Brevet FR2907550A1 — publié le 20080425

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale l'analyse des gaz d'admission, d'échappement ou de recirculation de moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement une ligne de prélèvement de gaz circulant dans un moteur à combustion interne. Elle concerne également un banc d'essais comportant une telle ligne de prélèvement de gaz et un dispositif d'analyse des gaz prélevés dans lequel débouche ladite ligne de prélèvement. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la 10 réalisation de bancs d'essais statiques, de bancs d'essais dynamiques et de bancs d'essais à rouleaux sur lesquels peuvent rouler des véhicules automobiles. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Préalablement à la commercialisation d'un nouveau modèle de moteur à combustion interne, on réalise des tests de validation sur bancs d'essais pour 15 s'assurer, entre autres choses, que le volume d'émissions polluantes que rejette le moteur ne dépasse pas des normes prescrites. Classiquement, pour réaliser de telles mesures, on utilise un dispositif d'analyse de gaz qui est adapté à déterminer la teneur en différents composants chimiques desdits gaz. 20 Ce dispositif d'analyse est pour cela raccordé à l'un des conduits du moteur à combustion interne au moyen d'une ligne de prélèvement adéquate. La conception et le réglage d'un nouveau type de moteur à combustion interne nécessitent l'utilisation de nombreux bancs d'essais, et par conséquent de nombreuses lignes de prélèvement, afin de pouvoir réaliser l'ensemble des 25 mesures auxquelles il est nécessaire de procéder avant de commercialiser le moteur. Chacune de ces lignes de prélèvement comporte généralement une conduite de circulation des gaz prélevés recouverte de dispositifs de protection et de chauffage. 30 En fonctionnement, une partie des éléments en suspension dans les gaz prélevés, en particulier les hydrocarbures qui sont en phase liquide, se dépose le long des parois intérieures de la conduite de circulation. On doit alors régulièrement procéder au changement de la ligne de prélèvement avant que les éléments en suspension ne bouchent complètement la conduite de circulation. 2907550 2 L'inconvénient principal d'une telle ligne de prélèvement est que son remplacement régulier présente un coût très important. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la 5 présente invention propose une ligne de prélèvement qui comporte deux conduites concentriques dont une conduite externe et une conduite interne remplaçable dans laquelle sont destinés à circuler lesdits gaz. On comprend que lorsque le moteur à combustion interne fonctionne, seule la conduite interne de la ligne de prélèvement s'encrasse. Grâce à l'invention, lorsque cette dernière est très encrassée, on procède à son remplacement. Or, le coût de cette conduite interne est très largement inférieur à celui d'une ligne de prélèvement complète. En outre, le temps nécessaire au remplacement de la conduite interne est relativement court. Par conséquent, le coût global d'un tel remplacement est 15 peu élevé. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du banc d'essais selon l'invention sont les suivantes : la conduite externe est inamovible ; la conduite interne est adaptée à coulisser dans la conduite externe ; 20 - la conduite interne et la conduite externe sont cylindriques de révolution ; la conduite interne et la conduite externe sont réalisées en téflon ; - la ligne de prélèvement comporte une armature de protection de la conduite externe ; - l'armature de protection comporte une enveloppe en inox tressé qui recouvre 25 la conduite externe ; la ligne de prélèvement comporte des moyens de chauffage des gaz à analyser ; les moyens de chauffage comprennent des éléments résistifs qui sont intégrés à ladite enveloppe en inox tressé ; 30 la ligne de prélèvement comporte un filtre primaire et présente deux tronçons comprenant chacun une conduite externe et une conduite interne concentriques, dont un premier tronçon disposé en amont du filtre primaire et un deuxième tronçon disposé en aval du filtre primaire ; et 2907550 3 le premier tronçon présente une longueur au moins deux fois inférieure à celle du deuxième tronçon. L'invention concerne également un banc d'essais comportant une telle ligne de prélèvement de gaz et un dispositif d'analyse des gaz prélevés dans 5 lequel débouche ladite ligne de prélèvement. Avantageusement, le dispositif d'analyse est adapté à mesurer les taux de dioxygène, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote contenus dans les gaz prélevés. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION 10 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur la figure unique, on a représenté schématiquement un banc d'essai 1 adapté à réaliser diverses mesures sur un moteur à combustion interne 10. Ce moteur à combustion interne 10 comprend une chambre de combustion 11 définie par quatre cylindres 12. En amont de la chambre de combustion 11, le moteur à combustion interne 10 comprend une ligne d'admission 13 d'air frais qui prélève l'air frais directement dans l'atmosphère et qui l'insuffle dans chacun des cylindres 12 de la chambre de combustion 11 au moyen d'un répartiteur d'air 14. En aval de la chambre de combustion 11, le moteur à combustion interne 10 comporte une ligne d'échappement 15 de gaz brûlés s'étendant depuis un collecteur d'échappement 16, relié à chacun des cylindres 12 de la chambre de combustion 11, jusqu'à un pot catalytique 17. De manière connue, ce pot catalytique 17 comporte intérieurement, d'une part, des moyens d'oxydation des éléments polluants contenus dans les gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 15, et, d'autre part, des moyens de filtrage des particules polluantes en suspension dans les gaz brûlés. Le banc d'essais 1 comporte quant à lui un dispositif d'analyse 30 possédant un conduit d'entrée 32 et un conduit de sortie 33 des gaz à analyser, ainsi que des moyens d'affichage 31 des résultats des analyses effectuées. Ce dispositif d'analyse 30 comporte de manière classique des moyens de condensation (non représentés) des gaz à analyser permettant de mesurer précisément les taux des différents composants chimiques à analyser. Ces 2907550 4 composants chimiques à analyser sont ici le dioxygène, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures et les oxydes d'azote. Ce dispositif d'analyse 30 est adapté à être raccordé à l'un quelconque des conduits de gaz du moteur à combustion interne 10 de manière à pouvoir 5 analyser la composition des gaz qui traversent ce conduit. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif d'analyse 30 est raccordé à un conduit 18 de la ligne d'échappement 15 du moteur qui est situé entre le collecteur d'échappement 16 et le pot catalytique 17, au moyen d'une ligne de prélèvement 20. Il est donc ici destiné à analyser la composition des gaz brûlés 10 avant qu'ils ne soient traités par le pot catalytique 17. Bien sûr, le dispositif d'analyse 30 pourrait en variante être raccordé en aval du pot catalytique pour mesurer la composition des gaz brûlés, une fois ces derniers traités par le pot catalytique. Il pourrait également être raccordé sur la ligne d'admission du moteur. 15 La ligne de prélèvement 20 qui relie le conduit 18 de la ligne d'échappement 15 au dispositif d'analyse 30 fait plus particulièrement l'objet de la présente invention. Elle comporte un filtre primaire 29 destiné à filtrer les gaz qui le traversent. Ce filtre primaire 29 est en particulier conçu pour retenir les poussières 20 et les particules en suspensions dans les gaz prélevés. La ligne de prélèvement 20 présente donc ici deux tronçons, dont un premier tronçon 21 qui est disposé en amont du filtre primaire 29 et qui raccorde ce filtre primaire au conduit 18 de la ligne d'échappement 15 du moteur à combustion interne 10, et un deuxième tronçon 22 qui est disposé en aval du filtre 25 primaire 29 et qui raccorde ce filtre primaire au conduit d'entrée 32 du dispositif d'analyse 30. Le premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20 présente ici une longueur de l'ordre du mètre cinquante, alors que le deuxième tronçon 22 présente une longueur de l'ordre de la dizaine de mètres. Leurs sections sont en 30 revanche strictement identiques. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, chaque tronçon de la ligne de prélèvement 20 comporte une conduite interne 23, 24 dans laquelle circulent les gaz prélevés dans le moteur 10 pour analyse, ainsi 2907550 5 qu'une conduite externe 25, 26 qui entoure ladite conduite interne 23, 24 de telle sorte que les deux conduites sont concentriques. Plus précisément, les conduites internes 23, 24 et externes 25, 26 sont cylindriques de révolution et coaxiales. Le diamètre intérieur des conduites 5 externes 25, 26 est égal, au jeu près, au diamètre extérieur des conduites internes 23, 24. Selon une caractéristique essentielle de la ligne de prélèvement 20, la conduite interne 23, 24 de chaque tronçon 21, 22 est remplaçable. Elle peut donc être facilement extraite de la conduite externe 25, 26 correspondante pour être 10 remplacée par une neuve. Les conduites externes 25, 26 sont quant à elles inamovibles par rapport à la ligne de prélèvement 20. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque conduite interne 23, 24 est montée à coulissement à l'intérieur de la conduite externe 25, 26 15 correspondante. Afin d'améliorer leurs coefficients de glissement, les conduites internes 23, 24 et externes 25, 26 sont réalisées en téflon. Ce matériau présente en outre d'autres propriétés avantageuses telles qu'une bonne résistance à la chaleur et aux agressions chimiques par les éléments polluants. 20 Chaque tronçon de la ligne de prélèvement 20 comporte en outre une armature de protection 27, 28 de la conduite externe 25, 26 et des moyens de chauffage des gaz prélevés qui traversent la conduite interne 23, 24. Chaque armature de protection comporte plus particulièrement une enveloppe en inox tressé 27, 28 qui recouvre la conduite externe 25, 26 25 correspondante, tandis que les moyens de chauffage comprennent une alimentation électrique 34 reliée à des éléments résistifs qui sont intégrés aux enveloppes en inox tressé. En fonctionnement, des gaz frais sont admis dans la chambre de combustion 11 du moteur à combustion interne 10, sont brûlés avec du carburant, 30 puis sont rejetés dans la ligne d'échappement 15. Une partie de ces gaz brûlés est prélevée par la ligne de prélèvement 20 en amont du pot catalytique 17. Cette partie passe dans le premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20, est filtrée par son filtre primaire 29, puis entre dans son deuxième tronçon 22 pour être conduite jusqu'au dispositif d'analyse 30. 2907550 6 Lors de cette circulation de gaz brûlés dans la ligne de prélèvement 20, les moyens de chauffage 34 chauffent la ligne de prélèvement de manière à maintenir les gaz prélevés à une température de l'ordre de 180 degrés Celsius. Ces moyens de chauffage évitent ainsi que les gaz se condensent et obstruent 5 rapidement les conduites internes 23, 24 de la ligne de prélèvement 20. Parmi l'ensemble des composants chimiques dont le taux est mesuré, seuls les hydrocarbures contiennent de l'eau issue de la combustion. Leur taux est donc directement mesuré dans le dispositif d'analyse 30. Pour mesurer le taux des autres composants chimiques à analyser, les gaz prélevés sont condensés (pour 10 retenir l'eau) par les moyens de condensations du dispositif d'analyse 30 puis sont évacués par le conduit de sortie 33 en ayant au préalable été analysés. Le filtre primaire 29 étant disposé en aval du premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20, la conduite interne 23 de ce premier tronçon s'encrasse rapidement. La conduite interne 24 du deuxième tronçon 22 de la ligne de 15 prélèvement s'encrasse quant à elle moins rapidement. Il est par conséquent nécessaire de régulièrement procéder au changement de la conduite interne 23 du premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20 avant qu'elle ne se bouche. Le changement de la conduite interne 24 du deuxième tronçon 22 de la ligne de prélèvement 20 est également effectué régulièrement, mais à des intervalles plus 20 espacés. Pour réaliser ce changement, la ligne de prélèvement est déconnectée de la ligne d'échappement 15 du moteur à combustion interne 10 et du dispositif d'analyse 30. Le coefficient de glissement des conduites internes 23, 24 dans les 25 conduites externes 25, 26 étant élevé, leurs extractions sont aisées. Elles sont ensuite facilement remplacées par des conduites internes neuves. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Ligne de prélèvement (20) de gaz circulant dans un moteur à combustion interne (10), caractérisée en ce qu'elle comporte deux conduites concentriques dont une conduite externe (25, 26) et une conduite interne (23, 24) remplaçable dans laquelle sont destinés à circuler lesdits gaz. 2. Ligne de prélèvement (20) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la conduite externe (25, 26) est inamovible. 3. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite interne (23, 24) est adaptée à coulisser à l'intérieur de la conduite externe (25, 26). 4. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite interne (23, 24) et la conduite externe (25, 26) sont cylindriques de révolution. 5. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite interne (23, 24) et la conduite externe (25, 26) sont réalisées en téflon. 6. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une armature de protection (27, 28) de la conduite externe (25, 26). 7. Ligne de prélèvement (20) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'armature de protection comporte une enveloppe en inox tressé (27, 28) qui recouvre la conduite externe (25, 26). 8. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de chauffage (34) des gaz à analyser. 9. Ligne de prélèvement (20) selon les deux revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de chauffage (34) comprennent des éléments résistifs qui sont intégrés à ladite enveloppe en inox tressé (27, 28). 10. Ligne de prélèvement (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre primaire (29) et présente deux tronçons (21, 22) comprenant chacun une conduite externe (25, 26) et une conduite interne (23, 24) concentriques, dont un premier tronçon (21) disposé en 2907550 8 amont du filtre primaire (29) et un deuxième tronçon (22) disposé en aval du filtre primaire (29). 11. Ligne de prélèvement (20) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier tronçon (21) présente une longueur au moins 5 deux fois inférieure à celle du deuxième tronçon (22). 12. Banc d'essais (1) comportant une ligne de prélèvement (20) de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes et un dispositif d'analyse (30) des gaz prélevés dans lequel débouche ladite ligne de prélèvement (20). 13. Banc d'essais (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce 10 que le dispositif d'analyse (30) est adapté à mesurer les taux de dioxygène, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote contenus dans les gaz prélevés.