Brevet FR2920822A1 — publié le 20090313

La présente invention a trait à un système pour introduire un carburant vaporisé à l'intérieur d'un élément d'échappement que comporte une ligne d'échappement de véhicule automobile à moteur thermique. Cette invention concerne le domaine de l'industrie automobile et, plus particulièrement, celui de la fabrication des équipements permettant d'assurer l'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique à combustion interne. Un tel équipement se présente sous la forme d'une ligne d'échappement raccordée à ce moteur et comportant une pluralité d'éléments d'échappement se succédant le long de cette ligne d'échappement, ceci conformément au sens de l'écoulement des gaz en son sein. De manière usuelle, une telle ligne d'échappement comporte, alors et successivement, des éléments d'échappement constitués par un catalyseur (plus particulièrement un catalyseur d'oxydation), par un filtre à particules (FAP) ainsi que par un silencieux. On observera qu'un tel filtre à particules comporte, en fait, une multitude de canaux à l'intérieur desquels pénètrent et sont piégées des particules, usuellement constituées par des suies ou analogue, et qui, après une certaine durée de fonctionnement du moteur, ont tendance à boucher ces canaux. Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu de recourir à un système, implanté en amont du catalyseur d'oxydation, et conçu, d'une part, pour vaporiser du carburant (notamment du gasoil) et, d'autre part, pour introduire les vapeurs de carburant à l'intérieur de ce catalyseur d'oxydation ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz d'échappement qui pénètrent dans le filtre à particules. Cette augmentation de température des gaz d'échappement permet, alors, de provoquer une combustion des particules contenues dans ce filtre à particules et d'assurer, ainsi, une régénération de ce dernier. Cependant, cette manière de procéder présente certains inconvénients. En effet, le carburant est constitué par un mélange d'hydrocarbures dont les chaînes carbonées présentent des longueurs différentes et, de ce fait, des températures de vaporisation différentes. Ainsi, lorsque le carburant est constitué par du gasoil, les chaînes carbonées les plus courtes se vaporisent vers 160°C tandis que les chaînes carbonées les plus longues se vaporisent vers 380°C. On observera que le moyen de vaporisation du carburant est alimenté en carburant par un moyen d'alimentation raccordé au réservoir de carburant dans lequel ce carburant est stocké à température ambiante. Ainsi, le carburant contenu dans le circuit d'alimentation du moyen de vaporisation ainsi que dans ce moyen de vaporisation présente, alors, une température comprise entre celle, ambiante, de stockage (au niveau du réservoir) et celle de vaporisation (au niveau d'un élément chauffant que comporte ce moyen de vaporisation). Or, lorsqu'on coupe l'alimentation en carburant de ce moyen de vaporisation, ce moyen de vaporisation et la partie du circuit d'alimentation proche de ce moyen de vaporisation contiennent du carburant dont la température est inférieure à la température maximale de vaporisation, voire comprise entre les températures extrêmes de vaporisation (par exemple comprise entre 160 et 380°C dans le cas du gasoil). Ce carburant, plus particulièrement lorsque sa température est comprise entre les valeurs extrêmes de vaporisation, n'est que partiellement dégradé et contient, alors, une concentration importante d'hydrocarbures lourds (c'est-à-dire à chaîne carbonée longue) qui confère à ce carburant une texture de boue ou de goudron. Or, le moyen de vaporisation ainsi la partie du circuit d'alimentation proche de ce moyen de vaporisation sont implantés à proximité immédiate de la ligne d'échappement (voire directement fixés sur cette dernière) qui présente une température de fonctionnement suffisante pour transformer cette boue ou ce goudron en éléments carbonés très stables et adhérents à la paroi du moyen de vaporisation ou à celle du conduit du circuit d'alimentation. La présence de ces éléments carbonés est préjudiciable au fonctionnement du vaporisateur en limitant la quantité de carburant à introduire dans le moyen de vaporisation, voire en empêchant une telle introduction. La présente invention se veut à même de remédier aux inconvénients des dispositifs de l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un système pour introduire un carburant vaporisé à l'intérieur d'un élément d'échappement, notamment un catalyseur, que comporte une ligne d'échappement de véhicule automobile à moteur thermique, ce système comportant, d'une part, un moyen pour vaporiser le carburant, d'autre part, un moyen pour introduire le carburant vaporisé dans l'élément d'échappement et, d'autre part encore, un moyen pour alimenter en carburant le moyen de vaporisation, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen pour vidanger au moins le moyen de vaporisation, voire encore une partie au moins du moyen d'alimentation. Une autre caractéristique consiste en ce que le moyen de vidange est, au moins en partie, constitué par un conduit d'évacuation du carburant raccordé, d'une part, au moyen de vaporisation ou au moyen d'alimentation et, d'autre part, à un réservoir de stockage de carburant. En fait, un premier mode de réalisation consiste en ce que le conduit d'évacuation est constitué par un tube spécifique s'étendant entre le réservoir de carburant et, selon le cas, le moyen de vaporisation ou le moyen d'alimentation. Cependant et selon un autre mode de réalisation, ce conduit d'évacuation est constitué, d'une part, par une portion d'un conduit de retour de carburant raccordant le moteur au réservoir et, d'autre part, par un tube pour le raccordement, à cette portion de conduit de retour, du moyen de vaporisation ou du moyen d'alimentation. L'invention concerne, encore, une ligne d'échappement comportant, d'une part, un catalyseur, plus particulièrement un catalyseur d'oxydation, d'autre part, un filtre à particules et, d'autre part encore, un système, implanté en amont de ce catalyseur, et conçu pour introduire un carburant vaporisé dans ce catalyseur, caractérisé par le fait que le système pour introduire un carburant vaporisé dans le catalyseur est conforme aux caractéristiques susmentionnées. Les avantages du dispositif conforme à l'invention 10 consistent en ce qu'il comporte un moyen pour vidanger au moins le vaporisateur après utilisation de ce dernier. La présence de ce moyen de vidange permet d'éviter, en dehors du fonctionnement normal du vaporisateur, au carburant non vaporisé de se décomposer sous l'effet de la température de 15 la ligne d'échappement et/ou de l'élément chauffant du moyen de vaporisation. Ceci permet, avantageusement, de garantir un fonctionnement sans encrassement de ce vaporisateur. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se 20 rapportant à des modes de réalisation qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint en annexe et dans lequel la figure unique est une vue schématisée et partielle d'une ligne 25 d'échappement à laquelle est associé un système, conforme à l'invention, et conçu pour y introduire un carburant vaporisé. La présente invention concerne le domaine de l'industrie automobile et, plus particulièrement, celui de la fabrication des équipements permettant d'assurer l'échappement des gaz issus 30 de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique à combustion interne. Un tel équipement se présente sous la forme d'une ligne d'échappement 1 raccordée à ce moteur et comportant une pluralité d'éléments d'échappement se succédant le long de cette 35 ligne d'échappement 1, ceci conformément au sens de l'écoulement des gaz en son sein. En particulier et comme visible sur la figure en annexe, une telle ligne d'échappement 1 comporte, dans le sens de l'écoulement des gaz, au moins un catalyseur 2, plus particulièrement un catalyseur d'oxydation, ainsi qu'un filtre à particules 3. Selon un mode particulier de réalisation non représenté, un tel catalyseur 2 et un tel filtre à particules 3 peuvent être définis au niveau d'un même élément d'échappement, usuellement dénommé cata-fap. Cependant et tel qu'illustré, ce catalyseur 2 et ce filtre à particules 3 sont définis, chacun, au niveau d'un élément d'échappement distinct, ces éléments d'échappement étant, alors, raccordés entre eux par le biais d'un tube d'échappement 4. De manière additionnelle, une telle ligne d'échappement 1 peut, encore, comporter un turbocompresseur 5, implanté en amont du catalyseur 2, ceci dans le sens de l'écoulement des gaz, et raccordé, d'une part, au moteur et, d'autre part, à ce catalyseur 2 par un tube d'échappement 4'. Une telle ligne d'échappement 1 est, encore, complétée par un système 6 permettant d'assurer la régénération du filtre à particules 3 qui, au fur et à mesure du fonctionnement du moteur, est encrassé par des particules (notamment de suie) qui se déposent dans les canaux de ce filtre à particules 3 et qui, en l'absence d'un tel système de régénération 6, en provoqueraient l'obturation. Pour ce faire, un tel système 6 est, en fait, conçu pour introduire un carburant vaporisé (plus particulièrement du gasoil vaporisé) à l'intérieur du catalyseur d'oxydation 2 ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 1, en particulier dans le filtre à particules 3, entraînant une dégradation des particules contenues dans ce dernier 3 et, ainsi, sa régénération. Tel que visible sur la figure en annexe, ce système 6 est 35 implanté en amont du catalyseur d'oxydation 2, plus particulièrement entre ce catalyseur d'oxydation 2 et le turbocompresseur 5, de préférence à proximité de ce dernier 5. Ce système 6 est en communication avec le volume interne dudit catalyseur 2 en vue de permettre l'introduction du carburant vaporisé à l'intérieur de celui-ci 2. Tel que visible sur la figure en annexe, ce système 6 comporte, d'une part, un moyen 7 pour vaporiser le carburant. Un tel moyen 7 de vaporisation se présente sous la forme d'un boîtier recevant, intérieurement, un élément chauffant conçu pour vaporiser le carburant et est pourvu, d'une part, d'une entrée de carburant liquide et, d'autre part, d'une sortie du carburant vaporisé. Cette sortie de carburant vaporisé est en communication avec le volume interne du catalyseur 2, par le biais d'un moyen que comporte le système 6 et qui est conçu pour introduire le carburant vaporisé dans ce catalyseur 2, ce moyen étant, plus particulièrement, constitué par un conduit, raccordé au moyen de vaporisation 7 et piqué sur le tube d'échappement 4' susmentionné. D'autre part, ce système 6 comporte un moyen 8 pour alimenter en carburant liquide ce moyen de vaporisation 7. Un tel moyen d'alimentation 8 est, au moins en partie, constitué par un conduit d'alimentation 9 raccordé, d'une part, au moyen de vaporisation 7 (plus particulièrement à l'entrée de carburant liquide de ce moyen de vaporisation 7) et, d'autre part, à un réservoir 10 de stockage du carburant, plus particulièrement celui pour l'alimentation du moteur. Ce moyen d'alimentation 8 peut, encore, comporter un moyen 11 pour assurer une circulation du carburant dans le conduit d'alimentation 9, un tel moyen de circulation 11 pouvant être constitué par une pompe ou analogue. Une autre caractéristique de ce système 6 consiste en ce qu'il peut, en outre, comporter un moyen pour doser le débit du carburant introduit dans le moyen de vaporisation 7. Un tel moyen de dosage peut être défini au niveau de ce moyen de vaporisation 7, voire (et de préférence) au niveau dudit moyen d'alimentation 8 et être, plus particulièrement, constitué par une électrovanne ou analogue. Selon l'invention, ce système 6 comporte, également, un moyen 12 pour vidanger au moins le moyen de vaporisation 7, voire encore une partie au moins du moyen d'alimentation 8 (plus particulièrement une partie du conduit d'alimentation 9). En fait et tel que visible sur la figure en annexe, un tel moyen de vidange 12 est, au moins en partie, constitué par un conduit d'évacuation 13 du carburant contenu dans le moyen de vaporisation 7, voire encore dans le moyen d'alimentation 8. Ce conduit d'évacuation 13 est raccordé, d'une part, à ce moyen de vaporisation 7 (directement ou indirectement) et, d'autre part, au réservoir 10 de stockage de carburant, ceci pour la réception du carburant évacué. A ce propos, on observera que ce conduit d'évacuation 13 peut, alors, être raccordé à ce moyen de vaporisation 7, soit directement (plus particulièrement en étant raccordé au niveau de l'entrée de carburant de ce moyen de vaporisation 7), soit (et de préférence) indirectement en étant raccordé audit moyen d'alimentation 8 (plus particulièrement au conduit d'alimentation 9 que comporte ce moyen d'alimentation 8). Selon un premier mode de réalisation (illustré en trait pleins sur la figure en annexe), ce conduit d'évacuation 13 peut être constitué par un tube spécifique s'étendant entre, d'une part, le réservoir 10 de carburant et, d'autre part, le moyen de vaporisation 7 ou (et de préférence) le conduit d'alimentation 9 du moyen d'alimentation 8. Dans un pareil cas, la pression régnant dans le catalyseur 2 étant supérieure à celle régnant dans le moyen 7 de vaporisation, le carburant contenu dans ce moyen 7 de vaporisation est repoussé d'une distance suffisante pour ne plus être en contact avec un élément chauffant de ce moyen de vaporisation 7. Selon un second mode de réalisation (illustré en trait pointillés sur la figure en annexe) ce conduit d'évacuation 13 peut être constitué, d'une part, par une portion 14 d'un conduit de retour 15 de carburant raccordant le moteur au réservoir 10 et, d'autre part, par un tube 16 pour le raccordement, à cette portion 14 de conduit de retour 15, du moyen de vaporisation 7 ou (et de préférence) du moyen d'alimentation 8 (plus particulièrement du conduit d'alimentation 9 de ce moyen d'alimentation 8). A ce propos, on observera que, dans le cas où le système d'injection de carburant dans le moteur fonctionne avec un débit de retour faible (partie basse pression intégrée à la pompe haute pression), la gravité et la contre pression d'échappement suffiront à repousser le carburant à une distance suffisante pour ne plus être en contact avec l'élément chauffant du moyen de vaporisation. Cependant et dans le cas où le système d'injection de carburant dans le moteur fonctionne avec un débit de retour fort (pompe basse pression séparée de la pompe haute pression), le conduit d'évacuation 13 peut être complété par un moyen pour aspirer, dans ce conduit d'évacuation 13, le carburant contenu au moins dans le moyen de vaporisation 7. Un tel moyen d'aspiration est, de préférence, constitué par un élément de type Venturi défini au niveau de ce conduit d'évacuation 13, plus particulièrement au niveau de la portion 14 de conduit de retour 15. Selon une autre caractéristique de l'invention et quel que soit le moyen de vidange 12 susmentionné, le système 6 peut, encore, comporter un moyen 17 pour obturer, de manière réversible, le conduit d'évacuation 13. Un tel moyen d'obturation 16 est, de préférence, constitué par une vanne, plus particulièrement par une électrovanne. Ce moyen d'obturation 17 est conçu pour être, d'une part, en position fermée en cas d'alimentation en carburant du moyen de vaporisation 7 ceci pour empêcher la circulation du carburant dans le conduit d'évacuation 13 (donc pour empêcher l'évacuation de ce carburant) et, d'autre part, en position ouverte en cas de vidange ceci pour autoriser la circulation du carburant dans ce conduit d'évacuation 13 (donc pour autoriser l'évacuation de ce carburant). Selon l'invention, le système 6 comporte, en outre, un moyen pour gérer le moyen de vidange 12 (plus particulièrement le moyen d'obturation 17), voire encore le moyen d'alimentation 8 en carburant (plus particulièrement la pompe et/ou le moyen de dosage) et/ou le moyen de vaporisation 7 (plus particulièrement l'élément chauffant que comporte celui-ci). Ainsi, un tel moyen de gestion peut être conçu pour actionner le moyen d'alimentation 8 en vue d'alimenter en carburant le moyen de vaporisation 7 tout en obturant le moyen d'obturation 17 et en actionnant l'élément chauffant du moyen de vaporisation 7, ceci lors de la régénération du filtre à particules 3. Ce moyen de gestion peut, également, être conçu pour inactiver le moyen d'alimentation 8 et ouvrir le moyen d'obturation 17, ceci lors d'une opération de vidange du moyen de vaporisation 7, voire du moyen d'alimentation 8. A ce propos, on observera que ce moyen de gestion peut, encore, être conçu pour actionner (ou maintenir actionné) l'élément chauffant du moyen de vaporisation 7 pendant une partie au moins de la durée d'une opération de vidange de ce dernier 7. L'invention concerne, encore, une ligne d'échappement 1 comportant, d'une part, un catalyseur 2, plus particulièrement un catalyseur d'oxydation, d'autre part, un filtre à particules 3 et, d'autre part encore, un système 6 conçu pour introduire un carburant vaporisé dans ce catalyseur 2 et présentant les caractéristiques susmentionnés. Ce système 6 est implanté en amont de ce catalyseur 2, voire (et de préférence lorsque cette ligne d'échappement 1 comporte un turbocompresseur 5) implanté entre un tel catalyseur 2 et un turbocompresseur 5, de préférence à proximité de ce turbocompresseur 5.35 REVENDICATIONS 1. Système (6) pour introduire un carburant vaporisé à l'intérieur d'un élément d'échappement, notamment un catalyseur (2), que comporte une ligne d'échappement (1) de véhicule automobile à moteur thermique, ce système (6) comportant, d'une part, un moyen (7) pour vaporiser le carburant, d'autre part, un moyen pour introduire le carburant vaporisé dans l'élément d'échappement (2) et, d'autre part encore, un moyen (8) pour alimenter en carburant le moyen de vaporisation (7), caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen (12) pour vidanger au moins le moyen de vaporisation (7), voire encore une partie au moins du moyen d'alimentation (8). 2. Système (6) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen (12) pour vidanger le moyen de vaporisation (7) est, au moins en partie, constitué par un conduit (13) d'évacuation du carburant raccordé, d'une part, au moyen de vaporisation (7) ou au moyen d'alimentation (8) et, d'autre part, à un réservoir (10) de stockage de carburant. 3. Système (6) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le conduit d'évacuation (13) est constitué par un tube spécifique s'étendant entre le réservoir (10) de carburant et, selon le cas, le moyen de vaporisation (7) ou le moyen d'alimentation (8). 4. Système (6) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le conduit d'évacuation (13) est constitué, d'une part, par une portion (14) d'un conduit de retour (15) de carburant raccordant le moteur au réservoir (10) et, d'autre part, par un tube (13) pour le raccordement, à cette portion (14) de conduit de retour (15), du moyen de vaporisation (7) ou du moyen d'alimentation (8). 5. Système (6) selon la revendication 4, caractérisé par 35 le fait que le conduit d'évacuation (13) est complété par unmoyen pour aspirer, dans ce conduit d'évacuation (13), le carburant contenu au moins dans le moyen de vaporisation (7). 6. Système (6) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le moyen (12) pour vidanger comporte, encore, un moyen (17) pour obturer, de manière réversible, le conduit d'évacuation (13). 7. Système (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen (8) pour alimenter le moyen de vaporisation (7) en carburant est au moins en partie constitué par un conduit d'alimentation (9) raccordé, d'une part, au moyen de vaporisation (7) et, d'autre part, à un réservoir (10) de stockage du carburant. 8. Système (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen d'alimentation (8) en carburant comporte un moyen (11) pour assurer une circulation du carburant dans le conduit d'alimentation (9). 9. Système (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen pour doser le débit du carburant introduit dans le moyen de vaporisation (7). 10. Système (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen pour gérer le moyen de vidange (12), voire encore le moyen d'alimentation (8) en carburant et/ou le moyen de vaporisation (7). 11. Ligne d'échappement (1) comportant, d'une part, un catalyseur (2), plus particulièrement un catalyseur d'oxydation, d'autre part, un filtre à particules (3) et, d'autre part encore, un système (6), implanté en amont de ce catalyseur (2), et conçu pour introduire un carburant vaporisé dans ce catalyseur (2), caractérisé par le fait que le système (6) pour introduire un carburant vaporisé dans le catalyseur (2) est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 12. Ligne d'échappement (1) selon la revendication 11 comportant, en amont du catalyseur (2), un turbocompresseur (5), caractérisé par le fait que le système (6) pour introduire uncarburant vaporisé dans cette ligne d'échappement (1) est implanté à proximité de ce turbocompresseur (5).