Brevet FR3132929A1 — publié le 20230825

Titre : SYSTÈME ET PROCEDE DE TRAITEMENT DE CONDENSATION D’EAU DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT DE MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE Ce système comprenant un traitement de gaz d’échappement issus d’un moteur thermique (3) d’un véhicule, comporte une ligne d’échappement (2) adaptée pour être couplée en sortie dudit moteur thermique (3), un capteur de composition dudit gaz d’échappement (8), un réceptacle (4) couplé à la ligne d’échappement (2) adapté pour accumuler un fluide condensé des gaz d’échappement (5), comportant des moyens de chauffage (6,7) adaptés pour chauffer ledit fluide (5) au-delà de sa température d’évaporation. Figure pour l’abrégé : [Fig 1] SYSTÈME ET PROCEDE DE TRAITEMENT DE CONDENSATION D’EAU DANS UNE LIGNE D’ECHAPPEMENT DE MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE La présente invention concerne les systèmes permettant de traiter la présence d’eau liquide dans la ligne d’échappement d’un véhicule thermique due à une condensation d’eau présente dans les gaz d’échappement. Pour répondre aux exigences d’antipollution des véhicules à moteur à combustion interne, les lignes d’échappement sont équipées de systèmes de dépollution qui sont prévus pour traiter les émissions polluantes à l'échappement. En particulier, au démarrage du moteur, il est indispensable de réduire l'émission de composants polluants tels que le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d'azote (NO x ), des hydrocarbures imbrûlés (HC), des particules fines (PM), etc. Des capteurs servant à détecter certaines de ces molécules polluantes et à en mesurer la concentration sont implantés dans la ligne d’échappement. On connaît notamment des capteurs d’oxydes d’azote et des capteurs de particules fines. On connaît également, plus particulièrement sur les moteurs de type diesel, des capteurs d’ammoniac qui sont aptes à mesurer une concentration d’ammoniac (NH 3 ) à la sortie d’un catalyseur de réduction sélective d’oxydes d’azote implanté dans la ligne d’échappement du moteur, alimenté par une solution à base d’urée (Adblue®). On connaît encore des capteurs d’oxygène implantés dans une ligne d’échappement, qui permettent de déterminer la richesse à l’échappement des gaz de combustion du moteur, en mesurant la concentration en dioxygène (O 2 ) dans les gaz d’échappement d’un moteur, afin de régler la richesse du mélange air-carburant admis dans le moteur. Ces différents capteurs sont constitués d’un élément sensible en céramique qui est chauffé, et sur lequel une projection d’eau liquide peut engendrer une fissuration voire une casse. Ainsi, il faut initier leur chauffage lorsqu’il n’y plus d’eau liquide au niveau de la ligne d’échappement. Toutefois, une ligne d’échappement présente souvent de multiples lieux de rétention d’eau tels que des points bas, des siphons, des cuvettes, etc. Les systèmes connus utilisent le réchauffement de toute la ligne d’échappement au-delà de la température d’évaporation de l’eau pour éliminer celle-ci. Ce réchauffement est obtenu par exemple par le fonctionnement du moteur lui-même dans un mode de combustion particulier dans lequel le rendement de combustion est dégradé et les pertes thermiques à l’échappement sont augmentées, ce qui entraîne un délai jusqu’au réchauffement de toute la ligne d’échappement et jusqu’à évaporation de l’eau, avant de démarrer le chauffage des capteurs. Ce délai retarde la connaissance de la concentration en molécules polluantes et/ou de la richesse à l’échappement dans la ligne d’échappement au démarrage, ce qui a un impact sur la charge en gaz polluants arrivant au pot catalytique au démarrage, et donc des difficultés pour atteindre les meilleures performances de dépollution. Le but de la présente invention est d’éviter que de l’eau liquide présente dans la ligne d’échappement n’atteigne l’élément sensible des capteurs, et d’accélérer le chauffage des capteurs par le retrait d’eau dans la ligne d’échappement par évaporation sans avoir à attendre que le réchauffement total de la ligne d’échappement par le fonctionnement du moteur lui-même n’évacue cette eau. Techniques antérieures Le document US6290558 divulgue un piège à eau placé à l’échappement d’un système de propulsion marin. Il ne comprend aucun moyen de chauffage dédié pour l’évacuation par évaporation de l’eau de la ligne d’échappement. Le document US6912840 divulgue un procédé de diagnostic d’un absorbeur d’eau à l’échappement d’un moteur à combustion. L’absorbeur est destiné à collecter l’eau émise à l’échappement afin de garder sec le catalyseur du moteur. Un chauffage de l’eau est effectué par la chaleur des gaz d’échappement du moteur, mais aucun moyen de chauffage spécifique n’est décrit. Le document JP2014126029 décrit un piège à eau dans lequel l’eau condensée est évacuée d’une ligne d’échappement par piégeage centrifuge et réchauffée par la chaleur à l’échappement, sans zone de rétention préférentielle par gravité ni moyens de chauffage spécifiques. L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un système capable de cumuler des avantages de rapidité, simplicité et fiabilité pour sa mise en œuvre dans une ligne d’échappement, en particulier au démarrage du moteur. Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un système de traitement de gaz d’échappement issus d’un moteur thermique d’un véhicule, comportant une ligne d’échappement adaptée pour être couplée en sortie dudit moteur thermique, un capteur de composition dudit gaz d’échappement, un réceptacle couplé à la ligne d’échappement adapté pour accumuler un fluide condensé des gaz d’échappement, le système comportant des moyens de chauffage adaptés pour chauffer ledit fluide au-delà de sa température d’évaporation. De préférence, le fluide comporte de l’eau condensée des gaz d’échappement. Par exemple, les moyens de chauffage comportent un élément chauffant couplé à une unité électronique configurée pour pouvoir activer le chauffage de l’élément chauffant en fonction de la présence de fluide dans le réceptacle et/ou d’une consigne de démarrage du moteur. Avantageusement, l’élément chauffant est un thermoplongeur comportant un élément résistif placé dans le réceptacle. De préférence, le réceptacle forme une zone de rétention préférentielle du fluide qui se situe au point le plus bas de la ligne d’échappement de manière à faire s’accumuler le fluide par gravité dans ladite zone. Dans un mode de réalisation, le réceptacle a une forme coudée. Avantageusement, le réceptacle est placé sur la ligne d’échappement de manière à être positionné entre le capteur et une embouchure de la ligne d’échappement prévue pour recevoir la sortie du moteur. Le système peut prévoir en outre que le capteur est adapté pour détecter et mesurer la concentration de différents composants gazeux tels que par exemple du dioxygène, des oxydes d'azote, des particules fines, ou encore de l’ammoniac. L'invention concerne également un véhicule comportant un système tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne également un procédé de traitement de gaz d’échappement issus d’un moteur thermique d’un véhicule, dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique d’un véhicule, comportant les étapes suivantes : fournir une consigne de démarrage du moteur, dans un réceptacle couplé à la ligne d’échappement dans lequel est accumulé un fluide issu de condensation des gaz d’échappement, chauffer ledit fluide au-delà de sa température d’évaporation par des premiers moyens chauffants jusqu’à évaporation dudit fluide, puis chauffer un capteur de composition dudit gaz d’échappement par des seconds moyens chauffants couplés audit capteur et distincts des premiers moyens chauffants. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée d’un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : représente un système selon l’invention. représente le procédé de mise en œuvre de l’invention au démarrage d’un véhicule. Système (1) de traitement de gaz d’échappement issus d’un moteur thermique (3) d’un véhicule, comportant une ligne d’échappement (2) adaptée pour être couplée en sortie dudit moteur thermique (3), un capteur de composition dudit gaz d’échappement (8), un réceptacle (4) couplé à la ligne d’échappement (2) adapté pour accumuler un fluide condensé des gaz d’échappement (5), caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de chauffage (6, 7) adaptés pour chauffer ledit fluide (5) au-delà de sa température d’évaporation. Système (1) selon la revendication 1, dans lequel le fluide (5) comporte de l’eau condensée des gaz d’échappement (5). Système (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens de chauffage (6, 7) comportent un élément chauffant couplé à une unité électronique (6) configurée pour pouvoir activer le chauffage de l’élément chauffant en fonction de la présence de fluide (5) dans le réceptacle (4) et/ou d’une consigne de démarrage du moteur (3). Système (1) selon la revendication 3, dans lequel l’élément chauffant est un thermoplongeur comportant un élément résistif placé dans le réceptacle (4). Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le réceptacle (4) forme une zone de rétention préférentielle du fluide (2) qui se situe au point le plus bas de la ligne d’échappement (2) de manière à faire s’accumuler le fluide (2) par gravité dans ladite zone. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le réceptacle (4) a une forme coudée. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le réceptacle (4) est placé sur la ligne d’échappement (2) de manière à être positionné entre le capteur (8) et une embouchure de la ligne d’échappement (2) prévue pour recevoir la sortie du moteur (3). Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le capteur (8) est adapté pour détecter des composants gazeux tels que du dioxygène, des oxydes d'azote, des particules fines ou de l’ammoniac. Véhicule (1) comportant un système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Procédé (1) de traitement, dans une ligne d’échappement (2) en sortie d’un moteur thermique (3) d’un véhicule, de gaz d’échappement issus dudit moteur (3), comportant les étapes suivantes : fournir une consigne de démarrage du moteur (3), dans un réceptacle (4) couplé à la ligne d’échappement (2) dans lequel est accumulé un fluide (5) issu de condensation des gaz d’échappement (5), chauffer ledit fluide (5) au-delà de sa température d’évaporation par des premiers moyens chauffants (6, 7) jusqu’à évaporation dudit fluide (5), puis chauffer un capteur de composition dudit gaz d’échappement (8) par des seconds moyens chauffants couplés audit capteur (8) et distincts des premiers moyens chauffants (6, 7).