FR2927657A3 - Alimentation en carburant du systeme d'admission de reducteurs dans l'echappement et dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un vehicule automobile. - Google Patents

Alimentation en carburant du systeme d'admission de reducteurs dans l'echappement et dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

Le système d'alimentation en carburant permet d'économiser des piquages et éventuellement une pompe d'alimentation en carburant.Il comprend principalement une pompe électrique (2) alimentant à la fois la pompe haute pression (3) d'alimentation du moteur du véhicule et un système d'adjonction de réducteurs (1) d'un dispositif de dépollution placé sur la ligne d'échappement des gaz (6). Ce système d'adjonction de réducteurs comprend de préférence un clapet anti-retour (9) et le vaporisateur (10) fonctionnant avec un élément chauffant résistif.Application aux véhicules automobiles équipés de moteurs diesel.

Description

ALIMENTATION EN CARBURANT DU SYSTEME D'ADMISSION DE REDUCTEURS DANS L'ECHAPPEMENT ET DISPOSITIF DE DEPOLLUTION DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles, en particulier de la dépollution relative à l'utilisation de moteurs diesel. Dans un véhicule, il concerne à la fois le système d'admission de réducteurs dans l'échappement des gaz consommés par le moteur et l'alimentation de la pompe haute pression alimentant le moteur en carburant.
ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Pour répondre à la baisse des seuils admis relativement aux émissions de gaz polluants issus des véhicules automobiles, des systèmes de post-traitement des gaz de plus en plus complexes ont été prévus, notamment dans la ligne d'échappement des gaz consommés dans les moteurs à mélange pauvre. Ceux-ci permettent de réduire notamment les émissions de particules et d'oxyde d'azote en plus du monoxyde de carbone et des hydrocarbures brûlés. Contrairement à un catalyseur d'oxydation traditionnel, ces systèmes fonctionnent de manière discontinue ou alternative, c'est-à-dire, qu'en fonctionnement normal, ils piègent les éléments polluants mais ne les traitent que lors des phases de régénération successives. Ainsi, pour être régénérer, ce piège nécessite des modes de combustion spécifiques, afin de garantir le niveau de qualité thermique et/ou de richesse nécessaire à cette opération.
D'autre part, afin de répondre aux futures réglementations européennes EURO5, les moteurs à combustion internes du type diesel doivent être mis au point de façon à produire le moins possible d'émissions polluantes à l'échappement, le reste devant être converti par des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement. Or, de part leur fonctionnement spécifique, les moteurs diesel émettent dans leurs gaz d'échappement des suies qu'elles nomment également particules. Afin de limiter les émissions de ces particules de suie dans l'atmosphère, un filtre est implanté dans la ligne d'échappement, en aval des chambres de combustion du moteur. Ce filtre retient les particules qui s'accumulent en son sein, au fur et à mesure de l'utilisation du moteur.
Les moteurs à combustion interne émettent également des réducteurs comprenant entre autres du carbone. En présence d'oxygène, de matériaux catalytiques tels que les platines et à température élevée, ces réducteurs s'oxydent. Afin de diminuer ces émissions polluantes, on dispose également dans la ligne d'échappement, soit un catalyseur d'oxydation en amont du filtre à particules, soit directement en matériel catalytique au sein du filtre et appelé alors filtre à particules catalytiques. L'accumulation des particules finit par boucher les filtres créant ainsi une forte contre-pression à l'échappement du moteur, ce qui diminue considérablement ses performances. Dans le but de retrouver ces dernières, il est commun de brûler les particules contenues dans le filtre à particules, cette procédure s'appelant régénération du filtre à particules . L'initialisation et le maintien de la combustion des particules dans le filtre s'obtiennent par l'élévation de températures internes de ce filtre à particules.
Afin d'obtenir les conditions thermiques nécessaires au filtre à particules, le déposant utilise le catalyseur placé en amont de celui-ci et réalise une élévation des températures par un apport de réducteur, faisant une réaction exothermique dans ce catalyseur.
Actuellement, il existe plusieurs stratégies pour apporter ces réducteurs. Une solution connue pour effectuer la régénération du filtre à particules consiste à faire des injections tardives avec le système d'injection principal du moteur. Ces injections ne brûlent pas dans le cylindre mais apportent des réducteurs au catalyseur. Actuellement, le problème de dilution est traité par une demande spécifique faite par le client au moyen d'un voyant du tableau de bord du véhicule lui demandant de se mettre dans des conditions favorables pour régénérer le filtre à particules. Cela provoque de nombreux problèmes, au niveau du service après-vente des véhicules, car les clients ne comprennent pas bien cette nécessité et/ou demande. Une politique d'entreprise consiste à supprimer cette demande ou cette démarche à faire par le client. D'autre part, plusieurs mode d'alimentation du système d'apport en réducteurs existent. La demande de brevet EP 1 643 092 Al décrit une alimentation à gasoil du système de vaporisation par l'utilisation d'une pompe électrique volumétrique additionnelle. Celle-ci utilise le gasoil dans le réservoir puis l'achemine dans le circuit d'alimentation, la quantité de gasoil acheminée dépend donc de la fréquence de pilotage de la pompe. De plus, dans la demande de brevet français FR 2 879 241, on décrit une alimentation de gasoil par le réseau d'alimentation en carburant de la pompe haute pression du véhicule. Un piquage est donc effectué dans l'étage basse pression de la pompe haute pression et permet d'alimenter le circuit d'alimentation. L'objectif de la présente invention est de réduire le risque de dilution, lors d'une régénération du filtre à particules.
RESUME DE L'INVENTION Pour atteindre l'objectif ci-dessus mentionné, l'idée principale selon l'invention est de réaliser l'apport des réducteurs au circuit d'échappement directement et non plus par le système d'injection principale. A cet effet, un premier objet principal de l'invention est un système d'alimentation en carburant apte à alimenter un système d'adjonction de réducteurs dans une ligne d'échappement comportant un piquage sur une ligne d'alimentation d'un moteur de véhicule automobile en amont d'une pompe haute pression. Selon l'invention, le piquage sur la ligne d'alimentation est réalisé en aval d'une pompe electrique alimentant donc à la fois la pompe haute pression et le système d'adjonction de réducteurs. La réalisation préférentielle de l'invention prévoit l'utilisation d'un limiteur de pression à la sortie de la pompe électrique.
Il est également intéressant d'utiliser un module de dosage à l'entrée du système d'adjonction de réducteurs. L'utilisation d'un clapet anti-retour en amont du système d'adjonction des réducteurs est également très utile. Un deuxième objet principal de l'invention est un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Selon l'invention, il comprend un dispositif d'adjonction de réducteurs dans une ligne d'échappement alimenté par un système d'alimentation en carburant tel que résumé ci-dessus. L'invention s'applique de façon avantageuse dans le cas où le système d'adjonction de réducteurs est un vaporisateur comprenant un élément chauffant placé dans une chambre de vaporisation et comprenant un tuyau de sortie avec une sortie latérale.
LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante accompagnée de deux figures représentant respectivement : - figure 1, un schéma caractéristique des systèmes d'alimentation et de dépollution selon l'invention, et figure 2, un schéma de réalisation préférentielle du système de dépollution sous la forme d'un vaporisateur.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION Sur la figure 1, le système d'adjonction de réducteurs 1 du dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne est placé sur la ligne d'échappement des gaz symbolisés par un pot d'échappement 6. Le réducteur comprend en fait, un vaporisateur 10 de carburant alimenté par un clapet anti-retour 9. Selon l'invention, on utilise une pompe électrique 2 pour alimenter en carburant à la fois la pompe haute pression 3 utilisée pour alimenter en carburant le moteur à combustion interne du véhicule et le système d'adjonction de réducteurs 1 utilisé sur la ligne d'échappement des gaz. Sur une sortie 22 de la pompe électrique 2, destinée à alimenter la pompe haute pression 3 se trouve un piquage 21 alimentant le réducteur de pression 4. Ce dernier peut être constitué, soit par une restriction calibrée, par exemple un trou cylindrique ou un passage en couche mince entre deux cylindres, soit par un régulateur de pression du type écrêteur sans retour.
Le système d'alimentation se complète donc d'une ligne d'alimentation 8 issue du limiteur de pression 4 et sur laquelle est placé un module de dosage 5. Ce dernier peut être constitué soit par un injecteur de type essence installé de manière déportée sur cette ligne d'alimentation 8, soit par une électrovanne proportionnelle. La sortie de ce doseur alimente le système d'adjonction de réducteurs 1, c'est-à-dire directement l'entrée du clapet anti-retour 9. On note que le limiteur de pression 4 peut être également un composant intégré au module de dosage 5. Une autre solution consiste en ce que le limiteur de pression soit intégré au module de dosage pour ne constituer qu'un seul composant. Une électrovanne de coupure peut également être ajoutée au circuit d'alimentation. En cas de défaillance du module de dosage, cette électrovanne peut être fermée, pour éviter ainsi le flux continu vers le vaporisateur. La figure 2 montre en détail une réalisation du vaporisateur 10 utilisé dans le dispositif de dépollution. Il comprend principalement une entrée de carburant 11 débouchant dans une chambre de vaporisation 13 dans laquelle est placé un élément chauffant 12, à savoir un élément chauffant électrique du type résistif. Cet ensemble permet le contact entre le carburant et l'élément chauffant. Le carburant passe donc sous une forme gazeuse et l'augmentation de pression le pousse vers un tuyau de sortie 14 qui entre dans la canalisation de la ligne d'échappement des gaz et peut s'échapper par une sortie latérale 15.
Dans le système d'alimentation selon l'invention, la ligne d'alimentation est donc constituée d'une pompe électrique 2 permettant d'alimenter un réseau de distribution de carburant sous pression. La pression de ce réseau se situe entre 1 et 7 bars relatifs. Ce réseau alimente donc la partie haute pression de la pompe haute pression 3 et la ligne d'alimentation 8 du système d'adjonction de réducteurs dans l'échappement.
Dans le cas de l'utilisation d'un vaporisateur 10, le dosage est effectué de préférence par un injecteur de type MPI essence permettant de contrôler les débits de carburant en fonction de son temps d'ouverture. Le vaporisateur 10 est constitué de pièces en métal mécano soudé et l'élément chauffant 12 est une bougie de préchauffage métallique. Dans le cas de l'utilisation d'un injecteur à l'échappement, le circuit comporte éventuellement une électrovanne de coupure, un limiteur/réducteur de pression. Le dosage est alors effectué par l'injecteur à échappement lui-même. L'intérêt des solutions proposées selon l'invention, par rapport aux solutions décrites dans l'art antérieur notamment dans le document de brevet EP 1 643 092 réside dans la suppression d'un second circuit entre la pompe électrique et le réservoir de carburant, ainsi que l'étage basse pression de la pompe haute pression. Ceci représente un gain financier non négligeable. L'intérêt par rapport à la solution proposée dans la demande de brevet français FR 2 879 241 réside dans la suppression du piquage en sortie de la pompe de transfert. En effet, ce piquage peut provoquer un épandage de gasoil, en cas d'accident brutal du véhicule. De plus, un pilotage astucieux de la pompe électrique à double fonctionnalité permet de gérer le débit en fonction des besoins, si on se trouve en phase de régénération ou non du filtre à particules.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Système d'alimentation en carburant apte à alimenter un système d'adjonction de réducteurs (1) dans une ligne d'échappement comportant un piquage (21) sur une ligne d'alimentation d'un moteur de véhicule automobile en amont d'une pompe haute pression (3), caractérisé en ce que le piquage sur la ligne d'alimentation est réalisé en aval d'une pompe electrique (2) alimentant donc à la fois la pompe haute pression (3) et le système d'adjonction de réducteurs (10).
2. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un limiteur de pression (4) à la sortie de la pompe électrique (2).
3. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un module de dosage (5) en amont du système d'adjonction de réducteurs (10).
4. Système d'alimentation en carburant, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet anti-retour (9) en amont du système d'adjonction de réducteurs (1).
5. Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'adjonction de réducteurs (1) dans une ligned'échappement alimenté par un système d'alimentation en carburant selon l'une des revendications précédentes.
6. Dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon la revendication précédente caractérisé en ce que le système d'adjonction de réducteurs (1) est composé entre autres d'un vaporisateur (10) comprenant lui-même un élément chauffant (12) placé dans une chambre de vaporisation (13), un tuyau de sortie (14) muni d'une sortie latérale (15).
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