Brevet FR3081923A1 — publié le 20191206

Système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection 1. Domaine de l'invention L'invention concerne un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile et un procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile comprenant un moyen de déminéralisation de la solution aqueuse. L'invention peut être utilisée notamment à bord des véhicules automobiles comprenant un moteur à injection à essence, plus particulièrement à bord des véhicules automobile comprenant un moteur à injection à essence turbocompressé. 2. Solutions de l'art antérieur Il est connu d'injecter de l'eau dans le circuit d'admission d'air du moteur. Cette eau se mélange au gaz d'admission et permet de réduire les températures de combustion et les émissions de polluants appelés NOx, et d'augmenter les performances, par exemple, d'un moteur à essence en diminuant la sensibilité au cliquetis. Un tel système d'injection est décrit dans le document de brevet FR2801076A1. Cependant, pour assurer le bon fonctionnement d'un système d'injection traditionnel, il est connu de remplir le réservoir de stockage avec de l'eau déminéralisée afin de ne pas boucher le circuit d'injection avec du tartre. Ceci n'est pas satisfaisant. En effet, remplir le réservoir avec de l'eau déminéralisée est contraignant. L'utilisateur d'un véhicule automobile équipé d'un tel système d'injection doit prendre avec lui des bidons d'eau déminéralisée quand 2 il part en voyage car il faut prévoir environ 3 litres d'eau déminéralisée pour 1000 kilomètres parcourus. Certes, on peut acheter de l'eau déminéralisée dans les stations-service, mais l'utilisateur n'en trouvera pas dans toutes les stations-service. 5 Le document W02017/137100 Al décrit un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile comprenant un moyen de déminéralisation situé entre le réservoir et au moins un injecteur, ledit système comprenant un circuit de circulation complexe de la solution aqueuse. 10 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de fournir un système d'injection d'une solution 15 aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile comprenant un circuit de circulation simplifié de la solution aqueuse. Un autre objectif de l'invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de mettre en oeuvre un procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à 20 injection pour véhicule automobile. 4. Exposé de l'invention Conformément à un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile comprenant un réservoir, un moyen d'injection 25 de la solution aqueuse dans une conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur, ladite conduite comprenant un moyen de déminéralisation de la solution aqueuse. 3 Selon l'invention, ledit système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile est tel que le moyen d'injection est également un moyen d'aspiration de la solution aqueuse dans la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et est tel que ladite 5 conduite comprend un dispositif de caractérisation de la solution aqueuse permettant en fonction des caractéristiques de la solution aqueuse d'injecter ou d'aspirer la solution de la conduite, ledit dispositif de caractérisation étant situé entre le moyen de déminéralisation et le au moins injecteur et/ou entre le moyen de déminéralisation et le moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse, 10 préférentiellement entre le moyen de déminéralisation et le au moins un injecteur. Le principe général de l'invention repose sur l'utilisation d'un moyen d'injection et également d'aspiration de la solution aqueuse dans la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur mais également sur la présence d'un dispositif de caractérisation de la solution aqueuse permettant en 15 fonction des caractéristiques de la solution aqueuse d'injecter ou d'aspirer la solution de la conduite. Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive d'un système d'un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile. Le système selon l'invention 20 permettant d'injecter dans le moteur une solution aqueuse déminéralisée et ledit système présentant une circulation de la solution aqueuse la plus simplifiée possible. Par l'expression « circulation de la solution aqueuse la plus simplifiée possible », on entend désigner le fait que le système d'injection est dépourvu d'une seconde conduite entre le réservoir et le au moins un injecteur permettant le 25 retour de la solution aqueuse dans le réservoir. Par l'expression « solution aqueuse déminéralisée », on entend désigner une solution aqueuse ayant une conductivité inférieure à 50 1..t.S/cm à 20°C. Le moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse peut comprendre au moins deux pompes, l'une fonctionnant en mode injection et l'autre fonctionnant en mode aspiration. Préférentiellement, le moyen 4 d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse est une pompe à mouvement réversible. Avantageusement, le dispositif de caractérisation comprend au moins un capteur de qualité apte à mesurer une caractéristique de la solution 5 aqueuse, préférentiellement le capteur de qualité est apte à mesurer la conductivité électrique de la solution aqueuse et/ou son impédance. Le dispositif de caractérisation comprend également une unité de contrôle électronique (ECU) permettant de contrôler les données provenant du moyen de caractérisation et d'enclencher en fonction de celles-ci différentes actions telles qu'un arrêt du 10 moyen d'injection et d'aspiration, un fonctionnement du moyen d'injection et d'aspiration en mode injection, un fonctionnement du moyen d'injection et d'aspiration en mode aspiration ou bien d'envoyer un signal signalant que le moyen de déminéralisation doit être vérifié voir remplacé. Ainsi, un tel dispositif de caractérisation permet de détecter 15 l'épuisement (ou l'usure) du moyen de déminéralisation. Par les termes « épuisement (ou usure) du moyen de déminéralisation », on entend désigner le fait que la mesure de la caractéristique de la solution aqueuse, préférentiellement de la conductivité électrique de la solution aqueuse et/ou son impédance, ne varie pas avant et après passage au travers du moyen de déminéralisation par injection 20 et/ou aspiration. Plus particulièrement, par les termes « épuisement (ou usure) du moyen de déminéralisation », on entend désigner le fait que la valeur de la mesure de la caractéristique de la solution aqueuse après passage au travers du moyen de déminéralisation est supérieur à une valeur seuil, plus spécifiquement, ladite valeur seuil est par exemple 50 p.S/cm dans le cas d'une mesure de conductivité 25 électrique. Selon un mode de réalisation préférentiel, le système d'injection selon l'invention est tel que le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse est amovible. 5 Ainsi, un tel moyen de déminéralisation de la solution aqueuse amovible permet d'effectuer la maintenance du moyen de déminéralisation ou le remplacement du moyen de déminéralisation. Selon un mode de réalisation préférentiel du mode précédent, le 5 système d'injection selon l'invention est tel qu'il comprend un moyen permettant d'éviter un écoulement de la solution aqueuse lorsque le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse est retiré de la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur. Ledit moyen permettant d'éviter un écoulement de la solution aqueuse peut être un raccord de type raccord rapide à clapets 10 coniques. Ainsi lors la maintenance ou du remplacement du moyen de déminéralisation, on évite une perte de la solution aqueuse dans le système d'injection. Selon un mode de réalisation préférentiel, le système d'injection 15 selon l'invention est tel que le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse comprend une résine échangeuse d'ions. Ainsi un tel moyen de déminéralisation comprenant une résine échangeuse d'ions permet de disposer d'un moyen de déminéralisation simple qui peut en outre être reconditionné. Par l'expression « résine échangeuse d'ions », on 20 entend désigner une résine cationique ou une résine anionique ou un mélange de ces deux types de résines, préférentiellement un mélange de résine cationique et anionique ayant une capacité d'échange supérieure à 330 mEq où mEq représente la quantité en milligrammes, d'un soluté égal à 1/1000 de son poids équivalent en grammes en tenant compte de la valence des ions. 25 Selon un mode de réalisation préférentiel, le système d'injection selon l'invention est tel que le moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse est une pompe à mouvement réversible. 6 Ainsi, un moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse tel qu'une pompe à mouvement réversible permet la purge du circuit hydraulique afin de protéger les injecteurs et la ligne en cas de gel. Selon un mode de réalisation préférentiel du mode précédent, le 5 système d'injection selon l'invention est tel que la pompe est située à l'intérieur du réservoir. Ainsi, une pompe située à l'intérieur du réservoir présente l'avantage d'une compacité plus importante du système d'injection d'une part et d'autre part permet également d'offrir une protection de la pompe. 10 Selon un mode de réalisation préférentiel, le système d'injection selon l'invention est tel que la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et/ou le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse comprend un moyen de chauffage apte à chauffer la solution aqueuse. Préférentiellement, le moyen de chauffage est choisi parmi un moyen de chauffage électrique et/ou un 15 moyen de chauffage comportant un fluide caloporteur tel qu'un liquide de refroidissement du moteur ou un gaz d'échappement en provenance du moteur. Ainsi, le moyen de chauffage permet le fonctionnement à froid du système d'injection d'eau. Par l'expression « fonctionnement à froid », on entend désigner que le moyen de chauffage va permettre de dégeler l'eau et donc de 20 fonctionner même si la T° ambiante est inférieure à 0°C. Selon un mode de réalisation particulier, le système d'injection selon l'invention est tel qu'il comprend une ligne « bypass » du moyen de déminéralisation en cas de purge de la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur. 25 Ainsi, lors d'une purge le moyen de déminéralisation est toujours maintenu sous eau. 7 Un second objet de l'invention est de fournir un procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile. Selon une mise en oeuvre avantageuse le procédé de 5 déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile selon l'invention est tel qu'il comprend les étapes suivantes : a. Injection de ladite solution aqueuse dans une conduite connectant un réservoir à au moins un injecteur d'un moteur à 10 injection, b. Déminéralisation de ladite solution par passage au travers d'un moyen de déminéralisation, c. Mesure d'au moins une caractéristique de la solution aqueuse après passage au travers du moyen de déminéralisation, 15 d. Si la mesure de la caractéristique de la solution aqueuse est supérieure à une valeur référence, aspiration de la solution aqueuse vers le réservoir ou arrêt de l'injection. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de protéger les injecteurs, le moteur et les catalyseurs contre des dépôts solides tout en optimisant 20 l'utilisation du moyen de déminéralisation et en réduisant la longueur du circuit de circulation de la solution aqueuse. Selon un mode de mise en oeuvre préféré, le procédé de déminéralisation selon l'invention est tel que les étapes a, b, c, d sont répétées n fois (correspondant à une étape e), avec n un nombre entier, jusqu'à ce que la 25 propriété mesurée soit inférieure ou égale à la valeur référence dans le cas d'une aspiration de la solution aqueuse vers le réservoir. L'espace de temps entre la le' étape d'injection et la le' étape d'aspiration est préférentiellement supérieure à 8 3600 secondes, plus préférentiellement supérieure à 1800 secondes, le plus préférentiellement supérieur à 600 secondes. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réduire la longueur du circuit de circulation de la solution aqueuse tout en optimisant l'utilisation du 5 moyen de déminéralisation. Selon un mode de mise en oeuvre préféré, le procédé de déminéralisation selon l'invention est tel que l'étape e) est stoppée si la propriété mesurée est constante entre n-1 et n, ladite propriété étant supérieure à la valeur de référence, le moyen d'injection et d'aspiration est alors arrêté et le moyen de 10 déminéralisation remplacé. Ladite valeur de référence est égale à 501JS/cm dans le cas d'une mesure de conductivité. L'ensemble des étapes mentionnées précédemment est géré par une unité de contrôle électronique (ECU) permettant de contrôler les données provenant du moyen de caractérisation et d'enclencher en fonction de celles-ci différentes 15 actions telles qu'un arrêt du moyen d'injection et d'aspiration, un fonctionnement du moyen d'injection et d'aspiration en mode injection, un fonctionnement du moyen d'injection et d'aspiration en mode aspiration ou bien d'envoyer un signal signalant que le moyen de déminéralisation doit être vérifié voir remplacé. Avantageusement, une étape de purge par aspiration de la solution 20 présente dans le moyen de déminéralisation et dans la conduite située entre le moyen de déminéralisation et le au moins un injecteur est effectuée. L'invention concerne également les véhicules automobile comprenant des systèmes d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection tels que décrits précédemment. 25 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation 9 préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des schémas présentés aux figures 1 et 2. - la figure 1 illustre un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile selon l'invention. 5 - La figure 2 illustre de manière schématique un mode de mise en oeuvre du procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile selon l'invention 6. Description d'au moins un mode de réalisation de l'invention 10 On présente, en relation avec la figure 1, un mode de réalisation d'un système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile (1) selon l'invention, ledit système (1) comprenant un réservoir (2), un moyen d'injection de la solution aqueuse (3) dans une conduite (4) connectant le réservoir (2) à au moins un injecteur (non représenté sur la 15 figure) et ladite conduite (4) comprenant un moyen de déminéralisation (5) de la solution aqueuse. Le moyen d'injection (3) est également un moyen d'aspiration de la solution aqueuse dans la conduite (4) connectant le réservoir (2) à au moins un injecteur. Préférentiellement, le moyen d'injection (3) et d'aspiration (3) de la solution aqueuse dans la conduite (4) est une pompe à mouvement réversible, 20 préférentiellement une pompe à mouvement rotatif, la pompe étant préférentiellement située à l'intérieur du réservoir (2). Ladite conduite (4) comprend un dispositif de caractérisation de la solution aqueuse (non représenté sur la figure) permettant en fonction des caractéristiques de la solution aqueuse d'injecter ou d'aspirer la solution de la conduite, ledit dispositif de caractérisation 25 étant situé entre le moyen de déminéralisation (5) et le au moins injecteur et/ou entre le moyen de déminéralisation (5) et le moyen d'injection et d'aspiration (3) de la solution aqueuse, préférentiellement entre le moyen de déminéralisation (5) et le au moins un injecteur. Le dispositif de caractérisation (non représenté) comprend au moins un capteur de qualité (non représenté) apte à mesurer une 10 caractéristique de la solution aqueuse. Préférentiellement, le capteur de qualité est apte à mesurer la conductivité électrique de la solution aqueuse et/ou son impédance. Le moyen de déminéralisation (5) est monté amovible sur la conduite (4) de la solution aqueuse. Préférentiellement, le moyen de déminéralisation (5) 5 comprend une résine échangeuse d'ions, ladite résine étant une résine cationique ou une résine anionique ou un mélange de ces deux types de résines. Préférentiellement la résine échangeuse d'ions est constituée d'un mélange de résine cationique et de résine anionique. Avantageusement, la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et/ou le moyen de déminéralisation de la 10 solution aqueuse comprend un moyen de chauffage apte à chauffer la solution aqueuse. Préférentiellement, le moyen de chauffage est choisi parmi un moyen de chauffage électrique et/ou un moyen de chauffage comportant un fluide caloporteur tel qu'un liquide de refroidissement du moteur ou un gaz d'échappement en provenance du moteur. 15 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation mentionnés ci-dessus. L'invention s'applique également à un procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile. La figure 2 illustre 20 schématiquement un procédé de déminéralisation. Ledit procédé comprend une étape d'injection de la solution aqueuse dans une conduite connectant un réservoir à au moins un injecteur d'un moteur à injection (a). Cette étape d'injection (a) est suivie d'une étape de déminéralisation de la solution par passage au travers d'un moyen de déminéralisation, une mesure d'au moins une caractéristique de la 25 solution aqueuse est ensuite effectuée après passage de la solution aqueuse au travers du moyen de déminéralisation. Si la mesure de la caractéristique de la solution aqueuse est supérieure à une valeur référence, 501JS/cm dans le cas d'une conductivité électrique, on effectue l'aspiration de la solution aqueuse vers le réservoir ou bien un arrêt de l'injection. REVENDICATIONS1. Système d'injection d'une solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile, ledit système comprenant un réservoir, un moyen d'injection de la solution aqueuse dans une conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et ladite conduite comprenant un moyen de déminéralisation de la solution aqueuse, caractérisé en ce que le moyen d'injection est également un moyen d'aspiration de la solution aqueuse dans la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et en ce que ladite conduite comprend un dispositif de caractérisation de la solution aqueuse permettant en fonction des caractéristiques de la solution aqueuse d'injecter ou d'aspirer la solution de la conduite, ledit dispositif de caractérisation étant situé entre le moyen de déminéralisation et le au moins injecteur et/ou entre le moyen de déminéralisation et le moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse, préférentiellement entre le moyen de déminéralisation et le au moins un injecteur. 2. Système d'injection selon la revendication 1, tel que le dispositif de caractérisation comprend au moins un capteur de qualité apte à mesurer une caractéristique de la solution aqueuse. 3. Système d'injection selon la revendication 2, tel que le capteur de qualité est apte à mesurer la conductivité électrique de la solution aqueuse et/ou son impédance. 4. Système d'injection selon une quelconque des revendications précédentes, tel que le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse est amovible. 5. Système d'injection selon une quelconque des revendications précédentes, tel que le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse comprend une résine échangeuse d'ions. 12 6. Système d'injection selon une quelconque des revendications précédentes, tel que le moyen d'injection et d'aspiration de la solution aqueuse est une pompe à mouvement réversible. 7. Système d'injection selon la revendication 4, tel que la pompe 5 est située à l'intérieur du réservoir. 8. Système d'injection selon une quelconque des revendications précédentes, tel que la conduite connectant le réservoir à au moins un injecteur et/ou le moyen de déminéralisation de la solution aqueuse comprend un moyen de chauffage apte à chauffer la solution aqueuse. 10 9. Procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile comprenant les étapes successives suivantes : a. Injection de ladite solution aqueuse dans une conduite connectant un réservoir à au moins un injecteur d'un moteur à 15 injection, b. Déminéralisation de ladite solution par passage au travers d'un moyen de déminéralisation, c. Mesure d'au moins une caractéristique de la solution aqueuse après passage au travers du moyen de déminéralisation, 20 d. Si la mesure de la caractéristique de la solution aqueuse est supérieure à une valeur référence, aspiration de la solution aqueuse vers le réservoir 10. Procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour 25 véhicule automobile selon la revendication 9, tel qu'il comprend une étape e. durant laquelle les étapes a, b, c d sont répétées n fois, avec n un nombre entier, 13 jusqu'à ce que la propriété mesurée soit inférieure ou égale à la valeur référence. 11. Procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour véhicule automobile selon la revendication 10; tel que l'étape e) est stoppée si la 5 propriété mesurée est constante entre n-1 et n, ladite propriété étant supérieure à la valeur de référence, le moyen d'injection et d'aspiration est alors arrêté et le moyen de déminéralisation remplacé. 12. Procédé de déminéralisation d'une solution aqueuse dans un système d'injection de ladite solution aqueuse dans un moteur à injection pour 10 véhicule automobile selon une quelconque des revendications 9 et 11, tel que la caractéristique de la solution aqueuse mesurée est une conductivité électrique et/ou une impédance