Brevet FR2878562A1 — publié le 20060602

ORGANE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DE VEHICULE AUTOMOBILE POURVU D'UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE L'invention concerne un organe d'échappement de moteur à combustion interne de véhicule automobile pourvu d'un dispositif de chauffage. L'invention est plus particulièrement destinée aux moteurs à essence, sans toutefois s'y limiter. Les régulations anti-pollution de plus en plus contraignantes nécessitent la réduction des émissions des polluants à froid des moteurs à combustion interne, notamment des moteurs à essence. La plupart des solutions actuelles consistent à optimiser l'injection et le réglage du moteur, notamment au moyen de stratégies d'avance à l'allumage dégradée. Ces solutions ne présentent cependant pas une efficacité optimale. Notamment, les organes d'échappement situés entre l'échappement du cylindre moteur et le pot catalytique, tels que le collecteur d'échappement et la turbine d'un turbocompresseur, constituent des sources d'inertie thermique qui ralentissent la montée en température du pot catalytique et contribuent à augmenter la durée pendant laquelle le pot n'est pas opérationnel. L'invention vise à pallier cet inconvénient en proposant un système qui permet de chauffer les organes d'échappement lors du démarrage à froid du moteur. Ce chauffage permet d'accélérer la montée en température des gaz d'échappement et donc celle du pot catalytique situé en aval du moteur, et par conséquent de réduire la durée de la phase pendant laquelle le système de dépollution n'est pas opérationnel. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un organe d'échappement de moteur à combustion interne de véhicule automobile pourvu d'un dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comprend une enveloppe hermétiquement fermée épousant au moins partiellement la forme de l'organe et apte à résister à la température des gaz d'échappement, cette enveloppe contenant une solution saline sursaturée en équilibre instable, et en ce que le dispositif de chauffage comprend un système d'amorçage apte à créer dans la solution sursaturée une perturbation suffisante pour rompre 2878562 2 l'équilibre instable de la solution et déclencher sa cristallisation instantanée fortement exothermique. L'utilisation d'une solution sursaturée permet d'obtenir une cristallisation instantanée et par conséquent une montée en température très rapide de la solution qui cristallise, notamment lors du démarrage à froid du moteur. Inversement, la dissolution des cristaux formés est endothermique: un apport de chaleur permet la dissolution et le retour à la solution sursaturée en équilibre instable. Cet apport de chaleur est par exemple fourni par les gaz d'échappement lors du fonctionnement à chaud du moteur. Une perturbation permet alors de déclencher à nouveau la cristallisation exothermique et de produire de la chaleur lors du démarrage à froid suivant. Avantageusement, la paroi de l'organe d'échappement est une double paroi formant l'enveloppe du dispositif de chauffage. Cette configuration permet d'améliorer le transfert de chaleur du dispositif de chauffage vers l'intérieur de l'organe sans augmenter l'encombrement du dispositif de chauffage. Dans un mode de réalisation, le système d'amorçage est un système électrique apte à générer une impulsion électrique. Dans un autre mode de réalisation, le système d'amorçage est un système mécanique apte à générer une onde de choc. Avantageusement, le système d'amorçage est relié à un système de commande automatique. Ce dernier peut par exemple faire partie du système de contrôle du fonctionnement du moteur du véhicule. La solution est par exemple une solution aqueuse sursaturée d'acétate de sodium. Une telle solution atteint rapidement une température de l'ordre de 50 C lors de sa cristallisation. Avantageusement, l'organe d'échappement forme un collecteur d'échappement ou une turbine de turbocompresseur. L'invention est maintenant décrite en référence au dessin annexé, non limitatif, dans lequel la figure unique est une représentation schématique en coupe d'un organe d'échappement selon l'invention. L'organe d'échappement 1 représenté sur cette figure est un collecteur d'échappement raccordé au conduit d'échappement 2 de la culasse du moteur, l'autre extrémité de ce conduit 2 débouchant dans la chambre de combustion du cylindre (non représentée) et étant obturé par une soupape 3. 2878562 3 Le collecteur 1 est formé de deux parois 4 et 5 hermétiquement fermées qui forment une enveloppe 6 pour un dispositif de chauffage. L'enveloppe entoure ainsi complètement le collecteur. Cette enveloppe est remplie d'une solution sursaturée en équilibre instable, par exemple une solution d'acétate de sodium. Un système d'amorçage 7 est conçu pour créer dans la solution une perturbation suffisante pour rompre son équilibre instable et provoquer sa cristallisation instantanée fortement exothermique. Dans l'exemple, le système d'amorçage comprend deux électrodes 8, 9 plongeant dans la solution et dont les extrémités sont situées à faible distance l'une de l'autre. Ces deux électrodes sont reliées à un système d'alimentation électrique 10 commandé de manière à provoquer la circulation d'un courant à travers la solution entre les électrodes. La perturbation engendrée par la circulation de ce courant permet de déclencher une cristallisation. L'alimentation électrique 10 est par exemple commandée par le système de contrôle du moteur (non représenté). Ainsi, la perturbation peut être créée lors de la mise sous démarreur du moteur. Bien entendu, d'autres modes de réalisation du système d'amorçage peuvent être envisagés. Il peut s'agir notamment d'un système d'amorçage mécanique, tel que par exemple un percuteur venant frapper une partie de surface externe de la paroi de l'enveloppe en contact avec la solution, etc... L'utilisation d'une solution sursaturée présente l'avantage de nécessiter très peu d'énergie pour provoquer la perturbation et la cristallisation exothermique. L'organe d'échappement peut également être un autre organe tel que la turbine d'un moteur à turbocompresseur. Il est alors avantageux de réchauffer l'ensemble de la turbine. L'enveloppe peut être distincte de la paroi de l'organe d'échappement et venir épouser la surface de l'organe de manière à favoriser l'échange de chaleur entre l'intérieur de l'organe et la solution contenue dans l'enveloppe. Afin de limiter les pertes de chaleur du dispositif de chauffage, on peut prévoir que la paroi de l'enveloppe qui n'est pas en contact avec l'organe d'échappement soit isolante à la chaleur. 2878562 4 REVENDICATIONS 1. Organe d'échappement (1) de moteur à combustion interne de véhicule automobile pourvu d'un dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comprend une enveloppe (6) hermétiquement fermée épousant au moins partiellement la forme de l'organe et apte à résister à la température des gaz d'échappement, cette enveloppe contenant une solution saline sursaturée en équilibre instable, et en ce que le dispositif de chauffage comprend un système d'amorçage (7) apte à créer dans la solution sursaturée une perturbation suffisante pour rompre l'équilibre instable de la solution et déclencher sa cristallisation instantanée fortement exothermique. 2. Organe d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa paroi est une double paroi (4, 5) formant l'enveloppe (6) du dispositif de chauffage. 3. Organe d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d'amorçage (7) est un système électrique apte à générer une impulsion électrique. 4. Organe d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d'amorçage (7) est un système mécanique apte à générer une onde de choc. 5. Organe d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'amorçage (7) est relié à un système de commande automatique. 6. Organe d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution est une solution aqueuse sursaturée d'acétate de sodium. 7. Organe d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi de l'enveloppe qui n'est pas en contact avec l'organe est isolante. 8. Organe d'échappement selon l'une des revendications précédentes, formant un collecteur d'échappement ou une turbine de turbocompresseur.