Brevet FR3122213A1 — publié le 20221028

La présente invention concerne un dispositif d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement des moteurs thermiques des véhicules automobiles, ledit dispositif comprenant, en amont du circuit d’échappement (E), un circuit d’injection d’air (A) constitué, respectivement, d’un filtre à air (F) raccordé, via une première conduite (1), à une pompe (P) elle-même raccordée, via une seconde conduite (2), à une vanne assurant, alternativement, la fermeture étanche du circuit d’air ou l’injection d’air sous pression dans le circuit d’échappement (E), caractérisé en ce que ladite vanne est une vanne pneumatique (V) raccordée à la première conduite (1) via une dérivation (3) et dont l’ouverture est commandée par la dépression générée dans ladite première conduite (1) lors de l’activation de la pompe (P). Fig. 1 DISPOSITIF ET PROCEDE ET D’AMORÇAGE DU CATALYSEUR DE TRAITEMENT DES GAZ D’ECHAPPEMENT DES VEHICULES AUTOMOBILES L’invention s’applique au domaine de l’échappement catalytique des véhicules automobiles à motorisation thermique. Plus précisément, L’invention concerne un dispositif et un procédé d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement des moteurs à combustion des véhicules automobiles. Les gaz d’échappement des moteurs à combustion contiennent, notamment, des molécules oxydantes telles que des oxydes d’azote (NOx) qui sont des composants polluants. Les normes environnementales actuelles imposent de limiter l’émission de ces substances polluantes dans les gaz d’échappement. A cet effet, les véhicules sont munis d’un système catalytique destiné à traiter chimiquement les gaz d’échappement pour éliminer les substances polluantes qu’ils contiennent avant leur libération dans l’atmosphère. Les traitements chimiques généralement utilisés consistent à combiner, sur des sites catalytiques en amont du pot d’échappement, les composants réducteurs (comme le monoxyde de carbone présent dans les gaz d’échappement) avec les composants oxydants afin de produire de l’eau et du dioxyde de carbone. Afin de favoriser les réactions d’oxydation, il est connu injecter de l’air en amont du catalyseur. Or, le rendement du catalyseur d’oxydation du monoxyde de carbone augmente avec sa température. Toutefois, au démarrage du moteur thermique, ce catalyseur d’oxydation est encore froid et il n’atteindra sa température optimale qu’au bout de quelques minutes après que le moteur ait commencé à tourner. Or, dans l’intervalle, une quantité non négligeable de substances polluantes se trouve rejetée dans l’atmosphère et cette situation est d’autant plus préjudiciable pour l’environnement qu’au démarrage, le moteur fonctionne avec un mélange riche, et donc contenant une forte concentration en composants polluants. Il est connu de pallier cet inconvénient en prévoyant une phase dite d’amorçage du catalyseur qui consiste à le préchauffer par des moyens annexes avant que l’échappement ne prenne le relais pour assurer l’apport calorifique nécessaire. Dans le but de réduire le temps d’amorçage du catalyseur et, par voie de conséquence, la quantité de substances polluantes rejetée dans l’atmosphère, on utilise généralement des procédés d’aide à l’amorçage comprenant une injection d’air dans le circuit d’échappement. En effet, grâce à l’oxygène contenu dans l’air, il est ainsi possible de favoriser la réaction d’oxydation du monoxyde de carbone qui est une réaction notoirement exothermique dans certaines conditions de température. Pour optimiser la montée en température du catalyseur et lui permettre d’être rapidement actif, il existe des dispositifs d’aide à l’amorçage du type comprenant un circuit d’injection d’air dans lequel sont agencés, d’amont en aval, une pompe à air alimentée par le filtre à air et une électrovanne qui empêche les gaz d’échappement issus du moteur de refouler dans ce circuit d’injection d’air. Le procédé d’amorçage mis en œuvre avec ce dispositif consiste ainsi à amener de l'air frais sous pression au circuit d'échappement où il est chauffé au contact d’une résistance électrique disposée sur le site catalytique afin de permettre la préchauffe du catalyseur, et ce immédiatement avant le démarrage du moteur thermique. Toutefois, l’électrovanne n'a qu'une fonction d'étanchéité. Afin de garantir une perte de charge minimale, elle doit être pilotée électriquement lorsque le moteur tourne afin d’éviter un surdimensionnement de la pompe à air qui s’avérerait difficile, voire impossible, si l’environnement n’offre qu’un espace restreint. Le brevet EP1195500B1 décrit un procédé d'amorçage du catalyseur de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Ce procédé consiste à déclencher une injection d’air à partir d’un seuil de température. A cet effet, une membrane pilotée par des moyens de commande permet de faire varier progressivement le débit d'air qui alimente une vanne principale. Ces moyens de commande peuvent être constitués de moyens électromagnétiques comprenant, notamment, une bobine inductrice et un élément mobile. Cependant, les procédés et dispositifs connus qui utilisent une électrovanne associée à des moyens électromagnétiques, tels qu’un solénoïde, se révèlent relativement onéreux et souvent encombrants ce qui est un inconvénient majeur dans un environnement offrant généralement un espace libre restreint. Dans ce contexte, l’invention vise à surmonter les problèmes techniques et à pallier les insuffisances des dispositifs et procédés antérieurs en proposant de remplacer l'électrovanne par une vanne pneumatique utilisant la dépression créée par la pompe à air, en l'absence de circuit de vide additionnel. Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un dispositif d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz associé au circuit d’échappement des moteurs thermiques des véhicules automobiles, ledit dispositif comprenant, en amont du circuit d’échappement, un circuit d’air constitué, respectivement, d’un filtre à air raccordé, via une première conduite, à une pompe elle-même raccordée, via une seconde conduite, à une vanne assurant, alternativement, la fermeture étanche du circuit d’air ou l’injection d’air sous pression dans le circuit d’échappement, caractérisé en ce que ladite vanne est une vanne pneumatique raccordée à la première conduite via une dérivation et dont l’ouverture est commandée par la dépression générée dans ladite première conduite lors de l’activation de la pompe. Selon une caractéristique avantageuse, la pompe à air est pilotée électriquement. Selon une autre caractéristique avantageuse, la vanne pneumatique est alimentée électriquement. Un autre objet de l’invention est un procédé d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement avant démarrage du moteur thermique au moyen du dispositif défini ci-dessus, caractérisé en ce qu’on active la pompe à air pour générer une dépression dans la première conduite et ouvrir conjointement la vanne pneumatique afin d’envoyer un débit d'air sous pression dans le circuit d'échappement où il est chauffé par effet joule et mis au contact du catalyseur. Encore un autre objet de l’invention est un véhicule automobile équipé d’un dispositif d’amorçage du catalyseur du circuit d’échappement présentant les caractéristiques définies ci-dessus. Le dispositif et le procédé de l’invention s'inscrivent dans un objectif visant à réduire les coûts tout en optimisant l’encombrement des moyens d’amorçage du catalyseur associés au circuit d’échappement. Le principe de l’invention consiste à remplacer l'électrovanne traditionnelle par une vanne pneumatique utilisant la dépression créé par la pompe à air en aval du filtre, en l'absence de circuit de vide additionnel. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence à la figure annexée et détaillée ci-après. est un schéma représentant un mode de réalisation préférentiel du dispositif d’amorçage selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques dans la description et sur la figure unique. Naturellement, le mode de réalisation du dispositif de l’invention illustré par la figure présentée ci-dessus et décrite ci-après, n’est donné qu'à titre d’exemple non limitatif. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres. L’invention concerne l’amorçage du catalyseur d’oxydation utilisé pour le traitement de dépollution des gaz d’échappement des moteurs à combustion avant leur démarrage. Du fait que le rendement de ce catalyseur augmente avec sa température, cette phase d’amorçage consiste en général à effectuer un préchauffage du catalyseur par des moyens annexes avant que l’échappement ne prenne le relais pour assurer l’apport calorifique nécessaire. Dans le but de réduire le temps d’amorçage du catalyseur et, par voie de conséquence, la quantité de substances polluantes rejetée dans l’atmosphère, on utilise généralement un dispositif d’aide à l’amorçage destiné à injecter un flux d’air sous pression dans le circuit d’échappement. Un tel dispositif d’amorçage comprend de manière traditionnelle, en amont du circuit d’échappement et comme illustré par la , un circuit d’injection d’air A constitué, respectivement, d’un filtre à air F raccordé, via une première conduite 1, à une pompe P elle-même raccordée, via une seconde conduite 2, à une vanne assurant, alternativement, la fermeture étanche du circuit d’air A ou l’injection d’air sous pression dans le circuit d’échappement E. Le perfectionnement apporté par l’invention à un tel dispositif consiste à remplacer l’électrovanne traditionnellement utilisée dans ce circuit par une vanne pneumatique V. Cette vanne pneumatique V est raccordée à la première conduite 1 via une ligne de dérivation 3 et un piquage 31 et son ouverture est commandée par la dépression générée dans la première conduite 1 lors de l’activation de la pompe P. De préférence la pompe à air P est pilotée électriquement tandis que la vanne pneumatique V n’est qu’alimentée électriquement. Le procédé d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement mis en œuvre selon l’invention, avant démarrage du moteur, consiste ainsi à activer la pompe à air P pour générer, en amont, une dépression dans la première conduite 1 et ouvrir conjointement la vanne pneumatique V afin d’envoyer, via la conduite 4, un débit d'air sous pression dans le circuit d'échappement E où il est chauffé par effet joule et mis au contact du catalyseur. Dispositif d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement des moteurs thermiques des véhicules automobiles, ledit dispositif comprenant, en amont du circuit d’échappement (E), un circuit d’injection d’air (A) constitué, respectivement, d’un filtre à air (F) raccordé, via une première conduite (1), à une pompe (P) elle-même raccordée, via une seconde conduite (2), à une vanne assurant, alternativement, la fermeture étanche du circuit d’air ou l’injection d’air sous pression dans le circuit d’échappement (E), caractérisé en ce que ladite vanne est une vanne pneumatique (V) raccordée à la première conduite (1) via une dérivation (3) et dont l’ouverture est commandée par la dépression générée dans ladite première conduite (1) lors de l’activation de la pompe (P). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe (P) à air est pilotée électriquement. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite vanne pneumatique (V) est alimentée électriquement. Procédé d’amorçage du catalyseur de traitement des gaz d’échappement avant démarrage du moteur thermique au moyen du dispositif (A) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on active la pompe à air (P) pour générer une dépression dans la première conduite (1) et ouvrir conjointement la vanne pneumatique (V) afin d’envoyer un débit d'air sous pression dans le circuit d'échappement (E) où il est chauffé par effet joule et mis au contact du catalyseur. Véhicule automobile équipé d’un dispositif d’amorçage du catalyseur du circuit d’échappement (E) selon l’une des revendications 1 à 3.