FR2948412A1 - Exhaust line for diesel engine of motor vehicle, has fuel introducing device comprising fuel vaporizer equipped with vaporizing chamber, and heating unit partially located inside vaporizing chamber to vaporize liquid fuel - Google Patents

Exhaust line for diesel engine of motor vehicle, has fuel introducing device comprising fuel vaporizer equipped with vaporizing chamber, and heating unit partially located inside vaporizing chamber to vaporize liquid fuel Download PDF

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Abstract

The exhaust line (5) has an exhaust manifold (19) provided with exhaust gas inlets (21). A fuel introducing device (29) introduces liquid fuel i.e. diesel, inside the manifold. The fuel introducing device has a fuel vaporizer (47) equipped with a vaporizing chamber (55). The vaporizing chamber has a liquid fuel inlet (57) and a vapor outlet (59) emerging inside the manifold. A heating unit i.e. spark plug (61), is partially located inside the vaporizing chamber to vaporize the liquid fuel.

Description

Ligne d'échappement avec un vaporisateur de carburant monté sur le collecteur L'invention concerne en générale les lignes d'échappement de véhicule automobile, notamment pour les véhicules équipés de moteurs diesel. The invention relates generally to the exhaust system of a motor vehicle, in particular for vehicles equipped with diesel engines.

Plus précisément, l'invention concerne selon un premier aspect une ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant : - un collecteur d'échappement, présentant une pluralité d'entrées de gaz d'échappement prévues pour collecter des flux de gaz d'échappement en sortie de chambres de combustion d'un moteur thermique du véhicule automobile ; - un catalyseur d'oxydation, intercalé en aval du collecteur d'échappement ; - un dispositif pour introduire un carburant à l'intérieur du collecteur d'échappement. Une telle ligne d'échappement est connue de US 2009/0064668, qui décrit qu'elle comporte dispositif d'injection de carburant liquide à l'intérieur du collecteur. Ce dispositif comporte une chambre d'injection et un injecteur prévu pour injecter du carburant liquide dans la chambre d'injection. La chambre d'injection communique avec l'intérieur du collecteur d'échappement, et est agencée de telle sorte que les gaz d'échappement circulent à l'intérieur de la chambre avec un temps de résidence suffisant pour que le carburant liquide injecté soit totalement vaporisé. Quand le moteur du véhicule fonctionne à faible charge, par exemple en ville ou dans des embouteillages, la température des gaz d'échappement en sortie du moteur est insuffisante pour vaporiser en totalité le carburant liquide injecté. Par ailleurs, la chambre de vaporisation présente un encombrement significatif qui s'ajoute à celui du collecteur d'échappement. L'implantation d'un tel ensemble est malaisée, compte tenu du grand nombre d'équipements à loger à l'intérieur du compartiment moteur. Par ailleurs, lorsque le système de pilotage lance l'ordre d'injecter du carburant, par exemple en vue de régénérer le filtre à particules placé en aval dans la ligne d'échappement, le temps de séjour des gaz dans la chambre provoque un retard. Le début de la régénération est décalé dans le temps de manière sensible par rapport à l'instant auquel l'ordre d'injection a été lancé. More specifically, the invention relates in a first aspect to a motor vehicle exhaust line, of the type comprising: an exhaust manifold having a plurality of exhaust gas inlets designed to collect gas streams; exhaust from the combustion chamber of a combustion engine of the motor vehicle; an oxidation catalyst, inserted downstream of the exhaust manifold; a device for introducing a fuel into the exhaust manifold. Such an exhaust line is known from US 2009/0064668, which describes that it comprises liquid fuel injection device inside the collector. This device comprises an injection chamber and an injector provided for injecting liquid fuel into the injection chamber. The injection chamber communicates with the interior of the exhaust manifold, and is arranged so that the exhaust gases circulate inside the chamber with a sufficient residence time so that the liquid fuel injected is totally vaporised. When the vehicle engine runs at low load, for example in the city or in traffic jams, the exhaust gas temperature at the engine output is insufficient to vaporize all the liquid fuel injected. Furthermore, the vaporization chamber has a significant size that adds to that of the exhaust manifold. The implementation of such a set is difficult, given the large number of equipment to be housed inside the engine compartment. Moreover, when the control system issues the order to inject fuel, for example in order to regenerate the particle filter placed downstream in the exhaust line, the residence time of the gases in the chamber causes a delay. . The start of the regeneration is time-shifted significantly relative to the instant at which the injection order was started.

Dans ce contexte l'invention vise à proposer une ligne d'échappement dont le dispositif prévu pour introduire le carburant dans le collecteur soit plus compact et plus efficace. A cette fin, l'invention porte sur une ligne d'échappement du type précité, caractérisé en ce que le dispositif pour introduire un carburant comporte un vaporisateur dudit carburant, pourvu d'une chambre de vaporisation ayant une entrée de carburant liquide et une sortie de vapeur débouchant à l'intérieur du collecteur d'échappement, et d'un organe chauffant au moins partiellement situé à l'intérieur de la chambre de vaporisation et prévu pour vaporiser le carburant liquide. La ligne d'échappement peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - l'organe chauffant fonctionne par effet Joule ; - l'organe chauffant est une bougie ; - la ligne d'échappement comprend un turbo compresseur intercalé entre le collecteur d'échappement et le catalyseur d'oxydation ; - le turbo compresseur comporte une turbine, pourvue d'une entrée de gaz raccordée à une sortie de gaz d'échappement du collecteur d'échappement, d'une sortie de gaz raccordée au catalyseur d'oxydation, et d'un rotor prévu pour être entraîné en rotation par les gaz d'échappement circulant de l'entrée de gaz à la sortie de gaz ; - le vaporisateur est monté sur le collecteur avec la chambre de vaporisation au moins partiellement située à l'intérieur du collecteur d'échappement ; - le carburant est du gasoil ; - la ligne d'échappement comprend un filtre à particules intercalé en aval du catalyseur d'oxydation, et un organe de pilotage du dispositif d'introduction d'un carburant avec des moyens d'estimation pour estimer si le filtre à particules a besoin d'être régénéré, et des moyens pour commander l'introduction de carburant dans le collecteur d'échappement quand les moyens d'estimation estiment que le filtre à particules a besoin d'être régénéré. In this context the invention aims to provide an exhaust line whose device for introducing the fuel into the collector is more compact and more efficient. To this end, the invention relates to an exhaust line of the aforementioned type, characterized in that the device for introducing a fuel comprises a vaporizer of said fuel, provided with a vaporization chamber having a liquid fuel inlet and an outlet steam opening into the exhaust manifold, and a heating member at least partially located within the vaporization chamber and provided for vaporizing the liquid fuel. The exhaust line may also have one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination (s): - the heating element operates by Joule effect; the heating member is a candle; the exhaust line comprises a turbo compressor interposed between the exhaust manifold and the oxidation catalyst; the turbo compressor comprises a turbine provided with a gas inlet connected to an exhaust gas outlet of the exhaust manifold, a gas outlet connected to the oxidation catalyst, and a rotor provided for be rotated by the exhaust gas flowing from the gas inlet to the gas outlet; the vaporizer is mounted on the manifold with the vaporization chamber at least partially located inside the exhaust manifold; - the fuel is diesel fuel; the exhaust line comprises a particle filter interposed downstream of the oxidation catalyst, and a control member of the fuel introduction device with estimation means for estimating whether the particulate filter needs be regenerated, and means for controlling the introduction of fuel into the exhaust manifold when the estimating means estimates that the particulate filter needs to be regenerated.

Selon un second aspect, l'invention porte sur un ensemble d'échappement avec un moteur diesel ayant des chambres de combustion, et une ligne d'échappement présentant les caractéristiques ci-dessus, les entrées de gaz d'échappement du collecteur étant raccordées à des sorties de gaz d'échappement desdites chambres de combustion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la Figure annexée représentant un ensemble d'échappement selon l'invention. According to a second aspect, the invention relates to an exhaust assembly with a diesel engine having combustion chambers, and an exhaust line having the above characteristics, the exhaust gas inlets of the manifold being connected to exhaust gas outlets of said combustion chambers. Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended figure showing an exhaust assembly according to the invention.

Dans la description qui va suivre, l'amont et l'aval s'entendent relativement au sens de circulation des gaz d'échappement. L'ensemble d'échappement représenté sur la Figure jointe comporte : - un moteur thermique 1 pourvu de chambres de combustion 3 ; - une ligne d'échappement 5 prévue pour capter et traiter les gaz d'échappement sortant des chambres de combustion 3 du moteur ; - une ligne d'admission d'air 7 prévue pour fournir aux chambres de combustion 3 du moteur de l'air frais prélevé dans l'atmosphère. Le moteur 1 est un moteur thermique, typiquement un moteur de type diesel. In the following description, the upstream and downstream agree relative to the direction of flow of the exhaust gas. The exhaust assembly shown in the attached figure comprises: a heat engine 1 provided with combustion chambers 3; an exhaust line intended to capture and treat the exhaust gases leaving the combustion chambers 3 of the engine; an air intake line 7 intended to supply the combustion chambers 3 of the engine with fresh air taken from the atmosphere. The engine 1 is a heat engine, typically a diesel type engine.

Il comporte pour chaque chambre de combustion 3 une entrée d'air frais 9, et une sortie de gaz d'échappement 11. La ligne d'admission d'air 7 comporte un collecteur 13 d'admission et un conduit 15 d'admission d'air frais raccordant le collecteur 13 à l'atmosphère. Le collecteur 13 présente une pluralité de bouches 17, chacune raccordée à l'entrée d'air 9 d'une des chambres de combustion 3. La ligne d'échappement 5 comporte : - un collecteur d'échappement 19, présentant une pluralité d'entrées de gaz d'échappement 21, chacune raccordée à la sortie de gaz d'échappement 11 d'une des chambres de combustion du moteur, et prévue pour capter les gaz d'échappement émis par ladite sortie ; - un turbo-compresseur 23 intercalé dans la ligne d'échappement en aval du collecteur d'échappement 19 ; - un catalyseur d'oxydation 25, intercalé dans la ligne d'échappement en aval du turbo-compresseur 23 ; - un ensemble 27 de purification des gaz d'échappement, intercalé dans la ligne d'échappement en aval du catalyseur d'oxydation 25 ; - un dispositif 29 pour introduire un carburant à l'intérieur du collecteur d'échappement 19 ; - un organe 31 de pilotage du dispositif pour introduire du carburant 29. Le collecteur d'échappement 19 présente au moins une sortie 33 raccordée à une entrée de gaz 34 de la turbine 35 du turbo-compresseur 23. It comprises for each combustion chamber 3 a fresh air intake 9, and an exhaust gas outlet 11. The air intake line 7 comprises an intake manifold 13 and an intake duct 15. fresh air connecting the collector 13 to the atmosphere. The manifold 13 has a plurality of mouths 17, each connected to the air inlet 9 of one of the combustion chambers 3. The exhaust line 5 comprises: an exhaust manifold 19, having a plurality of exhaust gas inlets 21, each connected to the exhaust gas outlet 11 of one of the combustion chambers of the engine, and designed to capture the exhaust gases emitted by said outlet; a turbo-compressor 23 interposed in the exhaust line downstream of the exhaust manifold 19; an oxidation catalyst 25, interposed in the exhaust line downstream of the turbo-compressor 23; an exhaust gas purification assembly 27, interposed in the exhaust line downstream of the oxidation catalyst 25; a device 29 for introducing a fuel inside the exhaust manifold 19; a member 31 for controlling the device for introducing fuel 29. The exhaust manifold 19 has at least one outlet 33 connected to a gas inlet 34 of the turbine 35 of the turbo-compressor 23.

La turbine 35 présente par ailleurs une sortie de gaz 36 raccordée vers l'aval au catalyseur d'oxydation 25, et un rotor 37 prévu pour être entraîné en rotation par les gaz d'échappement circulant de l'entrée 34 à la sortie 36 de la turbine. Par ailleurs, le turbo-compresseur 23 comporte un compresseur 38 placé dans le conduit d'admission 15, dont le rotor 39 est couplé mécaniquement par l'arbre 40 au rotor 37 de la turbine 35. Le compresseur 38 comprime l'air frais aspiré dans l'atmosphère et l'envoie au collecteur d'admission 13. Le catalyseur d'oxydation 25 est prévu pour oxyder le monoxyde de carbone CO (CO) contenu dans les gaz d'échappement sortis du moteur thermique 1. Cette réaction d'oxydation est fortement exothermique. Le dispositif d'oxydation 25 comporte une enveloppe (non représentée) présentant une entrée raccordée à la sortie 36 de la turbine 35 et une sortie raccordée à l'ensemble de purification 27, et un substrat monolithique placé à l'intérieur de l'enveloppe. L'enveloppe délimite un conduit de passage des gaz d'échappement forçant ceux-ci à traverser le substrat monolithique. Le substrat monolithique est de type connu en soi. Il comporte une matrice, par exemple en cordiérite, et un catalyseur adapté pour l'oxydation des hydrocarbures et des COR. Le catalyseur est par exemple un revêtement de Pt/Pd, de métaux de transition, d'oxydes, etc... Le catalyseur d'oxydation peut également être du type décrit dans WO 2005/064131. The turbine 35 also has a gas outlet 36 connected downstream to the oxidation catalyst 25, and a rotor 37 designed to be rotated by the exhaust gas flowing from the inlet 34 to the outlet 36 of the the turbine. Furthermore, the turbo-compressor 23 comprises a compressor 38 placed in the intake duct 15, whose rotor 39 is mechanically coupled by the shaft 40 to the rotor 37 of the turbine 35. The compressor 38 compresses the fresh air sucked in the atmosphere and sends it to the intake manifold 13. The oxidation catalyst 25 is provided for oxidizing the carbon monoxide CO (CO) contained in the exhaust gases discharged from the heat engine 1. This reaction of oxidation is strongly exothermic. The oxidation device 25 comprises a casing (not shown) having an inlet connected to the outlet 36 of the turbine 35 and an outlet connected to the purification assembly 27, and a monolithic substrate placed inside the casing . The envelope defines an exhaust gas passage conduit forcing them to cross the monolithic substrate. The monolithic substrate is of a type known per se. It comprises a matrix, for example cordierite, and a catalyst suitable for the oxidation of hydrocarbons and COR. The catalyst is for example a coating of Pt / Pd, transition metals, oxides, etc. The oxidation catalyst may also be of the type described in WO 2005/064131.

L'ensemble de purification des gaz d'échappement 27 comporte typiquement un piège à NOx 41 et un filtre à particules 43. Le piège à NOx 41 est raccordé vers l'amont au catalyseur d'oxydation 25, et vers l'aval au filtre à particules 43. Le filtre à particules 43 est raccordé vers l'aval à la canule 45 par laquelle les gaz d'échappement purifiés sont relâchés dans l'atmosphère. D'autres équipements, par exemple des silencieux, peuvent être intercalés entre le filtre à particules 43 et la canule 45. Un catalyseur à réduction sélective (SCR) peut en variante remplacer le piège à NOx 41. Le piège à NOx 41 et le filtre à particules 43 sont de type connus et ne seront pas décrits ici en détail. Le dispositif 29 pour introduire le carburant comporte un vaporisateur 47, une capacité 49 de stockage d'une réserve de carburant liquide, une ligne 51 raccordant la réserve 49 au vaporisateur 47, et un organe de dosage 53 intercalé sur la ligne 51. The exhaust gas purification assembly 27 typically comprises a NOx trap 41 and a particulate filter 43. The NOx trap 41 is connected upstream to the oxidation catalyst 25, and downstream to the filter The particulate filter 43 is connected downstream to the cannula 45 through which the purified exhaust gas is released into the atmosphere. Other equipment, for example silencers, can be interposed between the particulate filter 43 and the cannula 45. A selective reduction catalyst (SCR) can alternatively replace the NOx trap 41. The NOx trap 41 and the filter particles 43 are of known type and will not be described here in detail. The device 29 for introducing the fuel comprises a vaporizer 47, a capacity 49 for storing a liquid fuel reserve, a line 51 connecting the reserve 49 to the vaporizer 47, and a metering member 53 interposed on the line 51.

Le carburant liquide est typiquement du gazole. En variante, le carburant liquide peut être de l'essence, prévue pour l'alimentation d'un moteur thermique dit à essence fonctionnant selon le cycle d'Otto. La réserve 49 peut être le réservoir de stockage de gazole prévu pour l'alimentation du moteur thermique du véhicule. En variante, le réservoir 49 peut être un réservoir dédié au vaporisateur. L'organe de dosage 53 est par exemple une pompe doseuse, pilotée par le calculateur 31. En variante, l'organe de dosage 53 peut être une vanne pilotée par l'organe de pilotage 31. Dans ce cas, le carburant liquide circule par écoulement gravitaire depuis la réserve 49 jusqu'au vaporisateur 47. Le vaporisateur 47 est par exemple du type décrit dans FR0851716 ou FR0758505. Le vaporisateur comporte une chambre de vaporisation 55 ayant une entrée de carburant liquide 57 et une sortie de vapeur 59 débouchant à l'intérieur du collecteur d'échappement 19, et un organe chauffant 61 au moins partiellement situé à l'intérieur de la chambre de vaporisation 55 et prévu pour vaporiser le carburant liquide. The liquid fuel is typically diesel. Alternatively, the liquid fuel may be gasoline, provided for the supply of a gasoline engine engine operating according to the Otto cycle. The reserve 49 may be the diesel storage tank intended for supplying the engine of the vehicle. Alternatively, the reservoir 49 may be a reservoir dedicated to the vaporizer. The metering device 53 is for example a metering pump, driven by the computer 31. Alternatively, the metering member 53 may be a valve controlled by the control member 31. In this case, the liquid fuel circulates through gravity flow from the reservoir 49 to the vaporizer 47. The vaporizer 47 is for example of the type described in FR0851716 or FR0758505. The vaporizer comprises a vaporization chamber 55 having a liquid fuel inlet 57 and a steam outlet 59 opening inside the exhaust manifold 19, and a heating member 61 at least partially located inside the chamber vaporization 55 and intended to vaporize the liquid fuel.

Plus précisément, le vaporisateur comporte : - une enveloppe creuse 63, délimitant intérieurement la chambre de vaporisation 55, et dans laquelle est ménagée l'entrée de carburant liquide 57 et la sortie de vapeur 59 ; - une bougie 61, faisant office d'organe chauffant ; - un générateur électrique 65 d'alimentation de la bougie 61, raccordé électriquement à la bougie 61 et piloté par l'organe de pilotage 31 ; - des moyens non représentés de fixation de l'enveloppe 63 à la paroi du collecteur d'échappement 19. More specifically, the vaporizer comprises: - a hollow envelope 63, internally defining the vaporization chamber 55, and in which is formed the liquid fuel inlet 57 and the steam outlet 59; a candle 61, acting as a heating member; an electric generator 65 for supplying the spark plug 61, electrically connected to the spark plug 61 and controlled by the piloting member 31; - means not shown for fixing the casing 63 to the wall of the exhaust manifold 19.

Comme visible sur la Figure, la chambre de vaporisation 55 est située à l'intérieur du collecteur d'échappement 19. Plus précisément, la chambre de vaporisation est délimitée par une extrémité distale 67 de l'enveloppe creuse, cette extrémité distale étant située à l'intérieur du collecteur d'échappement 19. L'extrémité proximale 69 de l'enveloppe est située à l'extérieur du collecteur d'échappement 19. Ainsi, le collecteur d'échappement 19 présente un orifice 71 pour le montage du vaporisateur, l'enveloppe 63 étant engagée dans cet orifice 71 et raccordée de manière étanche au bord périphérique de l'orifice 71. Par exemple, l'enveloppe 63 est vissée à la paroi du collecteur d'échappement 19, ou soudée par une soudure étanche. Si nécessaire, un joint d'étanchéité est interposé entre l'enveloppe 63 et la paroi du collecteur 19. L'organe chauffant, comme indiqué ci-dessus, est une bougie, par exemple du type décrit dans FR0758505. L'organe chauffant fonctionne par effet Joule. L'organe chauffant 61 comporte par exemple une partie filetée 75 destinée à coopérer avec un taraudage porté par l'enveloppe 63, et une partie active de chauffage 77. Le taraudage est ménagé à l'extrémité proximale de l'enveloppe 63. La partie filetée 75 est vissée de manière étanche dans ledit taraudage, avec si nécessaire interposition d'un joint d'étanchéité. La partie active de chauffage 77 est disposée à l'intérieur de la chambre de vaporisation 55. Elle comporte par exemple une résistance chauffante non représentée, raccordée électriquement au générateur électrique 65 à travers la partie filetée 75. L'entrée 57 de carburant liquide est raccordée au conduit 51. As can be seen in the Figure, the vaporization chamber 55 is located inside the exhaust manifold 19. More precisely, the vaporization chamber is delimited by a distal end 67 of the hollow envelope, this distal end being located at the inside of the exhaust manifold 19. The proximal end 69 of the casing is located outside the exhaust manifold 19. Thus, the exhaust manifold 19 has an orifice 71 for mounting the vaporizer, the envelope 63 being engaged in this orifice 71 and sealingly connected to the peripheral edge of the orifice 71. For example, the envelope 63 is screwed to the wall of the exhaust manifold 19, or welded by a sealed weld. If necessary, a seal is interposed between the casing 63 and the wall of the manifold 19. The heating element, as indicated above, is a spark plug, for example of the type described in FR0758505. The heating element operates by Joule effect. The heating member 61 comprises for example a threaded portion 75 intended to cooperate with a tapping carried by the casing 63, and an active heating portion 77. The tapping is formed at the proximal end of the casing 63. threaded thread 75 is screwed tightly into said tapping, with if necessary interposition of a seal. The active heating portion 77 is disposed inside the vaporization chamber 55. It comprises, for example, a heating resistor, not shown, electrically connected to the electric generator 65 through the threaded portion 75. The liquid fuel inlet 57 is connected to the conduit 51.

L'organe de pilotage 31 comporte des moyens d'estimation pour estimer si le filtre à particules 43 et/ou le piège à NOx 41 ont besoin d'être régénérés, et des moyens pour commander l'introduction de carburant dans le collecteur d'échappement par le dispositif 29 prévu à cet effet, quand les moyens d'estimation estiment que le filtre à particules et/ou le piège à NOx ont besoin d'être régénérés. Les moyens d'estimation peuvent comporter par exemple des sondes de pression permettant de déterminer la perte de charge au niveau du filtre à particules 43. Ils peuvent également comporter un calculateur, ou une partie de calculateur, réalisant l'estimation des besoins de régénération en fonction de données relatives à la vie du véhicule et notamment au fonctionnement du moteur thermique. Ces données se trouvent par exemple dans le calculateur le pilotage du moteur thermique. Ces données peuvent être par exemple le nombre de kilomètres parcourus depuis la précédente régénération, des données liées à la charge instantanée du moteur thermique, aux températures des gaz d'échappement à l'instant donné, des données concernant l'historique de fonctionnement du moteur, etc.. L'organe de pilotage 31 est prévu pour commander le déclenchement ou l'arrêt de l'alimentation électrique 65, et pour commander le fonctionnement de l'organe de dosage 53. L'organe de pilotage 31 est également prévu pour déterminer la quantité de carburant liquide à introduire pour la régénération du piège à NOx 41 et/ou du filtre à particules 43. L'organe de pilotage détermine ladite quantité en fonction de données se trouvant dans le calculateur de pilotage du moteur thermique, par exemple le temps de fonctionnement et la charge du moteur thermique depuis la précédente régénération. Le fonctionnement de la ligne d'échappement décrite ci-dessus va maintenant être détaillé. Quand le moteur thermique est en fonctionnement, les gaz d'échappement sortent des chambres de combustion 3 par les sorties 11 et sont captés par les entrées 21 du collecteur d'échappement. Les gaz d'échappement sortent du collecteur 19 par la sortie 33, entraînent la turbine 35 et traversent successivement le catalyseur d'oxydation 25, le piège à NOx 41 et le filtre à particules 43. Ils sont relâchés dans l'atmosphère par l'intermédiaire de la canule 45. Dans le catalyseur d'oxydation, les HC sont oxydés en CO2 et en H2O. Les CO sont oxydés en CO2. The control member 31 comprises estimation means for estimating whether the particulate filter 43 and / or the NOx trap 41 need to be regenerated, and means for controlling the introduction of fuel into the collector. exhaust by the device 29 provided for this purpose, when the estimation means estimate that the particulate filter and / or the NOx trap need to be regenerated. The estimation means may comprise, for example, pressure probes making it possible to determine the pressure drop at the level of the particulate filter 43. They may also comprise a calculator, or a calculator part, making the estimation of the regeneration requirements in function of data relating to the life of the vehicle and in particular to the operation of the heat engine. These data are found for example in the computer control of the engine. These data can be for example the number of kilometers traveled since the previous regeneration, data related to the instantaneous load of the engine, the temperatures of the exhaust gases at the given moment, data concerning the engine operating history. , etc .. The control member 31 is provided to control the tripping or stopping of the power supply 65, and to control the operation of the metering member 53. The control member 31 is also intended to determining the amount of liquid fuel to be introduced for the regeneration of the NOx trap 41 and / or the particulate filter 43. The control member determines said quantity according to data in the control computer of the engine, for example the operating time and the load of the heat engine since the previous regeneration. The operation of the exhaust line described above will now be detailed. When the heat engine is in operation, the exhaust gases exit the combustion chambers 3 through the outlets 11 and are sensed by the inputs 21 of the exhaust manifold. The exhaust gases exit the manifold 19 through the outlet 33, drive the turbine 35 and successively pass through the oxidation catalyst 25, the NOx trap 41 and the particulate filter 43. They are released into the atmosphere by the intermediate of the cannula 45. In the oxidation catalyst, the HC are oxidized to CO2 and H2O. COs are oxidized to CO2.

Dans le piège à NOx, les NOx contenus dans les gaz d'échappement sont fixés pendant une phase d'accumulation. Pendant une phase de régénération du piège à NOx, les NOx fixés par le piège 41 sont convertis en N2 et relâchés dans l'atmosphère. Dans le filtre à particules, les particules de suie provenant du moteur sont bloquées pendant une phase d'accumulation. Pendant une phase de régénération, les particules de suie sont brûlées à haute température, et relâchées dans l'atmosphère. L'organe de pilotage 31 estime périodiquement si le filtre à particules et/ou le piège à NOx ont besoin d'être régénérés. Par exemple, quand le véhicule a parcouru un nombre de kilomètres prédéterminé depuis la précédente régénération, le calculateur déclenche la régénération du piège à NOx et du filtre à particules. Pour ce faire, l'organe de pilotage déclenche l'alimentation électrique de l'organe chauffant 61, en activant l'alimentation électrique 65. Après éventuellement un temps de latence permettant la préchauffe de l'organe chauffant 61, l'organe de pilotage déclenche l'alimentation du vaporisateur 47 en carburant liquide, en activant l'organe de dosage 53. Le carburant liquide provenant de la réserve 49 pénètre dans la chambre de vaporisation 55 par l'entrée 57. Sous l'effet de la chaleur dégagée par l'organe chauffant 61, le carburant liquide est vaporisé en totalité. L'organe chauffant 61 est dimensionné pour chauffer la chambre de vaporisation 55 à une température supérieure à la température de vaporisation de tous les hydrocarbures contenus dans le carburant liquide. Sous l'effet de la vaporisation du carburant liquide, la pression dans la chambre de vaporisation est plus élevée que la pression dans le collecteur d'échappement. Sous l'effet de cette différence de pression, les vapeurs de carburant sortent de la chambre de combustion par la sortie de vapeur 59 et pénètrent dans le collecteur 19. Elles se mélangent aux gaz d'échappement et quittent le collecteur par la sortie 33. In the NOx trap, the NOx contained in the exhaust gas is fixed during an accumulation phase. During a regeneration phase of the NOx trap, the NOx fixed by the trap 41 are converted to N2 and released into the atmosphere. In the particulate filter, the soot particles from the engine are blocked during an accumulation phase. During a regeneration phase, the soot particles are burned at high temperature and released into the atmosphere. The control member 31 periodically estimates whether the particulate filter and / or the NOx trap need to be regenerated. For example, when the vehicle has traveled a predetermined number of kilometers since the previous regeneration, the computer triggers the regeneration of the NOx trap and the particulate filter. To do this, the control member triggers the power supply of the heating member 61, by activating the power supply 65. After a possible latency time for preheating the heating member 61, the control member triggers the supply of the vaporizer 47 with liquid fuel, by activating the metering member 53. The liquid fuel from the reservoir 49 enters the vaporization chamber 55 through the inlet 57. Under the effect of the heat generated by the heating member 61, the liquid fuel is vaporized in its entirety. The heating member 61 is sized to heat the vaporization chamber 55 to a temperature above the vaporization temperature of all the hydrocarbons contained in the liquid fuel. Under the vaporization of the liquid fuel, the pressure in the vaporization chamber is higher than the pressure in the exhaust manifold. Under the effect of this difference in pressure, the fuel vapors leave the combustion chamber via the steam outlet 59 and enter the manifold 19. They mix with the exhaust gas and leave the manifold via the outlet 33.

Les vapeurs de carburant mélangées au gaz d'échappement traversent ensuite la turbine 35 du turbo compresseur. En traversant la turbine, elles sont intimement mélangées aux gaz d'échappement. Les vapeurs de carburant atteignent ensuite le catalyseur d'oxydation 25. The fuel vapors mixed with the exhaust gas then pass through the turbine 35 of the turbo compressor. While crossing the turbine, they are intimately mixed with the exhaust gases. The fuel vapors then reach the oxidation catalyst 25.

En présent d'oxygène, une partie du carburant est oxydée dans le catalyseur d'oxydation 25, et se décompose en divers produits (H2O, CO2, H2 ...). Cette oxydation s'accompagne d'un fort dégagement de chaleur, qui élève la température des gaz d'échappement au-dessus de la température limite permettant de régénérer le filtre à particules et le piège à NOx. Cette température limite vaut par exemple 600°C. Les gaz d'échappement, contenant la fraction du carburant non oxydé et les sous produits de la décomposition du carburant dans le catalyseur d'oxydation, traversent ensuite le piège à NOx. Le carburant et/ou l'hydrogène à haute température provoque la régénération du piège à NOx, les NOx étant convertis en azote gazeux N2 et entraînés avec les gaz d'échappement. Les gaz d'échappement traversent ensuite le filtre à particules, et régénèrent ce filtre à particules. A haute température et en présence d'oxygène, les particules de suie bloquées par le filtre à particules sont converties en CO2 et sont entraînées avec les gaz d'échappement. In oxygen present, a portion of the fuel is oxidized in the oxidation catalyst 25, and is decomposed into various products (H2O, CO2, H2 ...). This oxidation is accompanied by a strong release of heat, which raises the temperature of the exhaust gas above the limit temperature to regenerate the particulate filter and the NOx trap. This limit temperature is for example 600 ° C. The exhaust gases, containing the fraction of the unoxidized fuel and the byproducts of the decomposition of the fuel in the oxidation catalyst, then pass through the NOx trap. Fuel and / or hydrogen at high temperature causes regeneration of the NOx trap, NOx being converted to nitrogen gas N2 and entrained with the exhaust gas. The exhaust gases then pass through the particulate filter, and regenerate this particulate filter. At high temperature and in the presence of oxygen, soot particles blocked by the particulate filter are converted to CO2 and are entrained with the exhaust gas.

L'organe de pilotage 31 interrompt l'introduction de carburant dans le collecteur d'échappement une fois que la quantité prédéterminée de carburant a été introduite. En variante, l'organe de pilotage peut déterminer une durée de régénération, et interrompre l'introduction de carburant quand la durée prédéterminée est écoulée. D'autres modes de pilotage du dispositif d'introduction sont possibles. La ligne d'échappement décrite ci-dessus présente de multiples avantages. Du fait que le dispositif d'introduction d'un carburant à l'intérieur du collecteur d'échappement comporte un vaporisateur de carburant, pourvu d'une chambre de vaporisation ayant une entrée de carburant liquide et une sortie de vapeur débouchant à l'intérieur du collecteur d'échappement, et d'un organe chauffant au moins partiellement situé à l'intérieur de la chambre de vaporisation et prévu pour vaporiser le carburant liquide, le carburant introduit à l'intérieur du collecteur d'échappement est entièrement sous forme vapeur. En effet, même si le moteur fonctionne à faible charge et si la température des gaz d'échappement pénétrant dans le collecteur d'échappement est inférieure à 200°C par exemple, le carburant liquide sera entièrement vaporisé à l'intérieur du vaporisateur. Le degré de vaporisation du carburant liquide est donc indépendant du point de fonctionnement du moteur. Il est indépendant du débit et de la température des gaz d'échappement traversant le collecteur d'échappement. De ce fait, les gaz d'échappement quittant le collecteur et pénétrant dans la turbine du turbo compresseur ne contiennent aucune gouttelette de carburant liquide. Le risque que de telles gouttelettes endommagent les aubes du rotor de la turbine est réduit pratiquement à zéro. Par ailleurs, le dispositif d'introduction est particulièrement compact, car il ne nécessite pas l'implantation d'une chambre de vaporisation à l'extérieur du collecteur. La chambre de vaporisation est située au moins partiellement à l'intérieur du collecteur d'échappement. Seule une petite partie du vaporisateur fait saillie en dehors de l'enveloppe du collecteur. Le fait de réaliser l'introduction de carburant au niveau du collecteur d'échappement, c'est-à-dire en amont du turbo compresseur, permet d'obtenir un excellent mélange des vapeurs de carburant dans les gaz d'échappement, ces vapeurs étant mélangées aux gaz d'échappement lors du passage dans la turbine du turbo compresseur. Par ailleurs, les vapeurs de carburant sont oxydées en aval du turbo compresseur, et ne sont pas oxydées dans le collecteur ni dans le conduit reliant le collecteur à la turbine du turbo compresseur. Ainsi, il ne se produit pas de dégagement de chaleur du fait de l'oxydation du carburant en amont du turbo compresseur. Un tel dégagement de chaleur contribue à augmenter la charge de la turbine du turbo compresseur et donc à augmenter la charge du compresseur alimentant en air le collecteur d'admission. Une telle augmentation de charge doit être imperceptible pour le conducteur. De ce fait, il est nécessaire d'effectuer des corrections par l'intermédiaire du calculateur de pilotage du moteur, ce qui rend le système de pilotage plus complexe et plus difficile à mettre au point. De telles corrections sont inutiles avec le dispositif d'injection de l'invention. La ligne d'échappement décrite ci-dessus peut présenter de multiples variantes. The control member 31 interrupts the introduction of fuel into the exhaust manifold once the predetermined amount of fuel has been introduced. Alternatively, the control member can determine a regeneration time, and interrupt the introduction of fuel when the predetermined time has elapsed. Other modes of piloting the introduction device are possible. The exhaust line described above has many advantages. Because the fuel introduction device inside the exhaust manifold includes a fuel vaporizer, provided with a vaporization chamber having a liquid fuel inlet and a vapor outlet opening therein of the exhaust manifold, and a heating element at least partially located inside the vaporization chamber and provided for vaporizing the liquid fuel, the fuel introduced into the exhaust manifold is entirely in vapor form . Indeed, even if the engine runs at low load and if the temperature of the exhaust gas entering the exhaust manifold is less than 200 ° C for example, the liquid fuel will be fully vaporized inside the vaporizer. The degree of vaporization of the liquid fuel is therefore independent of the operating point of the engine. It is independent of the flow and temperature of the exhaust gas passing through the exhaust manifold. As a result, the exhaust gases leaving the manifold and entering the turbo compressor turbine do not contain any droplets of liquid fuel. The risk of such droplets damaging the rotor blades of the turbine is reduced to practically zero. Moreover, the introduction device is particularly compact, because it does not require the implantation of a vaporization chamber outside the collector. The vaporization chamber is located at least partially inside the exhaust manifold. Only a small portion of the vaporizer protrudes out of the collector casing. The fact of making the introduction of fuel at the exhaust manifold, that is to say upstream of the turbo compressor, makes it possible to obtain an excellent mixture of the fuel vapors in the exhaust gases, these vapors being mixed with the exhaust gas when passing through the turbine of the turbo compressor. Furthermore, the fuel vapors are oxidized downstream of the turbo compressor, and are not oxidized in the manifold or in the conduit connecting the manifold to the turbo compressor turbine. Thus, it does not occur heat release due to the oxidation of the fuel upstream of the turbo compressor. Such heat generation helps to increase the turbine load of the turbo compressor and thus increase the load of the compressor supplying air to the intake manifold. Such an increase in load must be imperceptible to the driver. Therefore, it is necessary to make corrections via the engine control computer, which makes the steering system more complex and more difficult to develop. Such corrections are unnecessary with the injection device of the invention. The exhaust line described above can have multiple variants.

La ligne d'échappement ne comporte pas nécessairement un turbo compresseur intercalé entre le collecteur d'échappement et le catalyseur d'oxydation. L'organe chauffant du dispositif d'introduction peut être de tout type. Ce n'est pas nécessaire une bougie. Il ne fonctionne pas nécessairement par effet Joule. La chambre de vaporisation pourrait comporter une zone avec une entrée de gaz d'échappement et une sortie pour le carburant vaporisé mélangé aux gaz d'échappement. The exhaust line does not necessarily include a turbo compressor interposed between the exhaust manifold and the oxidation catalyst. The heating member of the introduction device can be of any type. It is not necessary a candle. It does not necessarily work by Joule effect. The vaporization chamber could include an area with an exhaust gas inlet and an outlet for the vaporized fuel mixed with the exhaust gas.

Le moteur thermique n'est pas nécessairement un moteur diesel, mais peut être un moteur dit à essence, fonctionnant selon un cycle d'Otto. La chambre de vaporisation n'est pas nécessairement située à l'intérieur du collecteur d'échappement, mais pourrait être disposée à l'extérieur. Le pilotage du dispositif d'introduction peut être réalisé selon différentes stratégies en vue de régénérer le filtre à particules et/ou le piège à NOx. La ligne d'échappement peut ne pas comporter de piège à NOx et comporter seulement un filtre à particules. Le vaporisateur pourrait être fixé, non pas au collecteur d'échappement, mais à une autre structure de la ligne d'échappement et/ou du véhicule automobile. The engine is not necessarily a diesel engine, but can be a gasoline engine running on an Otto cycle. The vaporization chamber is not necessarily located inside the exhaust manifold, but could be disposed outside. The piloting of the introduction device can be carried out according to different strategies in order to regenerate the particulate filter and / or the NOx trap. The exhaust line may not have a NOx trap and may only include a particulate filter. The vaporizer could be attached, not to the exhaust manifold, but to another structure of the exhaust line and / or the motor vehicle.

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Ligne d'échappement de véhicule automobile, la ligne d'échappement (5) comprenant : - un collecteur d'échappement (19), présentant une pluralité d'entrées (21) de gaz d'échappement prévues pour collecter des flux de gaz d'échappement en sortie de chambres de combustion (3) d'un moteur thermique (1) du véhicule automobile ; - un catalyseur d'oxydation (25), intercalé en aval du collecteur d'échappement (19) ; - un dispositif (29) pour introduire un carburant à l'intérieur du collecteur d'échappement (19) ; caractérisée en ce que le dispositif pour introduire un carburant (29) comporte un vaporisateur (47) dudit carburant, pourvu d'une chambre de vaporisation (55) ayant une entrée (57) de carburant liquide et une sortie de vapeur (59) débouchant à l'intérieur du collecteur d'échappement (19), et d'un organe chauffant (61) au moins partiellement situé à l'intérieur de la chambre de vaporisation (55) et prévu pour vaporiser le carburant liquide. REVENDICATIONS1. Motor vehicle exhaust line, the exhaust line (5) comprising: - an exhaust manifold (19), having a plurality of exhaust gas inlets (21) provided for collecting gas streams; exhaust outlet of combustion chambers (3) of a heat engine (1) of the motor vehicle; an oxidation catalyst (25) interposed downstream of the exhaust manifold (19); - a device (29) for introducing a fuel into the exhaust manifold (19); characterized in that the device for introducing a fuel (29) comprises a vaporizer (47) of said fuel, provided with a vaporization chamber (55) having an inlet (57) of liquid fuel and a steam outlet (59) opening within the exhaust manifold (19), and a heating member (61) at least partially located within the vaporization chamber (55) and provided for vaporizing the liquid fuel. 2. Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe chauffant (61) fonctionne par effet Joule. 2. Exhaust line according to claim 1, characterized in that the heating member (61) operates by Joule effect. 3. Ligne d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe chauffant (61) est une bougie. 3. Exhaust line according to claim 1 or 2, characterized in that the heating member (61) is a candle. 4. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisée en ce qu'elle comprend un turbo compresseur (23) intercalé entre le collecteur d'échappement (19) et le catalyseur d'oxydation (25). 4. Exhaust line according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a turbo compressor (23) interposed between the exhaust manifold (19) and the oxidation catalyst (25). 5. Ligne d'échappement selon la revendication 4, caractérisée en ce que le turbo compresseur (23) comporte une turbine (35), pourvue d'une entrée de gaz (34) 30 raccordée à une sortie de gaz d'échappement (33) du collecteur d'échappement (19), d'une sortie de gaz (36) raccordée au catalyseur d'oxydation (25), et d'un rotor (37) prévu pour être entraîné en rotation par les gaz d'échappement circulant de l'entrée de gaz (34) à la sortie de gaz (36).20 5. Exhaust line according to claim 4, characterized in that the turbo compressor (23) comprises a turbine (35) provided with a gas inlet (34) connected to an exhaust gas outlet (33). ) of the exhaust manifold (19), a gas outlet (36) connected to the oxidation catalyst (25), and a rotor (37) adapted to be rotated by the exhaust gases flowing from the gas inlet (34) to the gas outlet (36). 6. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le vaporisateur (47) est monté sur le collecteur (19) avec la chambre de vaporisation (55) au moins partiellement située à l'intérieur du collecteur d'échappement (19). 6. Exhaust line according to any one of the preceding claims, characterized in that the vaporizer (47) is mounted on the manifold (19) with the vaporization chamber (55) at least partially located inside the collector exhaust (19). 7. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carburant est du gasoil. 7. Exhaust line according to any one of the preceding claims, characterized in that the fuel is gas oil. 8. Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un filtre à particules (43) intercalé en aval du catalyseur d'oxydation (25), et un organe (31) de pilotage du dispositif d'introduction d'un carburant (29) avec des moyens d'estimation pour estimer si le filtre à particules (43) a besoin d'être régénéré, et des moyens pour commander l'introduction de carburant dans le collecteur d'échappement (19) quand les moyens d'estimation estiment que le filtre à particules (43) a besoin d'être régénéré. 8. Exhaust line according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a particulate filter (43) interposed downstream of the oxidation catalyst (25), and a member (31) for controlling the fuel introduction device (29) with estimation means for estimating whether the particulate filter (43) needs to be regenerated, and means for controlling the introduction of fuel into the exhaust manifold (19) when the estimating means estimates that the particulate filter (43) needs to be regenerated. 9. Ensemble d'échappement avec un moteur Diesel (1) ayant des chambres de combustion (3), et une ligne d'échappement (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, les entrées (21) de gaz d'échappement du collecteur d'échappement (19) étant raccordées à des sorties (11) de gaz d'échappement desdites chambres de combustion (3). 9. Exhaust assembly with a diesel engine (1) having combustion chambers (3), and an exhaust line (5) according to any one of the preceding claims, the exhaust gas inlets (21). exhaust manifold (19) being connected to exhaust gas outlets (11) of said combustion chambers (3).
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