Brevet FR2984952A1 — publié le 20130628

AGENCEMENT POUR LA REGENERATION D'UN ELEMENT DE DEPOLLUTION L'invention concerne la gestion des moteurs thermiques et la gestion de la charge moteur. L'invention concerne plus particulièrement la régénération des filtres à particules par la gestion de la charge moteur. En effet il est connu, pour un alternateur entrainé par un moteur à combustion interne, qu'une consommation électrique importante de l'alternateur impose un couple résistif au moteur, suivant certaine littérature il peut être dit que l'alternateur charge le moteur. En d'autre terme, une partie de la puissance mécanique du moteur sert uniquement pour la génération d'électricité. Plus la génération d'électricité par l'alternateur est importante, plus le couple résistif, ou charge moteur, est important. Le couple résistif est compensé par un couple moteur supplémentaire inversement proportionnel au couple résistif. Le couple moteur supplémentaire va induire une augmentation de la température des gaz d'échappement qui passent alors de 300°C - 400°C à 650°C - 700°C. Certains filtres à particules peuvent se régénérer à partir de 600°C. On connait un agencement pour la régénération d'un élément de 20 dépollution monté dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion, ledit moteur entrainant un alternateur et comportant un circuit de refroidissement qui comporte : - un ensemble de canalisation destiné à permettre l'écoulement d'un fluide caloporteur, 25 - un moyen de consommation électrique relié à l'alternateur pour augmenter la charge moteur, - un moyen de commande du moyen de consommation électrique. La figure 1 représente un moyen d'échange de calories du type chaudière 1 à thermoplongeurs 2. Cette chaudière 1 est traversée par le fluide 30 caloporteur selon la flèche F représentée sur la figure 1, donc le fluide s'écoule autour des thermoplongeurs. Le moyen de commande permet de commander électriquement les thermoplongeurs et est relié au réseau électrique de bord. Le réseau électrique de bord est fourni par l'alternateur qui est entrainé par le moteur. Les thermoplongeurs, pour pouvoir céder des calories au fluide caloporteur, consomment de l'électricité du réseau de bord. La consommation électrique élevée induite par les thermoplongeurs va entraîner une charge mécanique au niveau du moteur. Plus cette consommation électrique sera importante plus le couple résistif imposé par l'alternateur sera important. En commandant la cellule thermoélectrique il est possible de commander 10 la charge moteur et par suite la température des gaz d'échappement donc de commander une régénération du filtre à particules. L'un des inconvénients de ce type de montage est que la chaudière nécessite, pour pouvoir être intégrée dans le circuit de refroidissement, un certain volume minimum. Un autre inconvénient est qu'il est nécessaire 15 d'assurer l'étanchéité entre la chaudière et le reste du circuit mais également au niveau des thermoplongeurs. De plus les thermoplongeurs induisent de part leurs emplacements des pertes de charge dans le circuit de refroidissement, ce qui est source de consommation et donc de production d'émissions polluantes. 20 L'invention vise à proposer une solution permettant de régénérer le filtre à particules au travers d'une augmentation de la charge moteur en s'affranchissant des inconvénients précités tels que, notamment, la perte de charge dans le circuit de refroidissement induite par le système actuel. Dans ce but l'invention propose un circuit de refroidissement dans les 25 principes définis ci-dessus. Selon l'invention le moyen d'échange de calories est une cellule thermoélectrique. Avantageusement, la cellule thermoélectrique peut être disposée sur la surface externe d'une canalisation du circuit de refroidissement. Ainsi il n'y a pas de contact entre le fluide caloporteur et la cellule donc pas d'interface à 30 étanchéifier. Un autre avantage est qu'il est possible d'équiper un moteur à combustion interne d'un tel circuit en cours de vie produit. La cellule thermoélectrique peut comporter une première surface apte à réchauffer et une deuxième surface apte à refroidir. La cellule permet donc d'assurer deux fonctions tout en réduisant l'encombrement. La cellule thermoélectrique peut être un module Peltier. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci porte sur un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comportant : - un ensemble de canalisation destiné à permettre l'écoulement d'un fluide caloporteur, - un moyen de consommation électrique relié à un alternateur, - un moyen de commande du moyen de consommation. Selon l'invention, le moyen d'échange peut être une cellule thermoélectrique. Selon des caractéristiques secondaires : - la cellule thermoélectrique peut être le moyen de refroidissement du circuit, - la cellule thermoélectrique peut être disposée sur la surface externe du circuit de refroidissement, - la cellule thermoélectrique comporte une première surface apte à réchauffer et une deuxième surface apte à refroidir, - la cellule thermoélectrique cède des calories au circuit de refroidissement et refroidi un élément dans le même temps, - la cellule thermoélectrique est un module Peltier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. Pour sa compréhension, on se reportera aux dessins annexes dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique d'une chaudière selon l'état de la technique ; La figure 2 est une représentation schématique d'un module Peltier ; La figure 3 est une représentation schématique d'un mode de fixation du module Peltier sur une canalisation. La description détaillée qui va suivre porte dans un premier temps sur un circuit de refroidissement comportant une cellule thermoélectrique du type module Peltier 3 et dans un deuxième temps sur l'intégration d'un tel circuit pour la gestion de la charge moteur en vue de la régénération d'un élément de dépollution, du type filtre à particules. Comme représenté aux figures 2 et 3, le module Peltier 3 comporte deux faces opposées et planes. Plus particulièrement, le module Peltier comporte une première face 31 capable de transmettre des calories à un premier élément présent à son contact, comme par exemple un fluide caloporteur au travers d'une canalisation 4 du circuit de refroidissement. Le module Peltier 3 comporte une deuxième face 32 capable de refroidir un deuxième élément présent à son contact, comme par exemple un calculateur 5. A partir d'une inversion de la polarité du courant électrique appliqué au module Peltier 3, la première face 31 devient apte à refroidir le premier élément tandis que la deuxième face 32 devient apte à réchauffer le deuxième élément. Ainsi, selon les conditions d'utilisation, le module Peltier 3 est apte à refroidir ou réchauffer le premier élément, à partir d'un choix de polarité du courant appliqué. En d'autres termes le module Peltier 3 permet de pouvoir, pour une consommation électrique similaire, céder des calories au premier élément et refroidir le deuxième élément, ou inversement. Comme représenté à la figure 3, le module Peltier 3 est rapporté sur la surface externe d'une canalisation 4. La surface externe de la canalisation 4 comporte un aplanissement ce qui permet de faciliter le transfert de calories et d'améliorer le rendement. Un avantage du module Peltier 3 est ses dimensions, notamment l'épaisseur qui est de l'ordre de 15 à 20 mm. Les dimensions dépendent de la puissance à transmettre à la canalisation 4 et au calculateur 5. Ainsi il est possible de rapporter plusieurs modules Peltier 3 sur le circuit de refroidissement afin d'optimiser la répartition du transfert de calories sans avoir à modifier la conception du circuit de refroidissement. Un moteur à combustion interne (non représenté) comporte le circuit de refroidissement décrit ci-dessus et une ligne d'échappement comportant un élément de dépollution, par exemple un filtre à particules. Cet agencement permet de pouvoir contrôler la charge du moteur, comme décrit dans l'état de la technique, en augmentant la consommation électrique par l'intermédiaire du moyen de commande du module Peltier 3, soit pour le chauffage, soit pour le refroidissement du fluide caloporteur. En fonctionnement lorsqu'une régénération du filtre à particules est requise, le moyen de commande du module Peltier 3 applique une commande correspondant à une consommation électrique du module Peltier 3 se traduisant par un transfert de calories entre sa première face 31 et la surface externe de la canalisation 4. Selon l'exemple présenté, la commande correspond à un transfert de calories de la première face 31 vers la canalisation 4. Ce qui entraine, par conduction, une augmentation de la température du fluide caloporteur et une augmentation de la charge moteur induite par la consommation électrique du module Peltier 3 via l'alternateur, tel que précédemment expliqué. Ainsi pour une puissance consommée par le module Peltier 3 pour l'augmentation de la température du fluide caloporteur, il est possible de refroidir un deuxième élément 5. Cette caractéristique permet de réduire la consommation d'énergie donc de réduire la quantité d'émissions polluantes. Un tel agencement permet également d'offrir, en plus, un dispositif de sécurité du refroidissement du fluide caloporteur, refroidissement généralement assuré par un radiateur. Ainsi il est possible de limiter les augmentations de température qui pourrait endommager de façon irréversible le moteur. Selon une variante plus élaborée, il est tenu compte de la température du fluide caloporteur pour commander le choix de la polarité du courant en entrée du module Peltier. Ainsi il est possible de charger le moteur tout en adaptant l'échange de calories à l'état du système. Selon une autre variante non représentée, le circuit de canalisation est pourvue de plusieurs modules Peltier de dimensions différentes afin d'optimiser le transfert de calories au fluide caloporteur et le refroidissement d'autres éléments et d'apporter une souplesse d'architectures. Il est également possible de commander différemment la polarité de plusieurs modules Peltier afin que le bilan énergétique du fluide caloporteur soit proche de zéro, et de pouvoir charger le moteur pour régénérer le filtre à particules. Ceci est avantageux car lorsque la température du fluide caloporteur est déjà élevée, il n'est pas possible d'apporter des calories supplémentaires au risque d'endommager le moteur. REVENDICATIONS1. Agencement pour la régénération d'un élément de dépollution monté dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion, ledit moteur 5 entrainant un alternateur et comportant un circuit de refroidissement comportant : - un ensemble de canalisation destiné à permettre l'écoulement d'un fluide caloporteur, - un moyen de consommation électrique relié à l'alternateur pour 10 augmenter la charge moteur, - un moyen de commande du moyen de consommation électrique, caractérisé en ce que le moyen de consommation électrique est une cellule thermoélectrique. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule 15 thermoélectrique est disposée sur la surface externe d'une canalisation du circuit de refroidissement. 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique comporte une première surface apte à réchauffer et une deuxième surface apte à refroidir. 20 4. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique est un module Peltier. 5. Circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comportant : - un ensemble de canalisation destiné à permettre l'écoulement d'un 25 fluide caloporteur, - un moyen de consommation électrique relié à un alternateur, - un moyen de commande du moyen de consommation électrique, caractérisé en ce que le moyen de consommation électrique est une cellule thermoélectrique. 30 6. Circuit de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique est le moyen de refroidissement du circuit. 7. circuit de refroidissement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique est disposée sur la surface externe du circuit de refroidissement. 8. Circuit de refroidissement selon la revendication 7, caractérisé en ce 5 que la cellule thermoélectrique comporte une première surface apte à réchauffer et une deuxième surface apte à refroidir. 9. Circuit de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique cède des calories au circuit de refroidissement et refroidi un élément dans le même temps. 10 10.Circuit de refroidissement selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la cellule thermoélectrique est un module Peltier.