Brevet FR2761778A3 — publié le 19981009

FR 2761778 A3 19981009 FR 9803972 A 19980331 DISPOSITIF POUR MESURER L'OPACITE DE COURANTS DE GAZ CHARGES DE PARTICULES L'invention concerne un dispositif pour mesurer l'opacité de courants de gaz chargés de particules, en particulier du gaz d'échappement d'un moteur Diesel, comprenant une chambre de mesure, disposée dans un boîtier et sensiblement tubulaire, qui présente dans une zone médiane une conduite d'alimentation débouchante et se trouvant en liaison avec une sonde de prélèvement, et dans la zone de ses extrémités ouvertes, d'une part un agencement d'éclairage et d'autre part, un agencement de capteur. De tels dispositifs ou les procédés de mesure ainsi mis en oeuvre fonctionnent selon la loi de Beer-Lambert, selon laquelle les particules se trouvant dans le gaz ou dans les gaz d'échappement provoquent un affaiblissement d'un rayon ou faisceau lumineux. L'ordre de grandeur de l'affaiblissement est pris comme valeur pour la charge en particules du gaz. Dans des cas spéciaux de mesures correspondantes des gaz d'échappement des moteurs thermiques, en particulier des moteurs Diesel, le gaz d'échappement est conduit, le plus souvent de façon simple par la pression d'arrêt ou dynamique du moteur thermique, par l'intermédiaire d'une sonde susceptible d'être engagée dans le tuyau d'échappement avec un conduit flexible de sonde. dans une chambre de mesure, tandis que de l'air d'étalonnage peut également être conduit dans la chambre de mesure, volontairement par l'intermédiaire d'une valve de commutation disposée en amont de la chambre de mesure. Dans les dispositifs connus de l'art antérieur (voir par exemple EP 0 586 363 AI), le cas o, en particulier pour procéder à des mesures ou à des prélèvements d'échantillon en des emplacements difficilement accessibles, sont nécessaires la plupart du temps des prolongements du tube flexible d'amenée d'échantillon, présente des inconvénients car pour éviter des erreurs sur les valeurs de mesure dues à la condensation dans la conduite flexible d'amenée, on doit chauffer ces prolongements. Ainsi, par exemple, il se révèle nécessaire pour les mesures des gaz d'échappement sur les véhicules industriels ou porteurs qui comportent des tuyaux d'échappement faisant saillie vers le haut du véhicule, de prévoir de tels prolongements chauffés, qui bien entendu compliquent la mesure elle-même et constituent par conséquent également une source de défaillance. L'objet de la présente invention est précisément d'améliorer le dispositif du genre cité ci-dessus, de telle tfaçon que les inconvénients précités des dispositifs connus de ce type soient évités et qu'ils permettent en particulier de procéder de façon simple, économique et exempte de défaillances, également à des mesures ou à des prélèvements d'échantillon, en des emplacements difficilement accessibles. Ce problème est résolu selon la présente invention dans un dispositif du genre précité, en ce que le boîtier comporte des éléments latéraux de retenue pour l'accouplement à un support sensiblement en forme de barre, à l'aide duquel le dispositif avec la sonde de prélèvement standard est susceptible d'être suspendu en I 0 des emplacements de prélèvement d'échantillon faisant saillie de façon sensiblement verticale vers le haut, en particulier des tuyaux d'échappement de véhicules industriels ou de charge dirigés vers le haut. Ainsi, de façon très avantageuse, et sans avoir à utiliser de tels prolongements du tube flexible d'amenée d'échantillon, on peut procéder à de telles applications, ce qui permet de réaliser des mesures à 1 5 proximité du lieu de prélèvement sans avoir à procéder au chauffage du tube flexible de prélèvement d'échantillon pour éviter la condensation. En outre, pour protéger l'agencement d'éclairage ou l'agencement de capteur disposés dans la zone des extrémités ouvertes dans la chambre de mesure, contre le dépôt de particules provenant du courant de gaz, différentes dispositions sont 2() connues pour des dispositifs de ce type. La plupart du temps, on s'efforce, à l'aide de rideaux d'air de balayage ou, d'air de balayage, soufflé par des ouvertures de traversée pour le faisceau d'éclairage, d'éloigner le gaz d'échappement chargé de particules de l'agencement d'éclairage et de l'agencement de capteur, après la sortie hors de la chambre de mesure, mais il faut alors faire attention que cet air de balayage, à cause du danger de perturbation de la mesure, ne puisse pas parvenir lui- même dans la chambre de mesure et qu'il n'exerce pas d'influence sur l'écoulement hors de cette chambre de mesure. En outre, sont prévues, directement à la suite de l'agencement d'éclairage ou bien à l'entrée de l'agencement de capteur, de façon correspondante, des fenêtres optiquement transparentes, afin d'éviter de façon sûre tout salissement de l'intérieur de l'agencement précité. Ces fenêtres de protection doivent bien entendu être protégées de façon spéciale contre le dépôt des particules, et en outre les courants de balayage précités nécessitent également des chauffages séparés. Dans un dispositif connu du genre cité ci-dessus, chacun des agencements d'éclairage et des agencements de capteur, sont disposés dans une unité enfichable aux extrémités ouvertes de la chambre de mesure, cette unité comportant également des ventilateurs séparés d'air de balayage, à l'aide desquels l'ouverture de passage pour le faisceau d'éclairage est balayée de l'intérieur pour empêcher l'entrée du courant de gaz chargé de particules. Pour le cas o le nettoyage de la fenêtre de protection précitée est nécessaire, ces unités enfichables sont complètement amovibles de la chambre de mesure, ce qui pose au cours de la mesure, dans tous les cas des problèmes en ce qui concerne la reproductibilité des données de mesure, car on ne peut pas de cette façon garantir une orientation et un réglage précis de l'agencement d'éclairage et de l'agencement de capteur, par rapport à la chambre de mesure. En ce qui concerne le réglage optique, on obtient au total une structure relativement délicate qui ne permet pas une manipulation simple du dispositif, par exemple dans le service des ateliers rustiques, ou bien qui nécessite des réglages ou I 0 des étalonnages ultérieurs relativement fréquents. On connaît en outre par exemple du document déjà cité EP 0 586 363 AI un dispositif du genre précité, dans lequel l'agencement d'éclairage et l'agencement de capteur sont disposés dans le boîtier de base du dispositif, qui porte la chambre de mesure, en étant fixés avec la possibilité de pivoter en s'éloignant latéralement. On obtient ainsi une réduction partielle de l'inconvénient dont on a parlé ci-dessus, car ces pièces de boîtier susceptibles de pivoter pour s'éloigner au cours du nettoyage de la fenêtre de protection, restent reliées en permanence par leur axe de pivotement avec le boîtier de base. Cependant, il peut se produire également dans ce dispositif, dans certaines conditions, une modification du réglage réciproque de l'agencement d'éclairage, de la chambre de mesure et de l'agencement de capteur, et pour éviter cette modification, il faut à nouveau apporter le plus grand soin au cours de la mesure o bien on se trouve à nouveau conduit à prévoir la nécessité de réglages ou d'étalonnages intermédiaires plus fréquents. A partir de l'état de la technique, qui vient d'être cité, il existe un autre mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel l'agencement d'éclairage et l'agencement de capteur sont protégés contre le dépôt de particules par des fenêtres de protection, de telle façon que l'agencement d'éclairage et l'agencement de capteur soient disposés dans le boîtier en relation fixe et rigide par rapport à la chambre de mesure, et que les fenêtres de protection soient réalisées démontables hors de leur position donnée au cours de la mesure par rapport au boîtier, afin de permettre leur nettoyage séparé. On obtient ainsi de façon simple, robuste et sûre en service, la suppression de la nécessité d'avoir à réaliser un réglage ou un étalonnage intermédiaire après un nettoyage de la fenêtre de protection réalisé au cours de la mesure habituelle. L'orientation géométrique réciproque de l'agencement d'éclairage, de la chambre de mesure et de l'agencement de capteur reste ainsi complètement non modifiée au cours du service normal de l'agencement, y compris pendant le nettoyage de la fenêtre de protection nécessaire de temps en temps, de telle sorte qu'on puisse en conséquence supprimer les réglages et calibrages intermédiaires RI 1; ',u - 11 _ /0 correspondants. On obtient pour le dispositif une structure robuste et rustique, qui se confirme largement également dans le service dur des garages, o un très léger nettoyage de la fenêtre de protection est malgré tout possible et peut même être réalisé sans problème des deux côtés, sans que l'on doive faire attention à une quelconque autre pièce sensible. On peut ainsi nettoyer ces fenêtres de protection, par exemple, également de façon simple et avantageuse. en les plaçant dans un bain de nettoyage, dans un nettoyeur à ultrasons, ou similaire, ce qui dans les dispositifs connus jusqu'à maintenant, n'était pas possible ou tout au moins sans avoir procédé par exemple en atelier à un démontage partiel difficile à réaliser. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu que les fenêtres de protection soient chacune enfichées de façon verrouillée, étanche et reproductible, à l'aide d'une partie de cadre dans une fente d'insertion accessible latéralement sur le boîtier. Ceci constitue une structure particulièrement simple, qui offre entre autres l'avantage de bien protéger les fenêtres de protection elles-mêmes contre les contacts 1 5 imprévisibles, les rayures et similaire. On est en outre sûr de ce fait que sans avoir à exercer d'actions compliquées sur le dispositif, après son nettoyage hors du dispositif, la fenêtre de protection viendra se replacer de façon sûre à sa place dans le dispositif, et ne pourra pas provoquer, à la suite d'un enfichage plus ou moins incomplet, une obturation partielle du faisceau d'éclairage qui viendrait fausser la mesure. Le boîtier du dispositif est constitué selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, pour l'essentiel de deux demi-coquilles reliées rigidement en service, réalisées avantageusement en une matière synthétique résistante à la chaleur et aux produits chimiques, et dont le plan de séparation est situé sensiblement dans le plan médian défini par les axes de la chambre de mesure et de la conduite d'amenée, ces deux demi-coquilles recevant. en service normal du dispositif, à l'exception des fenêtres de protection amovibles ainsi que de leurs parties de câble, tous les composants qui leur sont rigidement reliés. On obtient ainsi une structure simple et robuste du boîtier, qui permet un montage simple. en particulier de l'agencement d'éclairage, de la chambre de mesure et de l'agencement de capteur, de telle sorte que le dispositif, par exemple également dans le service normal d'atelier, résiste aux charges que l'on ne peut jamais complètement éviter et qui sont dues aux chocs, aux poussées et similaires, sans exercer d'influence sur la géométrie de mesure. L'agencement géométrique réciproque de l'agencement d'éclairage, de la chambre de mesure et de l'agencement de capteur est très robuste, de telle sorte qu'aucune influence négative sur cette géométrie ne peut s'exercer grâce au couplage décrit sur le support en forme de barre. De façon très avantageuse, on peut donc se passer sans autres, des I;S I(I)I.: I ",, v '1 8- 4/1(I prolongements des conduites flexibles de prélèvement, qui sont nécessaires pour de telles applications, ce qui permet de réaliser directement les mesures à proximité du lieu de prélèvement, en évitant le chauffage du tube flexible d'échantillonnage qui était nécessaire pour éviter la condensation. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit à l'aide d'exemples de modes de réalisation représentés de façon partiellement schématique sur le dessin dans lequel: - la figure 1 est une représentation partiellement en coupe d'un dispositif selon l'invention; O - la figure 2 est une vue en coupe de détail à plus grande échelle, le long de la ligne II-II à la figure 1; - la figure 3 représente une partie de cadre avec la fenêtre de protection destinée à être utilisée dans le dispositif selon les figures 1 ou 2, à une échelle différente; - la figure 4 représente le dispositif selon la figure 1 à échelle réduite, accouplé à un support en forme de barre; - la figure 5 est une vue de côté du dispositif, par exemple, selon la figure 1, à échelle réduite; et - la figure 6 représente le dispositif, par exemple en correspondance à la figure 4, accouplé à un support en forme de barre, avant qu'il soit suspendu dans un tuyau d'échappement sortant en position haute. Le dispositif représenté sert à mesurer l'opacité de courants de gaz chargés de particules, en particulier des gaz d'échappement d'un moteur thermique à cycle Diesel, tel que cela est actuellement prescrit, la plupart du temps par la loi, dans le cadre du contrôle périodique des moteurs servant de moteurs d'entraînement de véhicules. Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif comporte une chambre de mesure 2, disposée dans un boîtier 1 et sensiblement de forme tubulaire, et dans laquelle débouche dans une zone médiane 3 une conduite d'alimentation 4. Cette conduite d'alimentation 4 est reliée, du côté opposé à la chambre de mesure 2, à une valve de commutation 5, qui présente deux positions de commutation qui ne sont pas visibles sur le dessin. D'une part, une conduite d'échantillonnage 6 qui est susceptible d'être reliée à son extrémité 7 faisant saillie hors du boîtier 1, à une conduite de prélèvement (voir également la figure 6), peut être reliée via la valve de commutation 5 à la conduite d'alimentation 4 - d'autre part, dans une deuxième position de commutation, la conduite d'échantillonnage 6 est obturée de façon étanche et la conduite d'alimentation 4 est reliée à l'espace intérieur supérieur 8 du boîtier 1, dans lequel une unité de soufflage 9 refoule de l'air extérieur pris en position haute selon la représentation, cet air s'écoulant dans ce cas via la conduite d'amenée 4 dans l'espace intérieur de la chambre de mesure 2 pour en réaliser l'étalonnage. Le gaz d'échappement conduit via la conduite d'échantillonnage 6 et la conduite d'alimentation 4 dans la chambre de mesure 2, ou bien l'air d'étalonnage conduit depuis l'espace intérieur supérieur 8 du boîtier 1, dans la position correspondante de la valve de commutation 5, s'écoule depuis la zone médiane 3 de la chambre de mesure, pour sortir par les deux extrémités ouvertes 10 de la chambre de mesure 2, et après la sortie de ces extrémités est dévié sensiblement à 180 par les zones de renvoi 11, et s'écoule ensuite hors de l'espace intérieur inférieur 12 fermé par rapport à l'espace intérieur supérieur 8, à l'air libre par l'intermédiaire d'ouvertures d'échappement 37. L'air prélevé par l'unité de soufflage 9 dans l'espace intérieur supérieur 8 du boîtier 1 à l'exception du trajet déjà décrit pour l'étalonnage de la chambre de mesure 2 - s'écoule à nouveau à l'air libre par des canaux de balayage 13 prévus des deux côtés sur la face inférieure du boîtier 1. En symétrie spéculaire par rapport à l'extrémité 7 de la conduite d'échantillonnage 6, est prévue une borne dans le boîtier, pour un connecteur à enfichage non représenté pour un câble de raccordement pour assurer la liaison avec une unité d'évaluation. Dans la zone située à droite et à gauche à l'extérieur des zones de renvoi 11 ou des canaux de balayage 13 s'y raccordant prévus aux extrémités ouvertes 10 de la chambre de mesure 2, sont prévus d'une part un agencement d'éclairage 14 et d'autre part un agencement de capteur 15, qui sont fixés selon une relation fixe rigidement opposés au boîtier 1. de même que la chambre de mesure 2 avec la conduite d'alimentation 4 et chacun des composants entourant la zone de renvoi 11 et le canal de balayage 13. Par l'intermédiaire de corps d'éclairage 16 (par exemple des diodes électroluminescentes) est émise par l'agencement d'éclairage 14 de la lumière qui traverse la chambre de mesure 2 le long de l'axe 18, via les ouvertures 17 ménagées dans les parois délimitant ou subdivisant le canal de balayage 13 et qui pénètre du côté opposé - à nouveau via les ouvertures 17 - dans l'agencement de capteur 15 o elle est enregistrée sur un récepteur 19 (par exemple une photorésistance). L'affaiblissement relatif de l'intensité enregistrée sur le récepteur 19 par le gaz d'échappement chargé de particules dans la chambre de mesure 2, comparé à l'état de la chambre de mesure 2 parcourue par l'air exempt de gaz d'échappement ou l'air d'étalonnage, est évalué dans une unité d'évaluation raccordée mais non représentée ici. L'agencement d'éclairage 14 et l'agencement de capteur 15, abstraction faite des canaux d'air de balayage 13 montés en amont, sont encore protégés par des fenêtres de protection 20 susceptibles d'être nettoyées, contre le dépôt de particules, ces fenêtres de protection 20 étant réalisées séparables par rapport au boîtier 1, pour permettre leur nettoyage séparé hors de leur position donnée et représentée dans la chambre de mesure. A cet effet, les fenêtres de protection 20 - comme on le voit en particulier également sur les figures 2 et 3 - sont enfichées chacune de façon verrouillée, étanches et reproductibles par l'intermédiaire d'une pièce de cadre 21 dans une fente d'insertion 22 accessible latéralement sur le boîtier. Pour le verrouillage dans une cavité correspondante 23 à l'extérieur sur le boîtier 1, est prévu selon les figures 2 et 3, un prolongement 24 en forme de crochet sur la pièce de cadre 21, ce prolongement pouvant être réalisé avec la pièce de cadre 21 en une pièce commune se composant avantageusement de matière synthétique. La fenêtre de protection 20 est réalisée en un matériau approprié transparent pour le faisceau d'éclairage, par exemple en matière plastique transparente résistant aux températures élevées, ou également en verre approprié à cet usage, et elle peut par exemple être collée dans la pièce de cadre 21, ou être fixée autrement de manière appropriée. Comme on le voit en particulier sur la figure 2, après libération du verrouillage à crochet sur le prolongement 24, on peut faire glisser la pièce de cadre 21 dans la position vers le bas hors de la fente d'insertion 22, à la suite de quoi on peut procéder au nettoyage de façon appropriée, soit de tout le composant, soit seulement de la fenêtre de protection 20. A cet effet, la géométrie de mesure annexe (relation correspondante de l'agencement d'éclairage 14, de la chambre de mesure 2 et de l'agencement de capteur 15) ne doit avantageusement pas être modifiée, de telle sorte que pour d'autres mesures, aucun réglage ou calibrage intermédiaire ne soit nécessaire. On peut reconnaître, en particulier sur les figures 2 et 5, que le boîtier 1 se compose pour l'essentiel de deux demi-coquilles 25, 26 reliées rigidement en service, par exemple en matière plastique résistante aux températures élevées et aux produits chimiques, et dont le plan de séparation 27 est situé sensiblement dans le plan médian défini par les axes de la chambre de mesure 2 et de la conduite d'alimentation 4 (voir la figure 1), ces deux demi-coquilles recevant en servie normal du dispositif, à l'exception des fenêtres de protection amovibles 20 ainsi que de leurs parties de cadre 21, tous les composants qui leur sont rigidement reliés. On obtient ainsi une structure très simple et très compacte pour le dispositif, qui dans le mode de réalisation représenté, porte sur la face supérieure opposée à la chambre de mesure 2, en outre encore une poignée 28, qui dans une cavité traversante 29 présente un emplacement pour recevoir la sonde d'échantillonnage non représentée ici. On peut voir en particulier sur la figure 1 quelques prolongements 30 moulés de façon sensiblement cylindrique ou conique, et qui peuvent être traversés, par exemple par des vis, pour assurer la liaison des deux demi-coquilles 25, 26. On voit d'après les figures 4 et 6 que le boîtier 1 comporte des éléments latéraux de retenue 31 (réalisés ici sous la forme d'un verrou en creux) pour l'accouplement à un support sensiblement en forme de barre, et qui de son côté porte, pour la fixation du boîtier 1, des éléments correspondants de crochet 33 ou de verrou à encliquetage 34. A l'aide du support 32 en forme de barre, on peut suspendre le dispositif accouplé avec la sonde de prélèvement standard 35 (voir la figure 6), par exemple dans un tuyau d'échappement 36 faisant saillie de façon sensiblement verticale vers le haut et appartenant à des véhicules industriels, à des autobus, à des machines pour la construction ou similaires, une telle insertion se révélant particulièrement avantageuse pour porter le dispositif, du fait que la géométrie de mesure (l'agencement réciproque de l'agencement d'éclairage 14, de l'agencement de capteur 15 et de la chambre de mesure 2) dans le mode de réalisation décrit, est très robuste et qu'il n'est pratiquement pas modifié en service. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour mesure l'opacité de courants de gaz chargés de particules, en particulier du gaz d'échappement d'un moteur Diesel, comprenant une chambre de mesure (2), disposée dans un boîtier (1) et sensiblement tubulaire, qui présente dans une zone médiane (3) une conduite d'alimentation (4) débouchante et se trouvant en liaison avec une sonde de prélèvement (35), et dans la zone de ses extrémités ouvertes (10), d'une part un agencement d'éclairage (14) et d'autre part un agencement de capteur (15), caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte des éléments latéraux de retenue (31) pour l'accouplement à un support (32) sensiblement en forme de barre, à l'aide duquel le dispositif avec la sonde de prélèvement standard (35) est susceptible d'être suspendu en des emplacements de prélèvement d'échantillon faisant saillie de façon sensiblement verticale vers le haut, en particulier des tuyaux d'échappement (36) dirigés vers le haut de véhicules industriels ou de charge. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'agencement d'éclairage et l'agencement de capteur sont protégés contre le dépôt de particules par des fenêtres de protection (20), caractérisé en ce que l'agencement d'éclairage (14) et l'agencement de capteur (15) sont disposés dans le boîtier (1), en relation fixe et rigide par rapport à la chambre de mesure (2), et en ce que les fenêtres de protection (20) sont réalisées démontables hors de leur position donnée en cours de mesure, par rapport au boîtier ( 1), afin de permettre leur nettoyage séparé. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fenêtres de protection (20) sont chacune enfichées de façon verrouillée, étanche et reproductible, à l'aide d'une partie de cadre (21) dans une fente d'insertion (22) accessible latéralement sur le boîtier ( 1). 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le boîtier (1) est constitué pour l'essentiel de deux demi-coquilles (25, 26) reliées rigidement en service, réalisées avantageusement en une matière synthétique résistante à la chaleur et aux produits chimiques, et dont le plan de séparation (27) est situé sensiblement dans le plan médian défini par les axes de la chambre de mesure (2) et de la conduite d'alimentation (4), ces demi-coquilles recevant, en service normal du dispositif, à l'exception des fenêtres de protection amovibles (20) ainsi que de leur partie de cadre (21), tous les composants qui leur sont rigidement reliés.