Brevet FR2693506A1 — publié le 19940114

Pour assurer la dépollution des gaz d'échappement d'une machine thermique, il est connu d'utiliser des pots contenant un catalyseur d'oxydation ou de réduction propre à éliminer le monoxyde de carbone, le bioxyde de carbone et les oxydes de l'azote. Mais ces pots ne fonctionnent qu'à partir d'une température d'environ 3000 C de sorte que, pendant le démarrage, les gaz d'échappement de la machine ne sont pas dépollués. Divers dispositifs de préchauffage ont été proposés pour amorcer la dépollution dès le démarrage ou rapidement après le démarrage. Ces dispositifs de préchauffage sont généralement électrique, mais des dispositifs de préchauffage par combustion ont également été proposés. Les dispositifs à préchauffage par combustion consistent généralement à enrichir en carburant l'alimentation de la machine et à injecter dans le conduit d'échappement de l'air à l'aide d'une pompe afin d'obtenir un mélange inflammable à la sortie de la machine. Une bougie d'allumage située en amont du pot catalytique provoque l'inflammation. Cette solution présente deux inconvénients - La machine tournant avec un mélange trop riche a tendance à s'encrasser. - Il est difficile de maîtriser les conditions d'inflammabilité des gaz au niveau de la bougie d'allummage. L'invention a pour objet un dispositif qui remédie à ces inconvénients. Elle a, plus précisément pour objet, un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'une machine thermique à pot catalytique, qui est muni de moyens de préchauffage du pot par combustion comportant, entre la machine et le pot, une arrivée d'air et une bougie d'allumage. Ce dispositif est caractérisé par un injecteur de carburant indépendant de l'alimentation de la machine et situé en aval de celle-ci. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comporte un boîtier électronique recevant des informations sur les états de la machine et du pot et contrôlant le débit de l'injecteur de carburant indépendant Le dispositif selon l'invention permet soit d'assurer un préchauffage du pot catalytique de telle sorte que ce pot soit efficace dès le démarrage de la machine, soit d'assurer un fonctionnement simultané de la machine et des moyens de préchauffage du pot; dans ce dernier cas, la mise en température du pot est plus rapide et la machine, alimentée normalement, ne s'encrasse pas. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispositif; La Figure 2 montre des courbes représentant en fonction du temps, la température en aval du pot catalytique; La Figure 3 est une vue en coupe d'une partie de la tubulure d'échappement dans une variante; La Figure 4 est une vue semblable à la Figure 3, d'une autre variante. Aux dessins, on voit une machine thermique 1, par exemple un moteur à combustion interne, sur la tubulure d'échappement 2 de laquelle est interposé un pot catalytique de dépollution 3. Dans la tubulure d'échappement 2 débouche, entre la machine 1 et le pot 3, un conduit 4 relié au refoulement d'une pompe à air 5 par l'intermédiaire d'une électro-vanne 6. Un injecteur de combustible 7 débouche dans le conduit 4. Une bougie d'allumage 8 connectée à une bobine 9 est placée dans un coude de la tubulure d'échappement 2, en amont du pot 3. Pour améliorer l'homogéniété du mélange air carburant, qui se refroidit en se vaporisant, on prévoit un élément chauffant 19 (à chauffage rapide) devant le jet de l'injecteur 7. Selon les indications de la sonde de température 12 il peut être alimenté en même temps ou avant la pompe 5. Un boîtier électronique 10 reçoit les informations provenant d'une sonde de température il placée en aval du pot catalytique 3, d'une sonde de température 12 du fluide réfrigérant de la machine 1, et d'une sonde d'oxygène 13 placée sur la tubulure 2, à la sortie de la machine 1, et contrôlant la richesse en carburant des fluides gazeux s'échappant de la machine 1. Ce boîtier 10 contrôle le fonctionnement de l'injecteur 7, de l'électro-vanne 6, de la pompe à air 5 et de la bobine d'allumage 9, et de l'élément chauffant 19. Le dispositif de dépollution peut être utilisé avant la mise en marche de la machine 1 ou en même temps que celle-ci. La machine n'ayant pas encore été utilisée, la température du pot catalytique 3 est la température ambiante, en tout cas inférieure à 1700 C, de sorte que le pot est alors inefficace. Pour utiliser le dispositif avant la mise en marche de la machine 1, le boîtier 10 assure la mise en marche de la pompe à air 5 et de l'élément chauffant 19, l'ouverture de l'électro-vanne 6, et la mise en marche de l'injecteur de carburant 7 ainsi que celle de la bobine d'allumage 9. Le mélange air/carburant formé est enflammé par la bougie 8 et la combustion s'opère dans le pot 3 en le réchauffant. La sonde 11 signale au boîtier électronique 10 l'état d'avancement du préchauffage; dès que la température du pot atteint 300 C le boîtier 10 assure l'arrêt de la pompe 5 et de l'injecteur 7, ainsi que la fermeture de l'électro-vanne 6. La machine 1 peut alors être mise en marche, le pot 3 étant chaud assure immédiatement une dépollution des gaz d'échappement. Lorsque la machine 1 est mise en marche simultanément, le fonctionnement est le même mais le mélange air/carburant s'ajoute au flux d'échappement de la machine 1 et le réchauffement du pot catalytique 3 est plus rapide. La sonde 12 décèle la température du fluide réfrigérant de la machine 1 et le boîtier 10 corrige en conséquence la quantité de carburant injecté dans la tubulure 2. La fréquence des étincelles d'allumage fournies par la bougie 8 est déterminée de façon à être supérieure à la fréquence du débit pulsé de la machine quand elle tourne au ralenti. La sonde Il fournit au boîtier 10 le gradient de température du pot 3 au démarrage. Si ce gradient n'est pas assez élevé, par suite par exemple de l'absence de combustion du mélange air/carburant, le boîtier 10 assure l'arrêt du dispositif au bout d'un temps prédéterminé, par exemple quatre secondes. On a représenté à la Figure 2 des courbes montrant, en fonction du temps, la valeur de la température en aval du pot 3, mesurée par la sonde 11. La courbe 14 est relative à la machine 1 utilisée seule, la courbe 15 concerne le cas où le dispositif de préchauffage est utilisé seul, et la courbe 16 celui où le dispositif de préchauffage est utilisé en même temps que la machine; on voit que dans ce dernier cas, la montée en température est plus rapide. La bougie 8 est de préférence placée dans un coude de la tubulure 2 car elle assure alors en même temps l'accrochage de la flamme. Si cela n'est pas possible, on peut prévoir à proximité de la bougie, en amont de celle-ci, une protubérance 17 (Figure 3) afin d'engendrer une turbulence, ou bien un diaphragme 18 (Figure 4) assurant un changement de section. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. Revendications l. Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'une machine thermique à pot catalytique, qui est muni de moyens de préchauffage du pot (3) par combustion comportant, entre la machine et le pot, une arrivée d'air (4) et une bougie d'allumage (8), caractérisé par un injecteur de carburant (7) indépendant de l'alimentation de la machine (l) et situé en aval de celle-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un boîtier électronique (10) recevant des informations sur les états de la machine et du pot et contrôlant le débit de l'injecteur de carburant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier électronique (10) est connecté à une sonde de température 11 placée en aval du pot catalytique (3), à une sonde de température (12) de fluide réfrigérant de la machine (1), et à une sonde d'oxygène (13) placée sur la tubulure d'échappement en aval de la machine. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le boîtier (10) comporte un programme pour mettre à l'arrêt les moyens de préchauffage si le milieu air/carburant formé ne stest pas enflammé. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bougie d'allumage (8) est située dans un coude de la tubulure d'échappement (2) et sert d'accroche-flamme. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qutil comporte un élément chauffant (19), disposé devant le jet de l'injecteur (7) et dont l'alimentation est contrôlée par le boîtier (10). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte à proximité de la bougie (8), en amont de celle-ci, une protubérance (17) ou un diaphragme (18). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bougie (8) est alimentée à une fréquence supérieure à la fréquence du débit pulsé de la machine (1) lorsqu'elle tourne au ralenti.