EP2078145A1 - Svsteme d'isolation thermique d'un moteur. - Google Patents

Svsteme d'isolation thermique d'un moteur.

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Publication number
EP2078145A1
EP2078145A1 EP07858449A EP07858449A EP2078145A1 EP 2078145 A1 EP2078145 A1 EP 2078145A1 EP 07858449 A EP07858449 A EP 07858449A EP 07858449 A EP07858449 A EP 07858449A EP 2078145 A1 EP2078145 A1 EP 2078145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solid mass
temperature
engine
chamber
exhaust line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07858449A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cedric Rouaud
Jérôme GILLES
Gaël GUYADER
Bertrand Andro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Renault SAS
Original Assignee
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS, Renault SAS filed Critical Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Publication of EP2078145A1 publication Critical patent/EP2078145A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having thermal insulation

Definitions

  • the invention relates to a system for isolating a powertrain element comprising an internal combustion engine of a vehicle. It also relates to a powertrain comprising such an insulation system.
  • thermal management we mean: control of the temperatures of the cooling and lubricating fluids, control of the temperatures of the solid masses of the engine, control of the temperatures of the cooling means of the exhaust line, control of the temperature of the tubes and other solid masses of the after-treatment devices or the control of the temperature of the exhaust gas.
  • the post-treatment devices according to the invention incorporate, in particular, gas purification devices such as oxidation catalysts (for treating HC and CO), 3-way catalysts (for treating HC, CO and NO x ), NO x traps and particulate filters for burning soot particles from incomplete combustion of a fuel such as diesel or gasoline.
  • Catalysts or NOx trap systems may be located on supports upstream or downstream of the particulate filter.
  • Particulate filters according to the invention may themselves • incorporating a catalytic component.
  • this is called a 4-way catalyst.
  • the heat engine and the after-treatment devices have one thing in common: they have maximum efficiency for high operating temperatures.
  • the heat engine has a lower consumption and emissions of HC, CO and particles when it operates at high temperatures.
  • the after-treatment devices treat the different pollutant emissions (HC, CO and possibly NO x and / or soot particles) only from an operating temperature called priming temperature (or light off according to the term normally used), which is generally defined by the temperature at which 50% of the emissions have been treated by the catalyst system, for example one wherein 50% of emissions of HC and CO are oxidized.
  • priming temperature or light off according to the term normally used
  • the combustion engine and aftertreatment devices of the exhaust line are at ambient temperature (for example 2O 0 C) and their rise in temperature will depend on the rolling profile, that is to say, the time evolution of the engine load.
  • This temperature rise phase is longer as the operating point of the engine (in regime and torque) is low. This phase is called transient thermal regime phase.
  • the engine over-consumes because of high friction (because the lubricating oil has a higher viscosity when cold) and thermal losses within the combustion chamber important (due to high difference between the temperature of the combustion gases and the walls of the chamber combustion).
  • the engine also emits more HC, CO and particles, because of the cold walls within the combustion chamber which create, within the chamber, areas where the combustion is not complete.
  • the after-treatment devices are not fully active, the engine emits pollutant emissions (including HC and CO) in very large quantities.
  • pollutant emissions including HC and CO
  • the temperature of these devices must reach a threshold value from which these devices have an acceptable activity.
  • the duration of this rise in temperature can be relatively important, which explains why a large part of the polluting emissions takes place at this moment, as well for the purely catalytic systems of gas treatment as for the soot filtration systems.
  • a second so-called phase of established thermal regime the engine and the exhaust line have reached a nominal operating temperature.
  • the temperatures are stable, the heating power of the engine due to combustion being removed by the engine coolant, and then by ambient air via a cooling radiator.
  • the heating power of the motor is also dissipated directly to the ambient air by natural convection, forced and by radiation.
  • the share of thermal losses of the motor towards the outside environment by convection and radiation becomes important and can represent 5 to 10 % of the heat loss at the cooling radiator.
  • phase ⁇ of established thermal regime the exhaust line cools by forced and natural convection and by radiation, allowing it to not exceed a critical operating temperature (for example the temperature of change of the mechanical properties of the metal).
  • a critical operating temperature for example the temperature of change of the mechanical properties of the metal.
  • post-treatment devices incorporated in order not to degrade the surrounding parts in the engine compartment or at the floor level of the vehicle.
  • certain after-treatment devices must not exceed a maximum temperature beyond which some of their components are deteriorated, in particular oxidation catalysts or NO x reduction systems.
  • SCR systems selective reductive catalysis
  • zeolite-type supports that are not thermally resistant and chemically active in narrow temperature windows.
  • Other devices must instead be heated by time, in particular particulate filters during regeneration phases, that is to say during the combustion phases of soot accumulated in the filter.
  • said regeneration phases are controlled by different schemes of; ; thermal management of the engine which lead essentially to overconsumption of fuel to increase the temperature of the combustion gases. This generation, however, has the corollary of an increased generation of gaseous pollutants.
  • the heat engine is stopped and, therefore, the latter as the exhaust line cool only by convection and radiation under the hood for the engine and part of the line exhaust and at the vehicle floor for the remainder of the exhaust line.
  • the engine and the exhaust line are also important sources of noise emitted by a vehicle.
  • the object of the invention is to provide an insulation system of a powertrain element comprising a heat engine obviating the disadvantages mentioned above and improving the insulation systems of the powertrain elements known from the prior art,
  • the invention proposes a system for isolating a powertrain element which is reliable and which makes it possible to limit the polluting emissions, to reduce the noise and to limit the external temperature of this element.
  • the invention further provides a power train comprising an internal combustion engine provided with an insulation system.
  • the invention also proposes an exhaust line incorporating such an insulation system.
  • the object of the invention is further to provide an exhaust line obviating the disadvantages mentioned above and whose thermal management is simple and improved.
  • the invention proposes a reliable device that can effectively limit pollutant emissions, especially during cold or hot vehicle start-up phases and whose external temperature is limited, especially during its various operating phases,
  • the element insulation system of a power plant comprises an internal combustion engine comprising: a solid mass intended to be in thermal contact with a heat source, the solid mass being at least partially surrounded by a chamber containing a gas and - a pump for regulating the gas pressure.
  • control pump is controlled according to a temperature to change the thermal conductance of the element between the solid mass and an environment outside the element. Thanks to this insulation system, the gas pressure in the medium can be controlled, even if it is not completely sealed. To do this, it suffices that the leakage flow rate is lower and, preferably, much lower than that which can be provided by the pump.
  • the thermal conductance of the element between the solid mass and an environment outside the element can also be modified according to another parameter, in particular the load of the heat engine.
  • the pump can also be controlled by a parameter other than the temperature optimizes the thermal management of the engine and the exhaust line.
  • An insulating fibrous material may be contained in the chamber.
  • the temperature can be that of the solid mass.
  • the temperature can be that of the heat source.
  • the powertrain comprises at least one insulation system defined above.
  • the exhaust line of a powertrain incorporates an insulation system defined above and comprises:
  • At least one after-treatment device said line being characterized in that it further comprises means for admitting and discharging a fluid such as air under pressure and that the tubing of Escape and / or the post-treatment device include: a solid mass in which the exhaust gases circulate,
  • An insulating material such as mineral fibers may be contained in the chamber.
  • the solid mass may be a gas purification device selected from the group consisting of oxidation catalysts for treating HC and CO, 3-way catalysts for treating HC, CO and NO ⁇ , NO x traps and filters. with particles possibly incorporating a catalytic component.
  • the solid mass may be a metal tube for the circulation of the exhaust gases.
  • An electronic control system can control the admission and evacuation means.
  • the electronic control system comprises sensors measuring the temperature of the solid mass and / or the temperature of the fluid in the chamber.
  • the electronic control system can control the intake and exhaust means further depending on the load or the operating state of the engine, IO
  • the method for managing the temperature of a gas purification device, within an exhaust line defined above comprises the following steps: the optimum operating temperatures of the purification device are determined during the different phases of its implementation, the temperature of said device is adjusted by varying the thermal conductance between said device and the external medium, as a function of said optimum operating temperatures.
  • Figure 1 is a partial diagram of a power train comprising a combustion engine according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram of an exhaust line according to the invention, the exhaust line comprising an oxidation catalyst or a 4-way catalyst.
  • FIG. 3 is a diagram of an exhaust line according to the invention, the exhaust line comprising an oxidation catalyst, an NO x trap and a particulate filter.
  • Figure 4 is a partial diagram of detail of a cylinder head of the engine according to the invention.
  • the power train 1 shown partially in a vehicle in Figure 1, mainly comprises a heat engine 100 and an exhaust line 1 10. It is disposed under a hood 26 of the vehicle in front of an apron 25 separating it from a passenger compartment of the vehicle.
  • An air conditioning condenser 7, an engine cooling system radiator 8 and a fan 7 are arranged in front of the power train.
  • the heat engine mainly comprises a cylinder head 2, a cylinder block 3 and an oil pan 4.
  • the cylinder head 2 comprises mainly a solid metal mass generally made of aluminum alloy and in which are in particular ducted intake and exhaust gas pipes and coolant pipes.
  • the cylinder head defines the top of the combustion chamber where the intake gases are burned.
  • the solid mass 10 is therefore during operation of the engine in contact with a heat source constituted by the combustion reaction.
  • the cylinder head is attached to the cylinder block.
  • a wall 12 is disposed at a distance from the solid mass and creates a chamber 11. This wall may for example be made of a steel sheet or aluminum joined to the solid mass 10 by welds or solders 90.
  • An insulating material 130 is disposed in this chamber.
  • the insulating material is selected from the group consisting of mineral fibers, such as glass fibers, silica, ceramics etc. Depending on its properties and depending on the level of thermal insulation required, its thickness typically varies between about 1 and about 10 mm. The insulating material preferably has vibration isolation properties. In addition, it is imperative to decouple the solid mass 10 from the wall 12 in order to limit the "vibratory bridges" and the acoustic radiation of the wall 12.
  • the wall is provided with a pipe 19 for admission and discharge of gas connected to a mechanical vacuum pump 30 via a pipe 22.
  • This vacuum pump can be dedicated to this function. Alternatively, one can use the pump of a vehicle brake assist system.
  • the vacuum pump is controlled by an electronic control system 120 as a function of a temperature, in particular the temperature of the solid mass 10 or the temperature of the coolant. It can also be controlled according to another parameter such as in particular the load of the engine or the state of the latter (on-off).
  • the electronic control system comprises various sensors and in particular a sensor for measuring the temperature of the solid mass or coolant circulating in the cylinder head.
  • the pump can in particular be controlled by voltage for example using a technique 1 ! modulating the pulse width, that is by supplying the pump with a signal comprising modulated pulses so as to obtain a desired voltage.
  • pan convection can nevertheless be substantially limited according to the more or less fibrous nature of the insulating material 130.
  • the vacuum pump is piloted so as:
  • the principle of the invention has just been described applied to a particular element of the powertrain: the cylinder head. However, it is applicable in the same way to other elements of the powertrain such as for example: the cylinder block, the gearbox, the oil sump, an exhaust line comprising an exhaust line pipe and / or an aftertreatment device of the exhaust line.
  • the principle of the invention is also applied to a cylinder block 3 and to an oil sump.
  • the cylinder block 3 comprises a solid metal mass 13 in which bores are made. In its upper part, the cylinder block defines the combustion chamber. The solid mass 13 is therefore, during operation of the engine, in contact with the heat source constituted by the combustion reaction. On its lateral parts, a wall 15 is disposed at a distance from the solid mass and creates a chamber 14. An insulating material 131 similar to that described above is disposed in this chamber. The wall is provided with a pipe 20 for admission and discharge of gas connected to the mechanical vacuum pump 30 via a pipe 23.
  • the oil sump 4 comprises a solid mass 16 intended to contain the engine lubricating oil.
  • the solid mass 16 is therefore during operation of the engine in contact with a heat source constituted by the lubricating oil of the engine.
  • a wall 18 is disposed at a distance from the solid mass and creates a chamber 17.
  • An insulating material 132 similar to that described above is disposed in this chamber.
  • the wall is provided with a pipe 21 for admission and discharge of gas connected to the mechanical vacuum pump 30 via a pipe 24.
  • Vacuuming by the action of the pump can be done at the cylinder head, the cylinder block and the oil sump separately as previously described.
  • it can be realized a wall surrounding the cylinder head assembly, cylinder block and oil sump and defining a single chamber that can be evacuated by the action of the pump.
  • the exhaust line 6 shown in FIG. 2 mainly comprises an exhaust manifold 50, a turbocharger turbine 51, an exhaust manifold 52 and a post-treatment device 61 such as an oxidation catalyst. or a 4-way catalyst.
  • the principle of the invention is applied to the exhaust manifold 52 and the post-processing device 61.
  • the tubing 52 comprises a metallic solid mass 53 constituted by a metal tube 53 in which exhaust gases constituting a source of heat flow.
  • a wall 54 is disposed remotely and creates a chamber 55.
  • the wall 54 may for example be made of a steel sheet or aluminum joined to the solid mass 53 by welds or solders.
  • An insulating material 133 is advantageously disposed in this chamber.
  • the insulating material is selected from the group consisting of mineral fibers such as glass, silica, ceramic, and so on. Depending on its properties and depending on the level of thermal insulation required, its thickness typically varies between about 1 and about 10 mm.
  • the wall is provided with a pipe 56 inlet and gas outlet connected to a mechanical vacuum pump 58 by .the 1 through a conduit 57.
  • This vacuum pump is preferably dedicated to this function. Alternatively, one could also use the pump of a vehicle brake assist system.
  • the vacuum pump is controlled by an electronic control system (not shown in the figure) as a function of a temperature, in particular the temperature of the solid mass 53. It can also be controlled according to another parameter such as in particular the load of the engine or the state of the latter (operation or stop) and / or the turbine inlet temperature and / or the engine coolant liquid temperature and / or the engine torque and / or the temperature particulate filter inlet, and / or the exit temperature of the oxidation catalyst or SCR system if these are placed downstream of the particulate filter or depending on the parameters processed by the central processing unit. information as described for example in the application FR 2 774 421.
  • the electronic system of control comprises for example different sensors and in particular a sensor for measuring the temperature of the solid mass or the temperature of the fluid, typically air, present in the chamber 55.
  • the pump can in particular be controlled by voltage for example by using a pulse width modulation technique, that is to say by supplying the pump with a signal comprising modulated pulses so as to obtain a desired voltage or a pressure defined by the electronic system itself.
  • the vacuum pump used for the braking system is preferably mechanical. It can also be electric (in the case, in particular, where the powertrain is not equipped with mechanical vacuum pump).
  • thermal conductance between the solid mass and the external environment is meant in the sense of the present invention the amount of heat exchanged through the element per unit of time, per unit area and per degree of temperature difference between said solid mass and the external environment,
  • the gas pressure in the chamber 55 can be controlled, even if it is not completely sealed. To do this, it suffices that the leakage rate is lower and, preferably, much lower than the flow rate of gas that can be provided by the pump. .
  • the after-treatment device 61 present in the exhaust line 6 comprises a solid mass 53 constituted by a gas purification device such as a catalyst element 62 and a casing 63 in which exhaust gases constitute a source. heat.
  • a wall 65 is disposed remotely and creates a chamber 64.
  • An insulating material 134 similar to that described above is disposed in this chamber.
  • the wall is provided with a pipe 60 for admission and discharge of gas connected to the mechanical vacuum pump 58 via a pipe 59.
  • the vacuum pump it is possible to significantly modify the conductance of the chamber 64 between the solid mass constituted by the purification device 62 and an external medium, in this case, the ambient air around the exhaust line.
  • Vacuuming by the action of the pump can be done at the level of the tubing and the after-treatment device separately as previously described.
  • a wall surrounding the tubing assembly and post-treatment device can be made and defining a single chamber that can be evacuated by the action of the pump.
  • the exhaust line 6 'shown in Figure 3 differs from that shown in Figure 2 in that it further comprises an NO x trap 68 and a particulate filter 74 comprising for example a catalytic component.
  • the principle of the invention is also applied to these two elements.
  • the NO x 68 trap comprises a solid mass 69 consisting of a trapping element of soot particles in which exhaust gases circulate, the element thus constituting a source of heat.
  • a wall 71 is spaced apart and creates a chamber 70.
  • An insulating material similar to that described above is disposed in this chamber.
  • the wall is provided with a pipe 66 for admission and discharge of gas connected to the mechanical vacuum pump 58 via a pipe 67.
  • the principles of operation of the pump are for example the same as those already mentioned. described in connection with Figure 2.
  • the particulate filter 74 comprises a solid mass 75 constituted by a filter element in which exhaust gases constituting a source of heat flow.
  • a wall 77 is disposed remotely and creates a chamber 76.
  • An insulating material 136 similar to that described above is disposed in this chamber.
  • the wall is provided with a pipe 72 for admission and discharge of gas connected to the mechanical vacuum pump 58 via a pipe 73.
  • Vacuuming by the action of the pump can be done at the tubing and after-treatment devices separately as previously described.
  • a wall surrounding the tubing assembly and post-treatment devices can be made and defining a single chamber that can be evacuated by the action of the pump.
  • the different chambers made in the different elements of the powertrain can also each be connected to a different vacuum pump.
  • the operation of such vacuum pumps and the conductance between the hot solid mass and the external medium are controlled according to the different operating phases of the engine and / or the after-treatment device.
  • the exhaust line according to the invention may comprise different chambers, a chamber specifically surrounding each purification device, the cooling . each chamber can be independent or connected to a different pump, so that the control rooms is performed independently.
  • the management of the pumps is carried out in particular so as to:
  • the principle of the invention can be applied only to certain elements of the powertrain.
  • Thermal conductance of the element between the solid mass and an environment outside the element means in this application the amount of heat exchanged through the element per unit time, per unit area and per degree of temperature difference between the solid mass and the environment outside the element.
  • the evoked means such as the use of a controlled vacuum pump
  • the walls 12, 15, 18, 54, 65, 71 and 77 and the insulating materials 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 reduce the noise emissions (including those due to vibration) of the engine and the exhaust system that are harmful to the occupants of the vehicle or persons in the vicinity of the vehicle.
  • powertrain in this application, the assembly consisting of a heat engine and the exhaust line of the engine.

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Abstract

Système d'isolation d'élément d'un groupe motopropulseur (1 ) comportant un moteur à combustion interne (100) comprenant : une masse solide (10; 13; 16) destinée à être en contact thermique avec une source de chaleur, la masse solide étant au moins partiellement entourée par une chambre (11; 14; 17) contenant un gaz et - une pompe (30) de régulation de la pression du gaz, caractérisé en ce que la pompe de régulation est pilotée en fonction d'une température pour modifier la conductapce thermique de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément.

Description

Systems d'isolation thermique d'un moteur.
L'invention concerne un système d'isolation d'un élément de groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne d'un véhicule. Elle concerne également un groupe motopropulseur comprenant un tel système d'isolation.
Afin de répondre aux besoins de diminution de la consommation et des émissions de CO2 et de réduction des émissions polluantes (HC, CO, NOx et particules), il existe différentes solutions dont fait partie la gestion thermique du moteur et de la ligne d'échappement.
Nous entendons par gestion thermique : la maîtrise des températures des fluides de refroidissement et de lubrification, la maîtrise des températures des masses solides du moteur thermique, la maîtrise des températures des moyens de refroidissement de la ligne d'échappement, la maîtrise des températures des tubulures et autres masses solides des dispositifs de post-traitement ou encore la maîtrise de la température des gaz d'échappement. Les dispositifs de post-traitement selon l'invention incorporent notamment les dispositifs de purification des gaz tels que les catalyseurs d'oxydation (pour traiter les HC et CO), les catalyseurs 3 voies (pour traiter les HC, CO et NOx), les pièges à NOx et les filtres à particules pour brûler les particules de suie issues d'une combustion incomplète d'un carburant par exemple diesel ou essence. Les catalyseurs ou systèmes de pièges à NOx pouvant être situés sur des supports en amont ou en aval du filtre à particules. Les filtres à particules selon l'invention peuvent eux-mêmes • incorporer une composante catalytique. Lorsque toutes les précédentes fonctionnalités sont incorporées au sein d'un même et seul dispositif de post-traitement, on parle alors de catalyseur 4 voies. Le moteur thermique et les dispositifs de post-traitement ont un point commun : ils , ont un rendement maximal pour des températures de fonctionnement élevées.
En effet, le moteur thermique a une consommation et des émissions de HC, CO et particules moindres lorsqu'il fonctionne à haute température.
Plus particulièrement, les dispositifs dθ post-traitement traitent les différentes émissions polluantes (HC, CO et éventuellement NOx et/ou les particules de suie) uniquement à partir d'une température de fonctionnement appelée température d'amorçage (ou de light off selon le terme anglais habituellement utilisé) qui se définit en général par la température pour laquelle 50% des émissions ont été traitées de par le système catalytique, par exemple POUr1 laquelle 50% des émissions HC et de CO sont oxydées.
Cependant, lors d'un démarrage d'un véhicule après une longue période de non-fonctionnement (par exemple : plus de 6 heures), le moteur thermique et les dispositifs de post-traitement de la ligne d'échappement sont à température ambiante (par exemple 2O0C) et leur montée en température va dépendre du profil de roulage, c'est-à-dire de l'évolution temporelle de la charge du moteur. Cette phase de montée en température est d'autant plus longue que le point de fonctionnement du moteur thermique (en régime et en couple) est faible. Cette phase est appelée phase de régime thermique transitoire.
Pendant cette phase de régime thermique transitoire, le moteur thermique sur-consomme du fait des frottements élevés (car l'huile de lubrification a une viscosité plus élevée à froid) et de pertes thermiques au sein de la chambre de combustion importantes (dues à l'écart élevé entre la température des gaz de combustion et des parois de la chambre de combustion). Pendant cette phase, le moteur émet également plus de HC, de CO et de particules, du fait , des parois froides au sein de la chambre de combustion qui créent, au sein de la chambre, des zones où la combustion n'est pas complète,
Au cours de cette phase de régime thermique dite transitoire, les dispositifs de post-traitement n'étant pas pleinement actifs, le moteur émet les émissions polluantes (notamment HC et CO) en très grande quantité. La température de ces dispositifs doit atteindre une valeur seuil à partir de laquelle ces dispositifs présentent une activité acceptable. La durée de cette montée en température peut être relativement importante, ce qui explique qu'une grande partie des émissions polluantes ait lieu à ce moment, aussi bien pour les systèmes purement catalytiques de traitement de gaz que pour les systèmes de filtration de suies.
Dans une deuxième phase dite de régime thermique établi, le moteur et la ligne d'échappement ont atteint une température nominale de fonctionnement. Dans cette phase, les températures sont stables, la puissance de chauffage du moteur du fait de la combustion étant évacuée par le liquide de refroidissement du moteur, puis par Pair ambiant via un radiateur de refroidissement. Au cours de cette phase, la puissance de chauffage du moteur est également dissipée directement vers l'air ambiant par convection naturelle, forcée et par rayonnement. Lors de roulages avec des ambiances très chaudes et dans des conditions de charge importantes du moteur, (vitesse maximale, montée de col), la part des pertes thermiques du moteur vers le milieu extérieur par convection et rayonnement devient importante et peut représenter 5 à 10% de la perte thermique au niveau du radiateur de refroidissement.
' M • !
De même, dans la phase ιde régime thermique établi, la ligne d'échappement se refroidit par convection forcée et naturelle et par rayonnement, lui permettant de ne pas dépasser une température critique de fonctionnement (par exemple la température de changement des propriétés mécaniques du métal). Au cours de cette phase, il peut être intéressant de limiter le rayonnement thermique de la ligne d'échappement et des dispositifs de: post-traitement qui y sont incorporés afin de ne pas dégrader les pièces avoisinantes dans le compartiment moteur ou au niveau du plancher du véhicule. En outre, durant cette phase de régime établi, certains dispositifs de post-traitement ne doivent pas dépasser une température maximale au-delà de laquelle certaines de leurs composantes sont détériorées, en particulier les catalyseurs d'oxydation ou les systèmes de réduction des NOx par exemple les systèmes SCR (catalyse sélective réductrice) réalisés avec des supports de type zéolite peu résistants thermiquement et chimiquement actifs dans des fenêtres de température étroites. D'autres dispositifs doivent au contraire être réchauffés par moment, en particulier les filtres à particules lors des phases de régénération, c'est-à-dire lors des phases de combustion des suies accumulées dans le filtre. En général, selon les techniques classiques, lesdites phases de régénération sont contrôlées par différents schémas de;; gestion thermique du moteur qui conduisent pour l'essentiel à une surconsommation de carburant visant à augmenter la température des gaz de combustion. Cette génération a cependant pour corollaire une génération accrue des polluants gazeux.
Dans une troisième phase dite de non-fonctionnement, le moteur thermique est arrêté et, par conséquent, celui-ci comme la ligne d'échappement se refroidissent uniquement par convection et par rayonnement sous Ie capot pour le moteur thermique et une partie de la ligne d'échappement et au niveau du plancher du véhicule pour le reste de la ligne d'échappement. Le moteur thermique et la ligne d'échappement sont en outre des sources importantes du bruit émis par un véhicule.
Des solutions ont déjà été trouvées au problème du bruit. On peut par exemple citer la demande JP 2004232485 portant sur un capot disposé sur la culasse d'un moteur de véhicule, afin de diminuer le rayonnement acoustique de celle-ci. Ce capot comprend une chambre reliée à une pompe à vide pilotée en fonction de la vitesse et de la charge du moteur pour obtenir une pression de gaz dans le capot variant en fonction de ces paramètres.
Il a également déjà été imaginé de limiter la durée de montée en température du moteur grâce à une encapsulation de celui-ci. De telles solutions sont notamment décrites dans les documents FR 2 762 360, FR 2 771 775, FR 2679 861 , DE 41 32 572, DE 3643 055, IT 7827352, US 4,924,818 et FR 2 648 765. Grâce à ces solutions, les pertes thermiques au niveau du moteur thermique sont limitées pendant la phase de régime thermique transitoire., Il est également connu de bloquer la circulation du liquide de refroidissement dans le moteur pendant cette phase pour en limiter la durée.
Dans les documents JP 2000097389, FR 2 763 899, US 5,400,830, US 4,345,430, US 3,233,699, US 5,331 ,810, US 5,163,289, il a encore été imaginé d'isoler le collecteur d'échappement ou des tubulures d'échappement grâce à des doubles parois au sein desquelles on trouve de l'air. Dans le document US 5,331 ,810, la tubulure intérieure est conçue de manière à présenter une capacité calorifique aussi faible que possible.
II a enfin été imaginé d'utiliser, autour d'un dispositif de post-traitement, un matériau à changement de phase afin de maintenir le dispositif à une température proche de la température d'amorçage aussi longtemps que possible lors de l'arrêt du véhicule. Une telle solution est notamment décrite dans les documents US 6,908,595, US 6,884,398, US 6,875,407 et US 6,203,764.
Dans l'état de la technique, il existe donc des moyens pour isoler le moteur thermique et/ou la ligne d'échappement et réduire la durée de la phase de régime thermique transitoire. Cependant, le pilotage de ces
' ; • ' 1M ('.',",• • . ' moyens n'est pas souple voire impossible. En effet, dans la plupart des solutions relevées, les moyens sont constitués par des écrans ou isolations thermiques agissant de la même manière quelle que soit la phase de fonctionnement du moteur thermique. Dans le cas du dispositif de post-traitement décrit dans le document US 6,908,595, l'isolation n'est variable qu'en fonction de la température de changement de phase du matériau isolant : ceci peut s'avérer dans certains cas insuffisant. Par exemple, imaginons qu'un dispositif de post-traitement fonctionne de manière efficace dans une plage de température T1 -T2, mais qu'il supporte, sans être détérioré, des températures allant jusqu'à T3 (T3>T2) et que, à la fin d'une phase de fonctionnement du moteur, la température du dispositif soit T4, comprise entre les températures T2 et T3. Dans la phase de non fonctionnement suivante, l'état du dispositif est tel qu'il est refroidi efficacement! Un tel état n'est' pas très opportun dans la mesure où l'énergie thermique perdue par le dispositif dans celui-ci, risque de pénaliser la durée d'une phase de régime thermique transitoire ultérieure intervenant par exemple une demi-heure après l'arrêt du moteur. En outre, la solution décrite dans le document US 6,908,595 pose des problèmes de fiabilité et de maintenance. Il suffit que la cavité destinée à contenir l'hydrogène ne soit pas tout à fait étanche pour que le dispositif ne fonctionne plus correctement. Le but de l'invention est de fournir un système d'isolation d'un élément de groupe motopropulseur comportant un moteur thermique obviant aux inconvénients cités précédemment et améliorant les systèmes d'isolation des éléments de groupe motopropulseur connus de l'art antérieur, En particulier, l'invention propose un système d'isolation d'un élément de groupe motopropulseur qui soit fiable et qui permette de limiter les émissions polluantes, de diminuer le bruit et de limiter la température extérieure de cet élément. L'invention propose en outre un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne muni d'un système d'isolation. L'invention propose également une ligne d'échappement intégrant un tel système d'isolation.
Le but de l'invention est en outre de fournir une ligne d'échappement obviant aux inconvénients cités précédemment et dont la gestion thermique est simple et améliorée. En particulier, l'invention propose un dispositif fiable qui permette de limiter efficacement les émissions polluantes, notamment lors des phases de démarrage du véhicule à froid ou à chaud et dont la température extérieure est limitée, notamment lors de ses différentes phases de fonctionnement,
Selon l'invention, le système d'isolation d'élément d'un groupe motopropulseur comporte un moteur à combustion interne comprenant : une masse solide destinée à être en contact thermique avec une source de chaleur, la masse solide étant au moins partiellement entourée par une chambre contenant un gaz et - une pompe de régulation de la pression du gaz.
Il est caractérisé en ce que la pompe de régulation est pilotée en fonction d'une température pour modifier la conductance thermique de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément. Grâce à ce système d'isolation, la pression de gaz dans le milieu peut être maîtrisée, même si celle-ci n'est pas tout à fait étanche. Pour ce faire, il suffit que le débit de fuite soit inférieur et, de préférence, très inférieur à celui qui peut être assuré par la pompe.
La conductance thermique de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément peut en outre être modifiée en fonction d'un autre paramètre, notamment la charge du moteur thermique.
Le fait que la pompe puisse également être pilotée par un autre paramètre que la température permet d'optimiser la gestion thermique du moteur et de la ligne d'échappement.
Un matériau fibreux isolant peut être contenu dans la chambre.
La température peut être celle de la masse solide.
La température peut être celle de la source de chaleur.
Selon l'invention, le groupe motopropulseur comprend au moins un système d'isolation défini précédemment.
Selon l'invention, la ligne d'échappement d'un groupe motopropulseur intègre un système d'isolation défini précédemment et comprend :
- une tubulure d'échappement,
- au moins un dispositif de post-traitement, ladite ligne étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens d'admission et d'évacuation d'un fluide tel que l'air sous pression et en ce que la tubulure d'échappement et/ou le dispositif de post-traitement comprennent : - une masse solide dans laquelle circulent les gaz d'échappement,
- une paroi externe disposée à distance de ladite masse solide de telle façon que ladite paroi forme avec la masse solide une chambre sensiblement étanche pour le fluide sous pression, ladite chambre étant en communication de fluide avec lesdits moyens d'admission et d'évacuation.
Un matériau isolant tel que des fibres minérales peut être contenu dans la chambre.
La masse solide peut être un dispositif de purification des gaz choisi dans le groupe constitué par les catalyseurs d'oxydation pour traiter les HC et CO, les catalyseurs 3 voies pour traiter lés HC, CO et NOχ, les pièges à NOx et les filtres à particules incorporant éventuellement une composante catalytique.
La masse solide peut être un tube métallique de circulation des gaz d'échappement.
Un système électronique de pilotage peut commander les moyens d'admission et d'évacuation.
Dans ce cas, le système électronique de pilotage comprend des capteurs mesurant la température de la masse solide et/ou la température du fluide dans la chambre.
Le système électronique de pilotage peut commander les moyens d'admission et d'évacuation en outre en fonction de la charge ou de l'état de fonctionnement du moteur, IO
Selon l'invention, le procédé de gestion de la température d'un dispositif de purification des gaz, , au sein d'une ligne d'échappement définie précédemment, comprend les étapes suivantes : on détermine les températures optimales de fonctionnement du dispositif de purification au cours des différentes phases de sa mise en œuvre, on ajuste la température dudit dispositif par variation de la conductance thermique entre ledit dispositif et le milieu extérieur, en fonction desdites températures optimales de fonctionnement.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, des modes de réalisation de différents éléments de groupe motopropulseur comportant un moteur thermique selon l'invention,. IJ est bien entendu que les modes décrits ci-dessous sont fournis :à titre purement illustratif et ne peuvent être considérés, sous aucun des aspects décrits, comme une quelconque limitation de la présente invention.
La figure 1 est un schéma partiel d'un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion selon l'invention.
La figure 2 est un schéma d'une ligne d'échappement selon l'invention, la ligne d'échappement comprenant un catalyseur d'oxydation ou un catalyseur 4-voies.
La figure 3 est un schéma d'une ligne d'échappement selon l'invention, la ligne d'échappement comprenant un catalyseur d'oxydation, un piège à NOx et un filtre à particules. n
La figure 4 est un schéma partiel de détail d'une culasse de moteur thermique selon l'invention.
Le groupe motopropulseur 1 , représenté partiellement dans un véhicule à la figure 1 , comprend principalement un moteur thermique 100 et une ligne d'échappement 1 10. Il est disposé sous un capot 26 du véhicule en avant d'un tablier 25 le séparant d'un habitacle du véhicule. Un condenseur de climatisation 7, un radiateur de circuit de refroidissement moteur 8 et un ventilateur 7 sont disposés en avant du groupe motopropulseur.
Le moteur thermique comprend principalement une culasse 2, un bloc cylindres 3 et un carter d'huile 4.
La culasse 2 comprend principalement une masse solide 10 métallique en général réalisée en alliage d'alψminium et dans laquelle sont notamment pratiquées des conduites de gaz d'admission et d'évacuation et des conduites de liquides de refroidissement. Dans sa partie inférieure, la culasse définit le haut de la chambre de combustion où sont brûlés les gaz d'admission. La masse solide 10 est donc lors du fonctionnement du moteur en contact avec une source de chaleur constituée par la réaction de combustion. Au niveau de sa partie inférieure, la culasse est fixée au bloc cylindres. Dans sa partie supérieure, représentée partiellement à la figure 4, une paroi 12 est disposée à distance de la masse solide et crée une chambre 11. Cette paroi peut par exemple être constituée d'une tôle en acier ou en aluminium assemblée à la masse solide 10 par des soudures ou brasures 90. Un matériau isolant 130 est disposé dans cette chambre. Par exemple, le matériau isolant est choisi dans le groupe constitué par les fibres minéralesi telles que les fibres de verre, de silice, céramiques etc. Suivant ses propriétés et en fonction du niveau d'isolation thermique requis, son épaisseur varie typiquement entre environ 1 et environ 10 mm. Le matériau isolant a de préférence des propriétés d'isolation vibratoire. De plus, il est impératif de découpler la masse solide 10 de la paroi 12 afin de limiter les «ponts vibratoires» et le rayonnement acoustique de la paroi 12.
La paroi est munie d'une pipe 19 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à une pompe à vide mécanique 30 par le biais d'une conduite 22. Cette pompe à vide peut être dédiée à cette fonction. Alternativement, on peut utiliser la pompe d'un système d'assistance au freinage du véhicule. La pompe à vide est commandée par un système électronique de pilotage 120 en fonction d'une température, notamment la température de la masse solide 10 ou la température du liquide de refroidissement. Elle peut en outre être commandée en fonction d'un autre paramètre tel que notamment la charge du moteur thermique ou l'état de ce dernier (marche-arrêt). Pour ce faire, le système électronique de pilotage comprend différents capteurs et notamment un capteur pour mesurer la température de la masse solide ou du liquide de refroidissement circulant dans la culasse. La pompe peut notamment être pilotée en tension par exemple en utilisant une technique1! de modulation de la largeur d'impulsion, c'est-à-dire en alimentant la pompe avec un signal comprenant des impulsions modulées de manière à obtenir une tension désirée.
Grâce aux moyens décrits précédemment, il est possible de faire le vide dans la chambre 11 lorsque l'on désire minimiser les pertes thermiques au niveau de la culasse et de relâcher le vide pour que la chambre se remplisse d'air et augmenter ainsi les pertes thermiques au niveau de la culasse. En effet, une fois le vide réalisé dans la chambre, les échanges thermiques par convection et par conduction entre la masse solide 10 et la paroi 12 sont minimisés. Les échanges thermiques par rayonnement entre la masse solide et la paroi 12 sont bloqués par le matériau isolant 130.
A l'inverse, dès que du gaz est réintroduit dans la chambre les échanges thermiques par convection et surtout par conduction sont de nouveau mis en œuvre. Les échanges thermiques , pan convection peuvent néanmoins être sensiblement limités selon la nature plus ou moins fibreuse du matériau isolant 130.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance de la culasse entre la masse solide se trouvant dans la chambre de combustion et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant sous le capot du véhicule.
De préférence, on pilote la pompe à vide de manière à :
- limiter les pertes thermiques entre la culasse et l'air ambiant dès que le moteur est mis en marche,
- limiter les pertes thermiques entre la culasse et l'air ambiant quand le moteur fonctionne dans des conditions nominales,
- assurer un refroidissement correct de la culasse lorsque le moteur fonctionne dans des conditions sévères (températures ambiantes chaudes, forte charge du moteur),
- limiter les pertes thermiques entre la culasse et l'air ambiant dès que le moteur est arrêté, à la condition que la température de la culasse ne soit pas supérieure à une température critique au-delà de laquelle il existe un risque de détérioration, - assurer un refroidissement correct de la culasse lorsque le moteur est arrêté et lorsque la température de la culasse est supérieure à une température critique au-delà de laquelle il existe un risque de détérioration de celle-ci.
Le principe de l'invention vient d'être décrit appliqué à un élément particulier du groupe motopropulseur : la culasse. Il est cependant applicable de manière identique à d'autres éléments du groupe motopropulseur tels que par exemple : le bloc cylindres, la boîte vitesses, le carter d'huile, une ligne d'échappement comportant une tubulure de ligne d'échappement et/ou un dispositif de post-traitement de ligne d'échappement.
Ainsi, sur la figure 1 , le principe de l'invention est également appliqué à un bloc cylindres 3 et à un carter d'huile.
Le bloc cylindres 3 comprend une masse solide métallique 13 dans laquelle sont réalisés des alésages. Dans sa partie supérieure, le bloc cylindres définit la chambre de combustion. La masse solide 13 est donc, lors du fonctionnement du moteur, en contact avec la source de chaleur constituée par Ia réaction de combustion. Sur ses parties latérales, une paroi 15 est disposée à distance de la masse solide et crée une chambre 14. Un matériau isolant 131 similaire à celui décrit précédemment est disposé dans cette chambre. La paroi est munie d'une pipe 20 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à la pompe à vide mécanique 30 par le biais d'une conduite 23.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible Ia conductance du bloc cylindres entre la masse solide et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant sous le capot du véhicule. De même, le carter d'huile 4 comprend une masse solide 16 destinée à contenir l'huile de lubrification du moteur. La masse solide 16 est donc lors du fonctionnement du moteur en contact avec une source de chaleur constituée par l'huile de lubrification du moteur. Une paroi 18 est disposée à distance de la masse solide et crée une chambre 17. Un matériau isolant 132 similaire à celui décrit précédemment est disposé dans cette chambre. La paroi est munie d'une pipe 21 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à la pompe à vide mécanique 30 par le biais d'une conduite 24.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance du carter d'huile entre la masse solide et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant sous le capot du véhicule.
La mise sous vide par l'action de la pompe peut se faire au niveau de la culasse, du bloc cylindres et du carter d'huile séparément comme décrit précédemment. Alternativement, il peut être réalisé une paroi entourant l'ensemble culasse, bloc cylindres et carter d'huile et définissant une seule chambre pouvant être mise sous vide par l'action de la pompe.
La ligne d'échappement 6 représentée à la figure 2 comprend principalement un collecteur d'échappement 50, une turbine de turbocompresseur de suralimentation 51 , une tubulure d'échappement 52 et un dispositif de post-traitement 61 tel qu'un catalyseur d'oxydation ou un catalyseur 4 voies.
Le principe de l'invention est appliqué à la tubulure d'échappement 52 et au dispositif de post-traitement 61. La tubulure 52 comprend une masse solide métallique 53 constituée par un tube métallique 53 dans lequel circulent des gaz d'échappement constituant une source de chaleur. Autour du tube métallique 53, une paroi 54 est disposée à distance et crée une chambre 55. La paroi 54 peut par exemple être constituée d'une tôle en acier ou en aluminium assemblée à la masse solide 53 par des soudures ou des brasures.
Un matériau isolant 133 est avantageusement disposé dans cette chambre. Par exemple, le matériau isolant est choisi dans le groupe constitué par les fibres minérales telle que les fibres de verre, de silice, céramiques etc. Suivant ses propriétés et en fonction du niveau d'isolation thermique requis, son épaisseur varie typiquement entre environ 1 et environ 10 mm. La paroi est munie d'une pipe 56 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à une pompe à vide mécanique 58 par .le biais1 d'une conduite 57.
Cette pompe à vide est de préférence dédiée à cette fonction. Alternativement, on pourrait également utiliser la pompe d'un système d'assistance au freinage du véhicule. La pompe à vide est commandée par un système électronique de pilotage (non représenté sur Ia figure) en fonction d'une température, notamment la température de la masse solide 53. Elle peut en outre être commandée en fonction d'un autre paramètre tel que notamment la charge du moteur ou l'état de ce dernier (fonctionnement ou arrêt) ou/et la température d'entrée de turbine et/ou la température du liquide de circuit de refroidissement moteur et/ou du couple moteur et/ou la température d'entrée filtre à particules, et/ou la température de sortie de catalyseur d'oxydation ou de système SCR si ceux-ci sont placés en aval du filtre à particules ou encore en fonction de paramètres traités par l'unité centrale de traitement d'informations telle que décrite par exemple dans la demande FR 2 774 421. Pour ce faire, le système électronique de pilotage comprend par exemples différents capteurs et notamment un capteur pour mesurer la température de la masse solide ou de la température du fluide, typiquement de l'air, présent dans la chambre 55. La pompe peut notamment être pilotée en tension par exemple en utilisant une technique de modulation de la largeur d'impulsion, c'est-à- dire en alimentant la pompe avec un signal comprenant des impulsions modulées de manière à obtenir une tension désirée ou encore une pression définie par le système électronique lui-même.
La pompe à vide utilisée pour Ie système de freinage est de préférence mécanique. Elle peut aussi être électrique (dans le cas, notamment, où le groupe moto-propulseur n'est pas équipé de pompe à vide mécanique).
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance de la tubulure entre la masse solide et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant autour de la ligne d'échappement.
Plus précisément, grâce aux moyens décrits précédemment, il est possible de faire le vide rapidement dans la chambre 55 lorsque l'on désire minimiser les pertes thermiques au niveau de la tubulure d'échappement ou au contraire de relâcher le vide pour que la chambre 55 se remplisse d'air et augmenter ainsi rapidement les pertes thermiques au niveau de la ligne.
En effet, une fois le vide réalisé dans la chambre, les échanges thermiques par convection et par conduction entre la masse solide 53 et la paroi 54 sont minimisés et les échanges thermiques par rayonnement entre la tubulure 53 et la paroi 54 sont en partie bloqués par le matériau isolant 133. A l'inverse, dès que du gaz est réintroduit dans la chambre, les échanges thermiques par convection et surtout par conduction sont de nouveau mis en œuvre. Les échanges thermiques par convection peuvent néanmoins être sensiblement limités en jouant sur la nature du matériau isolant 133.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance de la chambre 55 entre la masse solide 53, constituée par le tube métallique de circulation des gaz d'échappement, et un milieu extérieur froid, en l'espèce l'air ambiant autour de la ligne d'échappement. Par «conductance thermique» entre la masse solide et l'environnement extérieur, on entend au sens de la présente invention la quantité de chaleur échangée à travers l'élément par unité de temps, par unité de surface et par degré de différence de température entre ladite masse solide et l'environnement extérieur,
En outre, la pression de gaz dans' la chambre 55 peut être maîtrisée, même si celle-ci n'est pas tout à fait étanche. Pour ce faire, il suffit que le débit de fuite soit inférieur et, de préférence, très inférieur au débit de gaz qui peut être assuré par la pompe. .
Le dispositif de post-traitement 61 présent dans la ligne d'échappement 6 comprend une masse solide 53 constituée par un dispositif de purification des gaz tel qu'un élément catalyseur 62 et une enveloppe 63 dans lesquels circulent des gaz d'échappement constituant une source de chaleur. Autour de la masse solide, une paroi 65 est disposée à distance et crée une chambre 64. Un matériau isolant 134 similaire à celui décrit précédemment est disposé dans cette chambre. La paroi est munie d'une pipe 60 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à la pompe à vide mécanique 58 par le biais d'une conduite 59.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance de la chambre 64 entre la masse solide constituée par le dispositif de purification 62 et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant autour de la ligne d'échappement.
La mise sous vide par l'action de la pompe peut se faire au niveau de la tubulure et du dispositif de post-traitement séparément comme décrit précédemment. Alternativement, il peut être réalisé une paroi entourant l'ensemble tubulure et dispositif de post-traitement et définissant une seule chambre pouvant être mise sous vide par l'action de la pompe.
La ligne d'échappement 6' représentée à la figure 3 diffère de celle représentée à la figure 2 en ce qu'elle comprend en outre un piège à NOx 68 et un filtre à particules 74 comprenant par exemple une composante catalytique. Le principe de l'invention est également appliqué à ces deux éléments.
Le piège à NOx 68 comprend une masse solide 69 constituée par un élément de piège des particules de suie dans lequel circulent des gaz d'échappement, l'élément constituant ainsi une source de chaleur. Autour de la masse solide, une paroi 71 est disposée à distance et crée une chambre 70. Un matériau isolant - i35 similaire à celui décrit précédemment est disposé dans cette 'chambre. La paroi est munie d'une pipe 66 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à la pompe à vide mécanique 58 par le biais d'une conduite 67. Les principes de fonctionnement de la pompe sont par exemple les mêmes que ceux déjà décrits en relation avec la figure 2.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance .de la chambre 70 entre le piège à NOx, constituant cette fois la masse solide au sens de la présente description, et un milieu extérieur, en l'espèce, l'air ambiant autour de la ligne d'échappement. Le filtre à particules 74 comprend une masse solide 75 constituée par un élément de filtre dans lequel circulent des gaz d'échappement constituant une source de chaleur. Autour de la masse solide, une paroi 77 est disposée à distance et crée une chambre 76. Un matériau isolant 136 similaire à celui décrit précédemment est disposé dans cette chambre. La paroi est munie d'une pipe 72 d'admission et d'évacuation de gaz reliée à la pompe à vide mécanique 58 par le biais d'une conduite 73.
Ainsi, grâce à l'action de la pompe à vide, il est possible de modifier de manière sensible la conductance de la chambre 76 entre le filtre à particules constituant cette fois la masse solide au sens de la présente description, et un milieu extérieur froid, en l'espèce, l'air ambiant autour de la ligne d'échappement.
La mise sous vide par l'action de la pompe peut se faire au niveau de la tubulure et des dispositifs de post-traitement séparément comme décrit précédemment. Alternativement, il peut être réalisé une paroi entourant l'ensemble tubulure et dispositifs de post-traitement et définissant une seule chambre pouvant être mise sous vide par l'action de la pompe.
Les différentes chambres réalisées', clans les différents éléments du groupe motopropulseur peuvent également être reliées chacune à une pompe à vide différente.
Selon l'invention, on pilote le fonctionnement de telles pompes à vide et la conductance entre la masse solide chaude et le milieu extérieur en fonction des différentes phases de fonctionnement du moteur et/ou du dispositif de post-traitement. En outre, la ligne d'échappement selon l'invention peut comprendre différentes chambres, un chambre entourant spécifiquement chaque dispositif de purification, le refroidissement.de chaque chambre pouvant être indépendant ou relié à une pompe différente, de telle manière que le contrôle des chambres soit effectué indépendamment.
En particulier, la gestion des pompes est effectuée notamment de manière à:
1 °) après une phase prolongée de non-fonctionnement du véhicule: limiter les pertes thermiques entre les différentes composantes de la ligne d'échappement, en particulier les dispositifs de purification des gaz d'échappement, et l'air ambiant dès que le moteur est mis en marche, assurer la montée en température rapide des dispositifs de post-traitement incorporant une composante catalytique au moins jusqu'à la température d'amorçage du catalyseur,
2°) lorsque le moteur fonctionne dans des conditions nominales : limiter les pertes thermiques entre les différents composants de la ligne d'échappement, en particulier les dispositifs de purification des gaz, et l'air ambiant, - assurer le lancement de la régénération du filtre à particules en réduisant la surconsommation de carburant pour atteindre la température de combustion des suies, assurer un refroidissement correct des différents éléments de la ligne d'échappement, en particulier des dispositifs de catalyse de telle façon que ceux-ci ne dépassent pas leur température critique de désactivation et/ou dégradation, notamment lorsque le moteur fonctionne dans des conditions sévères (températures ambiantes chaudes, forte charge du moteur).
3°) lorsque le moteur est arrêté, à chaud : - limiter les pertes thermiques entre les différents composants de la ligne d'échappement, en particulier les pertes des dispositifs de purification des gaz vers l'air ambiant dès que le moteur est arrêté pour assurer un maintien prolongé au dessus de la température d'amorçage des dispositifs incorporant une composante catalytique, assurer un refroidissement correct de la ligne d'échappement et de ses dispositifs de post-traitement lorsque le moteur est arrêté et lorsque la température de ceux-ci est supérieure à une température critique au-delà de laquelle il existe un risque de détérioration.
Tel que déjà décrit dans la présente description, une telle isolation dynamique permet de surcroît l'amélioration de l'isolation acoustique de la ligne d'échappement, ainsi qu'un encombrement limité par rapport à un système d'isolation classiquement utilisé.
Le principe de l'invention peut n'être appliqué qu'à certains éléments du groupe motopropulseur.
Par « conductance thermique » de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément, on entend dans cette demande la quantité de chaleur échangée à travers l'élément par unité de temps, par unité de surface et par degré de différence de température entre la masse solide et l'environnement extérieur à l'élément. Outre les avantages thermiques décrits précédemment, les moyens évoqués (comme l'utilisation d'une pompe à vide pilotée) et notamment les parois 12, 15, 18, 54, 65, 71 et 77 et les matériaux isolants 130, 131 , 132, 133, 134, 135, 136 permettent de diminuer les émissions sonores (y compris celles dues aux vibrations) du moteur thermique et de la ligne d'échappement qui sont nuisibles aux occupants du véhicule ou aux personnes à proximité du véhicule.
Par « groupe motopropulseur », on entend, dans cette demande, l'ensemble constitué par un moteur thermique et Ia ligne d'échappement de ce moteur.
Il est bien évident que les dispositifs précédemment décrits sont applicables pour tout groupe motαpropulseur ou. système de combustion à moteur interne, en particulier les systèmes du type diesel ou du type essence.

Claims

Revendications :
1. Système d'isolation d'élément d'un groupe motopropulseur (1) comportant un moteur à combustion interne (100) comprenant : une masse solide (10 ; 13 ; 16 ; 53 ; 62 ; 69 ; 75) destinée à être en contact thermique avec une source de chaleur, la masse solide étant au moins partiellement entourée par une chambre (11 ; 14 ; 17 ; 55 ; 64 ; 70) contenant un gaz et - une pompe (30 ; 58) de régulation de la pression du gaz, caractérisé en ce que la pompe de régulation est pilotée en fonction d'une température pour modifier la conductance thermique de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément.
2. Système d'isolation d'élément selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la conductance thermique de l'élément entre la masse solide et un environnement extérieur à l'élément est en outre modifiée en fonction d'un autre paramètre, notamment la charge du moteur thermique.
3. Système d'isolation d'élément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un matériau fibreux isolant (130 ; 131 ; 132 ; 133 ; 134 ; 135 ; 136) est contenu dans la chambre.
4. Système d'isolation d'élément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température est celle de la masse solide.
5. Système d'isolation d'élément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température est celle de la source de chaleur.
6. Groupe motopropulseur comprenant au moins un système d'isolation selon l'une des revendications précédentes.
7. Ligne d'échappement d'un groupe motopropulseur intégrant un système d'isolation selon l'une des revendications 1 à 5 et comprenant :
- une tubulure d'échappement (52)
- au moins un dispositif de post-traitement (61 , 68, 74), ladite ligne étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens d'admission et d'évacuation (56-60, 66-67, 72-73) d'un fluide tel que l'air sous pression et en ce que la tubulure d'échappement et/ou le dispositif de post-traitement comprennent :
- une masse solide (53, 62, 69, 75) dans laquelle circulent les gaz d'échappement, - une paroi externe (54, 65, 71 , 74) disposée à distance de ladite masse solide de telle façon que ladite paroi forme avec la masse solide une chambre (55, 64, 70, 76) sensiblement étanche pour le fluide sous pression, ladite chambre étant en communication de fluide avec lesdits moyens d'admission et d'évacuation.
8. Ligne d'échappement selon la revendication 7, dans laquelle un matériau isolant (133-136) tel que des fibres minérales est contenu dans la chambre.
9. Ligne d'échappement selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle la masse solide est un dispositif de purification des gaz (62, 69, 75) choisi dans le groupe constitué par les catalyseurs d'oxydation pour traiter les HC et CO, les catalyseurs 3 voies pour traiter les HC, CO et NOχ, les pièges à NOx et les filtres à particules incorporant éventuellement une composante catalytique.
10. Ligne d'échappement selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle la masse solide est un tube métallique (53) de circulation des gaz d'échappement.
11. Ligne d'échappement selon l'une des revendications 7 à 10, dans laquelle un système électronique de pilotage commande les moyens d'admission et d'évacuation.
12. Ligne d'échappement selon la revendication 11 , dans laquelle le système électronique de pilotage comprend des capteurs mesurant la température de la masse solide et/ou la température du fluide dans la chambre.
13. Ligne d'échappement selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle le système électronique de pilotage commande les moyens d'admission et d'évacuation en outre en fonction de la charge ou de l'état de fonctionnement du moteur.
14. Procédé de gestion de la température d'un dispositif de purification des gaz au sein d'une ligne d'échappement selon l'une des revendications 7 à 13, dans lequel :
- on détermine les températures optimales de fonctionnement du dispositif de purification au cours des différentes phases de sa mise en œuvre, on ajuste la température dudit dispositif par variation de la conductance thermique entre ledit dispositif et le milieu extérieur, en fonction desdites températures optimales de fonctionnement.
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