Brevet FR2137074A1 — publié le 19721229

L'invention est relative aux procédés et appareils pour analyser les gaz qui s'échappent des moteurs travaillant par combustion d'hydrocarbures, comme c1 est le cas général des moteurs des véhicules automobiles. On rappelle que les appareils connus de ce type mesurent, dans une cellule appropriée, les variations de résistance d'un élément catalyseur (en général fil de platine) chauffé électriquement et surchauffé par la combustion du gaz à analyser, dans un courant duquel ledit élément est noyé. La combustion en question intéresse non seulement les composés oxydables (notamment CO) dudit gaz, mais aussi les hydrocarbures imbrûlés qui y demeurent mélangés. En effet, même si la proportion de ces derniers est beaucoup plus faible que celle de l'oxyde de carbone, leur influence est loin d'être négligeable en raison de l'importance relative de leur pouvoir calorifique : si la combustion complète d'une molécule-gramme de CO dégage 68 kilocalories, celle d'une molécule-gramme d'hexane dégage 1003 kilocalories, de sorte qu'une partie pour mille en volume d'hydrocarbure correspond sensiblement à 1,5 parties pour cent en volume d'oxyde de carbone. Dans les appareils connus du genre en question, on élimine en grande partie l'influence des hydrocarbures imbrûlés sur l'activation de la combustion catalytique, par exemple en faisant traverser par le gaz à analyser~avant 11 appareil d'analyse une chambre de diffusion ou un filtre mécanique approprie. Un tel appareil permet alors de mesurer le pourcentage du gaz d'échappement en composés oxydables, mais non son pourcentage en hydrocarbures imbrûlés, et pour connaître ce dernier, on est obligé de procéder à une mesure distincte à l'aide d'un autre appareil. Pour remédier à cet inconvénient, conformément à l'invention, on fait comporter à un appareil d'analyse du genre en question, comprenant un élément indicateur susceptible de se déplacer devant une échelle graduée - des moyens pour alimenter la cellule à catalyse de cet appareil, dans une première phase, en le gaz à analyser débarrassé de ses hydrocarbures imbrûlés, puis, dans une deuxième phase, en le même gaz non débarrassé de ses hydrocarbures iibrteh - et des moyens pour amener à la fin de la première phase, sans modification des autres conditions de la mesure, l'élément indicateur de 11 appareil en regard du zéro d'une deuxième échelle graduée, ou inversement le zéro de ladite deuxième échelle en regard dudit élément indicateur. Cette mise à zéro particulière à la fin de la première phase de la mesure permet de mesurer directement au cours de la deuxième phase l'influence complémentaire sur la catalyse de la présence des hydrocarbures imbrûlés dans le gaz d'échappement à analyser. L'invention comprend, mises à part ces dispositions prin cipales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit l'on va décrire deux modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La fig. 1,de ce dessin, est le schéma d'un appareil d'analyse de gaz d'échappement établi conformément à l'invention. Et les fig. 2 et 3 montrent respectivement deux modes de réalisation de l'organe indicateur compris par cet appareil. D'une façon connue en soi, on fait comporter à l'appareil d'analyse en-question : - une sonde 1 pour prélever une partie du courant de gaz d'échappement sortant d'un pot 2, - un condenseur 3 pour recueillir l'eau présente dans ce gaz, - un filtre 4 à poussières, - un dispositif 5 destiné à mélanger au gaz, selon une proportion bien déterminée, de l'air admis en 6, - une pompe d'entraSnement 7, - une cellule de mesure catalytique 8 comprenant en général un pont de Wheatstone dont l'une des branches est constituée par un fil de platine chauffé électriquement et noyé dans le courant gazeux à analyser, - et un organe indicateur 9 dans lequel une aiguille 10 se déplace en regard d'une échelle 11 graduée directement en proportions des composants (généralement surtout oxyde de carbone CO) dont on désire analyser la teneur dans le gaz. On fait comporter en outre à cet appareil, interposés sur la suite de canalisations qui relie la sortie de la sonde 1 à l'entrée de la cellule 8, deux conduits en parallèle 12 et 13 susceptibles d'être empruntés à tour de rôle par le courant gazeux envoyé dans la cellule suivant la position d'une vanne à trois voies 14. L'un seulement 12 de ces deux conduits est equipé d'un filtre 15, susceptible de retenir les molécules lourdes d'hydrocarbures imbrûlés présents dans le gaz. Un tel filtre est de préférence constitué en charbon actif. De plus on agence 11 organe indicateur 9 de façon telle que, dans son état correspondant au terme de l'analyse normale d'une portion de gaz d'échappement débarrassée de ses hydrocarbures imbrûlés, on puisse faire coïncider mécaniquement avec son aiguille 10 le zéro d'une deuxième échelle 16 graduée directement en proportions d'hydrocarbures imbrûlés dans le gaz. A cet effet on peut - soit déplacer ladite aiguille 10 en regard de ladite échelle 16 alors fixe (fig. 2) à l'aide d'un bouton 17 de réglage du zéro, - soit, selon une variante perfectionnée, déplacer l'échelle 16 elle-même, alors mobile (fig.3), à l'aide d'un bouton spécial 18. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant. Initialement, la cellule 8 étant traversée par de l'air et étant alimenter électriquement, l'aiguille 10 est placée sur le zéro de la première échelle 11. La vanne à trois voies 14 est d'abord mise dans sa position, schématisée sur la fig. 1, pour laquelle le courant du gaz d'échappement à analyser passe par le conduit 12 : ce courant est donc débarrassé de ses hydrocarbures imbrûlés et, après établissement d'un régime stable de fonctionnement, l'analyseur donne, d'une façon connue en soi, par simple lecture de la graduation de l'échelle 11 indiquée par l'aiguille 10, le pourcentage du gaz en composés oxydables et plus particulièrement en oxyde de carbone. C'est alors que, toutes choses égales par ailleurs, après avoir bien noté la première lecture effectuée, on fait coinci- der l'aiguille 10 avec le zéro de la deuxième échelle 16, - soit en déplaçant l'aiguille à l'aide du bouton 17 (fig.2), - soit en déplaçant l'échelle à l'aide du bouton 18 (fig. 3) Une fois cette coIncidence obtenue, on actionne la vanne 14 de manière à envoyer le courant gazeux dans le conduit 13 sans filtre. Le gaz soumis à la combustion catalytique dans la cellule 8 comprend alors, en plus des composés oxydables dont la teneur a déjà été mesurée, des hydrocarbures imbrûlés. L'influence additionnelle de ces composants sur la combustion catalytique se lit directement sur l'échelle 16, laquelle est par exemple graduée en parties pour mille d'hydrocarbures (HC). On obtient ainsi très simplement et très rapidement, à l'aide d'un seul appareil, deux indications particulièrement précieuses dans le cadre de la lutte anti-pollution. La connaissance de ces deux indications permet en particulier de régler la vis de ralenti et la vis de richesse des carburateurs des moteurs à explosion dont les gaz d'échappement ont été soumis à la double analyse en question. La précision de cette double analyse peut facilement être de + 0,3 % sur l'oxyde de carbone et + 0,2 pour mille sur les hydrocarbures. Pour rendre l'appareil apte à une nouvelle analyse double, il faut refaire le zéro de l'appareil sur l'échelle 11 dans le cas de la fig 2, mais c'est inutile dans le cas de la fig.3. Il est à noter que le charbon actif désorbe s'il est traversé par de l'air : on peut donc régénérer périodiquement le filtre 15 en le faisant traverser par de l'air. Cet air peut être admis en 6 à l'aide du mélangeur 5, de même que l'air nécessaire au réglage du zéro de la cellule 8. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles ou les traits des deux graduations 1 et 16, toutes deux fixes, s'étendraient de part et d'autre d'une même ligne, notamment en forme d'arc de cercle, leurs zéros pouvant être confondus ou non, - celles où les commandes des changements de position de la vanne à trois voies seraient automatiquement asservies aux commandes des mises à zéro de l'élément indicateur. REVENDICATIONS 1.Appareil pour analyser un gaz d'échappement de moteur travaillant par combustion d'hydrocarbures, comprenant : une cellule à catalyse traversée par ledit gaz et agencée de façon telle que les composés oxydables de ce gaz y activent une combustion catalytique ; des moyens pour convertir les variations d'intensité de cette combustion catalytique en déplacements d'un élément indicateur ; et une échelle graduée en teneurs desdits composés oxydables de façon telle que la graduation, de cette échelle, indiquée par ledit élément en fin de mesure corresponde à la teneur à mesurer, caractérisé en ce que ledit appareil comprend en outre : des moyens pour alimenter sa cellule, dans une première phase, en ledit gaz débarrassé de ses hydrocarbures imbrûlés puis, dans une deuxième phase, en le même gaz non débarrasé de ses hydrocarbures imbrûlés ; une deuxième échelle graduée ; et des moyens pour faire coïncider à la fin de la première phase, sans modification des autres conditions de la mesure, l'élément indicateur de l'appareil avec le zéro de cette deuxième échelle 2. Appareil d'analyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième échelle graduée est agencée de façon à pouvoir être déplacée par rapport à la première. 3. Appareil d'analyse selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les moyens pour débarrasser le gaz de ses hydrocarbures imbrûlés dans la première phase sont constitués par un filtre à charbon actif. 4. Appareil d'analyse selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation sélective de sa cellule comprennent deux conduits en parallèle dont l'un seulement est équipé d'un filtre propre à débarrasser le gaz à analyser de ses hydrocarbures imbrûlés et une vanne à trois voies montée de façon à faire emprunter à volonté l'un ou l'autre de ces deux conduits par ledit gaz, avant son admission dans la cellule. 5. Appareil d'analyse selon la revendication 4, caractérisé en ce que les commandes-des changements de positionide sa vanne à trois voies sont asservies automatiquement aux commandes des mises à zéro de son élément indicateur. 6.Appareil analyse selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que sa première échelle de mesure est graduée en parties pour cent d'oxyde de carbone et en ce que sa deuxième échelle est graduée en parties pour mille d'hydrocarbures. 7. Procédé pour analyser un gaz d'échappement de moteur travaillant par combustion d'hydrocarbures, selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que, dans une première phase, on débarrasse ce gaz de ses hydrocarbures imbrûlés et on analyse la teneur dudit gaz en composés oxydables, après quoi, dans une deuxième phase, on laisse les hydrocarbures imbrûlés dans le gaz et on analyse sa teneur en ce composant additionnel en détectant l'influence additionnelle due audit composant sur la combustion catalytique, par lecture de la déviation additionnelle subie par 11 élément indicateur unique de l'appareil.