqué ci-dessous en faisant référence aux dessins. La figure 1 représente un moteur diesel à -7 combustion par compression d'un type à injection dans le cylindre comprenant un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à l'invention. Le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à l'invention est applicable également à un moteur à combustion interne d'un
type à allumage par étincelle.
En se référant aux figures 1 et 2, la référence numérique 1 indique un corps de moteur, la référence numérique 2 un bloc-cylindres, la référence numérique 3 une culasse, la référence numérique 4 un piston, la référence numérique 5 une chambre de combustion, la référence numérique 6 un injecteur de carburant à commande électrique, la référence numérique 7 une soupape d'admission, la référence numérique 8 un orifice d'admission, la référence numérique 9 une soupape d'échappement et la référence numérique 10 un orifice d'échappement. L'orifice d'admission 8 est relié à un réservoir d'égalisation de pression 12 par un branchement d'admission correspondant 11, et le réservoir d'égalisation de pression 12 est relié à un compresseur 15 d'un turbocompresseur d'échappement 14 par un
conduit d'admission 13.
A l'intérieur du conduit d'admission 13 est disposé un papillon des gaz 17 entraîné par un moteur pas-à-pas 16. En outre, une unité de refroidissement 18 est disposée autour du conduit d'admission 13 en vue de refroidir l'air d'admission circulant dans le conduit d'admission 13. Dans le moteur à combustion interne représenté sur la figure 1, l'eau de refroidissement du moteur est conduite dans l'unité de refroidissement 18 et l'air d'admission est refroidi par l'eau de refroidissement du moteur. Par ailleurs, l'orifice d'échappement 10 est relié à une turbine d'échappement 21 du turbocompresseur d'échappement 14 par un collecteur d'échappement 19 et un tuyau d'échappement 20 et la sortie de la turbine d'échappement 21 est reliée au dispositif de purification des émissions d'échappement 23, décrit en détail
ci-dessous, par un tuyau d'échappement 22.
Le collecteur d'échappement 19 et le réservoir d'égalisation de pression 12 sont reliés l'un à l'autre par un trajet de
recirculation des gaz d'échappement (appelé ci-après RGE) 24.
Une soupape de commande RGE à commande électrique 25 est disposée dans le trajet RGE 24. Une unité de refroidissement RGE 26 est disposée autour du trajet RGE 24 en vue de refroidir le gaz RGE circulant dans le trajet RGE 24. Dans le moteur à combustion interne représenté sur la figure 1, l'eau de refroidissement du moteur est guidée dans l'unité de refroidissement RGE 26 et le gaz RGE est refroidi. Les injecteurs de carburant 6 sont reliés à un réservoir de carburant et à une rampe commune 27 par des canalisations d'alimentation en carburant 6a. Le carburant est fourni dans la rampe commune 27 à partir d'une pompe de carburant à refoulement variable à commande électrique 28. Le carburant fourni dans la rampe commune 27 est fourni aux injecteurs de carburant 6 par les canalisations d'alimentation en carburant 6a. Un capteur de pression de carburant 29 est monté sur la rampe commune 27 en vue de détecter la pression de carburant dans la rampe commune 27. La valeur de refoulement de la pompe de carburant 28 est commandée sur la base du signal de sortie du capteur de pression de carburant 29 de sorte que la pression de carburant dans la
rampe commune 27 atteigne une pression de carburant cible.
L'unité de commande électronique (ECU) 40 comprend un ordinateur numérique qui, à son tour, comporte une mémoire ROM (mémoire morte) 42, une mémoire RAM (mémoire vive) 43, une unité UC (microprocesseur) 44, un port d'entrée 45 et un port de sortie 46 reliés les uns aux autres par un bus bidirectionnel 41. Le signal de sortie du capteur de pression de carburant 29 est appliqué en entrée au port d'entrée 45 par l'intermédiaire
d'un convertisseur A/N (analogique/numérique) correspondant 47.
Une pédale d'accélérateur 51 est reliée à un capteur de charge 52 destiné à générer une tension de sortie proportionnelle à la quantité d'enfoncement de la pédale d'accélération 51. La tension de sortie du capteur de charge 52 est appliquée en entrée au port d'entrée 45 par l'intermédiaire d'un convertisseur A/N 47 correspondant. En outre, le port d'entrée 45 est relié à un capteur d'angle de vilebrequin 53 destiné à générer une impulsion de sortie à chaque fois que le vilebrequin tourne par exemple de 30 degrés. Le port de sortie 46 est, en revanche, relié à la soupape d'injection de carburant 6, au moteur 16, à la soupape de commande RGE 25 et à la pompe
de carburant 28 par un circuit d'attaque correspondant 48.
Ensuite, la configuration du dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme à l'invention sera expliquée en faisant référence à la figure 2. Le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme à l'invention comprend un agent de retenue de composé du soufre 61 capable de retenir un composé du soufre (SO., etc.) du gaz d'échappement circulant dans celui-ci et un agent de retenue des NO, 62 capable de retenir les composants autres que le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci ou, en
particulier, les NO. dans le gaz d'échappement.
L'agent de retenue de composé du soufre 61 est incorporé dans un boîtier 64 disposé sur le tuyau d'échappement (trajet d'échappement du moteur) 63 relié à la sortie de la turbine d'échappement 21. L'agent de retenue de composé du soufre 61 est muni d'un capteur de température 65 destiné à détecter la température de l'agent de retenue de composé du soufre 61. Le capteur de température 65 est relié au port d'entrée 45 de l'unité ECU 40 par l'intermédiaire d'un convertisseur A/N 47 correspondant. Un tube d'échappement 66 est disposé en aval du tube d'échappement 63 dans le gaz d'échappement. Le tube d'échappement 66 comprend un tube d'échappement amont 66a, une partie de subdivision 66b, un tube de subdivision du côté agent de retenue 66c, un tube de subdivision du côté contournement (dérivation) 66d et un tube d'échappement aval 66e. L'agent de retenue des NO. 62 est incorporé dans le boîtier 67 disposé sur le tube de subdivision
du côté agent de retenue 66c.
Le tube d'échappement 66 sera décrit plus en détail. Le tube d'échappement amont 66a est relié au tube d'échappement 63 disposé en amont du tuyau d'échappement 66. Le tube d'échappement amont 66a se subdivise au niveau de la partie de subdivision 66 en tube de subdivision du côté agent de retenue 66c et tube de subdivision du côté dérivation 66d destiné à contourner l'agent de retenue des NO, 62. Les tubes de subdivision 66c, 66d se fondent l'un à l'autre en aval de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement. Une soupape de régulation de débit 68 est disposée au niveau de la partie de subdivision 66b. La soupape de régulation de débit 68 est commandée par le moteur pas-à-pas 69 qui est relié au port de sortie 46 de l'unité ECU 40 par un circuit d'attaque
correspondant 48.
La soupape de régulation de débit 68 est susceptible de réguler le débit du gaz d'échappement circulant dans le tube de subdivision du côté dérivation 66d. En particulier, conformément à sa position fonctionnelle, la soupape de régulation de débit 68 peut réguler le rapport entre le débit du gaz d'échappement circulant dans le tube de subdivision du côté agent de retenue 66c et le débit du gaz d'échappement circulant dans le tube de subdivision du côté dérivation 66d. Par exemple, la soupape de régulation de débit 68 peut pivoter entre la position de fermeture du tube de subdivision du côté dérivation 66d (la position indiquée par la ligne pleine sur la figure 2) et la position de dérivation pour contourner l'agent de retenue des NO, 62 en fermant le tube de subdivision du côté agent de retenue 66c (la position indiquée par la ligne en pointillé) et détermine le débit du gaz d'échappement circulant dans chacun des tuyaux de subdivision 66c, 66d conformément à l'angle 0 par rapport à la position à laquelle le tube de subdivision du côté
agent de retenue 66c est fermé.
Le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme au premier mode de réalisation comprend en outre une unité d'addition d'agent réducteur (moyen d'addition d'agent réducteur) 70 disposée dans le tube de subdivision du côté agent de retenue 66c en aval de la soupape de régulation de débit 68 en amont de l'agent de retenue des NO,, 62 dans le gaz d'échappement. L'unité d'addition d'agent réducteur 70 ajoute un agent réducteur au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO,, 62. Plus particulièrement, l'unité d'addition d'agent réducteur 70 est disposée à proximité de l'agent de retenue des NOx 62 de façon à injecter l'agent réducteur vers l'agent de retenue des NO., 62. L'unité d'addition d'agent réducteur 70 est reliée au port de sortie 46 de l'unité ECU 40 par un circuit d'attaque correspondant 48, de sorte que la quantité d'agent réducteur ajoutée au gaz d'échappement est régulée sur la base du signal émis depuis l'unité ECU 40. A ce propos, conformément à ce mode de réalisation, un carburant ayant une composition similaire à celle du carburant fourni à la chambre de combustion du moteur à combustion interne est utilisé comme agent réducteur. Bien qu'une explication soit donnée en prenant pour hypothèse que le carburant est ajouté au gaz d'échappement à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70, un carburant d'une composition différente de celle du carburant fourni à la chambre de combustion ou tout agent réducteur différent du carburant peut être utilisé avec un
effet égal.
Le rapport de l'air sur le carburant fourni au trajet d'échappement en amont de l'agent de retenue des NO, 62, à la chambre de combustion 5 et au trajet d'admission est appelé rapport air-carburant du gaz d'échappement. L'agent de retenue des NO, 62 du dispositif de purification des émissions d'échappement 23 retient les NO. du gaz d'échappement lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est pauvre, et libère les NO, retenus ainsi lorsque la concentration en oxygène du gaz d'échappement circulant dans celui-ci diminue. En outre, dans le cas o la concentration en oxygène du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 est faible et que le gaz d'échappement circulant dans celui-ci contient l'agent réducteur, les NO. libérés depuis
l'agent de retenue de NO, 62 sont réduits et purifiés.
Cet agent de retenue des NO, 62 est incapable de retenir davantage les NO, lorsque la quantité des NO, retenus ainsi augmente. En particulier, dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO. 62 continue d'être pauvre, la capacité de retenue des NO, de l'agent de retenue de NO. 62 diminue et alors l'agent de retenue des NO, 62 n'est plus capable de retenir les NO,, avec pour résultat que le gaz d'échappement qui a traversé l'agent de retenue des NO,, 62 contient toujours des NO,. Dans le cas o la quantité des NO, retenus par l'agent de retenue des NO. 62 dépasse une quantité prédéterminée, de ce fait, il est d'usage courant d'exécuter l'opération de pointe riche au cours de laquelle un gaz d'échappement présentant une faible concentration en oxygène et contenant une grande quantité d'agent réducteur est introduit dans l'agent de retenue des NO. 62 pour libérer et réduire ainsi les NO, retenus dans l'agent
de retenue des NO, 62.
Plus particulièrement, le capteur de NOX 71 monté en amont de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement détecte la quantité de NO,, dans le gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NOx 62 pour estimer la quantité de NO,, retenus par l'agent de retenue des NO, 62. Une fois que la quantité estimée de NO, dépasse une quantité prédéterminée, c'est-à-dire dans le cas o la capacité de retenue des NO, de l'agent de retenue des NO. 62 diminue, le carburant est ajouté, en tant qu'agent réducteur, au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62, à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 montée en amont de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement, en tant qu'opération de pointe riche. La quantité du carburant ajouté par l'unité d'addition d'agent réducteur 70 est suffisante pour diminuer la concentration en oxygène du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 et pour réduire les NO, libérés depuis l'agent de retenue des NO, 62 en même temps. Par suite de l'exécution de l'opération de pointe riche, pratiquement tous les NOX retenus dans l'agent de retenue des NO, 62 sont libérés et réduits, rétablissant ainsi la capacité de retenue des NO, de
l'agent de retenue des NO, 62.
Par ailleurs, l'agent de retenue des NO, 62 retient non seulement les NO,, mais également le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci. Une fois que le composé du soufre est retenu dans l'agent de retenue des NO,, 62, la capacité de retenue des NO, de l'agent de retenue des NO, 62 est diminuée. Le fait que la capacité de retenue des NO, de l'agent de retenue des NO,, 62 est diminuée par le composé du soufre qui est retenu par l'agent de retenue des NO, 62 est appelé
"empoisonnement par le soufre" de l'agent de retenue des NO, 62.
Plus particulièrement, avec une augmentation de la quantité du composé du soufre retenu par l'agent de retenue des NO,, 62, la quantité de NO,, qui peut être retenue par l'agent de retenue des NO,, 62 diminue. En d'autres termes, avec la progression de l'empoisonnement par le soufre de l'agent de retenue des NO,, 62, la capacité de retenue des NO,, de l'agent de retenue des NO,. 62 diminue. En général, de ce fait, une fois que l'agent de retenue des NO, 62 est empoisonné par le soufre, le processus derégénération de l'empoisonnement par le soufre est exécuté pour libérer le
composé du soufre de l'agent de retenue des NO,, 62.
Habituellement, pour libérer le composé du soufre retenu dans l'agent de retenue des NO,, 62, le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 doit être enrichi et, en même temps, la température de l'agent de retenue des NO, 62 doit être élevée au-delà de la température de
libération du soufre (par exemple environ 650 'C).
Dans le moteur diesel d'un type à allumage par compression, la température du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 pendant le fonctionnement normal du moteur est cependant très inférieure à la température de libération de soufre de l'agent de retenue des NO. 62. Pour exécuter le processus de régénération de l'empoisonnement par le soufre pour l'agent de retenue des NO, 62, de ce fait, le moteur à combustion interne doit être commandé d'une manière spéciale afin d'augmenter la température du gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne. Lorsque l'agent de retenue des NO, 62 atteint une température supérieure à la température de libération du soufre, en revanche, l'agent de retenue des NO, 62 est thermiquement dégradé et sa capacité de retenue des NO, est diminuée. De même, dans le cas o l'agent de retenue des NO, 62 contient une substance catalytique destinée à oxyder les composants du gaz d'échappement, les performances, telles que la capacité d'oxyder la substance catalytique, sont réduites par la chaleur. En outre, la libération du composé du soufre depuis l'agent de retenue des NO, 62 demande un temps relativement long et, de ce fait, le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NOx 62 doit être maintenu riche sur une période relativement longue, avec pour résultat que la consommation du carburant est augmentée et que le cot en carburant est considérablement accru. De même, dans le cas o l'agent de retenue des NO, 62 est supporté sur le filtre à particules (appelé ci-après filtre), comme décrit ultérieurement, les particules, qui peuvent être emprisonnées dans le filtre en grande quantité, seront brlées si la température du filtre 62 est élevée au- delà de la température de libération du soufre. Il en résulte que la température du filtre 62 augmentera dans une telle mesure qu'elle fera fondre le
filtre ou développera des fissures dans celui-ci.
Au vu de ceci, avec le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 représenté sur les figures 1 et 2, un agent de retenue de composé du soufre 61 destiné à retenir le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est disposé en amont de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement de sorte qu'un gaz d'échappement pratiquement dépourvu du composé du soufre circule dans l'agent de retenue des NO. 62. Il en résulte qu'il devient difficile pour le composé du soufre de circuler dans l'agent de retenue des NO. 62 au cours du fonctionnement normal du moteur à combustion interne ou, en particulier, au cours d'un fonctionnement autre que la pointe riche pour l'agent de retenue des NO, 62. Ceci diminue le nombre de fois o le processus de régénération de l'empoisonnement par
le soufre doit être exécuté pour l'agent de retenue des NO, 62.
Dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 représenté sur les figures 1 et 2, le carburant ajouté au gaz d'échappement depuis l'unité d'addition d'agent réducteur 70 disposée en amont de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement circule directement dans l'agent de retenue des NO. 62 pendant le fonctionnement de pointe riche destiné à libérer les NO, de l'agent de retenue des NO, 62. En général, le carburant contient un composé du soufre. Si le carburant ajouté circule directement dans l'agent de retenue des NO, 62, de ce fait, le composé du soufre du carburant se trouve retenu par l'agent de retenue des NO., 62, favorisant ainsi de façon indésirable l'empoisonnement par le soufre de l'agent de
retenue des NO,, 62.
Avec le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme au premier mode de réalisation de l'invention, au contraire, la concentration en composé du soufre contenu dans le carburant ajouté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 est inférieure à celle du composé du soufre dans le carburant fourni à la chambre de combustion 5 du moteur à combustion interne. En particulier, l'unité d'addition d'agent réducteur 70 ajoute un carburant à la faible concentration en composé du soufre au trajet d'échappement en amont de l'agent de retenue des NO, 62 mais en aval de l'agent de retenue de composé du soufre 61 dans le gaz d'échappement. De la sorte, même dans le cas o le carburant est ajouté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 comme lors de l'exécution de l'opération de pointe riche pour l'agent de retenue des NO., 62, par exemple, la quantité du composé du soufre contenu dans le gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO,, 62 est relativement faible et, de ce fait, la progression de l'empoisonnement par le
soufre de l'agent de retenue des NO, 62 est empêchée.
Particulièrement dans le cas o la concentration en composé du soufre du carburant ajouté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 est pratiquement nulle, pratiquement aucun composé du soufre ne circule dans l'agent de retenue des NO, 62 lors de l'exécution de l'opération de pointe riche pour l'agent de retenue des NO, 62. De même, pendant une période autre que l'opération de pointe riche pour l'agent de retenue des NO. 62, pratiquement la totalité du composé du soufre du gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne est éliminée par l'agent de retenue de composé du soufre 61 et, de ce fait, pratiquement aucun composé du soufre ne circule dans l'agent de retenue des NO, 62. Donc, dans le cas o la concentration en composé du soufre du carburant ajouté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 est pratiquement nulle, pratiquement aucun composé du soufre ne circule dans l'agent de retenue des NO, 62 et, de ce fait, l'exigence du processus de régénération de l'empoisonnement par le soufre pour
l'agent de retenue des NO, 62 est pratiquement éliminée.
Conformément au premier mode de réalisation de l'invention, l'agent de retenue de composé du soufre 61 retient le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci lorsque les conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites et libère le composé du soufre lorsque les conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites. Plus particulièrement, dans le cas o le rapport air- carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre 61 est pauvre ou dans le cas o le rapport air- carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre 61 est pratiquement égal au rapport air-carburant stoechiométrique ou bien riche, la température de l'agent de retenue de composé du soufre 61 étant inférieure à la température de libération de composé du soufre, alors l'agent de retenue du composant de soufre 61 retient le composé du soufre du gaz d'échappement alors que dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre 61 est riche et que la température de l'agent de retenue de composé du soufre 61 est supérieure à la température de libération de composé du soufre, par contre, l'agent de retenue de composé du soufre 61 libère le composé du
soufre ainsi retenu.
Dans cet agent de retenue de composé du soufre 61, la quantité du composé du soufre pouvant être retenu est réduite avec une augmentation de la quantité du composé du soufre ainsi retenu. En particulier, avec l'augmentation de la quantité du composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre 61, la capacité de retenue de composé du soufre de l'agent de retenue de composé du soufre 61 diminue. Une fois que la quantité du composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre 61 augmente au-delà d'une quantité prédéterminée, de ce fait, le processus de libération de composé du soufre est exécuté en vue de libérer le composé du soufre de
l'agent de retenue de composé du soufre 61.
Plus particulièrement, tout d'abord, la quantité du composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre 61 est estimée d'après la quantité du carburant fourni au trajet d'admission, à la chambre de combustion 5 et au trajet d'échappement en amont de l'agent de retenue de composé du soufre 61, pour estimer ainsi la quantité du composé du soufre retenue dans l'agent de retenue de composé du soufre 61. Dans le cas o la quantité estimée du composé du soufre dépasse la quantité prédéterminée, C'est-à-dire dans le cas o la capacité de retenue de composé du soufre de l'agent de retenue de composé du soufre 61 est réduite, le fonctionnement du moteur à combustion interne est commandé de manière à enrichir le rapport air-carburant du gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne et, en même temps, à élever la température du gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne. Il en résulte que les conditions de composé du soufre pour l'agent de retenue de composé du soufre 61 sont satisfaites et le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composé du soufre 61 pour rétablir ainsi la capacité de retenue de composé du soufre de l'agent de retenue de composé
du soufre 61.
Lorsque le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composé du soufre 61, cependant, le gaz d'échappement sortant en aval de l'agent de retenue de composé du soufre 61 contient une plus grande quantité du composé du soufre que le
gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne.
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Dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme au premier mode de réalisation, de ce fait, le processus de libération de composé du soufre pour l'agent de retenue de composé du soufre 61 est exécuté de telle manière que les conditions de libération de composé du soufre soient satisfaites et que la position de travail de la soupape de régulation de débit 58 soit passée à la position de dérivation pour permettre à la plus grande proportion du gaz d'échappement
de circuler dans le tube de subdivision du côté dérivation 66d.
Il en résulte que tant que les conditions de libération du composé du soufre sont satisfaites, pratiquement aucun gaz d'échappement ne circule dans l'agent de retenue des NO, 62 et donc, le gaz d'échappement contenant une grande quantité d'un composé du soufre est empêché de circuler dans l'agent de
retenue des NO, 62.
Comme décrit ci-dessus, l'agent de retenue de composé du soufre 61 retient fondamentalement le composé du soufre du gaz d'échappement circulant dans celui-ci et lorsque l'agent de retenue de composé du soufre 61 libère le composé du soufre ainsi retenu, le gaz d'échappement est empêché de traverser l'agent de retenue des NO, 62. De cette manière, le gaz d'échappement contenant le composé du soufre peut être empêché de circuler dans l'agent de retenue des NO., 62, permettant ainsi d'éliminer le composé du soufre du gaz d'échappement refoulé par le moteur à combustion interne en amont de l'agent de retenue
des NO,, 62 dans le gaz d'échappement.
Dans le cas o l'unité d'addition d'agent réducteur destinée à ajouter le carburant au gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO,, 62 est disposée en amont de la soupape de régulation de débit 68 dans le gaz d'échappement, le carburant est fixé de façon indésirable à la soupape de régulation de débit 68. Même dans le cas o le carburant dans une quantité appropriée à la libération et à la réduction des NO,, retenus par l'agent de retenue des NO,, 62 est injecté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur de manière à exécuter la pointe riche pour l'agent de retenue des NO,, 62, de ce fait, la quantité du carburant circulant réellement dans l'agent de retenue des NO, 62 est différente de la quantité appropriée décrite ci-dessus. En d'autres termes, il devient impossible de réguler correctement la quantité du carburant circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 lors de l'injection du carburant à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur. De même, une quantité accrue du carburant fixé à la soupape de la régulation de débit 68 empêchera le mouvement de la soupape de régulation de débit 68, rendant ainsi impossible de commander la soupape de régulation de débit 68. En outre, si l'unité d'addition d'agent réducteur est disposée en amont de la soupape de régulation de débit 68 dans le gaz d'échappement, la distance de l'unité d'addition d'agent réducteur à l'agent de retenue des NO, 62 est en général rallongée, et le carburant est fixé à la partie du tuyau d'échappement allant de l'unité d'addition d'agent réducteur à l'agent de retenue des NO, 62. Ceci rend également impossible de réguler correctement la quantité du carburant circulant dans l'agent de retenue des NO, 62 lors de l'injection
du carburant à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur.
Dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme au premier mode de réalisation de l'invention, au contraire, comme représenté sur la figure 2, l'unité d'addition d'agent réducteur 70 est disposée en aval de la soupape de la régulation de débit 68 et en amont de l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement. Donc, le carburant, lorsqu'il est injecté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70, est empêché de se fixer à la soupape de régulation de débit 68. Il en résulte que la quantité du carburant circulant dans l'agent de retenue des NO, 62, après avoir été injectés par l'unité d'addition d'agent réducteur 70, peut être correctement régulée, tandis qu'en même temps la soupape de régulation de débit 68 n'est pas empêchée de se déplacer. De même, en disposant l'unité d'addition d'agent réducteur 70 immédiatement en amont de l'agent de retenue des NO, 62 ou en effectuant l'injection à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70 dans la direction vers l'agent de retenue des NOx 62, la quantité de carburant circulant dans l'agent de retenue des NO. 62, après avoir été injecté à partir de l'unité
d'addition d'agent réducteur 70, peut être régulée correctement.
Ensuite, un dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme à un second mode de réalisation de l'invention sera expliqué en faisant référence aux figures 3A à 3C. Le dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation a une configuration similaire au dispositif de purification des émissions d'échappement 23 conforme au premier mode de réalisation, à l'exception de ce que la configuration du tuyau d'échappement 86 est différente de celle du tuyau d'échappement 66 conforme au premier mode de réalisation. Les figures 3A à 3C sont des vues simplifiées similaires à la figure 2. La figure 3A représente la soupape de régulation de débit 88 dans la première position de travail, la figure 3B la soupape de régulation de débit 88 dans la seconde position de travail et la figure 3C la soupape de
régulation de débit 88 à la position de travail intermédiaire.
Sur ces vues, les flèches indiquent la circulation du gaz d'échappement. Comme représenté sur les figures 3A à 3C, conformément au second mode de réalisation, le tuyau d'échappement 86 comprend des tuyaux d'échappement principaux 86a, 86e et des tuyaux de subdivision annulaire (trajets annulaires) 86c, 86d reliés aux tuyaux d'échappement principaux 86a, 86e. Un boîtier 87 ayant l'agent de retenue des NO, 62 incorporé dans celui-ci est disposé sur les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d. Une partie de subdivision 86b est disposée au niveau du point de jonction entre les tuyaux d'échappement principaux 86a, 86e et les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d. En particulier, les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d se subdivisent à partir de la partie de subdivision 86b des tubes d'échappement principaux 86a, 86e et retournent vers la partie de subdivision 86b. Les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d contiennent l'unité
d'addition d'agent réducteur 90.
Plus particulièrement, les tuyaux d'échappement principaux comprennent le tuyau d'échappement partiel amont 86a en amont de la partie de subdivision 86b dans le gaz d'échappement et le tuyau d'échappement partiel aval 86e en aval de la partie de subdivision 86b dans le gaz d'échappement. Les tuyaux de subdivision annulaire comprennent un premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c destiné à relier la partie de subdivision 86b à un premier côté de l'agent de retenue des NOz 62 et un second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d destiné à relier la partie de subdivision 86b à l'autre côté de l'agent de retenue des NO, 62. Le tuyau d'échappement partiel amont 86a se subdivise au niveau de la partie de subdivision 86b en trois tuyaux d'échappement comprenant le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c, le second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d et le tuyau d'échappement partiel aval 86e. Le tuyau d'échappement partiel amont 86a et le tuyau d'échappement partiel aval 86e sont sensiblement alignés l'un avec l'autre, alors le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c et le second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d se subdivisent dans des directions opposées et pratiquement perpendiculairement au tuyau d'échappement principal 86a, 86e. De même, l'unité d'addition d'agent réducteur 90 est disposée dans le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c, de manière à injecter le carburant vers l'agent de retenue des NO, 62 dans le gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NO. 62 depuis
le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c.
La soupape de régulation de débit 88 est disposée au niveau de la partie de subdivision 86b. Le fonctionnement de la soupape de régulation de débit 88 est commandé par le moteur pas-à-pas 89 relié au port de sortie 46 de l'unité ECU 40 par l'intermédiaire du circuit d'attaque correspondant 48. La soupape de régulation de débit 88 est entraînée en rotation de façon continue autour du centre de la partie de subdivision 86b et son angle 0 varie par rapport à la ligne axiale des tuyaux d'échappement principaux 86a, 86e. Donc, il est possible de commander le débit du gaz d'échappement circulant dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d et le sens dans lequel le gaz d'échappement circule dans les tuyaux de subdivision
annulaire 86c, 86d.
En particulier, la soupape de régulation de débit 88 conforme au second mode de réalisation est entraînée en rotation grossièrement entre trois positions de travail d'angles différents. Les trois positions comprennent la première position de travail représentée sur la figure 3A, la seconde position de travail représentée sur la figure 3B et la position de travail intermédiaire représentée sur la figure 3C. Dans le cas o la soupape de régulation de débit 88 se trouve dans la première position de travail représentée sur la figure 3A, pratiquement tout le gaz d'échappement circulant dans la partie de subdivision 86b depuis le tuyau d'échappement partiel amont 86a circule dans le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c et au travers de l'agent de retenue des NO. 62 dans un premier sens et ensuite dans le second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d et retourne à nouveau vers la partie de subdivision 86b. Tout le gaz d'échappement qui est retourné vers la partie de subdivision 86b depuis le second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d sort vers le tuyau
d'échappement partiel aval 86e. Dans la description qui suit,
l'explication suppose que le sens dans lequel le gaz d'échappement circule dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d et l'agent de retenue des NO, 62 de la manière telle que
décrite ci-dessus est le sens vers l'avant.
Dans le cas o la soupape de régulation de débit 88 se trouve dans la seconde position de travail représentée sur la figure 3B, en revanche, pratiquement tout le gaz d'échappement circulant dans la partie de subdivision 86d depuis le tuyau d'échappement amont 86a circule dans le second tuyau de subdivision partiel 86d, et au travers de l'agent de retenue des NO, 86 dans le sens opposé au sens dans lequel le gaz d'échappement circule lorsque la soupape de régulation de débit 88 est située à la première position de travail et ensuite dans le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c et retourne de nouveau vers la partie de subdivision 86b. Tout le gaz d'échappement qui est retourné vers la partie de subdivision 86b depuis le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c
sort du tuyau d'échappement aval 86e. Dans la description qui
suit, l'explication suppose que le sens dans lequel du gaz d'échappement circule dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d et l'agent de retenue des NO, 62 de cette manière comme
décrit ci-dessus est le sens opposé.
En particulier, comme décrit ci-dessus, en fonction de la position de travail de la soupape de régulation de débit 88, le gaz d'échappement qui a circulé dans la partie de subdivision 86b depuis le tuyau d'échappement amont 86a peut circuler dans un sens ou dans le sens opposé dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d comportant l'agent de retenue des NOx 62 et peut ensuite sortir du tuyau d'échappement aval 86e par la
partie de subdivision 86b.
Comme décrit ci-dessus, conformément au second mode de réalisation, la circulation du gaz d'échappement traversant l'agent de retenue des NO, 62 peut être modifiée entre le sens vers l'avant et le sens opposé. De ce fait, le déséquilibre de la quantité des NO, retenus en fonction des positions par l'agent de retenue des NO. 62 peut être adouci et l'agent de retenue des NO, peut être efficacement utilisé. De même, dans le cas o l'agent de retenue des NO. est supporté dans le filtre comme décrit ultérieurement, le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au second mode de réalisation peut efficacement utiliser le filtre 62 en adoucissant le déséquilibre de la quantité des particules emprisonnées en fonction des positions dans le filtre. En outre, en modifiant le sens de circulation du gaz d'échappement, le filtre est empêché
de se boucher.
Dans le cas o la soupape de régulation de débit 88 se trouve dans la position de travail intermédiaire représentée sur la figure 3C, pratiquement tout le gaz d'échappement qui a circulé dans la partie de subdivision 86b depuis le tuyau d'échappement amont 86a circule dans le tuyau d'échappement aval
86e mais pas dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d.
En particulier, dans le cas o la soupape de régulation de débit 88 se trouve dans la position de travail intermédiaire, le gaz d'échappement sort du tuyau d'échappement aval 86e sans traverser l'agent de retenue des NO. 62. Conformément au second mode de réalisation, de ce fait, la position de travail intermédiaire de la soupape de régulation de débit 88 constitue une position de dérivation destinée à contourner l'agent de retenue des NO, 62 comme la position de dérivation de la soupape
de régulation de débit 68 dans le mode de réalisation précédent.
Avec le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au second mode de réalisation, le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composant de soufre 61 en satisfaisant les conditions de libération de composé du soufre tout en régulant en même temps la soupape de régulation de débit 88 de telle manière que la plus grande partie du gaz d'échappement circule au travers du trajet d'échappement en aval de la partie de subdivision 86b sans circuler dans les trajets
annulaires 86c, 86d.
De même, dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation, l'unité d'addition d'agent réducteur 90 est disposée dans le premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c. Dans le cas o le gaz d'échappement circule dans le sens vers l'avant au travers 2 3 de l'agent de retenue des NO, 62 et des tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d, de ce fait, le gaz d'échappement comprenant le carburant ajouté à celui-ci par l'unité d'addition d'agent réducteur 90 circule dans l'agent de retenue des NO. 62. Dans le cas o le carburant circule dans le sens opposé, le gaz d'échappement, même s'il comprend le carburant ajouté à celui-ci à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 90, est
cependant refoulé sans traverser l'agent de retenue des NOx 62.
Dans le cas o l'opération de pointe riche est exécutée pour l'agent de retenue des NOx 62 dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation, de ce fait, la soupape de régulation de débit 88 est établie à la première position de travail pour assurer la circulation vers l'avant du gaz d'échappement. En particulier, dans le cas o une seule unité d'addition d'agent réducteur 90 est disposée dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d, l'opération de pointe, s'il en existe, est exécutée pour l'agent de retenue des NOx 62 en ajustant la position de travail de la vanne de régulation de débit 88 de manière à ce que le carburant soit ajouté au gaz d'échappement à partir de l'unité d'addition
d'agent réducteur 90 en amont de l'agent de retenue des NOx 62.
Dans le dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation décrit ci-dessus, une seule unité d'addition d'agent réducteur 90 est disposée dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d. En variante cependant, une seule unité d'addition d'agent réducteur peut être disposée pour chacun des tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d des deux côtés de l'agent de retenue des NO, 62, c'est-à-dire pour chacun du premier tuyau de subdivision annulaire partiel 86c et du second tuyau de subdivision annulaire partiel 86d. En tant qu'autre variante, une unité d'addition d'agent réducteur peut être disposée en amont de la soupape de régulation de débit 88 dans le gaz d'échappement. Il en résulte qu'indépendamment du fait que le gaz d'échappement circule dans le sens vers l'avant ou le sens opposé dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d et l'agent de retenue des NO. 62, l'opération de pointe riche peut être exécutée pour l'agent de retenue des NO, 62 tant que la soupape de régulation de débit 88 est située à une position de travail autre que la
position de dérivation.
r Ensuite, le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention sera expliqué en faisant référence à la figure 4. La figure 4 est une vue simplifiée similaire à la figure 3A représentant le dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation. Comme représenté sur la figure 4, le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au troisième mode de réalisation comprend uncatalyseur de purification 91 incorporé dans le boîtier 92 en aval du dispositif de purification des émissions d'échappement 80 conforme au second mode de réalisation dans le gaz d'échappement. Le catalyseur de purification 91 est en mesure de purifier le gaz d'échappement circulant en lui et il est disposé en aval du tuyau
d'échappement aval 86e dans le gaz d'échappement.
Conformément au second mode de réalisation décrit ci-dessus, dans le cas o la position de travail de la soupape de régulation de débit 88 est passée à la position de dérivation de manière à libérer le composé du soufre depuis l'agent de retenue de composé du soufre 61, pratiquement pas de gaz d'échappement ne passe au travers de l'agent de retenue des NO, 62 et de ce fait il est refoulé dans l'atmosphère sans être purifié,
dégradant ainsi l'émission d'échappement.
Conformément au troisième mode de réalisation de l'invention, au contraire, le catalyseur de purification 91 est disposé en aval du tuyau d'échappement aval 86e dans le gaz d'échappement. Dans le cas o le processus de libération de composé du soufre est exécuté pour l'agent de retenue de composé du soufre 61, de ce fait, le gaz d'échappement pratiquement non purifié circule dans le catalyseur de purification 91 qui purifie les composants autres que le composé du soufre du gaz d'échappement. Même dans le cas o l'agent de retenue des NO, 62 est contourné, pour libérer le composé du soufre depuis l'agent de retenue de composé du soufre 61, de ce fait, le gaz d'échappement pratiquement non purifié est empêché d'être
refoulé dans l'atmosphère.
Le catalyseur de purification 91 peut être soit un catalyseur trois voies facilement non susceptible de retenir le composé du soufre du gaz d'échappement entrant, soit un filtre à particules susceptible d'emprisonner les particules contenues dans le gaz d'échappement. De même, le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au troisième mode de réalisation peut être combiné au dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au premier mode de réalisation. Dans ce cas, le catalyseur de purification 91 est disposé en aval de la confluence entre le tuyau de subdivision du côté agent de retenue 66c et le tuyau de
subdivision du côté dérivation 66d.
Ensuite, un dispositif de purification des émissions d'échappement conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention sera expliqué en faisant référence à la figure 5. La figure 5 est une vue simplifiée similaire aux figures 3A à 3C et 4. Le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au quatrième mode de réalisation comprend une unité d'addition d'agent réducteur 93 en plus de l'unité d'addition d'agent réducteur 90 disposée dans les tuyaux de subdivision annulaire 86c, 86d en amont de l'agent de retenue de composé du soufre 61 dans le gaz d'échappement, dans le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au second mode
de réalisation.
Avec le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au quatrième mode de réalisation, dans le cas o le composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre 61 doit être libéré, c'est-à-dire dans le cas o le composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre 61 dépasse une quantité prédéterminée le carburant est injecté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur supplémentaire 93 en vue de libérer le composé du soufre retenu par l'agent de retenue de composé du soufre 61. La quantité du carburant injecté dans le gaz d'échappement à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur supplémentaire 93 est suffisante à la fois pour enrichir le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue de composé du soufre 61 et également pour augmenter la température de l'agent de retenue du composé du soufre 61 à une température supérieure à la température de libération de composé du soufre en brlant
le carburant injecté.
Le dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au quatrième mode de réalisation peut être combiné au dispositif de purification des émissions d'échappement conforme
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au premier mode de réalisation et/ou au troisième mode de réalisation. Dans ce cas, l'unité supplémentaire d'addition d'agent réducteur est disposée en amont du dispositif de purification des émissions d'échappement conforme au premier et/ou au troisième modes de réalisation dans le gaz d'échappement. Dans les modes de réalisation décrits cidessus, le carburant devant être injecté à partir des unités d'addition d'agent réducteur 70, 90, 93 est stocké dans un réservoir de carburant (un réservoir de carburant supplémentaire, non représenté) différent du réservoir pour le carburant fourni à la chambre 5 du moteur à combustion interne. Il en résulte que les carburants provenant des deux réservoirs ne sont pas mélangés avant d'être fournis à la chambre de combustion 5 du moteur à combustion interne ou avant d'être injectés à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70, 90, 93. Un carburant à concentration plus faible en composé du soufre que le carburant fourni au moteur à combustion interne est stocké dans le réservoir de carburant supplémentaire destiné au carburant devant être injecté à partir des unités d'addition d'agent
réducteur 70, 90, 93, respectivement.
En tant que variante, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, le carburant devant être injecté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur 70, 90, 93 est modifié en qualité à partir du carburant fourni à la chambre de combustion 5 du moteur à combustion interne. En particulier, le carburant devant être injecté à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur , 90, 93 est généré en désulfurant le carburant fourni à la chambre de combustion 5 du moteur à combustion interne. Le carburant peut être désulfuré soit avant, soit après que le carburant est fourni au réservoir de carburant. Dans le cas o le carburant est désulfuré avant d'être fourni au réservoir de carburant, le carburant désulfuré est stocké dans le réservoir
de carburant supplémentaire.
Dans le cas o le carburant est désulfuré après avoir été fourni au réservoir de carburant, par contre, le moteur à combustion interne est équipé d'une unité de désulfuration destinée à désulfurer le carburant. Dans ce cas, un seul réservoir de carburant est prévu, duquel deux trajets d'alimentation en carburant sont formés, comprenant un trajet
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d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant à la chambre de combustion du moteur à combustion interne et un trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant à l'unité d'addition d'agent réducteur. L'unité de désulfuration est disposée dans le trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant à l'unité d'addition
d'agent réducteur.
En fait, cependant, tout carburant peut être utilisé pour l'injection à partir de l'unité d'addition d'agent réducteur tant que la concentration en oxygène du gaz d'échappement circulant dans l'agent de retenue des NOx 62 peut être diminuée et que les NO, libérés depuis l'agent de retenue des NO, peuvent être réduits. Une huile légère, du méthane, etc. sont quelques
exemples du carburant.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'agent de retenue des NO, 62 peut être supporté sur le filtre à particules capable d'emprisonner les particules du gaz d'échappement qui circule en lui. En outre, ce filtre à particules peut comprendre un agent de génération d'oxygène actif destiné à oxyder et à éliminer en permanence les particules emprisonnées dans le mécanisme décrit ultérieurement. L'agent de génération d'oxygène actif, comme l'agent de retenue des NO, 62 dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, peut retenir et libérer le composé du soufre du gaz d'échappement qui circule en lui. La capacité de l'agent de génération d'oxygène actif à éliminer les
particules est réduite par la retenue du composé du soufre.
Un mécanisme de purification du gaz d'échappement par le filtre à particules (appelé ci-après le filtre) ou en particulier l'action de celui-ci pour éliminer les particules du gaz d'échappement conformément à cette invention sera expliqué ci-dessous. Sur les figures 6A et 6B, une explication sera donnée concernant un cas dans lequel du platine (Pt) est utilisé comme catalyseur de métal précieux et du potassium (K) comme agent de production d'oxygène actif. Une action similaire d'élimination des particules peut être exécutée même lors de l'utilisation d'autres métaux précieux, métaux alcalins, métaux
alcalino-terreurs, métaux des terres rares ou de transition.
Les figures 6A et 6B sont des vues agrandies représentant de façon simplifiée la surface d'une couche de support formée à la surface d'une paroi de séparation du filtre et la surface microporeuse de la paroi de séparation. Sur les figures 6A et 6B, la référence numérique 95 désigne des particules de platine et la référence numérique 96 une couche de support contenant un
agent de production d'oxygène actif tel que le potassium.
Dans le cas o le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans le filtre est pauvres, les NO,, ou en particulier NO et NO2 sont produits dans la chambre de combustion 5. De ce fait, le gaz d'échappement contient les NO,. De cette manière, le gaz d'échappement contenant un excès d'oxygène et des NO, circule
dans le filtre.
Une fois que le gaz d'échappement circule dans le filtre, comme représenté sur la figure 6A, l'oxygène dans le gaz d'échappement adhère à la surface du platine sous la forme de 2- OU O2. Le NO dans le gaz d'échappement, par ailleurs, réagit avec 2 OU O2- à la surface du platine et se transforme en NO2 (2NO + 02 -> 2NO2). Ensuite, une partie du NO2 dans le gaz d'échappement et le NO2 ainsi produit sont absorbés dans l'agent de production d'oxygène actif 96 tout en étant oxydé sur le platine et, tout en se liant avec le potassium, diffuse dans l'agent de production d'oxygène actif 96 sous la forme d'ions nitrate (NO3-) comme représenté sur les figures 6A et 6B pour générer ainsi un nitrate (KNO3). En d'autres termes, l'oxygène dans le gaz d'échappement est retenu dans l'agent de production
d'oxygène actif 96 sous la forme d'ions nitrate.
Les particules principalement constituées de carbone (C) sont produites dans la chambre de combustion. Donc, le gaz d'échappement contient ces particules. Les particules dans le gaz d'échappement, tout en circulant dans le filtre, viennent en contact avec la surface de l'agent de production d'oxygène actif
96 et adhèrent à celle-ci, comme représenté sur la figure 6B.
Une fois que les particules 97 ont adhéré à l'agent de production d'oxygène actif 96, une différence de concentration se produit entre la surface de l'agent de production d'oxygène actif 96 et l'intérieur de celui-ci. L'agent de production d'oxygène actif 96 a retenu dans celui-ci de l'oxygène sous la forme d'ions nitrate et cet oxygène retenu tend à se déplacer vers la surface de contact entre les particules 97 et l'agent de production d'oxygène actif 96. Il en résulte que le nitrate (KNO3) formé dans l'agent de production d'oxygène actif 96 est décomposé en O et NO, parmi lesquels O se déplace vers la surface de l'agent de production d'oxygène actif 96 alors que NO est libéré de l'agent de production d'oxygène actif 96. Le NO libéré de cette manière est oxydé sur le platine en aval par le mécanisme décrit ci-dessus et est retenu de nouveau sous forme d'ions nitrate dans l'agent de production d'oxygène
actif 96.
L'oxygène O se déplaçant vers la surface de contact entre la particule 97 et l'agent de production d'oxygène actif 96, lequel est de l'oxygène formé par décomposition à partir d'un composé chimique tel qu'un nitrate (KNO3), comprend des électrons non appariés et constitue de l'oxygène actif présentant une très haute réactivité. Une fois que cet oxygène actif est amené en contact avec les particules 97, les particules 97 sont oxydées en peu de temps (quelques secondes à quelques minutes) et sont complètement éliminées sans générer de flamme lumineuse. De cette manière, les particules 97 sont oxydées en s'éloignant et
s'accumulent rarement sur le filtre.
Dans cette description, le terme "retenir" doit être compris
comme signifiant soit "absorber", soit "adsorber". L'expression "agent de retenue des NO,", de ce fait, signifie à la fois "absorbant des NO," et "adsorbant des NO,". Le premier accumule les NO, sous la forme de nitrate ou analogue et le deuxième adsorbe les NO, sous la forme de NO2 ou analogue. De même, le terme "libérer" depuis l'agent de retenue des NO, doit être compris comme signifiant "dégager" comme antonyme d'absorber",
ou "libérer" en tant qu'antonyme d'adsorber".
Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence à des modes de réalisation choisis dans des buts d'illustration, il sera évident que de nombreuses modifications pourraient être apportées à celle-ci par l'homme de l'art sans s'écarter du
concept fondamental et de la portée de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne, comprenant: un agent de retenue de composé du soufre (61) disposé dans le trajet d'échappement (63; 83) du moteur à combustion interne, destiné a retenir un composé du soufre, un agent de retenue des NO, (62) disposé en aval dudit agent de retenue de composé du soufre (61) dans le gaz d'échappement, destiné à retenir les NO, et les composés du soufre lorsque le rapport air-carburant du gaz d'échappement circulant dans celui-ci est pauvre, et un moyen d'addition d'agent réducteur (70; 90; 93) destiné à ajouter un agent réducteur au gaz d'échappement circulant dans ledit agent de retenue des NO, (62), dans lequel la concentration en composé du soufre dans l'agent réducteur ajouté par ledit moyen d'addition d'agent réducteur (70; 90; 93) est inférieure à la concentration en composé du soufre dans le carburant fourni à une chambre de
combustion (5) du moteur à combustion interne.
2. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, comprenant en outre une dérivation (66d) destinée à contourner ledit agent de retenue des NO, (62) et une soupape de régulation de débit (68) destinée à commander le débit du gaz d'échappement circulant dans ladite dérivation (66d), dans lequel ledit agent de retenue de composé du soufre (61) retient le composé du soufre dans le gaz d'échappement circulant dans celui-ci dans le cas o des conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites et libère ledit composé du soufre retenu par celui-ci dans le cas o les conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites, et dans lequel les conditions de libération du soufre sont amenées à être satisfaites et la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans ladite dérivation (66d) dans le cas o le composé du soufre est libéré depuis l'agent de retenue de composé du soufre (61).
3. Dispositif de purification des émissions d'échappement (80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, comprenant en outre un trajet annulaire (86c, 86d) se subdivisant à partir dudit trajet d'échappement (86a, 86e) et retournant vers ladite partie de subdivision (86b) et une soupape de régulation de débit (88) destinée à commander le débit du gaz d'échappement circulant dans ledit trajet annulaire (86c, 86d) et le sens dans lequel le gaz d'échappement circule dans ledit trajet annulaire, dans lequel ledit agent de retenue de composé du soufre (61) retient le composé du soufre dans le gaz d'échappement circulant dans celui-ci dans le cas o les conditions de retenue de composé du soufre sont satisfaites et libère ledit composé du soufre retenu par celui-ci dans le cas o les conditions de libération de composé du soufre sont satisfaites, dans lequel ledit agent de retenue des NO, (62) est disposé sur ledit trajet annulaire (86c, 86d), ladite soupape de régulation de débit (88) est disposée au niveau de ladite partie de subdivision (86b), et dans lequel, lorsque le composé du soufre est libéré depuis ledit agent de retenue de composé du soufre (61), les conditions de libération du soufre sont amenées à être satisfaites et ladite soupape de régulation de débit (88) amène la plus grande partie du gaz d'échappement à circuler dans le trajet d'échappement en aval de la partie de subdivision (86b) sans
circuler dans le trajet annulaire (86c, 86d).
4. Dispositif de purification des émissions d'échappement (80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 3, dans lequel ledit moyen d'addition d'agent réducteur (90) est disposé sur ledit trajet annulaire (86c, 86d).
5. Dispositif de purification des émissions d'échappement (80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 3, dans lequel la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans le trajet annulaire (86c, 86d) depuis le trajet d'échappement de manière à circuler dans un premier sens dans ledit trajet annulaire dans le cas o ladite soupape de régulation de débit (88) se trouve dans une première position de travail et alors que la plus grande partie du gaz d'échappement circule dans le trajet annulaire (86c, 86d) depuis le trajet d'échappement de manière à circuler dans le sens opposé dans ledit trajet annulaire (86c, 86d) dans le cas o ladite soupape de régulation de débit (88) se trouve dans une seconde position
de travail.
6. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans lequel ledit agent de retenue des NO, (62) est supporté sur un filtre à particules capable d'emprisonner les
particules contenues dans le gaz d'échappement circulant en lui.
7. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans lequel la concentration en composé du soufre dans
ledit agent réducteur est pratiquement nulle.
8. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans lequel ledit agent réducteur est choisi parmi l'un
d'une huile légère et du méthane.
9. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, dans lequel ledit agent réducteur est stocké dans un réservoir différent du réservoir destiné à stocker le carburant fourni à la chambre de combustion (5) du moteur à combustion interne.
10. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon là revendication 1, dans lequel ledit agent réducteur est modifié en qualité par rapport au carburant fourni à la chambre de combustion (5)
du moteur à combustion interne.
11. Dispositif de purification des émissions d'échappement (23; 80) pour un moteur à combustion interne selon la revendication 10, comprenant en outre un réservoir comprenant deux trajets d'alimentation en carburant comprenant un trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant à la chambre de combustion (5) du moteur à combustion interne et un trajet d'alimentation en carburant destiné à fournir le carburant audit moyen d'addition d'agent réducteur (70; 90; 93), et une unité de désulfuration, destinée à modifier la qualité du carburant, disposée dans le trajet d'alimentation en carburant en vu de fournir le carburant audit moyen d'addition
d'agent réducteur (70; 90; 93).
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