REFORMEUR ET LIGNE D'ECHAPPEMENT COMPORTANT UN TEL REFORMEURREFORMER AND EXHAUST LINE HAVING SUCH REFORMER
L'invention concerne un réformeur et une ligne d'échappement 5 comportant un tel réformeur. Comme décrit dans le document de brevet FR 2 900 196, une ligne d'échappement peut être équipée d'un piège à oxydes d'azote en tant que dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement suivi d'un filtre à particules. 10 Dans les conditions normales de fonctionnement d'un moteur, le piège à oxydes d'azote stocke les oxydes d'azote, monoxyde NO et dioxyde NO2, émis par le moteur. La capacité de stockage étant limitée, il est nécessaire de purger le piège périodiquement, afin d'éliminer les oxydes d'azote stockés sous forme d'azote en élevant la richesse de 15 l'échappement à une richesse très légèrement supérieure à 1. Un réformeur est un dispositif qui permet de transformer un réducteur, en général un hydrocarbure, en un mélange, appelé réformat, riche en hydrogène et en monoxyde de carbone. Par ces propriétés réductrices, le réformat permet de purger les oxydes d'azote 20 stockés dans le piège à oxydes d'azote, en transformant les oxydes d'azote en azote. Le réformeur peut être déporté de la ligne d'échappement et alimenté en air au moyen d'un compresseur d'air par exemple et en hydrocarbure via un circuit autonome. 25 Un tel réformeur comporte donc dans un boîtier, une canalisation d'alimentation de gaz, par exemple de l'air, un dispositif d'injection de réducteur, en général un hydrocarbure, et un catalyseur de réformage suivi d'une canalisation de sortie de gaz vers l'amont du dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur, par 30 exemple un piège à oxydes d'azote.The invention relates to a reformer and an exhaust line comprising such a reformer. As described in patent document FR 2 900 196, an exhaust line may be equipped with a nitrogen oxide trap as a catalytic exhaust gas treatment device followed by a particulate filter. Under normal engine operating conditions, the nitrogen oxide trap stores oxides of nitrogen, NO monoxide and NO2 dioxide, emitted by the engine. Since the storage capacity is limited, it is necessary to purge the trap periodically, in order to eliminate the nitrogen oxides stored in the form of nitrogen by raising the richness of the exhaust to a richness slightly greater than 1. A reformer is a device that can transform a reducer, usually a hydrocarbon, into a mixture, called reformate, rich in hydrogen and carbon monoxide. By these reducing properties, the reformate makes it possible to purge the nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide trap, by transforming the nitrogen oxides into nitrogen. The reformer can be deported from the exhaust line and supplied with air by means of an air compressor for example and hydrocarbon via an autonomous circuit. Such a reformer therefore comprises, in a housing, a gas supply pipe, for example air, a gear injection device, generally a hydrocarbon, and a reforming catalyst followed by an outlet pipe. gas upstream of the catalytic device for treating the exhaust gases of an engine, for example a nitrogen oxide trap.
L'objet de l'invention est d'homogénéiser au mieux les concentrations d'hydrocarbure dans le gaz à la face d'entrée du catalyseur et donc d'optimiser la production de réformat. Pour ce faire, l'invention propose un réformeur destiné à produire un réformat dans un ligne d'échappement de moteur automobile et comportant dans un boîtier, une canalisation d'alimentation de gaz, un dispositif d'injection de réducteur et un catalyseur de réformage suivi d'une canalisation de sortie de gaz vers l'amont d'un dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur, caractérisé en ce qu'il comporte entre ledit dispositif d'injection de réducteur et ledit catalyseur de réformage un dispositif mélangeur du gaz. Il est ainsi réalisé une bonne répartition du réducteur dans le gaz sur toute la section du boîtier et du catalyseur de réformage. Ainsi le catalyseur de réformage est exploité sur toute sa section de façon optimale. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif mélangeur est constitué de plusieurs parois transversales alternées disposées dans ledit boîtier et formant une trajectoire à chicanes pour le gaz. De préférence, ledit boîtier est de section circulaire et les dites parois ont un bord libre dirigé vers l'intérieur du boîtier, en forme d'arc de cercle. Avantageusement, ledit dispositif d'injection de réducteur est disposé sur ladite canalisation d'alimentation de gaz et ledit boîtier présente un diamètre augmentant progressivement en amont du dit dispositif mélangeur. Ledit dispositif d'injection de réducteur est, avantageusement, un dispositif d'injection de vapeur de réducteur.The object of the invention is to homogenize at best the hydrocarbon concentrations in the gas at the inlet face of the catalyst and thus optimize the production of reformate. To do this, the invention proposes a reformer for producing a reformate in an automobile engine exhaust line and comprising in a housing, a gas supply pipe, a gear injection device and a reforming catalyst. followed by a gas outlet pipe upstream of a catalytic device for treating the exhaust gases of an engine, characterized in that it comprises between said gear reducer injection device and said reforming catalyst a mixing device of the gas. It is thus achieved a good distribution of the reducer in the gas over the entire section of the housing and the reforming catalyst. Thus the reforming catalyst is exploited over its entire section optimally. According to a preferred embodiment of the invention, said mixing device consists of several alternating transverse walls disposed in said housing and forming a baffled trajectory for the gas. Preferably, said casing is of circular section and said walls have a free edge directed towards the inside of the casing, in the form of an arc of a circle. Advantageously, said gear reducer device is disposed on said gas supply pipe and said casing has a gradually increasing diameter upstream of said mixing device. Said gear reducer device is, advantageously, a gear reducer injection device.
Ledit réducteur peut être du carburant.Said reducer can be fuel.
L'invention concerne également une ligne d'échappement de moteur automobile comportant une conduite d'échappement en sortie de ce moteur, un dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement et un réformeur tel que précisé ci-dessus, caractérisée en ce que ladite canalisation d'alimentation de gaz du réformeur est connectée à ladite conduite d'échappement en amont du dit dispositif catalytique de traitement, en un emplacement dit piquage. Grâce à cet agencement, il n'est pas utilisé de pompe à air encombrante, nécessitant de l'énergie électrique et constituant un coût 10 supplémentaire de l'installation. Selon un mode de réalisation préféré, ladite conduite d'échappement comporte une vanne commandée disposée entre ledit piquage et ledit dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement. 15 La commande de ladite vanne peut être effectuée au moyen d'un capteur de pression disposé en amont de la vanne et d'un capteur de pression disposé en aval de la vanne. De préférence, ledit réformeur comporte une sonde de richesse en aval du dit catalyseur de réformage. 20 Avantageusement, ledit dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement comporte à son entrée des gaz d'échappement un clapet de dérivation de ces gaz d'échappement vers une canalisation secondaire d'échappement débouchant en aval du dit dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement. 25 Ledit dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement est, avantageusement, un piège à oxydes d'azote. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un 30 réformeur conforme à l'invention.The invention also relates to an automobile engine exhaust line comprising an exhaust pipe at the outlet of this engine, a catalytic exhaust gas treatment device and a reformer as specified above, characterized in that said reformer gas supply line is connected to said exhaust pipe upstream of said catalytic treatment device, at a location called stitching. Thanks to this arrangement, no cumbersome air pump is used, requiring electrical energy and constituting an additional cost of the installation. According to a preferred embodiment, said exhaust pipe comprises a controlled valve disposed between said stitching and said catalytic exhaust gas treatment device. The control of said valve can be effected by means of a pressure sensor arranged upstream of the valve and a pressure sensor disposed downstream of the valve. Preferably, said reformer comprises a wealth probe downstream of said reforming catalyst. Advantageously, said catalytic exhaust gas treatment device comprises at its exhaust gas inlet a bypass valve for these exhaust gases to a secondary exhaust pipe opening downstream of said catalytic gas treatment device. exhaust. Said catalytic exhaust gas treatment device is advantageously a nitrogen oxide trap. The invention is described below in more detail with the aid of figures representing only a preferred embodiment of the invention. Figure 1 is a partial view in longitudinal section of a reformer according to the invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif mélangeur faisant partie de ce réformeur. La figure 3 est une vue en coupe d'une utilisation préférée d'un réformeur conforme à l'inventeur.Figure 2 is a perspective view of a mixing device forming part of this reformer. Figure 3 is a sectional view of a preferred use of a reformer according to the inventor.
La figure 4 est un organigramme de commande d'un réformeur conforme à l'inventeur. La figure 5 est une vue schématique d'une ligne d'échappement conforme à l'invention. La figure 6 est un organigramme de commande de la richesse 10 d'un réformeur conforme à l'inventeur. Les figures 7A à 7B représentent une ligne d'échappement conforme à l'invention aux différents stades de fonctionnement du réformeur. Comme illustré sur la figure 1, l'invention concerne un réformeur 15 1 destiné à produire un réformat dans une ligne d'échappement de moteur automobile. Il comporte dans un boîtier 2 cylindrique, une canalisation d'alimentation de gaz 3, un dispositif d'injection de réducteur 4, de préférence du carburant, et un catalyseur de réformage 5 suivi d'une canalisation de sortie de gaz vers l'amont d'un dispositif 20 catalytique de traitement des gaz d'échappement d'un moteur. Le réformeur comporte entre le dispositif d'injection de réducteur 4 qui est, avantageusement, un dispositif d'injection de vapeur de réducteur et le catalyseur de réformage 5 un dispositif mélangeur du gaz 6. 25 Ce dispositif mélangeur 6 est constitué de plusieurs parois 6A à 6D transversales alternées disposées dans le boîtier 2 et formant une trajectoire à chicanes pour le gaz en amont du catalyseur de réformage 5. Le dispositif mélangeur est représenté en perspective sur la 30 figure 2. Il comporte une enveloppe 6E de section circulaire qui est destinée à être fixée contre la face interne du boîtier 2 et les parois 6A à 6D ont un bord libre dirigé vers l'intérieur du boîtier, en forme d'arc de cercle. Ces parois sont donc en forme de croissant de lune et sont fixées par leur bord le plus long à la face interne de l'enveloppe 6E.Figure 4 is a control flowchart of a reformer according to the inventor. Figure 5 is a schematic view of an exhaust line according to the invention. Figure 6 is a wealth control flowchart of a reformer according to the inventor. Figures 7A to 7B show an exhaust line according to the invention at different stages of operation of the reformer. As illustrated in FIG. 1, the invention relates to a reformer 15 1 intended to produce a reformate in an automobile engine exhaust line. It comprises, in a cylindrical housing 2, a gas supply pipe 3, a gear injection device 4, preferably fuel, and a reforming catalyst 5 followed by a gas outlet pipe upstream. a catalytic device 20 for treating the exhaust gases of an engine. The reformer comprises between the gear injection device 4 which is advantageously a gear reducer injection device and the reforming catalyst 5 a gas mixing device 6. This mixing device 6 consists of several walls 6A alternating transverse 6D disposed in the casing 2 and forming a baffled trajectory for the gas upstream of the reforming catalyst 5. The mixing device is shown in perspective in FIG. 2. It comprises a casing 6E of circular section which is intended to to be fixed against the inner face of the housing 2 and the walls 6A to 6D have a free edge directed towards the inside of the housing, in the form of a circular arc. These walls are crescent-shaped and are fixed by their longest edge to the inner face of the envelope 6E.
Disposées alternativement d'un côté et de l'autre du boîtier 2, ces parois forment donc une trajectoire à chicanes pour le gaz chargé de carburant, en amont du dispositif d'injection de carburant 4. Ce dispositif d'injection de réducteur 4 est disposé sur la canalisation d'alimentation de gaz 3 et le boîtier 2 présente un diamètre augmentant progressivement en amont du dispositif mélangeur 4 pour atteindre son diamètre maximal constant au niveau du dispositif mélangeur 6. Chargé en vapeur de carburant par le dispositif d'injection de réducteur 4 dans la canalisation 3, le gaz est donc tout d'abord détendu lors de son passage vers la section maximale du boîtier puis est forcé à la trajectoire en chicanes par le dispositif mélangeur 6 et arrive ainsi dans le catalyseur de réformage 5 avec une répartition optimale du carburant sur toute la section du boîtier 2 et du catalyseur de réformage 5. Ainsi le catalyseur de réformage 5 est exploité sur toute sa section de façon optimale. Ce réformeur comporte également une bougie d'allumage 7 assurant la mise en témpérature du réformeur. Selon une utilisation préférée de l'invention, ce réformeur 2 est alimenté en gaz d'échappement.Arranged alternately on one side and the other of the housing 2, these walls therefore form a baffled trajectory for the fuel-laden gas upstream of the fuel injection device 4. This gear reducer injection device 4 is disposed on the gas supply pipe 3 and the housing 2 has a gradually increasing diameter upstream of the mixing device 4 to reach its maximum constant diameter at the mixing device 6. Charged with fuel vapor by the injection device of 4 in the line 3, the gas is first relaxed during its passage to the maximum section of the housing and is forced to the baffle trajectory by the mixing device 6 and thus arrives in the reforming catalyst 5 with a optimum distribution of the fuel over the entire section of the housing 2 and the reforming catalyst 5. Thus, the reforming catalyst 5 is operated over its entire cross section. optimally. This reformer also comprises a spark plug 7 ensuring the temperature reformer. According to a preferred use of the invention, this reformer 2 is supplied with exhaust gas.
Comme représenté sur la figure 3, l'invention concerne donc également une ligne d'échappement de moteur automobile comportant une conduite d'échappement 10 en sortie de ce moteur, un dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement et un réformeur 1, la canalisation d'alimentation de gaz du réformeur étant connectée à la conduite d'échappement 10 en amont du dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement, en un emplacement dit piquage 11. La conduite d'échappement 10 comporte une vanne 12 commandée disposée entre le piquage 11 et le dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement et destinée à commander le passage du gaz d'échappement dans cette conduite ou dans la canalisation 3 du réformeur. Pour pouvoir réformer le carburant, par exemple du gazole, par le catalyseur 5, il faut que celui-ci soit à une température suffisante : T_réformage. La température du catalyseur peut être contrôlée au moyen d'un thermocouple localisé en aval du catalyseur, voire directement placé dans le catalyseur. Si la température du catalyseur est inférieure à la température de réformage, T_réformage, on procède à une phase de combustion préalablement à la phase de réformage. Ce processus est schématisé sur la figure 4.As represented in FIG. 3, the invention therefore also relates to an automobile engine exhaust line comprising an exhaust pipe 10 at the outlet of this engine, a catalytic exhaust gas treatment device and a reformer 1, the reformer gas supply line being connected to the exhaust pipe 10 upstream of the catalytic exhaust gas treatment device, in a so-called tapping location 11. The exhaust pipe 10 comprises a controlled valve 12 disposed between the quilting 11 and the catalytic exhaust gas treatment device and intended to control the passage of the exhaust gas in this pipe or in the pipe 3 of the reformer. In order to be able to reform the fuel, for example diesel fuel, by the catalyst 5, it is necessary for it to be at a sufficient temperature: T-reforming. The temperature of the catalyst can be controlled by means of a thermocouple located downstream of the catalyst, or even placed directly in the catalyst. If the temperature of the catalyst is lower than the reforming temperature, T_reforming, one proceeds to a combustion phase prior to the reforming phase. This process is shown schematically in Figure 4.
Dans le cas, où le catalyseur de réformage est amorcé (T>T_amorçage), on procède directement à l'oxydation du carburant injecté sur le catalyseur 5 de la façon suivante : on agit sur l'actuateur de la vanne 12 pour générer la perte de charge permettant d'alimenter le réformeur en gaz d'échappement au débit souhaité, typiquement 10 kg/h. On injecte simultanément du carburant au moyen du dispositif d'injection 4. Le débit de carburant injecté est piloté pour que la richesse du mélange (carburant/gaz d'échappement) soit inférieure à 1. Le carburant s'oxyde alors sur le catalyseur 5 et provoque la montée en température de ce dernier.In the case where the reforming catalyst is initiated (T> Start), oxidation of the fuel injected onto the catalyst 5 is carried out directly as follows: the actuator of the valve 12 is actuated to generate the loss charge to feed the reformer exhaust gas at the desired rate, typically 10 kg / h. Fuel is injected simultaneously by means of the injection device 4. The injected fuel flow rate is controlled so that the richness of the mixture (fuel / exhaust gas) is less than 1. The fuel then oxidizes on the catalyst 5 and causes the temperature rise of the latter.
Dans le cas, où le catalyseur de réformage n'est pas amorcé (T < T_amorçage), on procède d'abord à une combustion en volume du carburant injecté pour chauffer le catalyseur 5 jusqu'à sa température d'amorçage. On procède de la façon suivante : on agit sur l'actuateur de la vanne 12 pour générer la perte de charge permettant d'alimenter le réformeur en gaz d'échappement au débit souhaité, typiquement 10 kg/h. On injecte simultanément du carburant au moyen du dispositif d'injection 4. Le débit de carburant injecté est piloté pour que la richesse du mélange (gazole/gaz d'échappement) soit inférieure à 1. Simultanément, on alimente électriquement la bougie d'allumage 7 qui génère alors une étincelle et permet d'initier la combustion du carburant. Lorsque la température du catalyseur est suffisante (T=T_amorçage), on stoppe la combustion du carburant en arrêtant la bougie d'allumage 7, tout en continuant l'injection de carburant qui s'oxyde alors directement sur le catalyseur de réformage 5. Lorsque la température du catalyseur de réformage 5 est suffisante pour pouvoir réformer le carburant (T=T_réformage), on stoppe l'injection de carburant. Le réformeur est alors prêt à réformer du carburant. La commande de la vanne 12 peut être effectuée au moyen d'un capteur de pression disposé en amont de la vanne et d'un capteur de pression disposé en aval de la vanne destiné à mesurer le gradient de pression AP, comme illustré schématiquement sur la figure 5. La vanne 12 est un volet et permet de dévier une partie des gaz d'échappement de la conduite principale 10 vers le dispositif de réformage. Le volet, dont on pilote la fermeture, permet de générer une perte de charge dans la ligne entre l'amont et l'aval du volet. La perte de charge est mesurée au moyen des capteurs de pression différentielle. La température des gaz d'échappement est également mesurée en amont du volet 12. La théorie des vannes permet de déterminer avec précision le débit dévié dans le dispositif de réformage à partir de la surpression et de la température des gaz d'échappement en amont du volet. Un asservissement de position du volet permet d'obtenir une surpression donnée que l'on sait relier au débit de réformage visé, environ 10 kg/h, pour une température mesurée et indépendamment du débit moteur.In the case where the reforming catalyst is not primed (initiating), the fuel injected is first burned to heat the catalyst to its starting temperature. The procedure is as follows: it acts on the actuator of the valve 12 to generate the pressure drop to feed the reformer exhaust gas at the desired rate, typically 10 kg / h. Fuel is injected simultaneously by means of the injection device 4. The injected fuel flow is controlled so that the richness of the mixture (diesel / exhaust gas) is less than 1. At the same time, the spark plug is electrically powered. 7 which then generates a spark and initiates the combustion of the fuel. When the temperature of the catalyst is sufficient (T = T_Timer), the fuel combustion is stopped by stopping the spark plug 7, while continuing the injection of fuel which then oxidizes directly on the reforming catalyst 5. When the temperature of the reforming catalyst 5 is sufficient to reform the fuel (T = T_reforming), it stops the fuel injection. The reformer is then ready to reform the fuel. The control of the valve 12 can be effected by means of a pressure sensor arranged upstream of the valve and a pressure sensor disposed downstream of the valve for measuring the pressure gradient AP, as illustrated schematically on the Figure 5. The valve 12 is a flap and deflects part of the exhaust from the main line 10 to the reforming device. The shutter, which is controlled closure, to generate a pressure drop in the line between upstream and downstream flap. The pressure drop is measured by means of the differential pressure sensors. The temperature of the exhaust gas is also measured upstream of the flap 12. The theory of the valves makes it possible to accurately determine the flow rate deviated in the reforming device from the overpressure and the temperature of the exhaust gases upstream of the shutter. A control of the position of the flap makes it possible to obtain a given overpressure that is known to be connected to the targeted reforming flow rate, approximately 10 kg / h, for a measured temperature and independently of the engine flow.
Le débit des gaz d'échappement à faire passer dans le catalyseur de réformage est donné par la formule suivante : V OP Drefnrmage = / k T avec : - Dreformage débit dans le réformeur que l'on veut 10 Le contrôle du débit nécessite que la perte de charge générée par le volet 12 soit suffisamment importante pour être mesurable mais pas trop pour limiter l'effet sur le moteur des pertes de charges générées par la géométrie de la ligne et par les autres systèmes de dépollution 15 présents dans la ligne. En effet, une perte de charge trop importante induirait une surconsommation du moteur non négligeable. Néanmoins, un compromis peut être obtenu et on peut donc contrôler le débit des gaz d'échappement alimentant le dispositif de réformage en faisant varier la perte de charge induite par le volet, c'est-à-dire en modifiant le 20 degré de fermeture du volet. Le volet est mis en mouvement au moyen d'un actuateur électrique non représenté. Un asservissement de position du volet permet d'obtenir la surpression correspondant au débit de réformage souhaité, environ 10 kg/h, pour une température donnée et indépendamment du débit 25 moteur. Par ailleurs, il est important de bien contrôler la richesse du mélange carburant / gaz d'échappement. Dans la phase de chauffage du catalyseur, si la richesse est trop élevée, à savoir supérieure à 1, alors des hydrocarbures imbrûlés sont obtenir, environ 10kg/h - k _ AP l'amont et l'aval du volet - T température en amont du volet constante perte de charge dans la ligne entre émis et ces émissions sont indésirables car elles s'ajoutent aux émissions d'hydrocarbures émis par le moteur. Si la richesse est trop faible, typiquement inférieure à 0,8, la montée du catalyseur en température est moins rapide.The flow rate of the exhaust gas to be passed through the reforming catalyst is given by the following formula: ## EQU1 ## The flow control requires the The pressure drop generated by the flap 12 is large enough to be measurable but not too much to limit the effect on the engine losses losses generated by the geometry of the line and the other pollution control systems 15 present in the line. In fact, a too high pressure drop would induce a significant overconsumption of the engine. Nevertheless, a compromise can be obtained and it is therefore possible to control the flow rate of the exhaust gas supplying the reforming device by varying the pressure drop induced by the flap, that is to say by modifying the degree of closure. of the shutter. The shutter is set in motion by means of a not shown electric actuator. A position control of the flap makes it possible to obtain the overpressure corresponding to the desired reforming flow rate, approximately 10 kg / h, for a given temperature and independently of the motor flow rate. In addition, it is important to control the richness of the fuel / exhaust mixture. In the heating phase of the catalyst, if the richness is too high, namely greater than 1, then unburned hydrocarbons are obtained, about 10 kg / h - k _ AP upstream and downstream of the flap - temperature T upstream the constant pressure drop in the line between emitted and these emissions are undesirable because they add to the hydrocarbon emissions emitted by the engine. If the richness is too low, typically less than 0.8, the rise of the catalyst temperature is slower.
Dans la phase de réformage, si la richesse est trop élevée, typiquement supérieure à 2,5, alors des hydrocarbures peuvent ne plus être réformés et être émis par le réformeur et ces émissions sont indésirables, car elles s'ajoutent aux émissions d'hydrocarbures émis par le moteur. Si la richesse est trop faible, typiquement inférieure à 1,5, pendant une durée de réformage importante supérieure à 15 secondes, la température interne du catalyseur peut devenir critique avec un risque d'endommagement du catalyseur. La régulation de la richesse peut être effectuée en boucle fermée et peut l'être grâce à deux types de capteurs, tous deux schématisés sur la figure 5 et dont le processus de contrôle est schématisé sur la figure 6. Le réformeur peut comporter une sonde de richesse 13 en aval du catalyseur de réformage 5. Dans ce cas, l'information de richesse est directement disponible, moyennant le délai de réponse de la sonde de richesse. Une mesure de l'exotherme T1, T2 peut être effectuée entre l'amont et l'aval du catalyseur de réformage. Dans ce cas, on remonte directement à la richesse du mélange par une relation reliant la différence de température entre l'amont et l'aval du catalyseur et la richesse. Les températures sont mesurées par des thermocouples positionnés en amont et en aval du catalyseur de réformage. Les figures 7A à 7B représentent une ligne d'échappement conforme à l'invention aux différents stades de fonctionnement du réformeur 1.In the reforming phase, if the wealth is too high, typically greater than 2.5, then hydrocarbons may no longer be reformed and emitted by the reformer and these emissions are undesirable because they add to the hydrocarbon emissions. emitted by the engine. If the richness is too low, typically less than 1.5, during a significant reforming time greater than 15 seconds, the internal temperature of the catalyst can become critical with a risk of damage to the catalyst. Wealth regulation can be performed in closed loop and can be done by two types of sensors, both shown schematically in Figure 5 and whose control process is shown schematically in Figure 6. The reformer may include a probe of Wealth 13 downstream of the reforming catalyst 5. In this case, the wealth information is directly available, with the response time of the wealth probe. A measurement of the exotherm T1, T2 can be carried out between the upstream and the downstream of the reforming catalyst. In this case, we go back directly to the richness of the mixture by a relationship connecting the difference in temperature between the upstream and downstream of the catalyst and the wealth. The temperatures are measured by thermocouples positioned upstream and downstream of the reforming catalyst. FIGS. 7A to 7B show an exhaust line according to the invention at the various stages of operation of the reformer 1.
Cette ligne d'échappement de moteur automobile comporte donc une conduite d'échappement 10 en sortie de ce moteur et équipée d'une vanne 12, un dispositif catalytique de traitement des gaz d'échappement, de préférence un piège à oxydes d'azote 14, et le réformeur 1 conforme à l'invention connecté à la conduite d'échappement 10 en amont du piège à oxydes d'azote 14, en l'emplacement dit piquage 11. Comme déjà vu plus haut, deux capteurs de pression 15 assurent la commande de la vanne 12. En amont du piège à oxydes d'azote 14, la conduite d'échappement 10 débouche dans un clapet bypass 16 qui permet au moyen d'un clapet le passage du gaz d'échappement dans le piège à oxydes d'azote 14 ou dans une conduite secondaire d'échappement 17 disposée en parallèle du piège à oxydes d'azote 14. Le réformeur 1 est suivi d'une canalisation de sortie 18 de gaz vers l'amont du piège à oxydes d'azote 14, cette canalisation 15 débouchant entre le clapet bypass 16 et le piège 14. Dans la phase de stockage des oxydes d'azote émis par le moteur, le réformeur 1 étant à l'arrêt, comme illustré sur la figure 7A, le volet 12 est dans une position qui permet de limiter au maximum la perte de charge entre l'amont et l'aval du volet. Cette perte de charge 20 est quasi nulle, si bien que le débit de gaz d'échappement à travers le catalyseur de réformage 5 est quasi nul. La position du bypass 16 est telle que la totalité des gaz d'échappement passe à travers le piège à oxydes d'azote 14 qui stocke les oxydes d'azote émis par le moteur. Dans la phase de stockage des oxydes d'azote émis par le 25 moteur, lors de la mise en température du catalyseur de réformage, comme illustré sur la figure 7B, le volet 10 est dans une position qui permet de générer une perte de charge entre l'amont et l'aval du volet suffisante pour faire passer une partie des gaz d'échappement à travers le catalyseur de réformage 5, typiquement 10 kg/h. On injecte alors du 30 carburant au moyen du dispositif d'injection 4. Le débit de carburant injecté est piloté pour que la richesse du mélange (gazole/gaz d'échappement) reste inférieure à 1. La richesse est contrôlée par la sonde de richesse 13 qui est positionnée en aval du catalyseur de réformage 5. Simultanément, on alimente électriquement la bougie d'allumage 7 qui génère une étincelle et permet d'initier la combustion du carburant. Lorsque la température du catalyseur est suffisante (T=T_amorçage), on stoppe la combustion du carburant en arrêtant la bougie d'allumage 7, tout en continuant l'injection de carburant qui s'oxyde alors directement sur le catalyseur de réformage 5. Lorsque la température du catalyseur de réformage est suffisante pour pouvoir réformer le carburant (T=T_réformage), on stoppe l'injection de carburant. Le réformeur est alors prêt à réformer du carburant. Durant toute la durée de la mise en température du catalyseur de réformage, la position du bypass 16 est telle que totalité des gaz d'échappement passe à travers le piège à oxydes d'azote 14, ce qui permet le stockage des oxydes d'azote émis par le moteur. Dans la phase de production de réformat et de purge du piège à oxydes d'azote , comme illustré sur la figure 7C, le volet 10 est encore dans une position qui permet de générer une perte de charge entre l'amont et l'aval du volet suffisante pour faire passer une partie des gaz d'échappement à travers le catalyseur de réformage 5, typiquement 10 kg/h. Dans la phase de réformage, le débit de carburant, de préférence du gazole, est tel que la richesse du mélange gazole / gaz d'échappement est supérieure à 1. Le gazole injecté dans le réformeur lest donc réformé et se convertit en un mélange de gaz constitué principalement de H2 et de CO. Les réactions de réformage du gazole sont principalement : • Oxydation partielle : CH1,84 + 1/2 02 > 0,92H2 + CO • Vaporéformage : CH1,84 + H20 > CO + 1,92H2 • Réformage à sec : CH1,84 + CO2 > 2CO + 0,92H2 La position du volet du bypass 16 est alors telle que la totalité des gaz d'échappement ne passe plus à travers le piège à oxydes d'azote 14. Les gaz d'échappement sont déviés vers la conduite de dérivation 17. Dans cette position de bypass 16, le mélange de gaz issu du réformeur 1 passe à travers le piège à oxydes d'azote 14 grâce à la canalisation 18 reliée en amont du piège à oxydes d'azote 14. Les constituants actifs de ce mélange gazeux, H2 et CO, réagissent alors avec les oxydes d'azote stockés par le piège à oxydes d'azote 14, ce qui permet de purger le piège à oxydes d'azote 14 et de réduire les oxydes d'azote stockés en azote.This automobile engine exhaust line therefore comprises an exhaust pipe 10 at the outlet of this engine and equipped with a valve 12, a catalytic exhaust gas treatment device, preferably a nitrogen oxide trap 14 , and the reformer 1 according to the invention connected to the exhaust pipe 10 upstream of the nitrogen oxide trap 14, in the said location quilting 11. As already seen above, two pressure sensors 15 ensure the control of the valve 12. Prior to the nitrogen oxide trap 14, the exhaust pipe 10 opens into a bypass valve 16 which allows, by means of a valve, the passage of the exhaust gas into the oxide trap. nitrogen 14 or in a secondary exhaust pipe 17 arranged in parallel with the nitrogen oxide trap 14. The reformer 1 is followed by a gas outlet line 18 upstream of the nitrogen oxide trap 14 this line 15 opening between the bypass valve 16 and the p In the storage phase of the nitrogen oxides emitted by the engine, the reformer 1 being stopped, as shown in FIG. 7A, the flap 12 is in a position which makes it possible to limit as much as possible the loss of load between upstream and downstream of the flap. This pressure drop 20 is almost zero, so that the flow of exhaust gas through the reforming catalyst 5 is almost zero. The position of the bypass 16 is such that all of the exhaust gas passes through the nitrogen oxide trap 14 which stores the nitrogen oxides emitted by the engine. In the storage phase of the nitrogen oxides emitted by the engine, during the heating of the reforming catalyst, as illustrated in FIG. 7B, the flap 10 is in a position which makes it possible to generate a pressure drop between upstream and downstream flap sufficient to pass a portion of the exhaust gas through the reforming catalyst 5, typically 10 kg / h. Fuel is then injected by means of the injection device 4. The injected fuel flow is controlled so that the richness of the mixture (diesel / exhaust gas) remains below 1. The wealth is controlled by the wealth probe. 13 which is positioned downstream of the reforming catalyst 5. At the same time, the spark plug 7 which generates a spark and electrically initiates the combustion of the fuel is electrically energized. When the temperature of the catalyst is sufficient (T = T_Timer), the fuel combustion is stopped by stopping the spark plug 7, while continuing the injection of fuel which then oxidizes directly on the reforming catalyst 5. When the temperature of the reforming catalyst is sufficient to reform the fuel (T = T_reforming), it stops the fuel injection. The reformer is then ready to reform the fuel. During the entire duration of the heating of the reforming catalyst, the position of the bypass 16 is such that all of the exhaust gas passes through the nitrogen oxide trap 14, which allows the storage of nitrogen oxides. emitted by the engine. In the phase of production of reformate and purge nitrogen oxide trap, as shown in Figure 7C, the flap 10 is still in a position that can generate a pressure drop between the upstream and downstream of the sufficient flap to pass a portion of the exhaust gas through the reforming catalyst 5, typically 10 kg / h. In the reforming phase, the fuel flow rate, preferably diesel fuel, is such that the richness of the diesel fuel / exhaust gas mixture is greater than 1. The diesel fuel injected into the reformer is thus reformed and is converted into a mixture of gas consisting mainly of H2 and CO. The reforming reactions of the gas oil are mainly: • Partial oxidation: CH1,84 + 1/2 02> 0,92H2 + CO • Vapororeforming: CH1,84 + H20> CO + 1,92H2 • Dry reforming: CH1,84 + CO2> 2CO + 0.92H2 The position of the bypass flap 16 is then such that all of the exhaust gases no longer pass through the nitrogen oxide trap 14. The exhaust gases are diverted towards the fuel line. 17. In this bypass position 16, the gas mixture from the reformer 1 passes through the nitrogen oxide trap 14 through the pipe 18 connected upstream of the nitrogen oxide trap 14. The active constituents of this gaseous mixture, H2 and CO, then react with the nitrogen oxides stored by the nitrogen oxide trap 14, which makes it possible to purge the nitrogen oxide trap 14 and to reduce the nitrogen oxides stored in nitrogen.
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