EP1866609A2 - Procede de mesure par traçage au co2 du debit des gaz d'echappement bruts en sortie d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile et installation de mesure pour la mise en oeuvre d'un tel procede - Google Patents

Procede de mesure par traçage au co2 du debit des gaz d'echappement bruts en sortie d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile et installation de mesure pour la mise en oeuvre d'un tel procede

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EP1866609A2
EP1866609A2 EP06726283A EP06726283A EP1866609A2 EP 1866609 A2 EP1866609 A2 EP 1866609A2 EP 06726283 A EP06726283 A EP 06726283A EP 06726283 A EP06726283 A EP 06726283A EP 1866609 A2 EP1866609 A2 EP 1866609A2
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EP
European Patent Office
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diluted
raw
measuring
flow rate
analyzer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06726283A
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German (de)
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Inventor
Vincent Foulart
Bertrand Petit
Jean-Pierre Schiltz
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • F02B77/085—Safety, indicating, or supervising devices with sensors measuring combustion processes, e.g. knocking, pressure, ionization, combustion flame
    • F02B77/086—Sensor arrangements in the exhaust, e.g. for temperature, misfire, air/fuel ratio, oxygen sensors
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
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    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0018—Sample conditioning by diluting a gas

Definitions

  • the present invention generally relates to the measurement of exhaust gas flow at the outlet of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • It relates more particularly to a measurement method by CO2 tracing of the flow of the raw exhaust gas at the outlet of an internal combustion engine of a motor vehicle and a measuring installation for implementing the tracing measurement method. to CO2.
  • the invention finds a particularly advantageous application for the second-second determination of the masses of the pollutant constituents in the exhaust gas, the measurement of the flow of the exhaust gas being an intermediate step.
  • An overall analysis of the concentrations of the pollutant constituents of the raw exhaust gas at the output of an engine can be carried out.
  • the analysis carried out is a sampling bag analysis and is carried out over the entire duration of the measuring cycle. The mass of each of the pollutant constituents emitted over the entire measurement cycle is then obtained.
  • the determination of the flow rate of the raw exhaust gas second per second output of the second engine per second makes it possible to determine the masses of pollutant constituents of the exhaust gas second per second.
  • the two types of measurement are usually combined, the measurement by global analysis and the measurement by modal analysis, and the results obtained are correlated.
  • such a method of measuring by CO2 tracing the flow of the raw exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle comprises the following steps: a flow of raw exhaust gas is collected in a measurement pipe at the outlet of an exhaust line of an internal combustion engine, the crude CO2 level is measured in the flow rate of the raw exhaust gas circulating at through the measurement line with the aid of a raw CO2 analyzer, raw exhaust gas flowing through the measuring line is injected into said flow rate with a flow of fresh dilution air to obtain a flow rate of gas.
  • the diluted CO2 content in said diluted exhaust gas flow rate is measured with a diluted CO2 analyzer, the flow rate of said diluted exhaust gas is measured, the dilution factor is calculated corresponding to the ratio of the gross CO2 content measured to the measured diluted CO2 content, and - the flow rate of the raw exhaust gas at the engine outlet is deducted from the measurement of the diluted exhaust gas flow and the dilution factor internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the raw CO2 analyzer and the diluted CO2 analyzer have a priming time of a few seconds in order to be able to measure the amount of CO2 present in the exhaust gas flow rate. gross or diluted exhaust flow.
  • a first flow of raw exhaust gas is emitted into the exhaust line. This flow of raw exhaust gas is collected at the outlet of the exhaust line by the measuring pipe. It then arrives at the level of the raw CO2 analyzer, then, after dilution, it arrives at the level of the diluted CO2 analyzer.
  • the raw CO2 analyzer and the diluted CO2 analyzer do not have the time to calculate the corresponding raw and diluted CO2 content in the raw or diluted exhaust flow rate. .
  • this method it is not possible to know the dilution factor of the raw exhaust gas during the starting phase of the engine. It follows that we can not find by calculation the flow of the raw exhaust gas from the flow of diluted exhaust gas whose value is known.
  • the raw CO2 analyzer and the diluted CO2 analyzer are defused because they no longer measure CO2.
  • the present invention proposes a process for measuring by CO2 tracing the flow of the raw exhaust gas at the outlet of an internal combustion engine of a motor vehicle by means of which it is possible to measure the flow rate of the raw exhaust gas at the output of the internal combustion engine during the starting phase of the engine and the phases of fuel injection cuts in the engine.
  • a method for measuring by CO2 tracing the flow rate of the raw exhaust gas at the outlet of an internal combustion engine of a motor vehicle comprising the following steps: collecting in a pipe measuring a raw exhaust gas flow at the outlet of an exhaust line of an internal combustion engine, the gross CO2 content is measured in the flow rate of the raw exhaust gas flowing through the measurement pipe using a raw CO2 analyzer, said raw exhaust gas flowing through the measuring pipe is injected into said flow rate with a fresh dilution air flow in order to obtain a diluted exhaust gas flow rate, the diluted CO2 content in said gas flow rate is measured.
  • the flow rate of the diluted exhaust gas is measured, the dilution factor corresponding to the ratio of the gross CO2 content measured to the measured diluted CO2 level is calculated, and the flow rate of the raw exhaust gas from the internal combustion engine of the motor vehicle is deduced from the measurement of the flow rate of the diluted exhaust gas and the dilution factor, in which it is expected that, before starting the engine With internal combustion, a known flow rate of a mixture of CO2 and N2 gases is injected into the measuring pipe in order to prime the raw CO2 analyzer and the diluted CO2 analyzer.
  • the known rate of mixing of CO2 and N2 gases is injected until the flow rate of the diluted gas mixtures reaches the diluted CO2 analyzer.
  • said known rate of mixing of CO2 and N2 gases is injected during fuel injection cuts in the internal combustion engine.
  • the known rate of mixing of CO 2 and N 2 gases is injected during the entire process of measuring the flow rate of the raw exhaust gases.
  • upstream of the injection of the known flow rate of CO 2 and N 2 gas mixture is analyzed the pollutant components of the raw exhaust gases before and after passage through a catalytic converter. output of the internal combustion engine.
  • part of the volume of the diluted gas mixtures is taken from a sampling bag in order to carry out an overall analysis at the end of the measurement cycle. polluting constituents of the diluted gas mixtures.
  • part of the volume of air is recovered in a sampling bag. dilution costs.
  • account is taken of the volume of the diluted gas mixture taken from the corresponding sampling bag and the volume gross exhaust gas taken by the analyzers of pollutant constituents of the raw exhaust gas and the raw CO2 analyzer.
  • the invention also relates to a measuring installation for implementing the CO2 tracing measurement method which comprises:
  • a measurement pipe adapted to be connected to an outlet of an exhaust line of an internal combustion engine
  • a crude CO2 analyzer positioned on the measurement pipe for measuring the raw CO2 content in the flow rate of the raw exhaust gases from said exhaust line,
  • a diluted CO2 analyzer positioned on the measuring pipe for measuring the diluted CO2 content in the flow rate of the diluted gas mixtures, means for measuring the flow rate of the diluted gas mixtures and
  • means for determining the flow rate of the raw exhaust gases from the measurement of the flow rate of the diluted gas mixtures and the raw CO2 and diluted CO2 levels characterized in that it comprises upstream of the analyzer of Raw CO2 means for injecting into the measurement line a known flow rate of a mixture of CO2 and N2 gases so as to prime the raw CO2 analyzer and the diluted CO2 analyzer.
  • pollutant component analyzers of the raw exhaust gases and the means for injecting the mixture flow rate of CO2 and N2 gases are arranged downstream of the pollutant constituent pollutants of the raw exhaust gases;
  • At least one sampling bag adapted to take a part of the volume of the diluted gas mixtures
  • upstream means for injecting fresh dilution air at least one sampling bag adapted to take a portion of the fresh air dilution volume
  • rollers arranged under the driving wheels of a motor vehicle with an internal combustion engine adapted to start up said motor vehicle;
  • FIG. 1 is an overall view of the measuring installation according to a first embodiment according to the invention
  • Figure 2 is an overall view of the measuring installation according to a second embodiment according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show two embodiments of a measurement system 10; 10A for implementing a measurement method by CO2 tracing of the flow rate of the raw exhaust gases 3 at the output of an internal combustion engine 1 A of a motor vehicle 1.
  • This measuring device 10; 10A comprises a measurement pipe
  • a gross CO2 analyzer 22 is provided for measuring the raw CO2 content in the flow rate of the gases flowing in the measuring pipe 20 from said exhaust line 2.
  • a diluted CO2 analyzer 24 is positioned on the measuring pipe 20 to measure the diluted CO2 content in the flow rate of the gases flowing in the measurement pipe 20.
  • These means consist here of a sonic neck 25 and means for measuring the pressure and the temperature 27 upstream of the sonic neck 25.
  • the measuring installation comprises, upstream of the raw CO2 analyzer 22, means 30 for injecting into the measuring pipe 20 a known flow rate of a mixture 302 of CO2 gas and N2 gas. way to prime the raw CO2 analyzer 22 and the diluted CO2 analyzer 24 before the start of the 1A engine.
  • the raw exhaust 3 is emitted and arrives at the injection level of the CO2 gas mixture and of N2
  • the meeting of the raw exhaust gases 3 and of this mixture 3OA of CO2 and N2 gases gives rise to a gas mixture flow rate 33.
  • the injection of the air flow rate dilution charge 23A in the gas mixture flow rate 33 gives rise to a flow rate of the diluted gas mixtures 56.
  • Said injection means 30 are sufficiently precise for the flow rate of CO2 and N2 injected into the measurement pipe to be known with certainty and can be subtracted from the gross exhaust gas flow calculated from the dilution factor.
  • these injection means 30 must be mounted sufficiently upstream of the raw CO2 analyzer in order to obtain, after starting the engine 1A, a homogeneous gas mixing flow rate. Finally, these injection means 30 must be insensitive to pressure fluctuations in the exhaust line 2.
  • the measurement system 10; 10A comprises pollutant component analyzers 21 of the raw exhaust gas 3 disposed on either side of a catalytic converter 5 and the means 30 of injection of the mixture flow rate 30A of CO2 and N2 gas are arranged downstream of these pollutant component analyzers 21.
  • the measurement system 10; 10A comprises a sampling bag 26 adapted to take a part of the volume of the diluted gas mixtures 56, and upstream of the injection means 23. dilution air 23A, at least one sampling bag 28 adapted to take a portion of the volume of fresh dilution air 23A.
  • the measuring installation 10 comprises rollers 11 arranged under the drive wheels 7 of a motor vehicle 1 with an internal combustion engine 1 A adapted to start-up. said motor vehicle 1, the non-driving wheels of the motor vehicle being otherwise blocked to avoid driving the vehicle.
  • the measuring device 1 OA comprises means for receiving an internal combustion engine 1 A connected to the exhaust line 2.
  • the two embodiments of the plant according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 are advantageously used for the implementation of a measurement method by CO2 tracing of the flow rate of the raw exhaust gases 3 at the output of a combustion engine internal 1 A of a motor vehicle 1.
  • a known flow rate of a mixture 302 of CO2 and N2 gas is injected into the measuring pipe 20 in order to prime the analyzer.
  • the CO2 is mixed with N2 so as not to saturate the raw CO2 analyzer 22 and the diluted CO2 analyzer 24.
  • the engine 1A is started so as to collect in the measurement pipe 20 a raw exhaust gas flow 3 at the outlet of the exhaust line 2 of the internal combustion engine 1A after passage of said raw exhaust gas. 3 by the catalytic converter 5.
  • a fresh dilution air flow 23A is injected into the gas mixing flow 33, so as to reduce the harmful effect of the water on the gas mixture 33.
  • This injection of fresh dilution air 23A into the gas mixture flow 33 gives rise to a flow rate of the diluted gas mixtures 56.
  • the fresh dilution air flow 23A is adapted to the studied driving cycle consisting of idling phases, cruising phases and acceleration phases.
  • a measurement of the diluted CO2 content in said flow of the diluted gas mixtures 56 is then carried out using a diluted CO2 analyzer 24.
  • the flow rate of said diluted gas mixtures 56 is determined by measuring 25,27 the temperature and the pressure upstream of the sonic neck 27, the characteristics of which are known.
  • the dilution factor corresponding to the ratio of the crude CO2 content measured to the measured diluted CO2 level is calculated. It is then possible to deduce from the flow measurement of the diluted gas mixtures 56 and the dilution factor, the flow rate of the raw exhaust gas 3 at the output of the internal combustion engine 1 A.
  • the known rate of mixing 30A of CO2 and N2 gas is injected at least until the flow rate of the diluted gas mixtures 56 reaches the diluted CO2 analyzer 24.
  • said known flow rate of mixing 3OA of CO2 and N2 gas is injected when fuel injection cuts are detected in the internal combustion engine 1A.
  • This injection of mixture 30A of CO2 gas and of N2 during the fuel injection cuts in the engine 1A makes it possible to have no indeterminate form of the dilution factor during the fuel injection cut-off phases and ensures continuity in the measurement of the flow of the raw exhaust gas 56 at the engine output " IA.”
  • the 3OA gas mixture can be injected.
  • Analyzers of the pollutant constituents 21 give the concentrations of the main pollutant constituents which are here mainly carbon oxides, hydrocarbons, nitrogen oxides and carbon dioxide.
  • the pollutant constituents of the raw exhaust gases 3 are analyzed upstream of the injection of the known flow rate of mixture 302 of CO2 and N2 gas before and after passage through the catalytic converter 5 at the outlet of the internal combustion engine 1A. Since the raw and diluted CO2 22,24 analyzers are primed, it is possible to calculate the second-by-second masses of the different pollutant constituents of the raw exhaust gases 3.
  • a portion of the volume of the diluted gas mixtures 56 is taken from a sampling bag 26 to perform an overall analysis at the end of the measurement of the pollutant constituents of the mixtures. diluted gases 56.
  • a portion of the volume of fresh dilution air 23A is recovered in a sampling bag 28 for calculation. global masses pollutant components on the cycle from the measured concentrations of these pollutant constituents in the sampling bags.
  • the mass of the constituents can then be calculated. exhaust pollutants second by second, especially during the start-up and fuel injection shutdown phases.
  • the present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant within his mind.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de mesure par traçage au CO<SUB>2</SUB> du débit des gaz d'échappement bruts (3) en sortie d'un moteur (1A) à combustion interne d'un véhicule automobile (1). Selon l'invention, le procédé de mesure par traçage au CO<SUB>2</SUB> du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile prévoit que, avant le démarrage du moteur à combustion interne du véhicule automobile, on injecte dans la conduite de mesure (20) un débit connu d'un mélange (30A) de gaz de CO<SUB>2 </SUB>et de N<SUB>2</SUB> de façon à amorcer l'analyseur de CO<SUB>2</SUB> brut (22) et l'analyseur de CO<SUB>2</SUB> dilué (24).

Description

Procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et installation de mesure pour la mise en oeuvre d'un tel procédé
La présente invention concerne de manière générale la mesure de débit des gaz d'échappement en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et une installation de mesure pour la mise en oeuvre du procédé de mesure par traçage au CO2.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la détermination seconde par seconde des masses des constituants polluants dans les gaz d'échappement, la mesure du débit des gaz d'échappement étant une étape intermédiaire. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Pour mesurer par traçage au CO2 les masses des constituants polluants des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, on peut réaliser deux types d'analyse.
On peut effectuer une analyse globale des concentrations des constituants polluants des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur. Dans ce cas l'analyse effectuée est une analyse par sac de prélèvement et s'opère sur toute la durée du cycle de mesure. On obtient alors la masse de chacun des constituants polluants émise sur tout le cycle de mesure.
Lorsque l'on souhaite analyser les masses des constituants polluants des gaz d'échappement seconde par seconde, pour procéder à des réglages du moteur, on effectue ce que l'on appelle une analyse modale.
La détermination du débit des gaz d'échappement bruts seconde par seconde en sortie du moteur seconde par seconde, permet de déterminer les masses des constituants polluants des gaz d'échappement seconde par seconde. On combine habituellement les deux types mesures, la mesure par analyse globale et la mesure par analyse modale, et on corrèle les résultats obtenus.
Actuellement, un tel procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprend les étapes suivantes : on recueille dans une conduite de mesure un débit de gaz d'échappement bruts en sortie d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, on mesure le taux de CO2 brut dans le débit des gaz d'échappement bruts circulant à travers la conduite de mesure à l'aide d'un analyseur de CO2 brut, on injecte dans ledit débit des gaz d'échappement bruts circulant à travers la conduite de mesure un débit d'air frais de dilution pour obtenir un débit de gaz d'échappement dilués, - on mesure le taux de CO2 dilué dans ledit débit des gaz d'échappement dilués à l'aide d'un analyseur de CO2 dilué, on mesure le débit desdits gaz d'échappement dilués, on calcule le facteur de dilution correspondant au rapport du taux de CO2 brut mesuré sur le taux de CO2 dilué mesuré, et - on déduit de la mesure du débit des gaz d'échappement dilués et du facteur de dilution, le débit des gaz d'échappement bruts en sortie du moteur à combustion interne du véhicule automobile.
Dans un tel procédé de mesure il faut prévoir que l'analyseur de CO2 brut et l'analyseur de CO2 diluée ont un temps d'amorçage de quelques secondes pour pouvoir effectuer la mesure du taux de CO2 présent dans le débit des gaz d'échappement bruts ou le débit des gaz d'échappement dilués.
Lors du démarrage du moteur à combustion interne du véhicule automobile, un premier débit de gaz d'échappement bruts est émis dans la ligne d'échappement. Ce débit de gaz d'échappement bruts est recueilli en sortie de la ligne d'échappement par la conduite de mesure. Il arrive alors au niveau de l'analyseur de CO2 brut, puis, après dilution, il arrive au niveau de l'analyseur de CO2 dilué.
À l'arrivée du débit de gaz d'échappement bruts ou dilués aux niveaux de l'analyseur de CO2 brut et de l'analyseur de CO2 dilué, ceux-ci sont amorcés par le CO2 contenu dans le débit de gaz d'échappement bruts ou dilués.
Cependant, pendant cette phase d'amorçage, l'analyseur de CO2 brut et l'analyseur de CO2 dilué n'ont pas le temps de calculer le taux de CO2 brut et dilué correspondant contenu dans le débit des gaz d'échappement bruts ou dilués. Ainsi, par ce procédé, on ne peut pas connaître le facteur de dilution des gaz d'échappement bruts lors de la phase de démarrage du moteur. Il s'en suit qu'on ne peut pas retrouver par le calcul le débit des gaz d'échappement bruts à partir du débit des gaz d'échappement dilués dont on connaît la valeur. De même, lors des phases d'arrêt d'injection de carburant dans le moteur à combustion interne, l'analyseur de CO2 brut et l'analyseur de CO2 dilué se désamorcent car ils ne mesurent plus de CO2. Ici encore, on ne peut pas calculer le facteur de dilution des gaz d'échappement bruts correspondant à ces phases d'arrêt d'injection de carburant. N'ayant pas le débit des gaz d'échappement bruts on ne peut pas non plus calculer les masses des constituants polluants pendant ces phases de démarrage du moteur et d'arrêt d'injection du carburant.
Pourtant, il est particulièrement intéressant de connaître les masses émises des constituants polluants pendant la phase de démarrage du moteur et les phases d'arrêt d'injection du carburant car c'est durant ces phases que l'on a un pic d'émission des hydrocarbures, des oxydes de carbone et des oxydes d'azote, qui sont les plus gros émetteurs de polluants.
OBJET DE L'INVENTION
Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile par lequel il est possible de mesurer le débit des gaz d'échappement bruts en sortie du moteur à combustion interne pendant la phase de démarrage du moteur et les phases de coupures d'injection du carburant dans le moteur.
À cet effet, on propose selon l'invention un procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant les étapes suivantes : on recueille dans une conduite de mesure un débit de gaz d'échappement bruts en sortie d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, on mesure le taux de CO2 brut dans le débit des gaz d'échappement bruts circulant à travers la conduite de mesure à l'aide d'un analyseur de CO2 brut, on injecte dans ledit débit des gaz d'échappement bruts circulant à travers la conduite de mesure un débit d'air frais de dilution pour obtenir un débit de gaz d'échappement dilués, on mesure le taux de CO2 dilué dans ledit débit des gaz d'échappement dilués à l'aide d'un analyseur de CO2 dilué, on mesure le débit des gaz d'échappement dilués, on calcule le facteur de dilution correspondant au rapport du taux de CO2 brut mesuré sur le taux de CO2 dilué mesuré, et on déduit de la mesure du débit des gaz d'échappement dilués et du facteur de dilution, le débit des gaz d'échappement bruts en sortie du moteur à combustion interne du véhicule automobile, dans lequel il est prévu que, avant le démarrage du moteur à combustion interne, on injecte dans la conduite de mesure un débit connu d'un mélange de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut et l'analyseur de CO2 dilué.
Ainsi, grâce à l'amorçage préalable de l'analyseur de CO2 brut et de l'analyseur de CO2 dilué, il est possible de mesurer le débit des gaz d'échappement bruts en sortie du moteur à combustion interne pendant la phase de démarrage du moteur et les phases de coupures d'injection du carburant dans le moteur.
Lorsque les gaz d'échappement bruts sont émis et arrivent au niveau de l'injection du mélange de gaz de CO2 et de N2, la rencontre des gaz d'échappement bruts et de ce mélange de gaz de CO2 et de N2, donne naissance à un débit de mélange de gaz. Par la suite, l'injection du débit d'air frais de dilution dans le débit de mélange de gaz donne naissance à un débit des mélanges de gaz dilués.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, on injecte le débit connu de mélange de gaz de CO2 et de N2 jusqu'à ce que le débit des mélanges de gaz dilués arrive à l'analyseur de CO2 dilué. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, on injecte ledit débit connu de mélange de gaz de CO2 et de N2 pendant les coupures d'injection du carburant dans le moteur à combustion interne. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, on injecte le débit connu de mélange de gaz de CO2 et de N2 pendant toute la durée du procédé de la mesure de débit des gaz d'échappement bruts.
Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, on analyse en amont de l'injection du débit connu de mélange de gaz de CO2 et de N2 les constituants polluants des gaz d'échappement bruts avant et après passage dans un convertisseur catalytique en sortie du moteur à combustion interne.
Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, avant la mesure du débit desdits mélanges de gaz dilués on prélève une partie du volume des mélanges de gaz dilués dans un sac de prélèvement pour effectuer une analyse globale, en fin de cycle de mesure, des constituants polluants des mélanges de gaz dilués.
Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, lors de l'étape d'injection du débit d'air frais de dilution dans le débit de mélange de gaz, on récupère dans un sac de prélèvement une partie du volume d'air frais de dilution.
Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, pour le calcul du débit des gaz d'échappement bruts en sortie du moteur à combustion interne on tient compte du volume de mélange de gaz dilués prélevé dans le sac de prélèvement correspondant et du volume des gaz d'échappements bruts prélevé par les analyseurs des constituants polluants des gaz d'échappement bruts et l'analyseur de CO2 brut.
L'invention concerne également une installation de mesure pour la mise en oeuvre du procédé de mesure par traçage au CO2 qui comprend :
- une conduite de mesure adaptée à être raccordée à une sortie d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne,
- un analyseur de CO2 brut positionné sur la conduite de mesure pour mesurer le taux de CO2 brut dans le débit des gaz d'échappement bruts provenant de ladite ligne d'échappement,
- des moyens d'injection d'air frais de dilution, dans la conduite de mesure en aval de l'analyseur de CO2 brut,
- un analyseur de CO2 dilué, positionné sur la conduite de mesure pour mesurer le taux de CO2 dilué dans le débit des mélanges de gaz dilués, - des moyens pour mesurer le débit des mélanges de gaz dilués et,
- des moyens pour déterminer le débit des gaz d'échappement bruts à partir de la mesure du débit des mélanges de gaz dilués et des taux de CO2 brut et de CO2 dilué, caractérisée en ce qu'elle comprend en amont de l'analyseur de CO2 brut des moyens pour injecter dans la conduite de mesure un débit connu d'un mélange de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut et l'analyseur de CO2 dilué.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'installation de mesure du débit des gaz d'échappement bruts selon l'invention sont les suivantes :
- elle comprend des analyseurs de constituants polluants des gaz d'échappement bruts et les moyens d'injection du débit de mélange de gaz de CO2 et de N2 sont disposés en aval des analyseurs des constituants polluants des gaz d'échappement bruts ;
- elle comprend au moins un sac de prélèvement adapté à prélever une partie du volume des mélanges de gaz dilués ;
- elle comprend en amont des moyens d'injection d'air frais de dilution au moins un sac de prélèvement adapté à prélever une partie du volume d'air frais de dilution ;
- elle comprend des rouleaux disposés sous les roues motrices d'un véhicule automobile à moteur à combustion interne adaptés à la mise en route dudit véhicule automobile ; et
- elle comprend des moyens de réception d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile relié à la ligne d'échappement.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : la figure 1 est une vue d'ensemble de l'installation de mesure selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue d'ensemble de l'installation de mesure selon un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention. Sur les figures 1 et 2 on a représenté deux modes de réalisation d'une installation de mesure 10;10A pour la mise en oeuvre d'un procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts 3 en sortie d'un moteur à combustion interne 1 A d'un véhicule automobile 1. Cette installation de mesure 10;10A comprend une conduite de mesure
20 adaptée à être raccordée à une sortie d'une ligne d'échappement 2 d'un moteur à combustion interne 1 A comprenant ici un convertisseur catalytique 5.
Sur la conduite de mesure 20, il est prévu un analyseur de CO2 brut 22 pour mesurer le taux de CO2 brut dans le débit des gaz circulant dans la conduite de mesure 20 provenant de ladite ligne d'échappement 2.
En outre, en aval de l'analyseur de CO2 brut 22, il est prévu des moyens 23 d'injection d'air frais de dilution 23A dans la conduite de mesure 20.
Après lesdits moyens d'injection 23, un analyseur de CO2 dilué 24 est positionné sur la conduite de mesure 20 pour mesurer le taux de CO2 dilué dans le débit des gaz circulant dans la conduite de mesure 20.
En fin d'installation de mesure 10;10A et avant la sortie atmosphérique 4, on dispose de moyens 25,27 pour mesurer le débit des gaz circulant dans la conduite de mesure 20.
Ces moyens sont constitués ici d'un col sonique 25 et de moyens de mesure de la pression et de la température 27 en amont du col sonique 25.
En outre, des moyens non représentés ici permettent de déterminer par calcul le débit des gaz d'échappement bruts 3 à partir de la mesure du débit des gaz circulant dans la conduite de mesure 20 et des taux de CO2 brut et de CO2 dilué. Avantageusement, selon l'invention, l'installation de mesure comprend en amont de l'analyseur de CO2 brut 22 des moyens 30 pour injecter dans la conduite de mesure 20 un débit connu d'un mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut 22 et l'analyseur de CO2 dilué 24 avant le démarrage du moteur 1 A. Lorsque les gaz d'échappement bruts 3 sont émis et arrivent au niveau de l'injection du mélange de gaz de CO2 et de N2, la rencontre des gaz d'échappement bruts 3 et de ce mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2, donne naissance à un débit de mélange de gaz 33. Par la suite l'injection du débit d'air frais de dilution 23A dans le débit de mélange de gaz 33 donne naissance à un débit des mélanges de gaz dilués 56.
Lesdits moyens d'injection 30 sont suffisamment précis pour que le débit de CO2 et de N2 injecté dans la conduite de mesure soit connu de manière certaine et puisse être ultérieurement soustrait du débit des gaz d'échappement bruts calculé à partir du facteur de dilution.
De plus, ces moyens d'injection 30 doivent être montés suffisamment en amont de l'analyseur de CO2 brut afin d'obtenir après démarrage du moteur 1 A un débit de mélange de gaz 33 homogène. Enfin, ces moyens d'injection 30 doivent être insensibles aux fluctuations de pression dans la ligne d'échappement 2.
Pour le calcul des concentrations des constituants polluants, l'installation de mesure 10;10A comprend des analyseurs de constituants polluants 21 des gaz d'échappement bruts 3 disposés de part et d'autre d'un convertisseur catalytique 5 et les moyens 30 d'injection du débit de mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 sont disposés en aval de ces analyseurs des constituants polluants 21.
En outre, selon le cas typique représenté, l'installation de mesure 10;10A comprend un sac de prélèvement 26 adapté à prélever une partie du volume des mélanges de gaz dilués 56, ainsi qu'en amont des moyens 23 d'injection d'air frais de dilution 23A, au moins un sac de prélèvement 28 adapté à prélever une partie du volume d'air frais de dilution 23A.
Selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1 , l'installation de mesure 10 comprend des rouleaux 11 disposés sous les roues motrices 7 d'un véhicule automobile 1 à moteur à combustion interne 1 A adaptés à la mise en route dudit véhicule automobile 1 , les roues non motrices du véhicule automobile étant par ailleurs bloquées pour éviter l'entraînement du véhicule.
Selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 2, l'installation de mesure 1 OA comprend des moyens de réception d'un moteur à combustion interne 1 A relié à la ligne d'échappement 2. Les deux modes de réalisation de l'installation selon l'invention représentés sur les figures 1 et 2 sont utilisés avantageusement pour la mise en oeuvre d'un procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts 3 en sortie d'un moteur à combustion interne 1 A d'un véhicule automobile 1. Selon ce procédé, avant le démarrage du moteur à combustion interne 1 A du véhicule automobile 1 , on injecte dans la conduite de mesure 20 un débit connu d'un mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut 22 et l'analyseur de CO2 dilué 24. Le CO2 est mélangé avec du N2 pour ne pas saturer l'analyseur de CO2 brut 22 et l'analyseur de CO2 dilué 24.
Puis, on démarre le moteur 1 A de façon à recueillir dans la conduite de mesure 20 un débit de gaz d'échappement bruts 3 en sortie de la ligne d'échappement 2 du moteur à combustion interne 1A après passage desdits gaz d'échappement bruts 3 par le convertisseur catalytique 5.
Au niveau de l'injection du mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2, la rencontre des gaz d'échappement bruts 3 et de ce mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2, donne naissance à un débit de mélange de gaz 33.
Lorsque ce mélange de gaz 33 arrive au niveau de l'analyseur de CO2 brut 22, celui-ci mesure le taux de CO2 brut dans le débit de ce mélange de gaz 33 circulant à travers la conduite de mesure 20.
Après la mesure du taux de CO2 brut dans le débit de mélange de gaz 33, on injecte un débit d'air frais de dilution 23A dans le débit de mélange de gaz 33, de façon à diminuer l'effet néfaste de l'eau sur les mesures effectuées sur le mélange de gaz 33 lors de l'analyse globale, en fin de cycle de mesure, des constituants polluants des mélanges de gaz dilués. Cette injection d'air frais de dilution 23A dans le débit de mélange de gaz 33 donne naissance à un débit des mélanges de gaz dilués 56.
On adapte le débit d'air frais de dilution 23A au cycle de conduite étudié constitué de phases de ralenti, de phases de croisière et de phases d'accélération.
On effectue alors une mesure du taux de CO2 dilué dans ledit débit des mélanges de gaz dilués 56 à l'aide d'un analyseur de CO2 dilué 24.
Puis on détermine le débit desdits mélanges de gaz dilués 56 en mesurant grâce aux moyens de mesure 25,27 la température et la pression en amont du col sonique 27 dont on connaît les caractéristiques.
Enfin, on calcule le facteur de dilution correspondant au rapport du taux de CO2 brut mesuré sur le taux de CO2 dilué mesuré. On peut alors déduire de la mesure du débit des mélanges de gaz dilués 56 et du facteur de dilution, le débit des gaz d'échappement bruts 3 en sortie du moteur à combustion interne 1 A.
Il convient de préciser que le débit connu de mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 est injecté au moins jusqu'à ce que le débit des mélanges de gaz dilués 56 arrive à l'analyseur de CO2 dilué 24.
Par la suite on injecte ledit débit connu de mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 lorsque l'on détecte des coupures d'injection du carburant dans le moteur à combustion interne 1 A. Cette injection de mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 pendant les coupures d'injection du carburant dans le moteur 1A permet de ne pas avoir de forme indéterminée du facteur de dilution lors des phases de coupure d'injection de carburant et assure une continuité dans la mesure du débit des gaz d'échappement bruts 56 en sortie de moteur "IA. Pour simplifier les calculs, on peut injecter le mélange 3OA de gaz de
CO2 et de N2 pendant toute la durée du procédé de mesure de débit des gaz d'échappement bruts 3.
Les analyseurs des constituants polluants 21 donnent les concentrations des principaux constituants polluants qui sont ici principalement les oxydes de carbone, les hydrocarbures, les oxydes d'azote et le dioxyde de carbone.
Les constituants polluants des gaz d'échappement bruts 3 sont analysés en amont de l'injection du débit connu de mélange 3OA de gaz de CO2 et de N2 avant et après passage dans le convertisseur catalytique 5 en sortie du moteur à combustion interne 1 A. Les analyseurs 22,24 de CO2 bruts et dilués étant amorcés, on est capable de calculer les masses seconde par seconde des différents constituants polluants des gaz d'échappement bruts 3.
En outre, selon ce procédé, avant la mesure du débit desdits mélanges de gaz dilués 56 on prélève une partie du volume des mélanges de gaz dilués 56 dans un sac de prélèvement 26 pour effectuer une analyse globale en fin de mesure des constituants polluants des mélanges de gaz dilués 56.
De même, lors de l'injection du débit d'air frais de dilution 23A dans ledit débit des gaz d'échappement bruts 3, on récupère dans un sac de prélèvement 28 une partie du volume d'air frais de dilution 23A pour le calcul global des masses des constituants polluants sur le cycle à partir des concentrations mesurées de ces constituants polluants dans les sacs de prélèvement.
On précise d'ailleurs que pour le calcul du débit des gaz d'échappement bruts 3 en sortie du moteur à combustion interne 1 A on tient compte du volume de mélange de gaz dilués 56 prélevé dans le sac de prélèvement 26 correspondant et du volume des gaz d'échappements bruts 3,33 prélevés par les analyseurs 21 des constituants polluants des gaz d'échappement bruts et l'analyseur de CO2 brut 22.
Grâce à l'amorçage de l'analyseur de CO2 brut 22 et de l'analyseur de CO2 dilué 24 selon l'invention, il est possible de mesurer le débit des gaz d'échappement bruts 3 en sortie du moteur à combustion interne 1 A pendant la phase de démarrage du moteur 1A et les phases de coupures d'injection du carburant dans le moteur 1 A.
Ainsi, connaissant le débit des gaz d'échappement bruts 3, la concentration de tous les constituants polluants des gaz d'échappement bruts 3, leur masse volumique ainsi que le débit de CO2 et de N2 injecté, on peut alors calculer la masse des constituants polluants des gaz d'échappement seconde par seconde, en particulier pendant les phases de démarrage et de coupure d'injection de carburant. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure par traçage au CO2 du débit des gaz d'échappement bruts (3) en sortie d'un moteur à combustion interne (1 A) d'un véhicule automobile (1 ), qui comprend les étapes suivantes : a) on recueille dans une conduite de mesure (20) un débit de gaz d'échappement bruts (3) en sortie d'une ligne d'échappement (2) d'un moteur à combustion interne (1 A), b) on mesure le taux de CO2 brut dans le débit des gaz d'échappement bruts (3) circulant à travers la conduite de mesure (20) à l'aide d'un analyseur de CO2 brut (22), c) on injecte dans ledit débit des gaz d'échappement bruts (3) circulant à travers la conduite de mesure (20) un débit d'air frais de dilution (23A) pour obtenir un débit de gaz d'échappement dilués (56), d) on mesure le taux de CO2 dilué dans ledit débit des mélanges de gaz dilués (56) à l'aide d'un analyseur de CO2 dilué (24), e) on mesure le débit des gaz d'échappement dilués (56), f) on calcule le facteur de dilution correspondant au rapport du taux de CO2 brut mesuré sur le taux de CO2 dilué mesuré, g) on déduit de la mesure du débit gaz d'échappement dilués (56) et du facteur de dilution, le débit des gaz d'échappement bruts (3) en sortie du moteur à combustion interne (1 A), caractérisé en ce que, avant le démarrage du moteur (1 A) à combustion interne, on injecte dans la conduite de mesure (20) un débit connu d'un mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut (22) et l'analyseur de CO2 dilué (24) utilisés aux étapes b) et d).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on injecte le débit connu de mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 jusqu'à ce que le débit des mélanges de gaz dilués (56) arrive à l'analyseur de CO2 dilué (24).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on injecte ledit débit connu de mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 pendant les coupures d'injection du carburant dans le moteur à combustion interne (1 A).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on injecte le débit connu de mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 pendant toute la durée du procédé de mesure de débit des gaz d'échappement bruts (3).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on analyse en amont de l'injection du débit connu de mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 les constituants polluants des gaz d'échappement bruts (3) avant et après passage dans un convertisseur catalytique (5) en sortie du moteur (1 A) à combustion interne.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'avant l'étape e) on prélève une partie du volume des mélanges de gaz dilués (56) dans un sac de prélèvement (26) pour effectuer une mesure des constituants polluants des mélanges de gaz dilués (56).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors de l'étape c) on récupère dans un sac de prélèvement (28) une partie du volume d'air frais de dilution (23A).
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que pour la réalisation de l'étape g) on tient compte du volume de mélange de gaz dilués (56) prélevé dans le sac de prélèvement (26) correspondant et du volume des gaz d'échappements bruts (3,33) prélevé par les analyseurs (21 ) des constituants polluants des gaz d'échappement bruts et l'analyseur (22) de CO2 brut.
9. Installation de mesure (10;10A) pour la mise en oeuvre du procédé de mesure par traçage au CO2 selon l'une des revendications 1 à 8, qui comprend :
- une conduite de mesure (20) adaptée à être raccordée à une sortie d'une ligne d'échappement (2) d'un moteur (1 A) à combustion interne,
- un analyseur de CO2 brut (22) positionné sur la conduite de mesure (20) pour mesurer le taux de CO2 brut dans le débit des gaz d'échappement bruts (3) provenant de ladite ligne d'échappement (2),
- des moyens (23) d'injection d'air frais de dilution (23A), dans la conduite de mesure (20) en aval de l'analyseur de CO2 brut (22),
- un analyseur de CO2 dilué (24), positionné sur la conduite de mesure (20) pour mesurer le taux de CO2 dilué dans le débit des mélanges de gaz dilués (56), - des moyens (25,27) pour mesurer le débit des mélanges de gaz dilués (56) et des moyens pour déterminer le débit des gaz d'échappement bruts (3) à partir de la mesure du débit des mélanges de gaz dilués (56) et des taux de CO2 brut et de CO2 dilué, caractérisée en ce qu'elle comprend en amont de l'analyseur de CO2 brut (22) des moyens (30) pour injecter dans la conduite de mesure (20) un débit connu d'un mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 de façon à amorcer l'analyseur de CO2 brut (22) et l'analyseur de CO2 dilué (24).
10. Installation de mesure (10;10A) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des analyseurs de constituants polluants (21 ) des gaz d'échappement bruts (3) et en ce que les moyens (30) d'injection du débit de mélange (30A) de gaz de CO2 et de N2 sont disposés en aval des analyseurs des constituants polluants (21 ) des gaz d'échappement bruts (3).
1 1. Installation de mesure (10;10A) selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un sac de prélèvement (26) adapté à prélever une partie du volume des mélanges de gaz dilués (56).
12. Installation de mesure (10;10A) selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend en amont des moyens (23) d'injection d'air frais de dilution (23A) au moins un sac de prélèvement (28) adapté à prélever une partie du volume d'air frais de dilution (23A).
13. Installation de mesure (10;10A) selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend des rouleaux (11 ) disposés sous les roues motrices (7) d'un véhicule automobile (1 ) à moteur (1 A) à combustion interne adaptés à la mise en route dudit véhicule automobile (1 ).
14. Installation de mesure (10;10A) selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réception d'un moteur (1 A) à combustion interne de véhicule automobile (1 ) relié à la ligne d'échappement (2).
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