FR3114125A1 - EXHAUST AIR INJECTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
La présente concerne un ensemble (1) comprenant un moteur (2), une ligne (3) d’admission d’air reliée au moteur, une ligne (4) d’échappement de gaz reliée au moteur (2) et comprenant un organe (6) de dépollution de ces gaz, un turbocompresseur (9) comprenant une partie (10) compresseur disposée dans la ligne (3) d’admission et une partie (11) détente disposée dans la ligne (4) d’échappement en amont de l’organe (6) de dépollution, un dispositif (12) pour injecter de l’air dans la ligne (4) d’échappement, caractérisé en que ce dispositif (12) d’injection air est connecté à la ligne (4) d’échappement au niveau de la partie (11) détente du turbocompresseur (9). Figure 1The present relates to an assembly (1) comprising an engine (2), an air intake line (3) connected to the engine, a gas exhaust line (4) connected to the engine (2) and comprising a (6) for depolluting these gases, a turbocharger (9) comprising a compressor part (10) arranged in the intake line (3) and an expansion part (11) arranged in the exhaust line (4) upstream of the depollution unit (6), a device (12) for injecting air into the exhaust line (4), characterized in that this air injection device (12) is connected to the line (4 ) exhaust at the expansion part (11) of the turbocharger (9). Figure 1
Description
L’invention est du domaine de la dépollution des moteurs thermiques. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les moteurs à combustion interne de type essence ou diesel, notamment pour les véhicules thermiques conventionnels et hybrides.The invention is in the field of depollution of heat engines. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with internal combustion engines of the gasoline or diesel type, in particular for conventional and hybrid thermal vehicles.
Le système de dépollution des gaz d’échappement est basé sur l’utilisation d'un catalyseur dont la configuration varie en fonction de la motorisation. Pour les véhicules équipés d’un moteur thermique de type essence à injection directe, la dépollution est réalisée par un catalyseur, dit trois voies (ou TWC pour "Three Way catalytic Converter" en anglais) et un filtre à particules (ou GPF pour "Gasoline Particulate Filter" en anglais). Pour les véhicules de type diesel, la dépollution est réalisée par une série de catalyseurs, par exemple un catalyseur d’oxydation (DOC pour "Diesel Oxydation Catalist" en anglais) associé à un catalyseur de réduction sélective (SCR pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) et par un filtre à particules.The exhaust gas pollution control system is based on the use of a catalyst, the configuration of which varies according to the engine. For vehicles equipped with a direct injection gasoline-type thermal engine, pollution control is carried out by a so-called three-way catalyst (or TWC for "Three Way Catalytic Converter" in English) and a particulate filter (or GPF for " Gasoline Particulate Filter" in English). For diesel-type vehicles, depollution is carried out by a series of catalysts, for example an oxidation catalyst (DOC for "Diesel Oxidation Catalist" in English) associated with a selective reduction catalyst (SCR for "Selective Catalytic Reduction" in English) and a particulate filter.
Ces catalyseurs nécessitent d’atteindre et de maintenir une certaine température pour être efficaces. Cette montée en température et / ou le maintien en température de ces catalyseurs peut être problématique lors d’un démarrage à froid du moteur thermique ou dans le cas d’un véhicule hybride lorsque le moteur thermique est coupé pendant de fonctionnement en mode électrique. En effet, dans le premier cas la température des gaz d’échappement peut être trop faible et dans le second cas le débit de gaz étant nul le chauffage par les gaz ne se fait plus.These catalysts require reaching and maintaining a certain temperature to be effective. This rise in temperature and/or the temperature maintenance of these catalysts can be problematic during a cold start of the internal combustion engine or in the case of a hybrid vehicle when the internal combustion engine is switched off during operation in electric mode. Indeed, in the first case the temperature of the exhaust gases may be too low and in the second case the gas flow being zero, the heating by the gases no longer takes place.
Une solution consiste à utiliser ses catalyseurs munis d'un élément chauffant permettent de réchauffer les gaz échappement qui eux-mêmes permettront d’augmenter la température des catalyseurs lorsque le moteur est en fonctionnement. Cependant le problème perdure lorsque le moteur thermique est à l’arrêt.One solution is to use its catalysts equipped with a heating element to heat the exhaust gases which themselves will increase the temperature of the catalysts when the engine is running. However, the problem persists when the combustion engine is stopped.
Afin d’aider ces catalyseurs à atteindre la température d’amorçage et/ ou maintenir leur température lorsque le moteur thermique est à l’arrêt il peut être prévu des systèmes d'injection d'air qui comprennent une pompe permettant de propulser de l'air vers le circuit d'échappement, en entrée amont du catalyseur, à l’exemple du document FR3068388A1. Cependant cette injection d’air en entrée amont du catalyseur pose un problème d’homogénéité d’arrosage en air du pain du catalyseur et donc de chauffage de ce dernier.In order to help these catalysts to reach the priming temperature and/or maintain their temperature when the internal combustion engine is stopped, air injection systems can be provided which include a pump making it possible to propel air to the exhaust circuit, at the upstream inlet of the catalyst, for example in document FR3068388A1. However, this injection of air at the inlet upstream of the catalyst poses a problem of homogeneity of air spraying of the bread of the catalyst and therefore of heating of the latter.
L’invention vise à résoudre ce problème.The invention aims to solve this problem.
Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un ensemble comprenant :
- un moteur,
- une ligne d’admission d’air reliée au moteur,
- une ligne d’échappement de gaz reliée au moteur et comprenant un organe de dépollution de ces gaz,
- un turbocompresseur comprenant une partie compresseur disposée dans la ligne d’admission et une partie détente disposée dans la ligne d’échappement en amont de l’organe de dépollution,
- un dispositif pour injecter de l’air dans la ligne d’échappement,
caractérisé en que ce dispositif d’injection air est connecté à la ligne d’échappement au niveau de la partie détente du turbocompresseur.To achieve this objective, an assembly is provided according to the invention comprising:
- a motor,
- an air intake line connected to the engine,
- a gas exhaust line connected to the engine and comprising a device for depolluting these gases,
- a turbocharger comprising a compressor part arranged in the intake line and an expansion part arranged in the exhaust line upstream of the pollution control device,
- a device for injecting air into the exhaust line,
characterized in that this air injection device is connected to the exhaust line at the expansion part of the turbocharger.
L’effet technique est d’injecter de l’air plus en amont de l’organe de dépollution et de favoriser ainsi une diffusion plus homogène de cet air à l’entrée de cet organe de dépollution.The technical effect is to inject air further upstream of the depollution device and thus to promote a more homogeneous diffusion of this air at the inlet of this depollution device.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :Various additional features may be provided, alone or in combination:
Selon une réalisation, la partie détente du turbocompresseur comprend une volute de détente à laquelle est fixée une conduite du dispositif d’injection d’air.According to one embodiment, the expansion part of the turbocharger comprises an expansion volute to which is fixed a pipe of the air injection device.
Selon une réalisation, la volute comprend un bossage comportant des moyens de fixation de la conduite.According to one embodiment, the volute comprises a boss comprising means for fixing the pipe.
Selon une réalisation, le bossage et la volute sont venus de matière.According to one embodiment, the boss and the volute came from the material.
Selon une réalisation, l’organe de dépollution est un catalyseur.According to one embodiment, the depollution member is a catalyst.
Selon une réalisation, l’organe de dépollution comprend un cône d’entrée des gaz.According to one embodiment, the depollution device comprises a gas inlet cone.
L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble selon l’une quelconque des variantes précédemment décrites.The invention also relates to a motor vehicle, characterized in that it comprises an assembly according to any one of the previously described variants.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :Other features and advantages will appear on reading the description below of a particular, non-limiting embodiment of the invention, made with reference to the figures in which:
La figure 1 représente un ensemble moteur 1 comprenant un moteur thermique 2. Le moteur thermique peut être un moteur à combustion interne de type essence ou Diesel. Un tel ensemble moteur peut équiper un véhicule automobile conventionnel dont la traction est assurée par un moteur thermique seulement ou un véhicule automobile hybride, dont la traction est assurée par un moteur thermique et un moteur électrique.FIG. 1 represents an engine assembly 1 comprising a heat engine 2. The heat engine can be an internal combustion engine of the gasoline or diesel type. Such a motor assembly can be fitted to a conventional motor vehicle, the traction of which is provided by a heat engine only, or a hybrid motor vehicle, the traction of which is provided by a heat engine and an electric motor.
Le moteur 2 thermique est relié à une ligne 3 d’admission et à une ligne 4 d’échappement.The heat engine 2 is connected to an intake line 3 and an exhaust line 4.
La ligne 3 d’admission peut comprendre divers éléments dont par exemple un filtre 5 à air.The intake line 3 may include various elements including, for example, an air filter 5.
La ligne 4 d’échappement comprend au moins un organe 6 de dépollution des gaz d’échappement, dans le cas présent un catalyseur tel que par exemple un catalyseur de réduction sélective ou catalyseur trois-voies. Ce catalyseur 6 comprend un pain 7 catalytique au sein duquel s’opère la réaction catalytique de dépollution. Afin de favoriser l’entrée des gaz et leur répartition homogène à l’entrée du pain catalytique, un cône 8 d’entrée peut être prévu.The exhaust line 4 comprises at least one exhaust gas pollution control device 6, in the present case a catalyst such as for example a selective reduction catalyst or three-way catalyst. This catalyst 6 comprises a catalytic bread 7 within which the catalytic depollution reaction takes place. In order to favor the entry of gases and their homogeneous distribution at the entry of the catalytic bread, an entry cone 8 can be provided.
L’ensemble 1 comprend encore un turbocompresseur 9. Ce turbocompresseur 9 comprend une partie 10 compresseur disposée dans la ligne 3 d’admission et une partie 11 détente des gaz disposée dans la ligne 4 d’échappement. La partie 11 détente est disposée en amont de l’organe 6 de dépollution, l’amont et l’aval étant définis dans la ligne 4 d’échappement relativement au sens d’écoulement des gaz d’échappement. La partie turbine est disposée dans la ligne 4 d’échappement directement en sortie du moteur 2.Assembly 1 also includes a turbocharger 9. This turbocharger 9 includes a compressor part 10 located in the intake line 3 and a gas expansion part 11 located in the exhaust line 4. The expansion part 11 is arranged upstream of the pollution control unit 6, the upstream and downstream being defined in the exhaust line 4 relative to the direction of flow of the exhaust gases. The turbine part is arranged in line 4 of the exhaust directly at the outlet of engine 2.
L’ensemble comprend encore un dispositif d’injection d’air 12. Ce dispositif 12 d’injection d’air comprend une pompe 13 à air. La pompe 13 à air est reliée à la ligne 3 d’admission, par un piquage 15 situé en aval de la partie 10 compresseur, l’amont et l’aval étant définis dans la ligne 3 d’admission au sens d’écoulement de l’air. La pompe à air est connectée à une électrovanne 14 qui elle-même est connectée à la partie 11 détente du turbocompresseur 9, via un piquage 17 au niveau de cette partie 11 détente. Une conduite 16 assure la liaison fluidique entre l’électrovanne 14 et la partie 11 détente du turbocompresseur 9.The assembly further comprises an air injection device 12. This air injection device 12 comprises an air pump 13. The air pump 13 is connected to the intake line 3, by a tapping 15 located downstream of the compressor part 10, the upstream and downstream being defined in the intake line 3 in the direction of flow of the air. The air pump is connected to a solenoid valve 14 which itself is connected to the expansion part 11 of the turbocharger 9, via a connection 17 at the level of this expansion part 11. A pipe 16 provides the fluid connection between the solenoid valve 14 and the expansion part 11 of the turbocharger 9.
La figure 2 présente plus en détail un mode de réalisation de l’invention. Sur la figure 2 on retrouve représenté la partie 11 détente du turbocompresseur. Cette partie 11 comporte un carter 11a présentant une entrée 11b de gaz d’échappement et une sortie 11c des gaz d’échappement. Une turbine de détente, non représentée, est disposée dans le carter 11a. Le carter 11a forme également une volute 11d débouchant sur la sortie 11c de gaz d’échappement.Figure 2 presents an embodiment of the invention in more detail. In FIG. 2, the expansion part 11 of the turbocharger is shown. This part 11 comprises a casing 11a having an exhaust gas inlet 11b and an exhaust gas outlet 11c. An expansion turbine, not shown, is arranged in the housing 11a. The casing 11a also forms a volute 11d leading to the exhaust gas outlet 11c.
Comme représenté sur la figure 2, la conduite 16 qui amène l’air à injecter dans la ligne 4 d’échappement est connectée à la partie 11 détente au niveau de sa volute 11d. En injectant l’air au niveau de la volute 11d, cet air suit le même trajet que celui des gaz d’échappement et arrive de manière plus homogène sur le pain catalytique.As shown in Figure 2, the pipe 16 which causes the air to be injected into the exhaust line 4 is connected to the expansion part 11 at its volute 11d. By injecting air at volute 11d, this air follows the same path as that of the exhaust gases and arrives more evenly on the catalytic bread.
Afin de permettre la connexion de la conduite 16 qui amène l’air dans la volute 11d, il est prévu un bossage 11e sur la volute 11d dans lequel est aménagé des moyens de fixation. Dans le cas présent, les moyens de fixation comprennent un taraudage dans lequel vient se visser un embout 16a disposé à l’extrémité de la conduite 16.In order to allow the connection of the pipe 16 which brings the air into the volute 11d, there is provided a boss 11e on the volute 11d in which fixing means are arranged. In the present case, the fixing means comprise an internal thread into which is screwed an end piece 16a placed at the end of the pipe 16.
Afin de simplifier la conception, on peut prévoir que le bossage 11e et la volute 11d soient venues de matière.In order to simplify the design, provision can be made for the boss 11e and the volute 11d to be made in one piece.
Grâce à l’invention, la ligne injection d’air est plus courte, l’air injecté est diffusé de manière plus homogène dans l’organe de dépollution. On profite ainsi de la volute et du cône en amont du catalyseur conçus pour un arrosage optimum du pain du catalyseur.Thanks to the invention, the air injection line is shorter, the injected air is distributed more evenly in the pollution control device. This takes advantage of the volute and the cone upstream of the catalyst designed for optimum spraying of the catalyst block.
Claims (7)
- un moteur (2),
- une ligne (3) d’admission d’air reliée au moteur,
- une ligne (4) d’échappement de gaz reliée au moteur (2) et comprenant un organe (6) de dépollution de ces gaz,
- un turbocompresseur (9) comprenant une partie (10) compresseur disposée dans la ligne (3) d’admission et une partie (11) détente disposée dans la ligne (4) d’échappement en amont de l’organe (6) de dépollution,
- un dispositif (12) pour injecter de l’air dans la ligne (4) d’échappement,
caractérisé en que ce dispositif (12) d’injection air est connecté à la ligne (4) d’échappement au niveau de la partie (11) détente du turbocompresseur (9).Set (1) including:
- a motor (2),
- an air intake line (3) connected to the engine,
- a gas exhaust line (4) connected to the engine (2) and comprising a device (6) for depolluting these gases,
- a turbocharger (9) comprising a compressor part (10) arranged in the intake line (3) and an expansion part (11) arranged in the exhaust line (4) upstream of the valve member (6) depollution,
- a device (12) for injecting air into the exhaust line (4),
characterized in that this air injection device (12) is connected to the exhaust line (4) at the expansion part (11) of the turbocharger (9).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220318 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230505 |