-1- DI SPOSI TI F DE TRAI TEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT AVEC RECI RCULATI-1- DI SPOSI TI F EXHAUST GAS TREATMENT WITH RECI RCULATI
ON BASSE PRESS( ONON LOW PRESS (ON
La present e invent ion concerne Ies syst ernes de depollut ion, places dans la ligne d'echappement des mot eurs a combust ion interne. Plus precisement, elle concerne un dispositif de traitement des gaz d'echappement d'un mot eur a combustion interne comprenant au moins une unite de t raft ement cat alyt ique, et un piquage de recirculat ion des gaz d'echappement a I'intOrieur du moteur. The present invention relates to depollution systems located in the exhaust line of internal combustion engines. More specifically, it relates to a device for treating the exhaust gas of an internal combustion engine comprising at least one catalytic recovery unit, and an exhaust gas recirculation nozzle inside the engine. of the motor.
Les syst ernes de depollut ion act uels cumulent le plus souvent divers types de t raft ement , dont un t raft ement cat alyt ique des hydrocarbures et du monoxyde d'azot e a leur passage dans un cat alyseur charge de met aux precieux qui f avor isent Ieur oxydat ion avant leur rej et dans rat mosphere. Dans le cas des mot eurs diesel, ce traitement est avant ageusement complete par le f ilt rage des part icules de carbone present es dans Ies gaz d'echappement sur un f ilt re a part icules, egalement charge en metaux precieux. Le filtre est regenere periodiquement en brulant Ies particules st ockees, des que I'accumulat ion de celles-ci et ablit a I'echappement une cont re pression incompatible avec le bon f onct ionnement du mot eur. Une aut re disposit ion, largement ut ilisee pour diminuer Ies emissions polluant es des mot eurs, est la recirculat ion des gaz d'echappement , ou EGR >> pour exhaust gas recirculation >> en anglais, en direction de ('admission du moteur, dans une << boucle EGR >>. La recirculation des gaz d'echappement s'ef f ect ue a part it d'un piquage, implant a sur la Iigne d'echappement . La reduct ion des consommat ions et I'abaissement des niveaux d'emission toleres, conduisent a augmenter de plus en plus le taux de gaz d'echappement renvoye vers I'interieur du moteur, et a optimiser le chargement en metaux precieux des cat alyseurs d'oxydat ion et des f ilt res a part icules. Des que son taux est eleve, la recirculat ion des gaz d'echappement pr esente comme inconvenient majeur I'encrassement du moteur, qui resulte du melange des particules et des hydrocarbures subsistant dans Ies gaz d'echappement avec I'huile -2- mot eur provenant not amment de I'aspirat ion des vapeurs d'huile, ou du palier du t ur bo-compr esseur . Af in de reduire I'encrassement produit par le melange de I'huile avec Ies hydrocarbures et Ies part icules, II peut et re j udicieux de placer le piquage de recirculat ion des gaz d'echappement en aval du cat alyseur d'oxydat ion, comme le propose la publication J P20032114261, ou en aval du f ilt re a part icules dans le cas d'un mot eur diesel. Cet t e solut ion pose en realit a de set- ieux problemes de f onct ionnement , dont une augment at ion significative de la cont re-pression a I'echappement . Par ailleurs, it n'est pas j ust if ie, pour des raisons de cout , de faire subir au gaz envoye en recirculat ion, le meme niveau de trait ement que Ies gaz rej et es dans rat mosphere. La presente invention vise a remedier aux inconvenient s pi-kit es des systemes connus, en proposant une boucle de recirculation basse pression. Celle-ci est et ablie en creant , au sein du disposit if de trait ement des gaz d'echappement , un circuit derive permettant de reduire le post-traitement des gaz destines a la recirculat ion. Dans ce but, elle prevoit que Ies gaz soient rkart is a ('entree de ce disposit if ent re deux voies de trait ement paralleles se reunissant a la sortie de celuici vers I'echappement, dont une premiere voie, ou voie principale, qui conduit toujours Ies gaz vers I'echappement et une deuxieme voie, ou voie secondaire, qui porte le piquage de recirculat ion et un clapet d'or lent at ion selective des gaz en direct ion de la boucle EGR >>. De preference, le clapet peut se deplacer ent re deux positions extremes ou il oriente a totalit e Ies gaz emprunt ant la deuxieme voie, soit vers la << boucle EGR >>, soit vers I'echappement . Les deux voies de t raft ement peuvent avant ageusement et re separ6es par une paroi longit udinale. D'aut r es car act er ist icues et avant ages de !Invent ion appar aft r ont cl ai r ement a la lecture de la description suivante d'un mode de r ealisat ion non limit at if de celleci, en se report ant aux dessins annexes, sur lesquels Ies figures 1 et 2 illust rent respect ivement deux posit ions de f onct ionnement du disposit if de t r ait ement . -3 Sur ces figures, on a represent a schematiquement un sect eur de ligne d'echappement de mot eur a combustion, comprenant des cat alyseurs de tout type, ou unites de traitement cat alyt ique, 11, 12, 13, et des unites de f ilt re a part icules, 14, 16, 17, regroupees dans le disposit if de traitement propose 1. Ces figures illust rent donc un mode de realisation particulier de !Invention, adapt a au cas des moteurs Diesel, ou le traitement cat alyt ique d'oxydat ion sur !a ligne d'echappement est suivi d'un f ilt rage des part icules. Tout of ois, !Invention couvre egalement le cas des lignes d'echappement sans f ilt re a part icules, not amment pour mot eur a essence. Le disposit if de traitement 1, illust re par !es schemas, comprend une paroi longitudinale 2 de separation des gaz a son entree, ent re deux voies de trait ement paralleles 3, 4, qui se reunissent a la sortie de celui-ci vers l'echappement 6. La voie principale 3 conduit toujours !es gaz qui !a traversent vers l'echappement 6, tandis que !a voie secondaire 4 porte un piquage 7 des gaz dans une boucle de recirculation, ou << boucle EGR >> 8 vers l'int er ieur du mot eur , et un clapet d'or lent at ion selective 9 des gaz, vers !a boucle 8, ou vers l'echappement 6. Le clapet 9, dispose en entree du piquage 7, peut se deplacer ent re !es deux posit ions ext remes illust rees respect ivement par !es figures 1 et 2. Dans !a premiere, il oriente la tot alit e !es gaz de la vole 4 vers la boucle 8. Dans la seconde, tous !es gaz de !a voie 4 vont a l'echappement 6, et il n'y a aucune recirculat ion. Current depollution systems most often combine various types of rafting, including a cat alyt ic rafting of hydrocarbons and nitric oxide through their passage through a loading and unloading catalyst. It is oxidized before rejection and in rat mosphere. In the case of diesel engines, this treatment is advantageously completed by the filtration of the carbon particles present in the exhaust gas on a particulate basis, also charged in precious metals. The filter is periodically regenerated by burning the stoichiized particles, as well as the accumulation of the particles, and at the same time eliminates the pressure which is incompatible with the proper operation of the word eur. Another alternative, widely used to reduce pollutant emissions, is exhaust gas recirculation (EGR) for exhaust gas recirculation in the direction of the engine intake. in an "EGR loop." The recirculation of the exhaust gases is effected apart from a stitching, an implant on the exhaust line, the reduction of consumptions and the lowering Tolerated emission levels lead to increasing the rate of exhaust gas returning to the inside of the engine, and to optimizing the loading of oxidative and oxidation catalysts into precious metals. Since its rate is high, the recirculation of exhaust gases is a major disadvantage of engine fouling, which results from the mixing of particles and hydrocarbons remaining in the exhaust gas with the oil. 2- word coming from the extraction of oil vapors, or from the pali er of the bo-compr esseur. In order to reduce the fouling produced by the mixing of oil with hydrocarbons and particles, it can and is advisable to place recirculation tapping of the exhaust gases downstream of the oxidizing catalyst. , as proposed in publication J P20032114261, or downstream of the article in the case of a diesel word. This solution actually poses a number of fonnation problems, including a significant increase in back-pressure at the exhaust. Moreover, it is not advisable, for reasons of cost, to subject the gas sent to recirculation to the same level of treatment as the gases discharged into the atmosphere. The present invention aims at remedying the drawbacks of known systems by proposing a low-pressure recirculation loop. This is achieved by creating, within the exhaust gas treatment device, a derived circuit for reducing the post-treatment of the recirculating gases. For this purpose, it provides that the gases are to be separated from this device by two parallel treatment routes that meet at the exit from the exhaust, including a first or main line, which always leads the gas to the exhaust and a second, or secondary, route which carries the recirculation tapping and a selective slow-flow gold valve of the gases in direct connection with the EGR loop. "Preferably, the The flap can be moved between two extreme positions where it directs all the gases borrowing the second lane, either towards the "EGR loop" or towards the exhaust. They are separated by a long longitudinal wall, and other features, such as those of the Inventory appearing earlier, have a clear reading of the following description of an unrestricted mode of realization. of this, referring to the accompanying drawings, in which figures 1 and 2 illustrate Respectively, two posit ion ions of the device are used. In these figures, there is shown schematically a section of exhaust line of combustion word, including cat alysers of any type, or treatment units cat, 11, 12, 13, and units The figures illustrate a particular embodiment of the invention, adapted to the case of diesel engines, or the cat treatment. Oxidation of the oxidation on the exhaust line is followed by f ilt rage of the particles. Anyway, the invention also covers the case of exhaust lines without f ict r part icules, especially for gasoline word. The processing device 1, illustrated by the schemas, comprises a longitudinal wall 2 for separating the gases at its inlet, between two parallel treatment channels 3, 4, which meet at the exit thereof to the 6. The main track 3 still drives the gases that pass through the exhaust 6, while the secondary track 4 carries a gas tap 7 in a recirculation loop, or "EGR loop". 8 towards the inside of the word eur, and a valve of selective slow gold at ion 9 gases, to the loop 8, or to the exhaust 6. The valve 9, has at the entrance of the stitching 7, can move between the two external positions illustrated in FIGS. 1 and 2. In the first, it directs the totality of the gases from the flight 4 to the loop 8. In the second, all the gases of lane 4 go to exhaust 6, and there is no recirculation.
La premiere voie 3 comprend une premiere unite de traitement catalytique 11, telle qu'un premier catalyseur d'oxydat ion, suivie d'une premiere unite de filtre a part icules 14, dans le cas d'un mot eur Diesel. Dans !a deuxieme voie 4, !es moyens de t raft ement cat alyt ique sont separes en deux unites, 12, 13, sit uees de part et d'aut re du clapet 9. Derriere !'unite 13, on peut trouver une deuxieme unite de f ilt re a part icules 16, dans le cas d'un mot eur Diesel. Enf in, dans !a boucle 8, en aval de !'unite 12, on peut aussi t rouver une t roisieme unite de f ilt re a part icules 17 dans le cas d'un moteur Diesel. La voie secondaire 4 comporte donc une premiere unite de traitement catalytique 12 disposee en amont du clapet 9, et une deuxieme unite de traitement cat alyt ique, 13 disposee en aval de celui-ci. -4- Sur la figure 1, le clapet 9 est en posit ion << EGR >>. Les gaz de la voie secondaire 4 qui sont envoyes en recirculat ion et traversent le cat alyseur 12 (et le filtre 17 s'il est present), le catalyseur 12 et ant en principe dimensionne ou charge plus f aiblement que le de I'aut re voie 11. The first route 3 comprises a first catalytic treatment unit 11, such as a first oxidation catalyst, followed by a first filter unit 14, in the case of a Diesel word. In the second way 4, the catenary removal means are divided into two units, 12, 13, located on either side of the valve 9. Behind the unit 13, it is possible to find a second unit of f ilt re part icules 16, in the case of a word eur Diesel. Finally, in the loop 8, downstream of the unit 12, it is also possible to find a third battery unit 17 in the case of a diesel engine. The secondary channel 4 therefore comprises a first catalytic treatment unit 12 arranged upstream of the valve 9, and a second catalytic treatment unit 13 disposed downstream thereof. In Figure 1, the valve 9 is in position "EGR". The gases of the secondary channel 4 which are sent recirculat ion and pass through the catalyst 12 (and the filter 17 if it is present), the catalyst 12 and in principle dimensioned or load more fely than the one of 1'aut track 11.
Sur la figure 2, le clapet 9 est en position << sans EGR >>. Les gaz de la vie secondaire 4 traversent les deux catalyseurs 12, 13 (et le filtre 16 s'il est present), avant de rej oindre la voie principale 3 a l'echappement . Bien entendu, sans sortir du cadre de !'invention, le clapet peut prendre tout es !es posit ions int er mediair es entre !es positions extremes de figures 1, et 2, de maniere a doser le t aux de gaz envoyes en recirculat ion. Ainsi, chacune des voies 3, 4 du dispositif, de meme que !a boucle 8, comport e au moins une unite de traitement cat alyt ique. Comme indique plus haut, !a boucle EGR >> 8 peut et re dot ee, comme !es deux voies d'echappement 3 et 4, de son propre f iltre a part icules 17, mais sans car act ere d'obligat ion. In Figure 2, the valve 9 is in position << without EGR >>. The gases of the secondary life 4 pass through the two catalysts 12, 13 (and the filter 16 if it is present), before rejoining the main track 3 to the exhaust. Of course, without departing from the scope of the invention, the valve can take all these internal positions between the extreme positions of Figures 1, and 2, so as to dose the t of gas sent recirculat ion. Thus, each of the channels 3, 4 of the device, as well as the loop 8, comprises e at least one cat alyt ic processing unit. As indicated above, the EGR loop 8 can and is equipped, like the two escape routes 3 and 4, with its own filter 17, but without a mandatory character.
En conclusion, !es gaz diriges vers l'echappement 6 au t ravers de la deuxieme voie 4, benef icient (au t ravers des deux catalyseurs 12, 13), d'un traitement cat alyt ique equivalent a celui de !a voie principale, tandis que ceux qui sont envoyes en recirculat ion ont un t raft ement moindre, au t ravers du seul cat alyseur 12. L'invent ion t rouve un int Bret considerable, avec ou sans f ilt res a part icules, du fait que !a << boucle EGR >> subit un traitement cat alyt ique, limit a aux besoins d'oxydat ion des gaz en recirculat ion. En of f et, pour !es gaz envoyes en recirculation, l'oxydat ion des hydrocarbures n'a pas besoin d'et re poussee car ces gaz seront oxydes dans de nouvelles combustions. Elie permet de realiser un dispositif de traitement des gaz d'echappement avec recirculation basse pression dont !es pr i nci paux avant ages sont : - !es couts lies au chargement des catalyseurs en metaux precieux sont minimises, puisque le chargement de du cat alyseur 13, qui n'est pas sollicit a pendant !es phases de recirculat ion, peut et re reduit, - 5 - la perte de charge dans la << boucle EGR >, est minimisee, car elle n'est generee que par un seul catalyseur 12 (et event uellement le f ilt re 17), alors que la vole secondaire comprend deux cat alyseurs (12, 13), - de meme, la cont re pression a I'echappement dans le circuit principal 5 (premiere vole) est moindre, puisque Ies gaz n'y traversent qu'un seul cat alyseur, 11 et event uellement un f ilt re 14. In conclusion, the gases directed towards the exhaust 6 at the end of the second lane 4, benefit (by the two catalysts 12, 13) from a catalytic treatment equivalent to that of the main lane. while those sent for recirculation have a lesser reduction, by the sole catalyst 12. The invention reveals a considerable interest, with or without factors apart from the fact that "EGR loop" undergoes a catalytic treatment, limited to the needs of oxidation of recirculating gases. In fact, for the gases sent in recirculation, the oxidation of the hydrocarbons does not need to be pushed back because these gases will be oxidized in new combustions. Elie makes it possible to produce an exhaust gas treatment device with low pressure recirculation, the main advantages of which are: the costs related to the loading of the catalysts in precious metals are minimized, since the loading of the catalyst 13, which is not required during the recirculation phases, can and is reduced, the pressure drop in the "EGR loop", is minimized, since it is generated by only one catalyst 12 (and possibly the element 17), while the secondary engine comprises two cat alysers (12, 13), - likewise, the exhaust pressure in the main circuit 5 (first flight) is less, since the gases pass through only one catalyst, 11 and possibly one f ilt re 14.