Brevet FR2001871A1 — publié le 19691003

-1- 2001871 L'invention concerne un procédé pour déterminer les quantités émises de certains composants des gaz d'échappement, en particulier celles des véhicules automobiles. Elle concerne, de plus, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 5 Avec le nombre actuel de véhicules automobiles en circu lation avec les moteurs à combustion interne il s'est révélé indispensable, en raison de l'hygiène de l'air, de maintenir dans certaines limites l'émission, pratiquement inévitable du point de vue de la technique du procédé, des substances nuisibles 10 telles que monoxyde de carbone, hydrocarbures etc. Pour faire droit dans une certaine mesure aux conditions réelles, on doit établir pour- saisir les émissions réelles une méthode d'essai ou un cycle de marche adapté au trafic des rues permettant de fixer les valeurs limites admissibles et d'après lequel on peut aussi 15 déterminer les modifications nécessaires convenables des moteurs. Ce cycle de marche exige des mesures commandées lors d'un fonctionnement non stationnaire et il en résulte donc des exigences plus élevées imposées à la technique de mesure afin de pouvoir saisir Sans altération les émissions rapidement variables. 20 Quant à la mesure de la concentration des composants con sidérés des gaz d'échappement on a pu résoudre le problème d'une façon satisfaisante à l'aide des analyseurs de gaz à infrarouge fonctionnant sur la base physico-chimique d'une façon continue. Comme, toutefois, en dernier ressort ce n'est pas la part, mais 25 uniquement la quantité absolue émise qui est déterminante, on a dû compléter la mesure de la concentration par la mesure de la quantité totale de gaz d'échappement. Cela n'a pas été possible Jusqu'ici avec une dépense supportable. On a été amené jusqu'ici soit à recueillir toute la quantité de gaz d'échappement et de 50 déterminer la quantité absolue de la substance considérée à partir de la concentration moyenne de la quantité totale de gaz d'échappement pouvant être ensuite mesurée à l'état stationnaire, soit à déterminer approximativement la quantité de gaz d'échappement par calcul. Le premier procédé a l'inconvénient qu'on ne 55 peut rien dire au sujet de diverses phases du cycle de marche, tandis que le deuxième reste relativement imprécis. On supprime l'inconvénient précité suivant l'invention en déterminant la quantité de gaz d'échappement par unité de temps dans le courant de gaz d'échappement à l'aide d'un premier 40 appareil de mesure et en la transformant à l'aide d'un premier 69 03340 2001871 transformateur en une grandeur de mesure électrique ainsi qu'en déterminant dans le même courant de gaz d'échappement à l'aide d'un deuxième appareil de mesure la concentration du composant considéré de gaz d'échappement et en la transformant à l'aide 5 d'un deuxième transformateur en une deuxième grandeur de mesure électrique, les deux grandeurs de mesure étant multipliées l'une par l'autre dans un troisième transformateur et la valeur finale ainsi obtenue étant indiquée par un appareil-indicateur. On a aussi la possibilité de s'arranger pour que les deux premières 10 grandeurs de mesure soient indiquées séparément éventuellement à l'aide d'appareils-indicateurs supplémentaires. Toutes les grandeurs de mesure sont de préférence des tensions électriques. Le procédé suivant l'invention a l'avantage que l'indication directe de la quantité absolue émise des composants de 15 gaz d'échappement étudiés est possible et cela déjà pendant la mesure. Grâce au procédé de mesure que l'on vient de décrire on peut étudier les phénomènes non stationnaires avec une dépense supportable. Pour la mise en oeuvre du procédé indiqué on propose, de 20 plus, suivant l'invention de. placer dans le tuyau de gaz d'échappement comme premier appareil de mesure un anémomètre à roue à ailettes pouvant être balayé photo-électriquement ainsi que la sonde d'un analyseur de gaz à infrarouge servant comme deuxième appareil de mesure et utilisant un principe de mesure physico-25 chimique. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce qu'au premier appareil de mesure est adjoint un transformateur de fréquence-tension servant comme premier transformateur dont la tension de sortie peut être amenée par un conducteur au troisième transformateur auquel on peut amener, d'autre part, 30 également par un conducteur la tension de sortie de l'analyseur de gaz d'échappement qui sert en même temps comme deuxième trans formateur. De plus, le troisième transformateur, de préférence est conçu comme enregistreur de compensation portant un potentiomètre séquentiel dont l'entrée est reliée'à la sortie du 55 premier transformateur et dont la sortie se trouve en liaison avec l'appareil-indicateur pour indiquer la valeur finale. Le dessin représente schématiquement un exemple de réali sation d'un dispositif, fonctionnant d'après le procédé suivant l'invention. L'exemple de réalisation montre urjûispositif pour 40 mesurer la quantité émise de CO. 69 03340 -3- 2001871 Avec une conception convenable de l'analyseur de gaz on peut, toutefois, utiliser une telle installation en principe de la même façon pour tous les autres composants de gaz d'échappement tels que CO2» hydrocarbures, oxyde d'azote etc. Dans le 5 tuyau de gaz d'échappement 10, par exemple derrière le réfrigérant de gaz d'échappement non représenté, se trouve un anémomètre à roues à ailettes 11 qui mesure toute la quantité de gaz d'échappement. Cet anémomètre fonctionne pratiquement sans inertie et son nombre de tours est proportionnel à la vitesse de gaz. 10 Le nombre de tours représente donc directement une mesure de-la quantité de gaz d'échappement s'écoulant momentanément. Le nombre de tours de l'anémomètre est mesuré photoélectriquement, l'ailette traversant une barrière de lùmière entre une lampe 12 et une cellule photoélectrique 13• Après la barrière de lumière on 15 dispose d'une répétition d'impulsions dont la fréquence est donc proportionnelle à la quantité de gaz d'échappement qui s'est écoulée. Cette fréquence est amenée à un transformateur de fré-quence-tension 14 dont la tension de sortie est également proportionnelle à la quantité de gaz d'échappement qui s'est écoulée. 20 Dans le tuyau de gaz d'échappement 10 se trouve, de plus, la sonde 15 d'un analyseur de gaz à infrarouge 16 pour la mesure de la concentration de 00. On mesure donc en même temps comme d'habitude la concentration momentanée du composant désiré de gaz d*échappement, dans l'exemple considéré de CO. A la sortie 25 cle l'analyseur de gaz à infrarouge 16 on dispose donc d'une tension proportionnelle à la concentration momentanée dans les gaz du composant considéré. Pour obtenir la quantité de substance nuisible émise variable on doit multiplier l'une par l'autre les deux tensions 30 de sortie, celle du transformateur de fréquence-tension 14 et celle de l'analyseur 16. L'analyseur 16 est relié à cet effet par un conducteur 17 à un enregistreur de compensation 18 qui enregistre la concentration de CO et qui porte, en outre, un potentiomètre séquentiel 35 19. Celui-ci est en liaison avec la sortie du transformateur 14 à l'aide d'un conducteur 20. Il représente un diviseur de tension dont la position est à chaque moment proportionnelle à la concentration de gaz. Le potentiomètre séquentiel est alors alimenté avec la tension de sortie du transformateur de fréquence-tension 40 14, donc avec la tension proportionnelle à la quantité. A la 69 03340 —4— 2001871 prise 21 du potentiomètre 19 on dispose alors de la grandeur dé Les divers facteurs peuvent évidemment être indiqués aussi séparément. Pour la quantité on a prévu à la figure ci-10 jointe un indicateur de quantité ou un enregistreur spécial 24 qui est en liaison avec le premier transformateur 14 par un conducteur 25. La concentration (dans l'exemple considéré CO) est sans cela enregistrée dans l'enregistreur de compensation 18, comme on l'a mentionné précédemment. 15 On peut, par ailleurs, procéder à une multiplication de diverses grandeurs, par exemple à partir de la lecture de divers appareils, ce qui permet d'économiser le potentiomètre séquentiel avec le deuxième enregistreur. On peut, d1autre part, procéder aussi à une multiplication de diverses grandeurs à 20 l'aide d'autres dispositifs électriques, par exemple à l'aide d'un calculateur analogique. Entre l'anémomètre à roue à ailettes 11 et la position du potentiomètre en 18 on a un retard à cause du montage séparé dans l'espace de l'anémomètre à roue à ailettes ou de l'analy-25 seur. En outre, l'analyseur lui-même a besoin d'un certain temps d'évaluation. Lors de la multiplication dans 19 la concentration n'est donc pas multipliée par la quantité correcte dans le temps. Avec une variation lente ou fonction du temps de la concentration ou avec un montage très tassé cela est parfois 30 supportable, mais avec des variations rapides on doit, compenser le retard. On y. arrive : a) soit à l'aide d'un élément de retard 26 se trouvant entre l'émetteur photoélectrique 13 et le transformateur 14. Par ce conducteur passent les impulsions du courant alternatif 35 venant de la cellule photoélectrique. On doit les retarder dans un conducteur de retard électrique. On peut envisager dans ce cas tous les procédés connus, soit des procédés de retard par tous passages, soit des éléments électromécaniques à ultra-son. b) On peut aussi obtenir le retard à volonté après le 40 transformateur par un élément de retard 27. La tension continue 69 03340 2001871 existant ici sur le transformateur doit être retardée. On peut envisager divers accumulateurs, par exemple des accumulateurs magnétiques comme plaque ou ruban avec l'enregistrement et le balayage, les retards convenables pouvant être réglés en dépla-5 çant le dispositif de réception ou le dispositif de balayage. 69 03340 -6- 2001871 - BEVEEDICATIONS - 1 - Procédé pour déterminer les quantités émises de certains composants de gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, en particulier de ceux des véhicules automobiles, cars.©- 5 térisé en ce que dans le courant de gaz d'échappement on détermine à l'aide d'un premier appareil de mesure la quantité de gaz d'échappement par unité de temps et on la transforme à l'aide d'un premier transformateur en une grandeur de mesure électrique et que dans le même courant de gaz d'échappement on détermine à 10 l'aide d'un deuxième appareil de mesure la concentration du opposant de gaz d'échappement considéré et on la transforme à l'aide d'un deuxième transformateur en une deuxième grandeur de mesure électrique et que les deux grandeurs de mesure sont multipliées l'une par l'autre dans un troisième transformateur et 15 la valeur finale ainsi obtenue est indiquée par un appareil indicateur. 2 - Procédé suivant 1, caractérisé en ce que les deux premières grandeurs de mesure sont indiquées séparément, éven 20 3 - Procédé suivant 1 ou 2, caractérisé en ce que toutes les grandeurs de mésure sont des tensions électriques. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que dans le tuyau de gaz d'échappement se trouvent comme premier 25 appareil de mesure un anémomètre à roue à ailettes connu en soi et pouvant être balayé photoélectriquement ainsi que la sonde d'un analyseur de gaz à infrarouge physico-chimique servant comme deuxième appareil de mesure. 5 - Dispositif suivant 4, caractérisé en ce qu'au premier 30 appareil de mesure est adjoint un tran^brmateur de fréquence- tension servant comme premier transformateur et dont la tension de sortie peut être amenée par un conducteur au troisième transformateur auquel, d'autre part, on peut amener également par un conducteur la tension de sortie de l'analyseur de gaz d'échappe-35 ment servant en même temps comme deuxième transformateur. 6 - Dispositif suivant 5» caractérisé en ce que le troisième transformateur est conçu comme un enregistreur de compensation portant un potentiomètre séquentiel dont l'entrée est reliée à la sortie du premier transformateur et dont la sortie est en 40 liaison avec l'appareil indicateur pour indiquer la valeur finale, 69 03340 -7- 2001871 7 - Dispositif suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'entre le premier appareil de mesure et le premier transformateur ou entre ce dernier et le potentiomètre séquentiel ou le troisième transformateur est 5 branché un élément de retard.