Brevet FR2414124A1 — publié le 19790803

La présente invention est due à la collaboration de Monsieur Michel ACHARD. Elle concerne les moteurs à explosion à plusieurs rangées de cylindres et plus particulièrement les procédés et dispositifs d'alimentation de tels moteurs permettant d'effectuer un contrôle de la richesse du mé- lange en fonction de la composition des gaz d'échappement. Dans ce qui suit, il est entendu que la richesse est définie par le quotient entre le rapport de la masse de carburant à la masse d'air, dans le mélange effectif et le rapport de la masse de carburant à la masse d'air dans le mélange stoechiométrique. On sait que pour que les gaz d'échappement rejetés à l'atmosphère après avoir subi un traitement catalytique contiennent une quantité minimale de gaz polluants (oxyde de carbone, hydrocarbure tmbrÇils, oxyde d'azote), il est nécessaire que le moteur soit alimenté par un mélange dans lequel l'air et le carburant sont dans une proportion aussi voisine que possible du rapport stoechiométrique. Un catalyseur unique dit trifonctionnel est alors suffisant pour effectuer le traitement de ces gaz d'échappement. Pour obtenir une précision suffisante de la composition du mélange carburé, on a recours à une régulation en boucle fermée,-dans laquelle un contrôle constant de la composition des gaz d'échappement permet d'ajuster en permanence la composition du mélange.Ce contrôle peut se faire, par exemple, au moyen d'une sonde commercialisée par la Société Robert BOSCH et désignée par l'expression: : " Sonde X ". Cependant, pour que cette régulation fonctionne correctement il est nécessaire que la détection soit faite le plus rapidement possible, ce qui implique que la sonde soit placée relativement près des cylindres du moteur. Dans le cas d'un moteur comportant plusieurs rangées de cylindres, et notamment d'un moteur en V,les différentes lignes d'échappement provenant de chaque rangée de cylindres ne peuvent souvent pas être réunies entre elles ou bien ne peuvent être réunies qu'à une grande distance du moteur. Par ailleurs,les performances du moteur sont souvent meilleures lorsque les lignes d'échappement restent séparées. Pour ces moteurs, l'utilisation d'une sonde unique placée sur la ligne d'échappement provenant de l'une des rangées de cylindres ne permet pas d'obtenir une régulation suffisamment précise du mélange carburé destiné à l'autre ou aux autres rangées de cylindres. Ces dernières peuvent alors recevoir un mélange qui est, soit trop riche, soit trop pauvre, ce qui se traduit par un accroissement très net de la quantité de polluants rejetée dans l'atmosphère. Les moyens pour traiter ces excès de polluants devraient par ailleurs être différents suivant que le mélange carburé est trop riche ou trop pauvre. On connaft par ailleurs d'après le brevet français N"76 39 638, déposé par la Société AUTOMOBILES PEUGEOT et la REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT un dispositif dans lequel la sonde est placée dans une enceinte reliée par des conduits de section relativement faible aux lignes d'échappement des diverses rangées de cylindres. Cependant, ce dispositif s'il est de construction simple, ne permet pas d'obtenir une régulation suffisamment précise car les conduits de faible section peuvent ne pas donner une image fidèle de la composition réelle des gaz d'échappement circulant dans les lignes d'échappement. Le but de l'invention est de résoudre le problème suivant garantir un faible niveau de produits polluants dans les gaz d'échappement d'un moteur à plusieurs rangées de cylindres tout en n'utilisant qu'une seule sonde et des convertisseurs de traitement de conception aussi simple que possible. L'invention a ainsi pour objet un procédé de régulation d'un moteur à plusieurs rangées de cylindres, selon lequel on modifie la composition du mélange carburé en fonction de la composition des gaz d'échappement, caractérisE en ce qu'on détecte sur une ligne d'échappement correspondant à l'une des rangées de cylindres la composition des gaz d'échappement, on règle l'alimentation de cette rangée de cylindres de façon à obtenir un mélange à peu près stoechiométrique, on ajuste la composition de ce mélange en fonction de la détection réalisée sur la ligne d'échappement correspondante, on traite les gaz d'échappement de cette rangée de cylindres au moyen d'un cbnvertisseur classique à catalyseur trifonctionnel,on règle l'alimentation de la ou chaque autre rangée de cylindres de façon à obtenir un mélange dont la richesse par rapport à la composition du mélange stoechiométrique est décalée dans un sens déterminé, et l'on traite les gaz d'échappement de la ou de chaque autre rangée de cylindres en fonction de ce décalage. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, dans le cas d'un moteur à explosion à plu sieurs rangées de cylindres comportant chacune une tubulure d'échappement équipée d'un convertisseur de traitement catalytique trifonctionnel, ce dispo sitif comprenant une sonde de détection d'au moins un élément contenu dans les gaz d'échappement et des moyens de régulation de l'alimentation en fonc tion de la valeur détectée, caractérisé en ce que la sonde unique est placée sur l'une des tubulures d'échappement à une faible distance de la rangée de cylindres associée et assure la régulation de l'alimentation de cette rangée de cylindres de façon à maintenir un mélange à peu près stoechiométrique, la/ou chaque autre rangée de cylindres étant alimentée avec un mélange dont la ri chesse est décalée dans un sens déterminé par rapport à celle du mélange stoechiométrique, un convertisseur de traitement supplémentaire étant prévu sur la tubulure d'échappement de la/ou chaque autre rangée de cylindres,qui est -adapté au mélange qui est fourni à cette autre rangée de cylindres. De préférence, la deuxième rangée de cylindres est alimen tée avec un mélange dont la richesse est supérieure à celle du mélange stoe chiométrique,le convertisseur supplémentaire comportant un catalyseur d'oxy dation,une prise supplémentaire d'introduction d'air étant prévue en amont de ce deuxième convertisseur. L'invention va être décrite ci-dessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel - la Fig. 1 est une vue schématique illustrant un dispositif suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue plus détaillée montrant des moyens de réglage de l'alimentation dans le cas d'un moteur à injection. On voit sur la Fig. 1 un moteur en V à deux rangées de trois cylindres, chaque rangée 1,2 comportant des moyens 3,4 d'alimentation en mélange carburé ainsi qu'une tubulure d'échappement 5, 6. La première rangée de cylindres est associée à un dispositif de régulation comprenant une sonde 7,par exemple, une sonde " " placée sur la tubulure d'échappement 5 à faible distance de la rangée de cylindres et reliée à des moyens 8 connus en soi permettant d'ajuster la composition du mélange fourni à cette rangée de cylindres en fonction de la valeur du paramètre détecté par la sonde. Sur cette meme tubulure d'échappement se trouve un convertisseur 9 comportant un catalyseur classique dit trifonctionnel. La deuxième rangée de cylindres est également munie de moyens d'alimentation en mélange carburé et reliée à la tubulure d'échappement 6 sur laquelle se trouve un convertisseur 10 à catalyseur trifonctionnel, ainsi qu'un convertisseur supplémentaire 11 comportant un catalyseur d'oxy dation,une prise 12 d'introduction d'air dans la tubulure d'échappement 6 étant prévue entre les deux convertisseurs 10 et 11. Alors que pour la première rangée de cylindres la composition du mélange est aussi proche que possible de celle du mélange stoechiométrique, pour la deuxième rangée la composition de ce mélange est décalée dans un sens déterminé par rapport au rapport stoechiométrique. De préférence, ce mélange est légèrement trop riche,par exemple, une richesse moyenne de 1,02. Dans ces conditions, le catalyseur d'oxydation du convertisseur 11 est parfaitement adapté à la composition du gaz d'échappement et fonctionne donc avec une grande efficacité, ce qui permet de réduire la quantité des produits polluants. Ces derniers sont également correctement traités dans l'autre ligne d'échappement à laquelle est associée la régulation. Les moyens permettant de régler la composition du mélange fourni à chaque rangée de cylindres sont bien connus. Dans le cas d'un moteur à carburateur, cette richesse est réglée au moyen de gicleurs à section variable.Dans le cas d'un moteur à injection,tel que représenté partiellement et schématiquement sur la Fig. 2, ce réglage peut être effectué par exemple en agissant sur une vis 20 en appui sur une collerette 21 et qui permet de modifier le tarage d'un ressort 22,ce ressort ayant une influence sur la richesse du mélange fourni à chaque injecteur tel que 23. Ce dispositif d'injection comprend principalement un réservoir de carburant 24,une pompe 25,un accumulateur de carburant 26,un filtre 27, un dispositif doseur-distributeur 28 auquel sont incorporés les moyens de réglage 20-22 et qui est associé à une sonde de débit d'air 29 pour assurer la régulation de la composition du mélange. - REVENDICATIONS 1. - Procédé de régulation de l'alimentation d'un moteur à plusieurs rangées de cylindres, selon lequel on modifie la composition du mélange carburé en fonction de la composition des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'on détecte sur une ligne d'échappement correspondant à l'une des rangées de cylindres la composition des gaz d'échappement, on règle l'alimentation de cette rangée de cylindres de façon à obtenir un mélange à peu près stoechiométrique, on ajuste la composition de ce mélange en fonction de la détection réalisée sur la ligne d'échappement correspondante , on traite les gaz d'échappement de cette rangée de cylindres au moyen d'un convertisseur classique à catalyseur trifonctionnel, on règle l'alimentation de la ou chaque autre rangée de cylindres de façon à obtenir un mélange dont la richesse par rapport à la composition du mélange stoechiométrique est décalée dans un sens déterminé, et l'on traite les gaz d'échappement de la ou de chaque autre rangée de cylindres en fonction de ce décalage. 2. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, dans le cas d'un moteur à explosion à plusieurs rangées de cylindres comportant chacune une tubulure d'échappement équipée d'un convertisseur de traitement catalytique trifonctionnel, ce dispositif comprenant une sonde de détection d'au moins un élément contenu dans les gaz d'échappement et des moyens de régulation de l'alimentation en fonction de la valeur détectée, caractérisé en ce que la sonde unique (7) est placée sur l'une (5) des tubulures d'échappement à une faible distance de la rangée de cylindres associée (1) et assure la régulation de l'alimentation de cette rangée de cylindres de façon à maintenir un mélange à peu près stoechiométrique, la/ou chaque autre rangée de cylindres (2) étant alimentée avec un mélange dont la richesse est décalée dans un sens déterminé par rapport à celle du mélange stoechiométrique, un convertisseur de traitement supplémentaire (11) étant prévu sur la tubulure d'échappement de la/ou chaque autre rangée de cylindres, qui est adapté au mélange qui est fourni à cette autre rangée de cylindres. 3. - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lorsque la deuxième rangée de cylindres est alimentée avec un mélange dont la richesse est supérieure. à celle du mélange stoechiométrique, le convertisseur supplémentaire (11) comporte un catalyseur d'oxydation et il est prévu une prise supplémentaire (12) d'introduction d'air en amont de ce deuxième convertisseur.