Brevet FR2787578A1 — publié le 20000623

I Dispositif et procédé pour l'analyse de composants de gaz d' échappement. L'invention concerne un dispositif pour l'analyse de gaz d'échappement avec - au moins une ligne d'échantillonnage, - au moins une poche d'échantillonnage, - au moins un analyseur, - au moins un moyen de refoulement pour l'analyse, ainsi qu'un procédé pour l'analyse de gaz d'échappement, un flux de gaz d'échantillonnage étant envoyé pour l'analyse à une poche d'échantillonnage, au moins. Des dispositifs et procédés de mesure de composants de gaz d'échappement de moteurs à combustion interne sont suffisamment connus. Dans le dit procédé CVS (Constant Volume Sampling), les gaz d'échappement produits pendant un essai sont envoyés au flux d'aspiration d'un moyen de refoulement à volume constant. Le moyen de refoulement a une capacité nettement supérieure au débit volumique maximal des gaz d'échappement du moteur du véhicule en plein charge. La différence de volume entre la quantité de gaz d'échappement et la capacité du moyen de refoulement est compensée par l'aspiration d'air neuf filtré. Les gaz d'échappement sont donc dilués dans des rapports alternant en permanence. De l'air d'appoint et du mélange air - gaz d'échappement, des échantillons sont prélevés pendant tout l'essai avec un débit volumique constant et recueillis dans des poches d'échantillonnage. Les concentrations des polluants et du gaz carbonique sont mesurées dans les échantillons ainsi5 préparés. Un problème résulte alors du fait que les émissions de moteurs et véhicules modernes sont toujours de plus en plus faibles. Les concentrations mesurées s'approchent déjà souvent du seuil de détection de l'analytique, les résultats d'analyse sont moins fiables. Un palliatif est que le taux de dilution soit plus faible et que les concentrations de gaz d'échappement dans les poches soient ainsi plus élevées. Cette démarche est limitée par la concentration d'eau également croissante. Mais il faut éviter une condensation d'eau dans les poches de gaz d'échappement, dans les conduites menant à ces dernières ou dans la ligne d'analyse, car elle débouche sur une falsification des résultats de mesure (quelques polluants sont solubles dans l'eau et font également défaut). Ce problème est déjà supprimé à l'heure actuelle par le chauffage des poches de gaz d'échappement, de la ligne d'échantillonnage du CVS menant à ces dernières, ainsi que de la ligne d'analyse. Avec le chauffage du gaz d'échantillonnage, il se pose alors le problème que le dispositif complet avec les poches de gaz d'échappement, les lignes d'échantillonnage et la ligne d'analyse, doivent être chauffés pour éviter la formation de condensat. Cela fait que tout le chauffage et la régulation thermique, avec le contrôle, sont coûteux et chers. Etant donné qu'il convient d'éviter tout point froid dans le réseau de conduites, toutes les soupapes, par exemple, doivent également présenter une température accrue, ce qui implique des dépenses d'isolation élevées. Les coûts d'exploitation par la forte consommation de courant du chauffage sont également considérables. On manque par ailleurs de souplesse dans!e montage du banc d'essai complet. 3 2787578 L'invention vise donc à créer un dispositif et un procédé pour l'analyse de composants de gaz d'échappement, qui évitent les inconvénients précités. Cet objectif est atteint par un dispositif caractérisé en ce que la poche d'échantillonnage est disposée dans un récipient étanche aux gaz et résistant à la pression, qui peut être mis sous vide par l'intermédiaire d'un moyen de refoulement à vide, et par un procédé caractérisé en ce que la poche d'échantillonnage est exposée pendant l'analyse à une dépression constante au moyen d'un moyen de refoulement à vide. Etant donné que la ou les poche(s) d'échantillonnage est/sont disposée(s) dans un récipient étanche aux gaz et résistant à la pression, qui peut être mis sous vide par l'intermédiaire d'un moyen de refoulement à vide, il règne également une dépression dans les conduites raccordées, jusqu'aux limiteurs de débit judicieusement montés directement au point de prélèvement. La condensation est évitée de manière efficace et avantageuse par cet abaissement de pression par rapport aux procédés conventionnels. Pour pouvoir mesurer la dépression dans le récipient, un capteur de pression est associé à ce dernier. Afin de maintenir la dépression dans le récipient à une valeur constante pendant l'échantillonnage et le remplissage consécutif des poches d'échantillonnage, le moyen de refoulement à vide est commandé par le capteur de pression ou de l'air neuf est envoyé au moyen de refoulement à vide par l'intermédiaire d'un régulateur de pression. Pour éviter des conduites inutiles et rendre le dispositif aussi souple que possible, le capteur de pression, le régulateur de pression, les soupapes, et le moyen de refoulement à vide également, peuvent être montés directement sur le récipient. Dans le procédé conforme à l'invention, la poche d'échantillonnage est judicieusement disposée dans un récipient étanche aux gaz et résistant à la pression. Il est par ailleurs utile que le moyen de refoulement à vide soit commandé par un capteur de pression. Le procédé se caractérise enfin par un refoulement constant du moyen de refoulement à vide, de l'air neuf étant envoyé au moyen de refoulement à vide par l'intermédiaire d'un régulateur de pression, de sorte que la dépression peut être réglée par une réduction ou par une hausse de la part d'air neuf. L'invention sera explicitée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé. La figure 1 représente un schéma fonctionnel pour l'analyse de composants de gaz d'échappement. Par l'intermédiaire d'un point de prélèvement non représenté, du gaz d'échantillonnage est envoyé aux poches d'échantillonnage 1, 2, 3. Les poches peuvent être alors sélectionnées par l'intermédiaire des soupapes 4, 5 et 6. Les soupapes 7 et 8 servent à sélectionner les limiteurs de débit 9 et 10. Par l'intermédiaire des soupapes 11, 12 et 13, les poches 1, 2, 3 sont reliées à un analyseur 14. Le gaz d'échantillonnage est alors refoulé dans l'analyseur 14 par une pompe d'échantillonnage 15. Conformément à l'invention, les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 sont disposées dans un récipient 16 étanche aux gaz et résistant à la pression. La dépression dans ce récipient 16 est détectée par un capteur de pression 17. Le capteur de pression 17 peut être alors relié au récipient par une conduite, mais il peut être également directement disposé sur le récipient 16, ou pouvoir mesurer la pression dans la 2787578 conduite en amont d'un moyen de refoulement à vide 18. Le récipient 16 est mis sous vide par l'intermédiaire du moyen de refoulement à vide 18 et d'une soupape 19. Pour maintenir à une valeur constante la dépression pour les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 pendant le remplissage, le moyen de refoulement à vide 18 est commandé par le capteur de pression 17. Le récipient peut être ventilé par l'intermédiaire de la soupape 20. Le déroulement du fonctionnement se présente alors comme suit: les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 sont d'abord totalement mises sous vide, en étant reliées par l'immixtion des soupapes 4, 5 et 6 et par la commutation correcte de 19 au moyen de refoulement à vide 18. Puis ces quatre soupapes15 sont de nouveau commutées. Le moyen de refoulement à vide 18 fait alors le vide dans le récipient 16, jusqu'à ce qu'une dépression donnée soit atteinte, maintenue à une valeur constante lors du prélèvement consécutif. Pour abréger cette phase au maximum, il conviendrait que le volume du récipient soit maintenu à une valeur la plus faible possible. Les poches 1, 2 et 3 sont remplies par l'intermédiaire des soupapes 7 et/ou 8, ainsi que par les soupapes 4, 5 et 6. La pression dans les poches 1, 2 et 3 est toujours égale à la25 pression dans le récipient 16. Etant donné que cette pression est maintenue à une valeur constante par le moyen de refoulement à vide 18, par l'intermédiaire de la commande du capteur de pression 17, le débit volumique du gaz d'échantillonnage est également toujours constant, comme prescrit pour la certification. Cette dépression régnant dans le récipient 16 règne également dans les conduites raccordées, jusqu'aux limiteurs de débit 9 et 10 judicieusement montés directement au point de prélèvement. La condensation d'eau est évitée de cette manière, aussi bien dans les poches d'échantillonnage que dans l'ensemble du réseau de prélèvement. Les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 sont refermées à la fin du prélèvement. 6 2787578 Pour l'analyse, les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 sont reliées à un analyseur 14 par l'intermédiaire des soupapes 11, 12 et 13. Un moyen de refoulement pour l'analyse 15 refoule alors le gaz d'échantillonnage dans l'analyseur 14. Une dépression règne également dans cette conduite jusqu'au moyen de refoulement pour l'analyse 15. Toutes les soupapes sont fermées pour le balayage. Les poches sont mises sont vide par l'intermédiaire de la soupape 19,10 ainsi que des soupapes 4, 5 et 6 et du moyen de refoulement à vide 18. Par l'intermédiaire d'une soupape non représentée, il est également possible de remplir les poches d'échantillonnage 1, 2 et 3 d'un gaz propre, d'azote ou d'air synthétique par exemple, puis d'y refaire le vide (balayage).15 Il conviendrait qu'il soit clair que cet exemple de réalisation se limite uniquement à un cas d'application. Les soupapes, le capteur de pression et le moyen de refoulement à vide peuvent être par exemple également montés directement sur le récipient 16. La régulation de pression dans le récipient est également permise par des régulateurs de pression conventionnels. Le moyen de refoulement à vide 18 peut alors avoir une capacité de refoulement constante. Le balayage des poches peut par exemple être également assuré du fait qu'une pompe pompe du gaz dans le récipient et que le gaz soit ainsi chassé des poches. La forme des poches est également variable. Des formes en accordéon, par exemple, sont également concevables. Le nombre des poches, des soupapes associées, ainsi que le nombre des limiteurs de débit, est également quelconque. Des pompes séparées avec des capacités de refoulement adaptées sont également utilisables pour la régulation de pression proprement dite et la procédure de balayage. 7 2787578 Revendications. 1. Dispositif pour l'analyse de composants de gaz d'échappement avec - au moins une ligne d'échantillonnage, - au moins une poche d'échantillonnage, - au moins un analyseur, - au moins un moyen de refoulement pour l'analyse, caractérisé en ce que la poche d'échantillonnage (1, 2, 3) est disposée dans un récipient (16) étanche aux gaz et résistant à la pression, qui peut être mis sous vide par l'intermédiaire d'un moyen de refoulement à vide (18). 2. Dispositif pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pression dans le récipient (16) est détectable par un capteur de pression (17). 3. Dispositif pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de pression (17) commande le moyen de refoulement à vide (18). 4. Dispositif pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le capteur de pression (17), les soupapes (4, 5, 6, 11, 12, 13, 19, 20) et le moyen de refoulement à vide (18) sont directement disposés sur le récipient (16). 5. Procédé pour l'analyse de composants de gaz d'échappement, un flux de gaz d'échantillonnage étant envoyé pour l'analyse à une poche d'échantillonnage, au moins, caractérisé en ce que la poche d'échantillonnage (1, 2, 3) est exposée à une dépression constante pendant l'analyse au moyen d'une moyen de refoulement à vide (18). - I -ii! 1i [I. 8 2787578 6. Procédé pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la poche d'échantillonnage (1, 2, 3) est disposée dans un récipient (16) étanche aux gaz et résistant à la pression. 7. Procédé pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le moyen de refoulement à vide (18) est commandé par un capteur de pression (17). 8. Procédé pour l'analyse de composants de gaz d'échappement suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par un refoulement constant du moyen de refoulement à vide (18), de l'air neuf étant envoyé au moyen de refoulement à vide (18) par l'intermédiaire d'un régulateur de pression, de sorte que la dépression peut être réglée par une réduction ou par une hausse de la part d'air neuf. ï AI._