FR3109802A1 - Chauffage de système de dépollution de moteur thermique comportant un e-turbo - Google Patents

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Abstract

Dispositif de chauffage (100) d’un élément de dépollution de gaz brulés (34a) d’une ligne d’échappement (30) d’un moteur thermique d’un véhicule automobile équipé d’une ligne d’alimentation d’air compressé (20) par un compresseur (23c) de e-turbo (23t) et d’un circuit de recirculation (40) de gaz brulés prélevés de ladite ligne d’échappement en aval de l’élément de dépollution (34a), Caractérisé en ce que ledit dispositif comprend une conduite d’alimentation d’air (27) de chauffage depuis la ligne d’alimentation d’air (20) vers l’élément de dépollution, by-passant le moteur thermique (10). Figure pour l’abrégé : Figure 1.

Description

Chauffage de système de dépollution de moteur thermique comportant un e-turbo
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un moteur à combustion interne équipé d’un système de dépollution des gaz d’échappement.
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de chauffage du système de dépollution du moteur à combustion interne associé avec un moteur électrique.
Etat de la technique
Les véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne comprennent des systèmes destinés à améliorer l’efficacité desdits moteurs en augmentant par exemple la puissance tout en diminuant les rejets polluants. Un turbocompresseur (dit « turbo », en langage courant) est l'un des trois principaux systèmes connus de suralimentation généralement employés sur les moteurs à combustion interne (essence ou diesel), destinés à augmenter la puissance volumique, les deux autres étant le compresseur volumétrique et l'injection gazeuse.
Le principe desdits systèmes est d'augmenter la pression des gaz admis, permettant un meilleur remplissage des cylindres en mélange « air/carburant », permettant ainsi d'augmenter la puissance volumique du moteur afin d'augmenter la puissance ou de réduire la consommation avec un moteur de plus faible cylindrée.
Un des problèmes des turbo-compresseurs est leur efficacité à faible charge du moteur. En effet, le flux des gaz brulés à destination de la turbine est moins important et ne peut entrainer une compression importante d’air d’alimentation par le compresseur associé. Il est ainsi connu d’associer une machine électrique pour améliorer la compression de l’air d’alimentation notamment à bas régime du moteur. Ladite machine électrique étant chargée de faire tourner le compresseur en complément de l’entrainement par la turbine. Ce type de turbo-compresseur est dénommé e-turbo.
Notre invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobile équipé d’un moteur thermique ou à combustion interne et d’un e-turbo.
Le groupe motopropulseur peut comprendre des systèmes de dépollution de gaz brulés tels qu’un catalyseur ou pot catalytique, un piège à oxyde d’azote ou Noxtrap en anglais et un système de recirculation des gaz brulés connu sous l’acronyme d’EGR pour « Exhaust Gaz Recirculation » par lequel une partie des gaz brulés encore chauds est récupérée depuis la ligne d’échappement pour être réinjectée dans le flux d’air d’admission.
Dans le cas de notre invention, les gaz brulés sont prélevés en aval selon le sens d’écoulement des gaz des systèmes de dépollution. Le circuit de recirculation est connu sous le nom de circuit EGR Basse Pression.
Les gaz brulés sont renvoyés en amont du turbocompresseur via un circuit de gaz recirculés dont le passage est contrôlé par une vanne EGR. Le système de dépollution par recirculation des gaz d'échappement comprend par exemple une conduite permettant de faire transiter les gaz d'échappement vers l'admission, avec un échangeur thermique destiné à refroidir les gaz brûlés et la vanne EGR apte à régler le débit de gaz brûlés injectés dans le circuit d’admission d’air. Cette vanne est pilotée par le calculateur de contrôle moteur. Ce système de recirculation a pour effet de :
-ralentir la vitesse de combustion via la diminution de la proportion d'oxygène dans les gaz ;
-augmenter la capacité thermique des gaz et donc diminuer leur température pendant la combustion ;
-diminuer la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz échappement à l'origine notamment de la pollution atmosphérique à l'ozone.
Pour tous les types de véhicule automobile avec un moteur à combustion interne, le système de dépollution varie selon la motorisation mais, dans tous les cas, le système de dépollution comprend au moins un élément de dépollution.
Ledit élément de dépollution peut comprendre un catalyseur muni d'un filtre à particules spécifiquement adapté au carburant.
Ce catalyseur nécessite d'être au moins à une certaine température seuil dite température minimale de fonctionnement du catalyseur pour être efficace qui varie selon le type de catalyseur.
La montée en température du système de dépollution peut être entrainée par les gaz d'échappement ou par un équipement extérieur, par exemple un chauffage électrique d'appoint. Ainsi, la ligne d'échappement est munie aujourd'hui de catalyseurs chauffés ou non chauffés électriquement.
Actuellement, on connait une stratégie de chauffe d'un élément de dépollution comprenant un catalyseur basé sur une durée fixe de chauffe. A la fin de cette durée de chauffe, le catalyseur a atteint sa température minimale de fonctionnement, selon des tests de validation par exemple.
Un inconvénient est la consommation électrique des systèmes électriques de chauffe des catalyseurs, ce qui peut influer sur la charge de la batterie et réduire sensiblement l’autonomie en conduite électrique.
La publication FR FR2981983-A1 propose une recirculation des gaz brulés piqués en aval de l’élément de dépollution pour être ramenés en amont dudit élément de dépollution pour améliorer la montée en température des gaz en amont de l’élément de dépollution.
Cette proposition permet d’accélérer la montée en température des gaz brulés en amont de l’élément de dépollution mais présente une efficacité réduite lors des phases de démarrage du moteur car la température des gaz n’est pas suffisamment forte, la pollution reste sensiblement importante lors des phases de démarrage du moteur.
Le but de l’invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l’invention est un dispositif de chauffage d’un élément de dépollution avant le démarrage du moteur thermique d’un groupe moto-propulseur comprenant une ligne d’alimentation d’air équipé d’un e-turbo et une ligne de recirculation de gaz brulés EGR, avec son procédé de fonctionnement.
Présentation de l’invention
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de chauffage d’un élément de dépollution de gaz brulés d’un moteur thermique d’un véhicule automobile équipé d’une ligne d’alimentation d’air compressé par un e-turbo et d’un circuit de recirculation de gaz brulés prélevés d’une ligne d’échappement en aval de l’élément de dépollution,
Caractérisé en ce que le dispositif comprend un circuit d’alimentation d’air de chauffage vers l’élément de dépollution, ledit circuit est connecté à la ligne d’alimentation d’air d’admission en aval du e-turbo.
De manière avantageuse, le dispositif comprend un circuit d’alimentation d’air de chauffage pour diriger de l’air vers l’élément de dépollution, ledit circuit est connecté au circuit d’alimentation d’air compressé en aval du e-turbo pour profiter du compresseur d’une part pour accélérer la circulation d’air et d’autre part de la chaleur apportée au flux d’air par la compression.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
-le circuit d’alimentation de chauffage comprend une conduite d’air connectée au circuit d’alimentation d’air en aval du e-turbo et la ligne d’échappement en amont de l’élément de dépollution.
De manière avantageuse, le dispositif comprend une conduite d’air connectée au circuit d’alimentation d’air en aval du e-turbo et à la ligne d’échappement en amont de l’élément de dépollution pour ramener de l’air compressé et chauffé vers l’élément de dépollution et participer à sa montée en température.
-le circuit d’alimentation en air comprend une première vanne de contrôle en aval du débouché de la conduite d’air dans ledit circuit et une deuxième vanne dans ladite conduite.
De manière avantageuse, les ouvertures des deux branches en aval du débouché de la conduite d’air dans le circuit d’alimentation d’air formées par un conduit menant à l’admission du moteur et par la conduite d’air, sont contrôlées par des vannes de pilotage aptes à permettre l’obturation/l’ouverture de chaque conduit.
-L’ouverture/la fermeture de la première vanne correspond respectivement à la fermeture/l’ouverture de la deuxième vanne.
De manière avantageuse, les fonctionnements des première et deuxième vannes sont opposés pour obtenir une seule circulation de flux d’air à la fois dans le conduit menant à l’admission du moteur ou dans la conduite d’air.
Les deux première et deuxième vannes peuvent être remplacées par une vanne bi-voies apte à autoriser sensiblement un seul passage à la fois.
-la ligne d’échappement comprend une troisième vanne agencée dans une conduite de sortie d’échappement en aval du débouché du circuit de recirculation de gaz brulés.
De manière avantageuse, la troisième vanne agencée dans la conduite de sortie des gaz d’échappement est apte à ouvrir/obturer ladite conduite de sortie pour diriger les gaz vers le circuit de recirculation des gaz brulés et ramener les gaz vers le compresseur du e-turbo.
-le circuit de recirculation des gaz brulés traverse un échangeur de chaleur avec un circuit de refroidissement du moteur.
De manière avantageuse, le circuit de recirculation des gaz brulés traverse un échangeur de chaleur de type eau-gaz dans lequel les gaz brulés transfèrent de leur chaleur au liquide du circuit de refroidissement du moteur, ce qui permet une montée également en température du liquide de refroidissement et préparer les meilleures conditions de démarrage du moteur thermique.
-le circuit de recirculation comprend une branche de by-pass de l’échangeur.
De manière avantageuse, le circuit de recirculation des gaz brulés comprend une branche de by-pass de l’échangeur de chaleur pour permettre une accélération du chauffage de l’élément de dépollution avec le moins de pertes de chaleur, notamment en passant par l’échangeur.
-la branche de by-pass est contrôlée par une quatrième vanne.
De manière avantageuse, une quatrième vanne est disposée dans le circuit de recirculation des gaz brulés pour contrôler le passage des gaz par la branche de by-pass pour optimiser les conditions de démarrage du moteur. De manière avantageuse, al quatrième vanne est agencée dans la branche de by-pass.
-le dispositif de chauffage comprend un élément de chauffage indépendant du fonctionnement du moteur.
De manière avantageuse, l’élément de chauffage du dispositif est indépendant du fonctionnement du moteur et peut de ce fait être activé quand le moteur est arrêté.
-l’élément de chauffage est de type électrique notamment une grille de chauffage électrique.
De manière avantageuse, l’élément de chauffage est de type électrique générant une faible perte de charge. Une grille de chauffage électrique est un moyen adéquat de chauffage d’air pour améliorer la montée en température sans générer de sensibles pertes de charge.
-l’élément de chauffage est agencé dans le circuit d’alimentation de chauffage en amont de l’élément de dépollution.
De manière avantageuse, l’élément de chauffage est inséré dans le circuit d’alimentation de chauffage en amont de l’élément de dépollution pour apporter un supplément de chaleur au flux d’air avant la traversée de l’élément de dépollution.
-l’élément de chauffage est agencé dans un carter dans lequel est logé l’élément de dépollution.
De manière avantageuse, l’élément de chauffage est logé dans le même carter que l’élément de dépollution et forme un ensemble compact avec l’élément de dépollution
L’invention concerne également un procédé de gestion du chauffage d’air en vue de la montée en température d’un élément de dépollution qui comporte une mise en fonctionnement du chauffage avec les étapes suivantes:
-une étape de vérification des conditions de nécessité de chauffage de l’élément de dépollution
-une étape de chauffage de l’air en boucle fermée entrainant la montée en température de l’élément de dépollution comprenant :
-Formation du circuit d’alimentation de chauffage avec :
-fermeture de la première vanne et ouverture de la deuxième vanne,
-fermeture de la troisième vanne,
-démarrage du e-turbo,
-allumage de l’élément chauffant.
L’arrêt du chauffage du chauffage de l’élément de dépollution comprend les étapes suivantes :
-arrêt de l’élément chauffant,
-arrêt du e-turbo,
-suppression du circuit d’alimentation de chauffage avec :
-ouverture de la troisième vanne,
-ouverture de la première vanne et fermeture de la deuxième vanne.
-autorisation de démarrage du moteur thermique.
De manière avantageuse, le dispositif de chauffage fonctionne selon un procédé de gestion dudit chauffage, procédé qui comprend les étapes successives suivantes :
-une première étape de vérification des conditions de nécessité de chauffage, par exemple avec une estimation de la température de l’élément de dépollution,
-une seconde étape de chauffage de l’élément de dépollution avec passage de l’air dans le circuit d’alimentation de chauffage et dans la boucle fermée du circuit de recirculation des gaz brulés. Ladite étape de chauffage peut se dérouler sur un intervalle de temps avant une nouvelle vérification des conditions de nécessité de chauffage.
Cette étape comprend les sous-étapes suivantes :
-Formation du circuit d’alimentation de chauffage avec :
-fermeture de la première vanne et ouverture de la deuxième vanne,
-fermeture de la troisième vanne,
-le démarrage du e-turbo,
-l’allumage de l’élément chauffant.
Le circuit d’alimentation de chauffage et la boucle de recirculation des gaz brulés forment une boucle fermée de circulation d’air qui est alors chauffé par le passage par le compresseur, par la turbine qui est également entrainée par la machine électrique et par l’élément chauffant, ce qui permet une montée rapide en température de l’air avant d’attendre l’élément de dépollution et participer à sa montée en température.
L’arrêt du chauffage de l’élément de dépollution consécutive à une étape de vérification de la température d’élément de dépollution supérieure à un seuil de température de fonctionnement comprend les étapes suivantes :
-arrêt de l’élément chauffant,
-arrêt du e-turbo,
-suppression du circuit d’alimentation de chauffage avec :
-ouverture de la troisième vanne,
-ouverture de la première vanne et fermeture de la deuxième vanne.
-l’émission d’un signal d’autorisation du démarrage du moteur thermique.
De manière avantageuse, on arrête la mise sous tension de l’élément de chauffage et on reforme le circuit d’alimentation d’air vers l’admission du moteur ainsi que le circuit de recirculation des gaz brulés, ainsi que l’extraction des gaz brulés.
Selon d’autres caractéristiques du procédé :
-l’étape de chauffage comprend une sous-étape de passage d’état d’ouverture à l’état d’obturation de la quatrième vanne.
De manière avantageuse, l’étape de chauffage de l’élément de dépollution peut comprendre une sous-étape de changement d’état pour la quatrième vanne qui passe d’un état d’ouverture à un état de fermeture pour optimiser l’état du moteur avant son démarrage, notamment la température du circuit de refroidissement.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
est une vue schématique d’un circuit d’air de moteur thermique avec un dispositif de chauffage d’un élément de dépollution.
est une vue schématique d’un procédé de démarrage du dispositif de chauffage de l’élément de dépollution de moteur thermique.
est une vue schématique d’un procédé d’arrêt du dispositif de chauffage de l’élément de dépollution de moteur thermique.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions «amont» et «aval» qui sont déterminées par le sens d'écoulement dans la boucle de circulation d’air chauffé en référence aux flèches de la figure 1.
L’invention concerne un véhicule automobile avec un groupe moto-propulseur 10 comprenant un moteur thermique 11, une ligne d’alimentation d’air 20, une ligne d’échappement 30 et un circuit de recirculation des gaz brulés 40.
La ligne d’alimentation d’air 20 permet d’amener de l’air capté depuis la face avant du véhicule vers l’admission 21 du moteur. Elle comprend une conduite passant successivement selon le sens de circulation de l’air ou des gaz par un filtre à air 22, un étage de compression 23 un répartiteur d’admission 24 fixé à la face d’admission 12 du moteur 11.
Elle comprend un conduit d’amenée 20ade l’air capté depuis l’extérieur du véhicule et une conduite d’admission 25 principale pour acheminer l’air compressé depuis l’étage de compression 23 jusqu’au répartiteur d’admission 24.
Dans la conduite principale 25 est installée une première vanne 26 par exemple à proximité de l’entrée du répartiteur d’admission 24.
L’étage de compression 23 comprend un compresseur 23cassocié à une turbine 33 pour former un turbo-compresseur 23t. Selon l’invention, le turbocompresseur 23test un e-turbo comportant une machine électrique 23elapte à faire tourner le compresseur 23cet la turbine 33 pour augmenter la pression de l’air ou des gaz notamment à bas régime moteur, quand le flux de gaz brulés n’est pas suffisant pour entrainer efficacement le compresseur via la turbine.
La ligne d’échappement 30 comprend une conduite d’échappement 32 pour acheminer les gaz brulés depuis un collecteur d’échappement 31 et qui passe successivement par la turbine 33, un dispositif de dépollution 34 jusqu’à une conduite de sortie 35 d’échappement pour rejeter les gaz brulés vers l’extérieur du moteur.
Le dispositif de dépollution comprend un élément 34ade dépollution logé dans un carter 34c. On peut avoir deux éléments de dépollution sans nuire à la portée de l’invention.
De manière préférentielle, une première sonde 34s1de température est disposée au niveau de l’entrée 34idu carter 34cen amont de l’élément de dépollution 34aet une seconde sonde 34s2de température est disposée en aval dudit élément ou à la sortie du carter 34c. Les deux sondes sont aptes à mesurer la température de l’air ou des gaz à l’entrée et à la sortie de l’élément de dépollution pour estimer une température dudit élément 34a.
Il est à noter que l’invention n’est pas réduite à une estimation de la température de l’élément de dépollution telle que décrite ci-dessus avec deux sondes de températures 34s1,34s2. On peut aussi par exemple insérer une sonde de température dédiée à l’intérieur de l’élément de dépollution 34a.
La suite de la description concerne un élément de dépollution des éléments logés dans le carter 34c.
Ledit élément de dépollution 34anécessite d’être au-dessus d’un seuil de température Ts pour un fonctionnement efficace.
Selon un mode de réalisation, un élément de chauffage 38 est inséré dans la ligne d’échappement 30 en amont du dispositif de dépollution. L’élément de chauffage 38 est de type électrique.
De manière préférentielle, l’élément de chauffage est composé par une grille chauffante qui permet le passage de l’air sans créer de fortes pertes de charges et simple pour la mise en œuvre.
Il peut être disposé en amont par exemple de la turbine 33.
De manière préférentielle, l’élément de chauffage est agencé en amont de l’élément de dépollution 34a, et logé dans le même carter 34c du dispositif de dépollution 34 pour obtenir un ensemble compact.
Le circuit de recirculation 40 des gaz brulés est connecté à une extrémité amont 40aà la ligne d’échappement, plus spécialement à la conduite de sortie 35 en aval du dispositif de dépollution 34, et l’extrémité aval 40bopposée au conduit d’amenée 20ade la ligne d’alimentation 20 d’air en amont de l’étage de compression 23.
Selon un mode de réalisation, une troisième vanne 36 peut être agencée dans la conduite de sortie 35 d’échappement en aval du débouché du circuit de recirculation 40 dans ladite conduite de sortie 35. La troisième vanne est apte à ouvrir/obturer la conduite de sortie de gaz vers l’extérieur du moteur. L’obturation de la conduite de sortie permet de diriger en totalité les gaz vers le circuit de recirculation 40 des gaz.
La troisième vanne permet d’assurer que les gaz passent en totalité vers le circuit de recirculation.
On peut cependant ne pas disposer de troisième vanne 36 dans la conduite de sortie et accepter une perte d’une partie des gaz qui s’échappe alors vers l’extérieur, la partie restante des gaz va toutefois circuler dans le circuit de recirculation 40.
Le circuit de recirculation 40 passe par un échangeur 41 de chaleur de type eau-gaz par lequel les gaz brulés transfèrent une partie de leur chaleur à un liquide de refroidissement qui circule de manière connue dans un circuit de refroidissement du moteur. Le circuit de recirculation comprend une branche de by-pass 42 de l’échangeur contrôlée par une quatrième vanne 43 apte à ouvrir/obturer le passage par ladite branche de by-pass. Ladite quatrième vanne est pilotée par une unité de commande (non représentée).
L’invention propose un dispositif de chauffage 100 de l’élément de dépollution 34acomprenant une boucle 50 temporaire de circulation d’air chauffé ladite boucle fermée 50 by-passe le moteur thermique pour générer le moins de pertes de charges possible.
De façon astucieuse, la boucle fermée temporaire 50 by-passe le moteur thermique 11 qui peut être froid, notamment avant le démarrage dudit moteur, et qui peut donc prélever de la chaleur du flux d’air destiné à chauffer l’élément de dépollution 34a.
Selon un mode de réalisation de l’invention, une conduite d’alimentation 27 de chauffage d’air est formée connectée à la conduite d’admission 25 et la conduite d’échappement 32.
La conduite d’alimentation de chauffage 27 débouche dans la conduite d’admission principale 25 en amont de la première vanne 26 et en aval de l’étage de compression23.
La conduite d’alimentation de chauffage 27 débouche dans la conduite d’échappement 32 en aval du collecteur d’échappement 31 et en amont du dispositif de dépollution 34, notamment de manière préférentielle en amont de la turbine 33.
De manière préférentielle, la conduite d’alimentation 27 forme une boucle de connexion directe entre la sortie du compresseur 23cet l’entrée de la turbine 33 pour réduire sensiblement le trajet de circulation d’air chauffé.
La conduite d’alimentation 27 est aussi une conduite de bypass du moteur. En effet elle permet une circulation raccourcie de l’air depuis l’étage de compression jusqu’au dispositif de dépollution.
Dans ladite conduite d’alimentation de chauffage 27 est agencée une deuxième vanne 28 apte à ouvrir/obturer le passage d’air ou de gaz au travers de la conduite d’alimentation 27. Le fonctionnement de ladite deuxième vanne est sensiblement opposé à celui de la première vanne 26, c’est-à-dire que l’ouverture/la fermeture de la première vanne 26 correspond respectivement à la fermeture/l’ouverture de la deuxième vanne 28 de façon sensiblement synchrone pour autoriser le passage de la totalité du flux d’air chauffé par une des deux conduites, la conduite d’admission 25 ou par la conduite d’alimentation 27, à la fois de façon exclusive ; on admet les phases transitoires où les deux vannes 26,28 sont mi-ouvertes ou mi-fermées.
Selon un autre mode de réalisation, la première 26 et la deuxième vanne 28 peuvent être remplacées par une unique vanne bi-voies apte à contrôler l’embranchement des deux voies formées par la conduite d’admission 25 et la conduite d’alimentation de chauffage 27, en autorisant l’ouverture d’une seule des deux voies à la fois.
De manière avantageuse, la conduite d’alimentation de chauffage 27 avec les première, deuxième et troisième vannes permettent de définir une boucle 50 temporaire de chauffage dans laquelle circule de l’air qui est chauffé par le passage au travers de différents éléments disposés sur le parcours et qui sont l’étage de compression 23, la turbine 33, l’élément de chauffage 38.
En effet, en fermant la première vanne et en ouvrant la deuxième vanne, l’air compressé issu de l’étage de compression 23 est acheminé au travers de la conduite d’alimentation de chauffage 27. Le passage par l’étage de compression contribue à la montée en température du flux d’air de l’ordre d’une centaine de degré. Après la traversée de la conduite d’alimentation de chauffage 27, l’air compressé traverse la turbine 33 qui est activée par la machine électrique 23elqui augmente alors davantage la température de l’air compressé. Le flux d’air de chauffage passe ensuite au travers de l’élément chauffant 38 qui accroit davantage sa température.
Le flux d’air chauffé traverse ensuite l’élément de dépollution 34aet permet la montée en température dudit élément de dépollution. En sortie du carter 34c du dispositif de dépollution, la fermeture de la troisième éventuelle vanne 36 entraine le passage de l’air chauffé par le circuit de recirculation 40 des gaz brulés jusqu’à l’étage de compression 23 fermant ladite boucle de chauffage 50.
Le circuit de recirculation 40 des gaz brulés débouche dans la ligne d’admission d’air 20 en amont du compresseur 23cdu e-turbo, dans le conduit d’amenée 20a. La pression d’air est sensiblement égale à la pression atmosphérique dans le conduit d’amenée en aval du filtre à air 22. Le conduit d’amenée est directement connecté à l’entrée du compresseur 23cqui est en dépression. Le flux d’air est donc aspiré vers l’entrée du compresseur 23clors du fonctionnement du turbocompresseur e-turbo, et nécessite pas de vanne pour diriger le flux d’air vers l’entrée du compresseur 23c.
L’entrée d’air du compresseur est le siège d’une dépression. L’étage de compression 23 et la turbine 33 activés par la machine électrique permettent la circulation de l’air dans la boucle de chauffage 50. La boucle est temporaire car elle peut être formée et disparaitre par les mouvements conjugués des première 26, deuxième 28 et l’éventuelle troisième vannes 36.
Le flux d’air chauffé peut passer par l’échangeur de chaleur 41 pour céder une partie de sa chaleur au liquide de refroidissement qui circule dans le circuit de refroidissement du moteur. La boucle de by-pass 42 permet de moduler ledit échange de chaleur. En effet, pour accélérer la montée en température de l’élément de dépollution 34a, la quatrième vanne 43 peut être ouverte. Ensuite, par exemple à partir d’un niveau de température estimée de l’élément de dépollution grâce aux sondes de température 34s1,34s2, on pourra fermer au moins partiellement la quatrième vanne 43 et permettre le chauffage du liquide de refroidissement et ainsi préparer le démarrage du moteur thermique.
Ledit fonctionnement suit un procédé 200 de chauffage de l’élément de dépollution comprenant les étapes successives suivantes :
-une étape de vérification 210 des conditions de nécessité de chauffage de l’élément de dépollution
-une étape de chauffage 220 de l’air en boucle fermée entrainant la montée en température de l’élément de dépollution 34a comprenant :
-Formation 221 de la boucle de chauffage 50 avec :
-fermeture 221a de la première vanne 26 et ouverture de la deuxième vanne 28,
-fermeture 221b de la troisième vanne 36 dans le mode réalisation comportant une troisième vanne,
-démarrage 222 du e-turbo 23t,33,
-allumage 223 de l’élément chauffant 38.
Après la formation de la boucle de chauffage 50, l’air circule dans ladite boucle et monte en température au passage de différents éléments 23t, 33, 38. La température de l’air est mesurée pour apprécier la montée en température de l’élément 34ade dépollution.
L’arrêt du chauffage de l’élément de dépollution selon le procédé comprend les étapes suivantes :
-Vérification 230 de la température de l’élément de chauffage 34asupérieure à un seuil de température. La température de l’élément de dépollution peut être estimée ou mesurée.
A partir d’une température supérieure à un seuil, on arrête le chauffage et reforme un circuit de fonctionnement du moteur avec :
-une étape d’arrêt 240 du chauffage de l’élément de dépollution comprenant :
-arrêt 241 de l’élément chauffant 28,
-arrêt 242 du e-turbo 23c,33,
-suppression 250 de la boucle fermée temporaire 50 de chauffage avec :
-ouverture 251 de la troisième vanne 36 dans le mode de réalisation comportant une troisième vanne,
-ouverture 252 de la première vanne 26 et fermeture de la deuxième vanne 28.
-autorisation 260 de démarrage du moteur thermique 10.
L’objectif est atteint :
Le dispositif de chauffage de l’élément de dépollution permet une montée en température assez rapide de l’élément de dépollution avec une consommation d’énergie électrique contenue et permet un démarrage du moteur thermique dans de meilleures conditions de température.
Dans ce cadre, le démarrage dudit moteur thermique comporte une phase de chauffage préalable pour amener l’élément de dépollution à la température optimale de fonctionnement. L’allumage du moteur thermique sera ensuite possible. Le temps de chauffe dépendra de la puissance électrique disponible. Dans des conditions extrêmes de température, le temps de chauffage peut être de l’ordre de quelques dizaines de secondes sous -20°C de température ambiante.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
Le dispositif de chauffage de l’élément de dépollution peut être disposé sur un véhicule à motorisation thermique seul ou hybride composé d’un moteur électrique associé à un moteur thermique.
Le moteur thermique est de manière préférentielle est un moteur thermique à allumage commandé mais peut être aussi un moteur diesel.

Claims (15)

  1. Dispositif de chauffage (100) d’un élément de dépollution de gaz brulés (34a) d’une ligne d’échappement (30) d’un moteur thermique d’un véhicule automobile équipé d’une ligne d’alimentation d’air compressé (20) par un compresseur (23c) de e-turbo (23t) et d’un circuit de recirculation (40) de gaz brulés prélevés de ladite ligne d’échappement en aval de l’élément de dépollution (34a),
    Caractérisé en ce que ledit dispositif comprend une conduite d’alimentation d’air (27) de chauffage depuis la ligne d’alimentation d’air (20) vers l’élément de dépollution, by-passant le moteur thermique (10).
  2. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d’air (27) est connectée à la ligne d’alimentation d’air (20) en aval du compresseur (23c) e-turbo et à la ligne d’échappement (30) en amont de l’élément de dépollution (34a).
  3. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la ligne d’alimentation (20) en air comprend une première vanne de contrôle (26) agencée dans une conduite d’admission (25) en aval du débouché de la conduite d’alimentation d’air (27) dans ladite conduite d’admission (25) et une deuxième vanne (28) agencée dans ladite conduite d’alimentation d’air (27).
  4. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’ouverture/la fermeture de la première vanne (26) correspond respectivement à la fermeture/l’ouverture de la deuxième vanne (28).
  5. Dispositif de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de recirculation (40) des gaz brulés traverse un échangeur de chaleur (41) avec un circuit de refroidissement du moteur.
  6. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de recirculation (40) comprend une branche de by-pass (42) de l’échangeur.
  7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la branche de by-pass (42) est contrôlée par une quatrième vanne (43).
  8. Dispositif de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (100) comprend un élément de chauffage (38) indépendant du fonctionnement du moteur.
  9. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’élément de chauffage (38) est de type électrique notamment une grille de chauffage électrique.
  10. Dispositif de chauffage (100) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l’élément de chauffage (38) est agencé dans la ligne d’échappement (30) en amont de l’élément de dépollution (34a).
  11. Dispositif de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l’élément de chauffage (38) est agencé dans un carter (34c) dans lequel est logé l’élément de dépollution (34a).
  12. Dispositif de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif (100) comprend la formation une boucle de chauffage temporaire (50) de circulation d’air by-passant le moteur thermique (11) et traversant des éléments dans une liste comprenant le compresseur (23c) du e-turbo, la conduite d’alimentation (27) de chauffage, la turbine (33) du e-turbo, le dispositif de dépollution (34) et le circuit de recirculation des gaz brulés (40).
  13. Dispositif de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la ligne d’échappement (30) comprend une troisième vanne (36) agencée dans une conduite de sortie d’échappement (35) en aval du débouché du circuit de recirculation de gaz brulés (40) dans la ligne d’échappement (30).
  14. Procédé de fonctionnement (200) d’un dispositif de chauffage (100) d’un élément de dépollution (34a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant les étapes suivantes pour le démarrage du chauffage :
    -une étape de vérification (210) des conditions de nécessité de chauffage de l’élément de dépollution (34a)
    -une étape de chauffage (220) de l’air en boucle fermée temporaire (50) entrainant la montée en température de l’élément de dépollution (34a) comprenant :
    -Formation (221) de la boucle fermée temporaire (50) avec :
    -fermeture (221a) de la première vanne (26) et ouverture de la deuxième vanne (28),
    -démarrage (222) du e-turbo (23c,33),
    -allumage (223) de l’élément chauffant (38).
  15. Procédé de fonctionnement (200) d’un dispositif de chauffage (100) d’un élément de dépollution (34a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant les étapes suivantes pour l’arrêt du chauffage :
    -Vérification (230) de la température de l’élément de dépollution supérieure à un seuil de température
    -arrêt (240) du chauffage de l’élément de dépollution comprenant :
    -arrêt (241) de l’élément chauffant (28),
    -arrêt (242) du e-turbo (23c,33),
    -suppression (250) de la boucle temporaire fermée (50) de chauffage avec :
    -ouverture (252) de la première vanne (26) et fermeture de la deuxième vanne (28).
    -autorisation (260) de démarrage du moteur thermique (10).
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