FR2936957A1

FR2936957A1 - Dispositif de decomposition d'uree aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'echappement.

Info

Publication number: FR2936957A1
Application number: FR0856910A
Authority: FR
Inventors: Gabriel Crehan
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-04-16
Anticipated expiration: 2028-10-13
Also published as: FR2936957B1

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif (1) de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement, comprenant une chambre (10) de réception d'urée aqueuse, un élément (12) de chauffage de l'urée aqueuse comprise dans la chambre (10), provoquant la formation de particules d'urée et la décomposition de l'urée en ammoniaque, et un matériau poreux (11) dans la chambre (10), limitant la taille des particules d'urée. L'invention permet de décomposer l'urée aqueuse en ammoniaque de façon simple et d'assurer une durée de vie importante au catalyseur du système de dénitrification.

Description

DISPOSITIF DE DECOMPOSITION D'UREE AQUEUSE EN AMMONIAQUE POUR LE TRAITEMENT DE GAZ D'ECHAPPEMENT

[0001 La présente invention concerne un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement, en particulier de gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne.

[0002 Les oxydes d'azote (NOX) provenant des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne sont liés à des problèmes de santé pour les humains et sont un élément clé de la formation de "smog" (nuages de pollution) dans les villes. La législation impose des niveaux de rigueur croissante pour leur réduction et/ou leur élimination de sources fixes ou mobiles. Pour cela, une solution ayant fait la preuve de son efficacité est l'utilisation d'une source d'ammoniaque (NH3), telle que l'urée aqueuse, qui est introduite dans les gaz d'échappement et qui réagit avec les NOX sur un catalyseur dans un système de dénitrification (DeNOx) pour former de l'azote N2 inerte et de l'eau H2O.

[0003] Il est connu d'injecter de l'urée dans la ligne d'échappement de gaz d'échappement à au moins 180°C pour assurer une décomposition totale de l'urée en ammoniaque gazeuse NH3. A cette température, une évaporation rapide est obtenue et la réaction de l'urée avec l'eau pour former du NH3 est favorisée. [0004 Or, lors d'une conduite en ville ou pour respecter les nouvelles normes européennes d'émissions des moteurs de voiture (NEDC : New European Driving Cycle - nouveaux cycles de conduite européens), les températures dans la ligne d'échappement sont en général inférieures à 180°C. A cette température, l'urée n'est pas réduite correctement en ammoniaque. [0005] En dessous de 180°C, la polymérisation de l'urée est favorisée, formant des produits dérivés d'urée polymérisée extrêmement stables qui se forment sur le mur de la ligne d'échappement ou sur la surface du catalyseur du système de dénitrification (DeNOx). Cela désactive complètement le catalyseur du système de dénitrification. [0006] De plus, il est difficile, voire impossible, de stocker l'ammoniaque, en vue d'une réduction des NON. L'ammoniaque gazeuse demande en effet des capacités de stockage bien supérieures à celles de l'urée aqueuse, qui est liquide. De plus, l'urée est un gaz toxique et corrosif, dont le stockage en toute sécurité dans un véhicule serait compliqué et entraînerait des coûts importants.

[000n La température seuil supérieure ou égale à 180°C limite énormément la fenêtre d'injection de l'urée pour un fonctionnement correct du catalyseur du système de dénitrification. Il y a donc un besoin pour un système qui permette la décomposition totale de l'urée en ammoniaque, et cela quelle que soit la température des gaz d'échappement.

[000si Il est connu du document EP-A-1 481 719 un système de traitement des gaz d'échappement. Un gaz d'échappement est introduit dans un réacteur à catalyseur de dénitrification muni d'un gros tube à gaz d'échappement. L'oxyde d'azote est réduit en présence du catalyseur de dénitrification. Le système comprend une partie de passage de dérivation de gaz d'échappement prévue dans le gros tube à gaz d'échappement, une vanne d'injection de solution d'urée, une partie de génération d'ammoniaque, une partie de mélange et le réacteur à catalyseur de dénitrification. Une partie du ou tout le gaz d'échappement est introduit(e) dans la partie de passage de dérivation de gaz d'échappement. La vanne d'injection d'urée est prévue dans la partie de passage de dérivation de gaz d'échappement pour injecter une solution d'urée dans le gaz d'échappement introduit. La partie de génération d'ammoniaque a des moyens de chauffage comprenant un dispositif de chauffage pour décomposer des gouttelettes particulaires de la solution d'urée et de l'urée pour générer de l'ammoniaque par l'une ou l'autre des chaleurs du gaz d'échappement ou du dispositif de chauffage. La partie de mélange permet de mélanger l'ammoniaque générée avec le gaz d'échappement. Un gaz mélangé à partir de gaz d'échappement et d'ammoniaque est introduit dans le réacteur à catalyseur de dénitrification.

[0009 Il est connu des documents US-A-2007 0048204, WO-A-98 28070, WO-A-30 2005 025725 des systèmes de prétraitement de l'urée aqueuse avant injection dans une ligne d'échappement. [0010] Le document US-A-2007 0048204 décrit un procédé d'amélioration de systèmes de réduction catalytique sélective d'ammoniaque. Le procédé comprend la fourniture d'urée aqueuse, la mise sous pression de l'urée aqueuse tout en maintenant l'urée aqueuse dans un état liquide, la fourniture d'un dispositif chauffant en communication thermique avec l'urée aqueuse sous pression, le chauffage de l'urée aqueuse sous pression avec le dispositif chauffant et l'injection de l'urée aqueuse sous pression chauffée dans un flux d'échappement. L'urée aqueuse atomise rapidement du fait d'une différence de pression entre l'urée aqueuse sous pression chauffée et le flux d'échappement. [0011] Le document WO-A-98 28070 décrit un procédé pour réduire les émissions de NON dans un moteur à charge stratifiée ayant un système d'échappement associé ayant un passage d'échappement menant à un réacteur à réduction catalytique sélective (SCR) efficace pour une réduction catalytique sélective des NON. Le procédé comprend le chauffage et la mise sous pression d'une solution aqueuse de réactif azoté réducteur de NON, et l'injection de la solution chauffée et sous pression dans un gaz d'échappement à une température d'échappement comprise entre 200°C et 650°C, en amont du réacteur SCR.

[0012] Le document WO-A-2005 025725 décrit un dispositif pour préparer une solution de précurseur réducteur pour la réduction d'oxydes d'azote dans le gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Le dispositif présente un élément chauffant susceptible d'être commandé et un revêtement catalytique qui vient en contact avec le précurseur réducteur.

[0013] Toutefois, ces documents décrivent des dispositifs complexes.

[0014] Il y a donc un besoin pour un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque qui soit simple à mettre en oeuvre et qui permette d'assurer une durée de vie importante au catalyseur du système de dénitrification.

[0015] Pour cela, l'invention propose un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement, comprenant : une chambre de réception d'urée aqueuse, un élément de chauffage de l'urée aqueuse comprise dans la chambre, provoquant la formation de particules d'urée et la décomposition de l'urée en ammoniaque, caractérisé par un matériau poreux dans la chambre, limitant la taille des particules d'urée.

[0016] Selon une variante, le matériau poreux comprend des pores de taille 5 comprise entre 1 lm et 100 m, de préférence entre 5 pm et 20 m.

[0017] Selon une variante, l'élément de chauffage est capable d'être porté à une température comprise entre 200°C et 400°C, de préférence 300°C.

[0018] Selon une variante, le matériau poreux a une structure choisie parmi le groupe comprenant les membranes, les mousses, les laines, les poudres, les 10 granulés, les fibres ou une combinaison de ces structures.

[0019] Selon une variante, la chambre comprend en outre une entrée d'urée aqueuse et le dispositif comprend en outre un filtre amont en amont de l'entrée d'urée aqueuse.

[0020] Selon une variante, la chambre comprend en outre une sortie 15 d'ammoniaque et le dispositif comprend en outre un filtre aval ou une vanne aval en aval de la sortie d'ammoniaque.

[0021] Selon une variante, le dispositif comprend en outre un réservoir d'urée aqueuse et une pompe d'amenée de l'urée aqueuse depuis le réservoir d'urée aqueuse jusqu'à la chambre

20 [0022] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque selon l'une des revendications 1 à 7, et un système de dénitrification situé sur une ligne d'échappement en aval du dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. 25 [0023] Dans une variante, ce véhicule comprend en outre une tête d'injection d'ammoniaque dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne d'échappement, la tête d'injection étant connectée à une sortie d'ammoniaque de la chambre et la tête d'injection étant un atomiseur ou un évaporateur.

[0024] Dans une variante, ce véhicule comprend en outre un dispositif d'injection à haute pression de l'ammoniaque dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne d'échappement, le dispositif d'injection à haute pression (22-25) étant connecté à une sortie (16) d'ammoniaque de la chambre (10).

[0025] L'invention a également pour objet un procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement avec un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une étape d'entrée d'urée aqueuse dans la chambre, une étape de précipitation de l'urée sous forme de précipités de taille inférieure ou égale à une taille de pores du matériau poreux sous l'effet de la montée en température de l'urée chauffée dans la chambre au-dessus d'une première température seuil, et une étape de réduction des précipités d'urée en ammoniaque par hydrolyse sous l'effet d'une montée en température de l'urée au- dessus d'une deuxième température seuil.

[0026] Dans une variante, la première température seuil est environ 50°C et la deuxième température seuil est environ 120°C. [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, une vue schématique d'un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque ; - figure 2, une vue schématique d'un autre dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque ; et - figure 3, une vue schématique d'un véhicule. [0028] II est proposé un dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement. Le dispositif comprend une chambre de réception d'urée aqueuse, un élément de chauffage de l'urée aqueuse comprise dans la chambre et un matériau poreux dans la chambre. L'élément de chauffage provoque la formation de particules d'urée et la décomposition de l'urée en ammoniaque. Le matériau poreux limite la taille des particules d'urée.

[0029] Lorsque l'urée aqueuse pénètre dans la chambre déjà chaude, l'urée aqueuse monte progressivement en température. Ainsi, pendant la montée en température de l'urée aqueuse, les molécules d'urée dissoutes dans l'eau commencent à précipiter sous forme de particules. Les pores du matériau poreux permettent de limiter la taille des particules d'urée, qui ne peut ainsi pas dépasser la taille des pores. Lorsque l'urée monte encore en température, l'eau s'évapore puis les particules d'urée sont décomposées en ammoniaque par hydrolyse.

[0030] En l'absence de matériau poreux, la taille des particules ne serait pas limitée, provoquant la polymérisation de l'urée, c'est-à-dire la formation d'agrégats d'urée solides et stables thermiquement. Il ne serait plus possible de décomposer ces composés en ammoniaque. Ainsi, grâce au matériau poreux, la polymérisation est évitée.

[0031] L'urée aqueuse est ainsi décomposée en ammoniaque de façon simple et 20 une durée de vie importante est assurée au catalyseur du système de dénitrification.

[0032] Les références qui sont identiques sur les différentes figures représentent des éléments identiques ou similaires.

[0033] La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de 25 décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. Ce dispositif 1 comprend une chambre 10 de décomposition d'urée en ammoniaque. La chambre 10 est adaptée à recevoir de l'urée aqueuse. Le dispositif 1 comprend également un matériau poreux 11 dans la chambre et un élément 12 de chauffage. L'élément de chauffage 12 est adapté à chauffer l'urée comprise dans la chambre. L'élément de chauffage 12 est également adapté à chauffer le matériau poreux 11. La chambre 10 comprend une entrée 15 d'urée aqueuse et une sortie 16 d'ammoniaque.

[0034] Le matériau poreux comprend des pores dont la taille est comprise entre 1 pm et 100 lm (les tailles 1 pm et 100 pm étant incluses dans l'intervalle). De préférence, la taille des pores est comprise entre 5 lm et 20 lm (les tailles 5 pm et 20 pm étant incluses dans l'intervalle). La taille des pores permet de limiter la taille des précipités d'urée qui se forment pendant la montée en température de l'urée. Les pores ont un rôle de limite physique à la croissance des particules d'urée sous l'effet de la température. Cela permet d'éviter la polymérisation de l'urée. Cela permet également une décomposition rapide de l'urée en ammoniaque. En effet, la décomposition de l'urée en ammoniaque est d'autant plus rapide que la surface totale de particules en contact avec de l'eau est importante. Ainsi, un nombre important de petites particules en contact avec de l'eau est plus rapide à décomposer qu'une particule plus grosse, qui va présenter moins de surface en contact avec de l'eau que la surface totale des petites particules.

[0035] La chambre 10 et le matériau poreux 11 sont chauffés par l'élément de chauffage 12 à une température permettant la décomposition de l'urée en ammoniaque. De préférence, la chambre est à pression atmosphérique, ce qui permet d'éviter l'utilisation de dispositifs de mise sous pression. Cela permet d'avoir un dispositif simple et peu encombrant. La température de l'élément de chauffage 12 est comprise entre 200°C et 400°C. La température est donc strictement supérieure à 180°C, ce qui permet de décomposer l'urée en ammoniaque à pression atmosphérique. De préférence, la température de l'élément de chauffage 12 est de 300°C. C'est une température qui permet une décomposition rapide tout en évitant un chauffage trop important. Il s'agit d'une décomposition par thermolyse.

[0036] Le dispositif comprend un réservoir 14 d'urée aqueuse. Il s'agit de molécules d'urée dissoutes dans de l'eau. La décomposition d'urée en ammoniaque est une hydrolyse. Ainsi, le fait que l'urée soit aqueuse permet de ne pas prévoir en plus un réservoir d'eau. La chambre 10 comprend une entrée 15 d'urée aqueuse en communication avec le réservoir d'urée aqueuse. Une pompe 13 située entre le réservoir 14 d'urée aqueuse et l'entrée 15 d'urée peut être prévue pour faciliter l'amenée de l'urée aqueuse jusqu'à la chambre.

[0037] Dans le réservoir 14, l'urée aqueuse est à température ambiante. Lorsque l'urée aqueuse arrive dans la chambre 10, l'urée monte progressivement en température. Lorsque l'urée atteint une première température seuil d'environ 50°C à 60°C, elle commence à précipiter sous forme de particules. La présence des pores permet ainsi de limiter la taille des précipités à 100 pm maximum, de préférence à 20 pm maximum.

[0038] Lorsque l'urée atteint une deuxième température seuil d'environ 120°C, les particules d'urée commencent à réagir avec l'eau sous forme vapeur dans la chambre 10 pour former de l'ammoniaque.

[0039] Lorsque l'urée atteint une température de 180°C, l'urée est entièrement décomposée en ammoniaque.

[0040] Le choix de la température de l'élément de chauffage 12 à 300°C permet que l'urée atteigne la température de 180°C rapidement, entraînant sa décomposition rapide en ammoniaque.

[0041] Par ailleurs, lorsque l'urée aqueuse pénètre dans la chambre, le matériau poreux 11 est déjà à la température de l'élément de chauffage 12. L'urée aqueuse est donc en contact avec une grande surface à une température élevée, ce qui facilite également sa montée en température rapide.

[0042] De préférence, le matériau poreux 11 emplit toute la chambre 10. Ainsi, la polymérisation de l'urée est évitée dans toute la chambre.

[0043] Le matériau poreux 11 a une structure choisie parmi le groupe comprenant les membranes, les mousses, les laines, les poudres, les granulés, les fibres ou une combinaison de ces structures. [0044] Le matériau poreux 11 a des pores ouverts, c'est-à-dire qui communiquent les unes avec les autres, afin que l'urée, l'eau et l'ammoniaque puissent circuler à travers les pores et se déplacer dans la chambre entre l'entrée 15 et la sortie 16.

[0045] La taille des pores est par exemple égale à la taille du matériau. Ainsi, le matériau a par exemple une structure nanométrique.

[0046] La taille des pores du matériau poreux peut être homogène ou non. Ainsi, par exemple, une structure de membrane peut comprendre des petites pores d'un côté de la membrane et des pores plus grosses de l'autre côté de la membrane.

[0047] De plus, le matériau poreux est par exemple en matériau métallique ou céramique. Cela permet d'accélérer légèrement la décomposition de l'urée en ammoniaque par contact de l'urée avec la surface du matériau poreux métallique ou céramique.

[0048] De préférence, le matériau poreux est un matériau stable à haute température (jusqu'à 900°C au moins) en solution aqueuse. Cela permet d'éviter sa dégradation sous l'effet des chauffages répétés. Ainsi, le matériau poreux est par exemple en SiC, Fe, Cu, Ni, C, W, NiC ou encore WC.

[0049] Le dispositif 1 comprend également un filtre amont 17 en amont de l'entrée 15 d'urée aqueuse. Ce filtre joue un rôle de barrière thermique pour éviter la propagation de la chaleur de la chambre 10 vers le réservoir 14 d'urée aqueuse. Le filtre amont 17 joue également un rôle de piège en empêchant les particules d'urée contenues dans la chambre 10 de migrer vers le réservoir 14 d'urée aqueuse.

[0050] De façon optionnelle, le dispositif 1 peut également comprendre un filtre aval 18 ou une vanne aval en aval de la sortie 16 d'ammoniaque. Le filtre aval 18 ou la vanne aval joue un rôle de piège en empêchant les particules d'urée contenues dans la chambre 10 de migrer vers la ligne d'échappement, ce qui détériorerait le système de dénitrification. Le filtre aval 18 ou la vanne aval joue également un rôle de ralentissement de l'évaporation de l'eau, assurant ainsi une réaction correcte entre l'urée et l'eau pour une décomposition correcte en ammoniaque. L'utilisation d'une vanne à la place d'un filtre permet de réguler l'injection d'ammoniaque dans la ligne d'échappement.

[0051] La chambre 10 a par exemple une forme allongée, telle que cylindrique, avec un axe longitudinal. Lorsque le dispositif est monté dans un véhicule, la chambre 10 est disposée de préférence avec son axe longitudinal selon une direction sensiblement verticale. De préférence, l'entrée 15 d'urée est disposée en bas de la chambre 10 et la sortie d'ammoniaque 16 est disposée en haut de la chambre 10. Ainsi, l'urée aqueuse, liquide, est introduite dans le bas de la chambre. L'ammoniaque gazeuse produite dans la chambre a tendance à monter et sortir par la sortie 16 d'ammoniaque située en haut de la chambre.

[0052] L'ammoniaque, au fur et à mesure de sa formation, est injectée dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne d'échappement.

[0053] Le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque est destiné à être installé sur un véhicule muni d'un moteur à combustion interne, afin de réduire les oxydes d'azote NOX produits par ledit moteur à combustion interne en N2 + H2O par réaction avec l'ammoniaque produite par le dispositif 1.

[0054] Ainsi, l'invention concerne également un véhicule comprenant le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque, ainsi qu'un système de dénitrification 6 (figure 3) situé sur une ligne d'échappement 5 (figure 3) en aval du dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. Le système de dénitrification DeNOx comprend un catalyseur provoquant la réduction des NOX par réaction avec l'ammoniaque produite par le dispositif 1.

[0055] Le véhicule comprend également un dispositif d'injection de l'ammoniaque produite par le dispositif 1 dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne 25 d'échappement.

[0056] Le dispositif d'injection est, dans l'exemple représenté sur la figure 1, une tête 21 d'injection d'ammoniaque. La tête d'injection 21 est connectée à la sortie 16 d'ammoniaque de la chambre 10 du dispositif 1, en aval du filtre aval 17 ou de la vanne aval lorsque ce dernier (cette dernière) est présent(e). La tête d'injection 21 est par exemple un atomiseur ou un évaporateur.

[0057] La figure 2 représente une vue schématique d'un autre dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. [0058] Le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque représenté sur la figure 2 ne comprend pas de filtre aval ou de vanne aval. De plus, le dispositif d'injection d'ammoniaque dans la ligne d'échappement est différent de la tête d'injection 21 de la figure 1.

[0059] Seuls les éléments différents de la figure 1 seront donc décrits ci-dessous.

Les éléments identiques, représentés par des références identiques, ne seront pas repris dans ce paragraphe et le lecteur est invité à se reporter au texte décrit plus haut.

[0060] Sur la figure 2, le dispositif d'injection du véhicule est un dispositif d'injection à haute pression 22-25 de l'ammoniaque produite par le dispositif 1. Le dispositif d'injection à haute pression 22-25 est connecté à la sortie 16 d'ammoniaque de la chambre 10 du dispositif 1.

[0061] Le dispositif d'injection d'ammoniaque à haute pression comprend une tête d'injection 22, de préférence multicanaux pour permettre une bonne dispersion dans la ligne d'échappement. Le dispositif d'injection à haute pression comprend également une aiguille d'injection 23, susceptible d'être actionnée par l'actionneur 25. L'aiguille 23 ferme les canaux de la tête d'injection 22 par appui d'un ressort 24 sur l'aiguille 23. Lorsqu'il est nécessaire d'injecter de l'ammoniaque dans la ligne d'échappement, l'actionneur tire sur le ressort pour libérer les canaux de la pression de l'aiguille. [0062] La figure 3 représente une vue schématique d'un véhicule.

[0063] Le véhicule comprend un moteur à combustion interne 2 produisant entre autres des oxydes d'azote NON. En sortie du moteur 2, le véhicule comprend la ligne d'échappement 5 des gaz d'échappement. Le véhicule comprend un premier catalyseur 3 situé en sortie du moteur 2. Ce premier catalyseur 3 permet de réduire partiellement les NO, en Nol dans cette ligne d'échappement 5.

[0064] Le véhicule comprend également un premier détecteur 8 adapté à détecter la concentration du gaz d'échappement en oxydes d'azote et ammoniaque dans la ligne d'échappement 5 en aval du premier catalyseur 3.

[0065] En aval du premier catalyseur 3, sur la ligne d'échappement 5, le véhicule comprend le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque, connecté à un dispositif (21 ; 22-25) d'injection d'ammoniaque dans la ligne d'échappement tel que décrit plus haut. Un capteur 19 de mesure de la température est situé à proximité du dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour surveiller que l'environnement proche dudit dispositif 1 est suffisamment chaud pour éviter de chauffer l'injecteur d'urée avec un résistance électrique. Si le gaz est plus chaud que 180°C, on n'aura pas besoin de chauffer l'injecteur. La décomposition d'urée se passera thermiquement dans la ligne. Si le gaz de la ligne est inferieur à 180°C, il faut chauffer l'injecteur. Le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque est connecté au réservoir 14 d'urée aqueuse.

[0066] En aval du dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque, sur la ligne d'échappement 5, le véhicule comprend un système de dénitrification DeNOx 6, muni d'un catalyseur adapté à provoquer la réduction des NOX en azote et eau par réaction avec l'ammoniaque produite par le dispositif 1.

[0067] Le véhicule comprend également un deuxième détecteur 9 adapté à détecter la concentration du gaz d'échappement en oxydes d'azote et ammoniaque dans la ligne d'échappement 5 en aval du système de dénitrification 6. [0068] Le véhicule comprend également un système de commande 4 adapté à commander la température de l'élément de chauffage 12 du dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. Le système de commande 4 est également adapté à commander l'injection d'urée aqueuse à partir du réservoir 14 vers la chambre 10 du dispositif 1 et l'injection de l'ammoniaque depuis le dispositif 1 vers la ligne d'échappement 5. Ces différentes commandes du système de commande 4 sont réalisées en fonction des données des différents capteurs 8, 9, 19.

[0069] En fin de ligne d'échappement, le véhicule comprend un filtre à particules Diesel adapté à filtrer les particules de CO et HC également produites par le moteur à combustion interne 2. Les gaz d'échappement sont ensuite dirigés vers l'extérieur du véhicule.

[0070] Le véhicule équipé du dispositif de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque permet de limiter considérablement le taux de NOX non réduits expulsés à l'extérieur du véhicule. Cela permet de limiter les problèmes de santé liés aux oxydes d'azote ainsi que la formation de smog dans les villes.

[0071] L'invention concerne également un procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement avec le dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. Le procédé comprend une étape d'entrée d'urée aqueuse dans la chambre 10 du dispositif 1 de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque. Le procédé comprend également une étape de précipitation de l'urée sous forme de précipités de taille inférieure ou égale à la taille des pores du matériau poreux 11 sous l'effet de la montée en température de l'urée chauffée dans la chambre 10 au-dessus d'une première température seuil. Comme on l'a vu plus haut, cette première température seuil est d'environ 50°C à 60°C. Le procédé comprend également une étape de réduction des précipités d'urée en ammoniaque par hydrolyse sous l'effet d'une montée en température de l'urée au-dessus d'une deuxième température seuil. Comme on l'a vu plus haut, cette deuxième température seuil est d'environ 120°C. [0072] Le procédé permet de décomposer l'urée aqueuse en ammoniaque de façon simple et d'assurer une durée de vie importante au catalyseur du système de dénitrification.

[0073] Ainsi, le dispositif et le procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque permettent de décomposer l'urée en ammoniaque avant une injection de l'ammoniaque dans une ligne d'échappement. Cela permet une injection de l'ammoniaque quelle que soit la température de gaz d'échappement. Cela permet de réduire environ 5 à 20% d'oxydes d'azote supplémentaires par rapport à l'injection d'urée directement dans la ligne d'échappement. [0074] De plus, le dispositif et le procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque permettent de ne pas altérer le système de dénitrification DeNOx. Le dispositif et le procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque permettent également e s'affranchir d'un système de stockage d'ammoniaque dans les systèmes de dénitrification DeNOx en cas de température inférieure à 180°C dans la ligne d'échappement.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement, comprenant : une chambre (10) de réception d'urée aqueuse, un élément (12) de chauffage de l'urée aqueuse comprise dans la chambre (10), provoquant la formation de particules d'urée et la décomposition de l'urée en ammoniaque, caractérisé par un matériau poreux (11) dans la chambre (10), limitant la taille des particules d'urée.
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau poreux (11) comprend des pores de taille comprise entre 1 pm et 100 m, de préférence entre 5 pm et 20 m.
3. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de chauffage (12) est capable d'être porté à une température comprise entre 200°C et 400°C, de préférence 300°C.
4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau poreux (11) a une structure choisie parmi le groupe comprenant les membranes, les mousses, les laines, les poudres, les granulés, les fibres ou une combinaison de ces structures.
5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre (10) comprend en outre une entrée (15) d'urée aqueuse et le dispositif comprend en outre un filtre amont (17) en amont de l'entrée (15) d'urée aqueuse.
6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre (10) comprend en outre une sortie (16) d'ammoniaque et le dispositif (1) comprend en outre un filtre aval (18) ou une vanne aval en aval de la sortie (16) d'ammoniaque.
7. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réservoir (14) d'urée aqueuse et une pompe(13) d'amenée de l'urée aqueuse depuis le réservoir (14) d'urée aqueuse jusqu'à la chambre (10).
8. Véhicule comprenant un dispositif (1) de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque selon l'une des revendications 1 à 7, et un système de dénitrification (6) situé sur une ligne d'échappement (5) en aval du dispositif (1) de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque.
9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une tête d'injection (21) d'ammoniaque dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne d'échappement (5), la tête d'injection (21) étant connectée à une sortie (16) d'ammoniaque de la chambre (10) et la tête d'injection (21) étant un atomiseur ou un évaporateur.
10. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'injection à haute pression (22-25) de l'ammoniaque dans un flux de gaz d'échappement d'une ligne d'échappement (5), le dispositif d'injection à haute pression (22-25) étant connecté à une sortie (16) d'ammoniaque de la chambre (10).
11. Procédé de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque pour le traitement de gaz d'échappement avec un dispositif (1) de décomposition d'urée aqueuse en ammoniaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une étape d'entrée d'urée aqueuse dans la chambre (10), une étape de précipitation de l'urée sous forme de précipités de taille inférieure ou égale à une taille de pores du matériau poreux (11) sous l'effet de la montée en température de l'urée chauffée dans la chambre (10) au-dessus d'une première température seuil, et une étape de réduction des précipités d'urée en ammoniaque par hydrolyse sous l'effet d'une montée en température de l'urée au-dessus d'une deuxième température seuil.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quel la première température seuil est environ 50°C et la deuxième température seuil est environ 120°C.