Brevet FR2987109A1 — publié le 20130823

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale la dépollution des 5 gaz brûlés circulant dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'acquisition d'un paramètre géométrique d'un des canaux d'un pain catalytique situé dans une telle ligne d'échappement. 10 Elle concerne également un procédé d'estimation de la surface d'échange de ce pain catalytique, c'est-à-dire de la surface au niveau de laquelle les gaz brûlés sont dépollués. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On recherche actuellement, dans un cadre législatif toujours plus 15 contraignant et dans un souci de préservation de l'environnement, des solutions techniques permettant d'améliorer le fonctionnement des moteurs à combustion interne, notamment pour réduire le taux d'éléments polluants contenus dans les gaz brûlés émis par les moteurs avant leur évacuation dans l'atmosphère. Ainsi, pour réduire ses émissions polluantes, un moteur à combustion 20 interne comporte généralement dans sa ligne d'échappement au moins un pain catalytique permettant d'oxyder ou de réduire certains des éléments polluants contenus dans les gaz brûlés. Un tel pain catalytique comporte généralement un substrat, qui présente une structure en nid d'abeille pour délimiter un grand nombre de conduits 25 parallèles, et un revêtement catalytique qui imprègne les parois de ces conduits tout en limitant leurs sections. Le revêtement catalytique délimite donc, dans chaque conduit du substrat, un canal au travers duquel passent les gaz brûlés. On comprend que plus la surface d'échange entre les gaz brûlés et le revêtement catalytique est grande, meilleure sera la dépollution des gaz brûlés. 30 On pourrait alors prévoir d'accroître la longueur du pain catalytique, de façon à augmenter la taille de cette surface d'échange. Toutefois, un pain catalytique présente un poids et un coût élevé, si bien qu'on cherche à réduire au maximum sa taille, tout en optimisant l'aire de la surface d'échange. Pour connaître cette aire, étant donné le grand nombre de canaux, il n'est pas concevable de réaliser des mesures manuellement. Actuellement, l'aire de la surface d'échange est alors évaluée en fonction de la longueur du pain catalytique et du périmètre estimé des canaux. Ce périmètre estimé est lui-même approximé en fonction de la taille des conduits délimités par le substrat et de l'épaisseur du revêtement catalytique que l'on prévoit de déposer sur les parois de ces conduits. Cette méthode ne s'avère toutefois pas suffisamment précise pour être réellement satisfaisante, dans la mesure où le revêtement catalytique se dépose de manière différente d'un conduit à l'autre, et d'un pain catalytique à l'autre. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose une méthode automatisée de mesure d'un paramètre géométrique de ces canaux, qui permette si on le souhaite de déterminer aisément l'aire de la surface d'échange. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé d'acquisition tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu des étapes consistant à : a) pratiquer une coupe du pain catalytique suivant un plan de coupe sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal des canaux, b) acquérir, au moyen d'un capteur d'images, une image de l'une des faces coupées du pain catalytique sur laquelle apparaît le canal considéré, c) traiter ladite image en deux opérations automatisées au moyen d'une unité de calcul automatique, dont une opération de détection au cours de laquelle ladite unité de calcul distingue sur ladite image ledit canal considéré des autres canaux, et une opération de repérage au cours de laquelle ladite unité de calcul détermine sur ladite image la géométrie du contour de la section du canal considéré dans le plan de coupe, d) déduire ledit paramètre géométrique de la géométrie dudit contour. Ainsi, grâce à l'invention, la méthode permet de traiter automatiquement une image, en isolant un canal et en mesurant sur ce canal isolé le paramètre géométrique recherché. Ce traitement automatique de l'image acquise assure à la méthode selon l'invention une grande rapidité d'exécution, et une bonne précision. Le ou les paramètre(s) géométrique(s) ainsi déterminés permet(tent) alors, compte tenu de la longueur du pain catalytique, d'obtenir une bonne approximation de la surface d'échange. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé de mesure conforme à l'invention sont les suivantes : - ledit paramètre géométrique est le périmètre de la section du canal considéré dans le plan de coupe ; - à l'étape a), il est prévu d'enrober les canaux du pain catalytique, de découper une section du pain catalytique suivant le plan de coupe, puis de polir ladite face coupée du pain catalytique ; - le capteur d'images utilisé à l'étape b) étant un microscope, ladite image fait apparaître entre 1 et 100 canaux différents ; - à l'étape c), il est prévu de régler le contraste de ladite image en niveaux de gris, de telle sorte que les canaux se distinguent nettement du reste du pain catalytique ; - à l'étape c), l'opération de détection consiste à diviser ladite image en plusieurs zones sur chacune desquelles apparaît un unique canal, et l'opération de repérage consiste à déterminer la géométrie dudit contour en considérant uniquement la zone de ladite image sur laquelle apparaît le canal considéré. L'invention propose également un procédé d'estimation d'une surface d'échange d'un pain catalytique, comportant : - la mesure de la longueur du pain catalytique, - la détermination du nombre de canaux du pain catalytique, - l'acquisition d'un paramètre géométrique d'au moins un canal considéré parmi les canaux du pain catalytique, selon un procédé tel que précité, - la déduction de ladite surface d'échange, en fonction de la longueur mesurée du pain catalytique, du nombre déterminé de canaux du pain catalytique, et du paramètre géométrique acquis. Avantageusement, il est prévu d'acquérir les paramètres géométriques de plusieurs canaux considérés parmi les canaux du pain catalytique, et de 30 déduire la surface d'échange en fonction de chacun desdits paramètres géométriques. Préférentiellement, chaque paramètre géométrique est acquis sur un canal situé dans une zone de ladite image qui est non adjacente au bord de l'image. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un pot catalytique, - la figure 2 est une image acquise d'une section du pot catalytique de la figure 1, et - la figure 3 est une vue d'une zone de l'image de la figure 2, traitée pour faire apparaître le contour d'un des canaux du pot catalytique de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un pot catalytique 1 d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Un tel moteur à combustion interne comporte généralement quatre cylindres, une ligne d'admission d'air frais qui prélève l'air frais dans l'atmosphère et qui le répartit vers chacun des quatre cylindres, et une ligne d'échappement dans laquelle débouchent les gaz qui ont été préalablement brûlés dans les cylindres, et qui s'étend jusqu'à un silencieux d'échappement permettant de détendre les gaz brûlés avant qu'ils ne soient évacués dans l'atmosphère. Cette ligne d'échappement comporte au moins un pot catalytique dans lequel est prévu au moins un pain catalytique de traitement des gaz brûlés. Ici, tel qu'il est représenté sur la figure 1, le pot catalytique 1 présente une enveloppe 4 allongée selon un axe A1, de section sensiblement rectangulaire, qui se rétrécit à ses extrémités pour former des conduits d'entrée 5 et de sortie 7 de gaz brûlés. Cette enveloppe 4 délimite intérieurement un logement dans lequel sont prévus deux pains catalytiques 2, 3 permettant de traiter les gaz brûlés en deux étapes successives pour les technologies diesel par exemple, mais aussi pour les technologies essence. Les deux pains catalytiques 2, 3 s'étendent chacun sur toute la section 30 de l'enveloppe 4, si bien que les gaz brûlés sont forcés de traverser successivement ces deux pains. Un espace est prévu entre le conduit d'entrée 5 et le premier pain catalytique 2, un autre espace est prévu entre les deux pains catalytiques 2, 3 et un dernier espace est prévu entre le second pain catalytique 3 et le conduit de sortie 7. Lorsqu'ils entrent dans le pot catalytique 1 par le conduit d'entrée 5, les gaz brûlés traversent alors tout d'abord le premier pain catalytique 2, qui est conçu pour oxyder les hydrocarbures imbrûlés, le monoxyde de carbone et le monoxyde d'azote contenus dans les gaz brûlés. On y observe les réactions suivantes : 2N0 + 02 -> 2NO2 2C0 + 02 -> 2CO2 4HC + 302 -> 2CO2 + 2H20 Les gaz brûlés traversent ensuite le second pain catalytique 3, qui est conçu pour réduire les oxydes d'azote contenus dans les gaz brûlés (pour les moteurs diesel). On y observe les réactions suivantes : 8NH3 + 6NO2 -> 14N2 + 12H20 4NH3 + 4NO + 02 -> 4N2 + 6H20 2NH3 + NO + NO2 -> 2N2 + 3H20 Dans la présente invention, on s'intéressera plus particulièrement au pain catalytique 2. L'invention s'appliquerait toutefois de manière homologue au pain catalytique 3. Comme le montre la figure 2, le pain catalytique 2 comporte un substrat 2A et un revêtement catalytique 2B. Le substrat 2A est réalisé en céramique et présente une structure en nid d'abeille. Il délimite alors ici des conduits 6 rectilignes et parallèles à l'axe A1, de sections transversales carrées. Le revêtement catalytique 2B est quant à lui formé d'une ou de plusieurs couches appliquées sur les parois des conduits 6 pour oxyder les éléments polluants contenus dans les gaz brûlés. Ce revêtement catalytique 2B délimite alors des canaux 10, 11, 12 et 13 à l'intérieur desquels circulent les gaz brûlés. Ces canaux 10, 11, 12 et 13 présentent des sections de formes complexes et différentes. La présente invention concerne alors de manière générale l'estimation de la surface totale de ces canaux, qui correspond en pratique à la surface d'échange au niveau de laquelle les éléments polluants des gaz brûlés sont oxydés. Elle concerne de manière plus particulière l'acquisition d'un paramètre géométrique relatif à la section (de forme complexe) d'au moins l'un des canaux 1 0, 1 1, 12 et 13 du pain catalytique 2. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le 5 procédé d'acquisition de ce paramètre géométrique comprend quatre étapes principales consistant à : a) pratiquer une coupe du pain catalytique 2 suivant un plan de coupe P1 (voir figure 1) qui est sensiblement orthogonal à l'axe A1, b) acquérir, au moyen d'un capteur d'images, une image (voir figure 2) 10 d'une partie au moins de l'une des faces coupées du pain catalytique 2, c) traiter ladite image en deux opérations automatisées, dont une opération de détection au cours de laquelle on distingue l'un des canaux 10 du pain catalytique 2, et une opération de repérage au cours de laquelle on repère le contour 15 (voir figure 3) de la section du canal 10 dans le plan de coupe P1, 15 d) déduire ledit paramètre géométrique L1 en fonction de la géométrie dudit contour 15. Ces étapes a) à d) seront décrites en détail dans la suite de cet exposé. Au cours de l'étape a), un technicien découpe un cube dans le pain catalytique 2, et plonge ce morceau de pain catalytique 2 dans un bain de résine 20 liquide, puis le laisse reposer de manière que la résine s'engage dans les canaux 10, 11, 12 et 13 du pain catalytique 2 puis se solidifie. Une fois la résine solidifiée, le technicien procède au polissage soigné de la zone d'intérêt contenant l'échantillon du pain catalytique 2. Au cours de l'étape b), le technicien pose cet échantillon sur le plateau 25 d'un microscope électronique à balayage conventionnel avec détecteur d'électrons rétrodiffusés. Il règle alors le grossissement du microscope de manière à pouvoir acquérir une image de ladite face de la tranche de pain catalytique 2 sur laquelle au moins un canal apparaît. 30 Il règle par ailleurs le contraste du microscope de manière à ce que les canaux 10, 11, 12 et 13 se distinguent nettement du substrat 2A et du revêtement catalytique 2B du pain catalytique 2. La figure 2 est une représentation fidèle de l'image acquise en niveaux de gris. On y observe quatre canaux 10, 11, 12 et 13 qui apparaissent en entier sur l'image acquise. Le canal référencé 10 est alors celui dont on cherche à obtenir le paramètre géométrique L1. On observe également des canaux 14 qui n'apparaissent qu'en partie 5 seulement sur l'image acquise. Les étapes c) et d) sont ensuite mises en oeuvre au moyen d'une unité informatique, sans intervention humaine. Au cours de l'étape c), l'unité informatique divise l'image acquise en plusieurs zones 20, 21, 22 et 23 sur chacune desquelles apparaît un unique canal 10 10, 11, 12 et 13. Pour cela, l'unité informatique commence par repérer sur l'image acquise les canaux entiers 10, 11, 12 et 13. Ces canaux entiers sont plus précisément repérés comme étant les zones de l'image acquise dont les niveaux de gris sont compris entre deux valeurs prédéterminées. 15 L'unité informatique crée alors une image pixélisée, comportant autant de zones qu'il y a de canaux entiers 10, 11, 12 et 13 sur l'image acquise, chaque groupe de pixels présentant sur l'image pixélisée une position correspondant à celle de l'un des canaux entiers 10, 11, 12 et 13 sur l'image acquise. Pour distinguer le canal considéré 10 des autres canaux entiers 11, 12 et 20 13, l'unité informatique sélectionne une zone de pixels. Puis, l'unité informatique procède au repérage du contour du canal considéré 10. Pour cela, comme le montre la figure 3, seule la zone 20 de l'image acquise dont la position correspond à la position du groupe de pixels sélectionné 25 sur l'image pixélisée, est ici considérée. Sur cette zone de l'image acquise, on repère alors la ligne de niveau de gris où celle-ci change radicalement. Cette ligne de niveau correspond au contour 15 du canal considéré 10. Enfin, au cours de l'étape d), l'unité informatique mesure sur ce contour 30 15 le paramètre géométrique recherché. Ici, le paramètre géométrique recherché est le périmètre L1 du contour 15. Il est obtenu en déterminant le nombre de pixels composant le contour 15, puis en mettant à l'échelle ce nombre de pixels afin d'obtenir le périmètre en unité métrique. Ce procédé en quatre étapes a) à d) peut alors être utilisé pour calculer la surface d'échange totale du pain catalytique 2. Pour cela, les étapes c) et d) sont répétées pour traiter chacune des autres zones 20 des images acquises d'un même échantillon. Ainsi, l'unité informatique détermine-t-elle le périmètre de chacun des canaux 10, 11, 12 et 13 apparaissant en entier sur l'image acquise. Ces périmètres sont ensuite moyennés, de manière à obtenir une estimation fine du périmètre moyen L1 moy des canaux du pain catalytique 2. La longueur L2 et le nombre de canaux N du pain catalytique 2 sont ensuite saisis dans l'unité informatique, de manière que cette dernière puisse calculer une bonne approximation de la surface d'échange du pain catalytique 2, suivant la formule Sechange = N . L2 . L1,,'y La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation 15 décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. En particulier, on pourrait prévoir d'obtenir une approximation moins fine de la surface d'échange du pain catalytique sur la base, en considérant non pas une pluralité de périmètres, mais en considérant seulement le périmètre L1 du 20 canal 10, à l'aide de la formule : Sechange = N . L2 . L1 Selon une autre variante, on pourrait prévoir d'obtenir des images de tous les canaux du pain catalytique pour déterminer le périmètre L1; de chacun de ces canaux, de manière à obtenir une approximation très fine de la surface 25 d'échange du pain catalytique, suivant la formule : Sechange = E (L2 . L1i) REVENDICATIONS1. Procédé d'acquisition d'un paramètre géométrique (L1) d'un canal considéré (10) parmi des canaux (10, 11, 12, 13) d'un pain catalytique (2), comprenant des étapes consistant à : a) pratiquer une coupe du pain catalytique (2) suivant un plan de coupe (P1) sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal (A1) des canaux (10, 11, 12, 13), b) acquérir, au moyen d'un capteur d'images, une image de l'une des faces coupées du pain catalytique (2) sur laquelle apparaît le canal considéré (10), c) traiter ladite image en deux opérations automatisées au moyen d'une unité de calcul automatique, dont une opération de détection au cours de laquelle ladite unité de calcul distingue sur ladite image ledit canal considéré (10) des autres canaux (11, 12, 13), et une opération de repérage au cours de laquelle ladite unité de calcul détermine sur ladite image la géométrie du contour (15) de la section du canal considéré (10) dans le plan de coupe (P1), d) déduire ledit paramètre géométrique (L1) de la géométrie déterminée dudit contour (15). 2. Procédé d'acquisition selon la revendication précédente, dans lequel ledit paramètre géométrique est le périmètre (L1) de la section du canal considéré (10) dans le plan de coupe (P1). 3. Procédé d'acquisition selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape a), il est prévu d'enrober les canaux (10, 11, 12, 13) du pain catalytique (2), de découper une section du pain catalytique (2) suivant le plan de coupe (P1), puis de polir ladite face coupée du pain catalytique (2). 4. Procédé d'acquisition selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, le capteur d'images utilisé à l'étape b) étant un microscope, ladite image fait apparaître entre 1 et 100 canaux (10, 11, 12, 13) différents. 5. Procédé d'acquisition selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape c), il est prévu de régler le contraste de ladite image en niveaux de gris, de telle sorte que les canaux (10, 11, 12, 13) se distinguent nettement du reste (2A, 2B) du pain catalytique (2). 6. Procédé d'acquisition selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape c), l'opération de détection consiste à diviser ladite image enplusieurs zones (20, 21, 22, 23) sur chacune desquelles apparaît un unique canal (10, 11, 12, 13), et l'opération de repérage consiste à déterminer la géométrie dudit contour (15) en considérant uniquement la zone (20) de ladite image sur laquelle apparaît le canal considéré (10). 7. Procédé d'estimation d'une surface d'échange d'un pain catalytique (2) comprenant plusieurs canaux (10, 11, 12, 13), comportant : - la mesure de la longueur du pain catalytique (2), - la détermination du nombre de canaux (10, 11, 12, 13) du pain catalytique (2), - l'acquisition d'un paramètre géométrique (L1) d'au moins un canal considéré (10) parmi les canaux (10, 11, 12, 13) du pain catalytique (2), selon un procédé tel que défini dans l'une des revendications précédentes, - la déduction de ladite surface d'échange, en fonction de la longueur mesurée du pain catalytique (2), du nombre déterminé de canaux (10, 11, 12, 13) du pain catalytique (2), et du paramètre géométrique (L1) acquis. 8. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, dans lequel chaque paramètre géométrique (L1) est acquis selon un procédé tel que défini dans la revendication 6, sur un canal (10) situé dans une zone (20, 21, 22, 23) de ladite image qui est non adjacente au bord de l'image.20