Brevet FR2931877A3 — publié le 20091204

FR 2931877 A3 20091204 FR 0853676 A 20080603 TITRE : DISPOSITIF D'INTRODUCTION DE CARBURANT DANS UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de la dépollution des moteurs thermiques à combustion interne équipant les véhicules routiers, notamment les moteurs diesel. Plus particulièrement, l'invention concerne une ligne d'alimentation en carburant apte à être reliée vers une première extrémité à une pompe d'alimentation et vers l'autre extrémité à un dispositif d'introduction de carburant dans une ligne d'échappement, la dite ligne d'alimentation comprenant un moyen de coupure de débit de carburant piloté. Afin de réduire les seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles, des systèmes de post-traitement des gaz sont disposés dans la ligne d'échappement. Certains de ces systèmes fonctionnent de manière discontinue ou alternative, c'est-à-dire qu'en fonctionnement normal ils piègent les polluants mais ne les traitent que pendant des phases de régénération. C'est le cas de systèmes de post-traitement du type filtre à particules (FAP) ou pièges à particules (Nox-Trap). Une méthode de régénération de ces systèmes de post-traitement consiste à introduire, lors des phases de régénération, une quantité adaptée de carburant par un dispositif d'introduction de carburant dans la ligne d'échappement en amont des dispositifs de post- traitement afin d'y élever la température et y faire brûler les polluants piégés. Généralement, le dispositif d'introduction est alimenté en carburant à partir d'un étage basse- pression d'une pompe à carburant haute pression alimentant les injecteurs débouchant dans la chambre de combustion du moteur, de sorte que le dispositif d'introduction soit alimenté par une pression de l'ordre de quelques bars, variant par exemple de 5 à 7 bars. Cependant, les dispositifs d'introduction débouchant dans la ligne d'échappement en sortie du moteur, sont soumis à des conditions sévères d'utilisation dues au contact avec des gaz d'échappement chauds et corrosifs, pouvant conduire à des défaillances du dispositif d'introduction. Une défaillance qui peut être observée est le blocage en position ouvert/passant du dispositif d'introduction conduisant à une quantité incontrôlée de carburant introduite dans la ligne d'échappement. Ce surplus de carburant introduit dans la ligne d'échappement peut alors conduire à une détérioration des systèmes de post-traitement par une élévation de la thermique incontrôlée. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif d'introduction de carburant dans une ligne d'échappement amélioré, et plus particulièrement qui permet d'éviter la détérioration des systèmes de post-traitement. Cette invention trouve application possible dans des systèmes de post-traitement du type FAP ou Nox-Trap. A cette fin, le dispositif d'introduction selon l'invention par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que le moyen de coupure est un injecteur de coupure. L'invention permet donc le dosage du carburant introduit dans la ligne d'échappement lorsque le dispositif d'introduction de carburant est défaillant par un blocage en position ouvert/passant. L'injecteur de coupure assure alors la fonction du dispositif d'introduction en dosant et limitant la quantité de carburant introduite dans la ligne d'échappement, le dispositif d'introduction de carburant étant alors vu comme une simple restriction. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure soit un injecteur de carburant de type essence et plus particulièrement du type à injection multi-point MPI , ce qui permet de réduire le coût du système. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure présente un embout hydraulique en sortie apte à réaliser une liaison fluidique entre l'injecteur et la ligne d'alimentation côté dispositif d'introduction, ce qui permet de limiter les pertes de débit dans la ligne d'alimentation. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure présente un premier état ouvert/passant et un deuxième état fermé/bloquant, ce qui permet de simplifier son pilotage et limiter les pertes de charge introduite par l'injecteur de coupure dans la ligne d'alimentation si le pilotage passait par un gradient d'état d'ouvertures. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure soit maintenu dans un état ouvert/passant lors des phases de régénération, ce qui permet alors à cet injecteur de coupure d'être transparent d'un point de vue hydraulique dans la ligne d'alimentation lorsque le dispositif d'introduction de carburant qui y est relié fonctionne correctement. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure soit maintenu dans un état fermé/bloquant en dehors des phases de régénération, ce qui permet d'augmenter la sureté de fonctionnement de la ligne d'alimentation. Lorsque le dispositif d'introduction est défaillant et bloqué en position ouverte/passante, l'injecteur de coupure permet alors de bloquer l'arrivée de carburant vers le dispositif d'introduction. On peut faire en sorte que l'injecteur de coupure soit piloté par une commande en fréquence, et plus particulièrement par une modulation à largeur d'impulsion (PWM), ce qui permet de commander précisément l'injecteur de coupure lors de temps d'ouverture longs. On peut faire en sorte que le dispositif d'introduction de carburant dans la ligne d'échappement soit un injecteur de carburant et plus particulièrement un injecteur de carburant de type essence, ce qui permet de réduire le coût du système, en raison de l'utilisation d'un composant à la technologie éprouvée, et d'une réduction de la diversité, en réutilisant pour deux fonctions distinctes le même composant. On peut faire en sorte que la ligne d'alimentation comporte un limiteur de pression disposé en aval de la pompe d'alimentation, ce qui permet de réduire les oscillations de pression et de maintenir la pression dans la ligne d'alimentation à une valeur déterminée. L'invention a également pour objet un système d'introduction de carburant dans une ligne d'échappement comprenant un dispositif d'introduction débouchant dans une ligne d'échappement alimenté par une pompe basse pression d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne via une ligne d'alimentation selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique annexée qui représente le système d'introduction de carburant dans une ligne d'échappement selon l'invention. Comme annoncé précédemment et présenté par la figure unique, l'invention concerne un système d'introduction de carburant 1 dans une ligne d'échappement 2 qui comportent des moyens de post-traitement 20 à régénérer. Ce système d'introduction de carburant 1 comprend une pompe d'alimentation 3 et une conduite d'alimentation 10 permettant de transporter le carburant expulsé par la pompe 3 vers un dispositif d'introduction de carburant 4 débouchant dans la ligne d'échappement 2 en amont des systèmes de post- traitement 20. Ce dispositif d'introduction de carburant 4 est souvent placé au plus près de la sortie du collecteur d'échappement ceci afin de profiter de l'énergie thermique générée dans la chambre de combustion du moteur pour vaporiser le carburant introduit qui est ensuite transporté dans le flux des gaz d'échappement jusqu'au moyens de post-traitement à régénérer. Sur le mode de réalisation représenté sur la figure, la pompe d'alimentation 3 est constituée par la pompe mécanique de gavage de l'étage basse pression d'une pompe à carburant pour système d'injection à rampe commune servant à alimenter la chambre de combustion en carburant. La pression typique à la sortie de l'étage basse pression est de l'ordre de la dizaine de bars, et plus souvent comprise entre 5 et 7 bars. Toutefois, on peut également envisager que la pompe d'alimentation 3 soit une pompe électrique spécifique, distincte d'une des pompes à carburant pour système d'injection à rampe commune. Un limiteur de pression 5 est prévu dans la ligne d'alimentation 10 en aval de la pompe d'alimentation 3 afin de limiter et de stabiliser la pression du carburant en aval de celui-ci. Cette limitation peut être obtenue soit par une restriction calibrée soit par un régulateur de pression de type écrêteur sans retour. Selon le mode de réalisation représenté, le dispositif d'introduction 4 est un injecteur de carburant dont la buse débouche dans le conduit d'échappement. Cet injecteur peut être un injecteur essence, et plus particulièrement un injecteur essence de type injection multi-point MPI . Selon le mode de réalisation représenté, un injecteur dit de coupure 6 est disposé en amont du dispositif d'introduction 4 et en aval de la pompe d'alimentation 3. L'entrée de l'injecteur de coupure 6 est reliée à la ligne d'alimentation 10 côté pompe d'alimentation 2, et la sortie de l'injecteur de coupure 6 est reliée à la conduite d'alimentation 10 côté dispositif d'introduction 4. Cet injecteur de coupure 6 est un injecteur essence, et plus particulièrement un injecteur essence de type MPI. L'injecteur de coupure 6 dispose d'un embout hydraulique à la place d'une buse d'injection, de sorte à minimiser les pertes de charge dans la ligne d'alimentation 10. Lorsque le dispositif d'introduction de carburant 4 est en état de fonctionner, l'injecteur de coupure 6 est maintenu en position ouverte/passante uniquement lorsque le système 1 est dans une phase de régénération et tant que le dispositif d'introduction de carburant 4 fonctionne correctement. L'injecteur de coupure 6 est piloté par un calculateur 7, par exemple une unité de contrôle électronique, plus connue sous son acronyme anglais ECU. L'injecteur de coupure 6 présente deux états, un premier état ouvert/passant pendant les phases de régénération et un deuxième état fermé/bloquant en dehors de phases de régénération. En raison du maintien de l'injecteur de coupure 6 dans une position ouverte/passante prolongée durant les phases de régénération, le calculateur 7 pilote l'injecteur de coupure 6 par une commande en fréquence, de type modulation à largeur d'impulsion (MLI), aussi connue sous son acronyme anglais PWM. On utilise un rapport de la largeur d'impulsion sur la période important, c'est-à-dire supérieur à 95% et de préférence de l'ordre de 99,5%, ainsi qu'une fréquence faible, c'est-à-dire de l'ordre de 1Hz. Lorsque le dispositif d'introduction 4 est défaillant, et plus particulièrement lorsque celui-ci est bloqué dans une position ouverte/passante l'injecteur de coupure 6 est piloté par le calculateur 7 de manière à injecter sélectivement du carburant dans le conduit d'échappement 2. L'injecteur de coupure 6 peut alors être piloté selon le même procédé de commande du dispositif d'introduction 4. Le fonctionnement du système d'introduction de carburant 1 dans le conduit d'échappement 2 est alors assuré. En cas de défaillance du dispositif d'introduction 4, l'injecteur de coupure 6 est dans un état fermé/bloquant en dehors de phases de régénération et dans un état ouvert/passant lors des phases de régénération. Cependant, l'injecteur de coupure 6 peut également être maintenu par moments dans un état fermé/bloquant lors des phases de régénération afin de moduler la quantité de carburant introduit dans le conduit d'échappement 2. Dans le cas, de l'utilisation de deux injecteurs MPI essence, le système est économiquement avantageux, puisqu'il cumule un injecteur à la technologie éprouvée, un injecteur MPI essence, et une réduction de la diversité, en réutilisant pour deux fonctions distinctes le même composant, à l'embout hydraulique près. REVENDICATIONS1) Ligne d'alimentation en carburant (10) apte à être reliée vers une première extrémité à une pompe d'alimentation (3) et vers l'autre extrémité à un dispositif d'introduction de carburant (4) dans une ligne d'échappement (2), la dite ligne d'alimentation (10) comprenant un moyen de coupure de débit de carburant piloté caractérisé en ce que le moyen de coupure est un injecteur de coupure (6). 2) Ligne d'alimentation (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) est un injecteur de carburant de type essence et plus particulièrement du type MPI . 3) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) présente un embout hydraulique en sortie apte à réaliser une liaison fluidique entre l'injecteur (6) et la ligne d'alimentation (10) côté dispositif d'introduction (4). 4) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) présente un premier état ouvert/passant et un deuxième état fermé/bloquant. 5) Ligne d'alimentation (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) est maintenu dans un état ouvert/passant lors des phases de régénération. 6) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) est maintenu dans un état fermé/bloquant en dehors des phases de régénération. 7) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'injecteur de coupure (6) est piloté par une commande en fréquence, et plus particulièrement par une modulation à largeur d'impulsion (PWM). 8) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif d'introduction de carburant (4) dans la ligne d'échappement (2) est un injecteur de carburant et plus particulièrement un injecteur de carburant de type essence. 9) Ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un limiteur de pression (5) est disposé en aval de la pompe d'alimentation (3). 10)Système d'introduction de carburant (1) dans une ligne d'échappement (2) caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'introduction (4) débouchant dans la ligne d'échappement (2) alimenté par une pompe basse pression (3) d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne via une ligne d'alimentation (10) selon l'une des revendications précédentes.