EP2867640A1 - Dispositif de mesure de pression d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie - Google Patents

Dispositif de mesure de pression d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie

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Publication number
EP2867640A1
EP2867640A1 EP13744657.1A EP13744657A EP2867640A1 EP 2867640 A1 EP2867640 A1 EP 2867640A1 EP 13744657 A EP13744657 A EP 13744657A EP 2867640 A1 EP2867640 A1 EP 2867640A1
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EP
European Patent Office
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gas
pressure
housing
sensor
compound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13744657.1A
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German (de)
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Inventor
Jules-Joseph Van Schaftingen
François Dougnier
Dominique Madoux
Jean-Claude Habumuremyi
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.)
Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Original Assignee
Inergy Automotive Systems Research SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Inergy Automotive Systems Research SA filed Critical Inergy Automotive Systems Research SA
Publication of EP2867640A1 publication Critical patent/EP2867640A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/002—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by thermal means, e.g. hypsometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/24—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid specially adapted for measuring pressure in inlet or exhaust ducts of internal-combustion engines
    • 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
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    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N33/0054—Ammonia
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the pressure of a gas.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the measurement of pressure inside an energy storage system such as, for example, a hydrogen storage tank mounted on a motor vehicle.
  • the invention is also applicable, but not exclusively, to the measurement of the pressure of a gas circulating in a pollution control system intended to reduce the amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas of a motor vehicle.
  • NOx nitrogen oxides
  • the present invention applies to the measurement of pressure of any type of gas that may be present in a system for depollution or energy storage.
  • SCR selective catalytic reduction
  • doses of ammonia (NH3) are injected into the exhaust line upstream of a catalyst on which the reduction reactions take place.
  • NH3 ammonia
  • ammonia is produced by thermal decomposition of a precursor, usually an aqueous solution of urea.
  • Embedded systems for storing, dispensing and dosing a standard urea solution such as that sold under the name Adblue®, a eutectic solution containing 32.5% urea in water
  • the storage system includes a reservoir designed to enclose the salt and a heater configured to heat the salt.
  • a heater configured to heat the salt.
  • An ammonia pressure is generated.
  • it is sought to obtain the released ammonia pressure to, for example, verify that it corresponds to a requested ammonia pressure and, if necessary, perform corrective actions (for example, in acting on the heating power of the heater).
  • a pressure sensor or a pressure regulator is used to measure the released ammonia pressure. But these sensor and pressure regulator are expensive and bulky.
  • a device for measuring the pressure of a gas in a system for depollution or energy storage comprising:
  • a housing provided with an inlet and an outlet
  • At least one sensor configured to measure the temperature of the compound
  • a processing unit configured to determine the gas pressure using the sensor temperature measurement and a predetermined pressure / temperature relationship.
  • the measuring device is based on the use of a compound with an exothermic reaction.
  • the compound is capable of absorbing gas and consequently producing a release of heat.
  • the gas may be of any type, preferably ammonia or hydrogen. It is thus proposed to measure the temperature of the compound by means of a temperature sensor or a heat flow sensor, and to deduce the pressure of the gas on the basis of a pressure / temperature relationship governing the sorption of the gas. on the compound.
  • the measuring device according to the invention is particularly intended for energy storage or depollution systems (for example SCR) for motor vehicles.
  • a processor already present on board the vehicle to play the role (that is to say, perform the functions) of the processing unit according to the invention.
  • the vehicle computer processor sometimes called the ECU or Engine Control Unit
  • the processor of the control unit of the pollution control system or the energy storage system sometimes called FSCU
  • Fuel System Control Unit can be used.
  • the cost of the measuring device according to the invention is reduced.
  • a processing unit external to the housing a low-profile and easy-to-assemble housing is obtained. With such a configuration, the measuring device according to the invention is less expensive and less cumbersome than a conventional pressure sensor.
  • the processing unit may be housed in the housing.
  • the housing can be made of one or more parts assembled for example by welding.
  • the shape and dimensions of the housing are generally defined so that the connection of the housing to a component of the pollution control system or energy storage system (duct, tank, ...) does not require or little modification at the level of the component itself.
  • an intermediate element or connection piece may be disposed between the inlet / outlet of the housing and the component of the pollution control system or the energy storage system.
  • the measuring device is particularly well suited in the case where the compound (arranged inside the casing) is a solid. It may be an alkali metal, alkaline earth metal or transition metal chloride. It can be in the powdery state or in the form of agglomerates. This compound is preferably an alkaline earth metal chloride, and very particularly preferably a chloride of Mg, Ba or Sr.
  • the pressure / temperature relationship is a Clausius-Clapeyron relationship.
  • the Clausius-Clapeyron relation used by the processing unit can be a theoretical relation (curve, table, formula ...), derived from the literature, from preferably experimentally validated. Alternatively, this relation can be generated experimentally on models and / or prototypes. Such a Clausius-Clapeyron relationship has the advantage of being simple, which is reflected at the level of the processing unit by relatively short calculation times.
  • the housing is preferably made of a thermoplastic.
  • Thermoplastics give good results in the context of the invention
  • Thermoplastic material is any thermoplastic polymer, including thermoplastic elastomers, and mixtures thereof.
  • the term "polymer” denotes both homopolymers and copolymers (especially binary or ternary). Examples of such copolymers are, but are not limited to: random copolymers, block copolymers, block copolymers and graft copolymers. Polyamides or polyphthalamides and their copolymers, preferred for their thermal resistance, can be used.
  • a mixture of polymers or copolymers may also be used, as well as a mixture of polymeric materials with inorganic, organic and / or natural fillers such as, for example, but not limited to: carbon, salts and other inorganic derivatives, natural fibers, glass fibers and polymeric fibers. It is also possible to use multilayer structures consisting of stacked and integral layers comprising at least one of the abovementioned polymers or copolymers.
  • the housing comprises an electrical connector via which the sensor is supplied and / or through which the processing unit obtains the temperature measurement of the sensor.
  • the housing comprises means for guiding the gas towards the inlet.
  • the shape and dimensions of these guide means are generally defined so that all or part of the gas is directed towards the entrance of the housing.
  • the guide means are, for example, a plate, a tube, or a cone. They can be made, for example, of metal or plastic material.
  • the housing comprises thermal insulation means.
  • the temperature measurement made by the sensor is more accurate.
  • the housing comprises at least one phase change material (PCM).
  • PCM phase change material
  • the measuring device according to the invention can be connected to a distribution duct connecting a gas storage tank to a dosing module.
  • the gas storage tank is configured to contain a salt on which the gas is stored by sorption, preferably by chemisorption. This particular embodiment is described in detail hereinafter with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the invention in another embodiment, relates to a pollution control system comprising one or more pressure measuring device (s) as described above.
  • the invention in another embodiment, relates to an energy storage system comprising one or more pressure measuring device (s) as described above.
  • FIG. 1 illustrates the structural architecture of an SCR depollution system comprising a gas storage system and a pressure measuring device according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 2 illustrates a section of the pressure measuring device of FIG. 1.
  • the gas whose pressure is to be measured is a gas intended to be injected into the exhaust line of a vehicle in order to reduce the amount of nitrogen oxides ( NOx) in the exhaust gas.
  • the gas is ammonia.
  • the gas may be of any other type, including hydrogen.
  • the engine 1 of the vehicle is controlled by an electronic computer 2 (sometimes called ECU or Engine Control Unit).
  • the engine 1 cooperates with a pollution control system SCR 3.
  • the exhaust gases 11 are directed towards an injection module 31 ammonia, in which the ammonia 12 is mixed with the exhaust gas 11.
  • the ammonia / exhaust gas mixture 13 then passes through a catalyst SCR 32 which allows the reduction of the oxides of nitrogen (NOx) by the ammonia .
  • the exhausted exhaust gas 14 is then directed to the exhaust outlet.
  • the SCR system 3 comprises an ammonia storage system.
  • the storage system 5 comprises a reservoir 54 in which is stored a compound 52, for example a solid (and preferably a salt). Ammonia is stored by sorption on the solid 52.
  • the storage system 5 comprises a reservoir 54 in which is stored a compound 52, for example a solid (and preferably a salt). Ammonia is stored by sorption on the solid 52.
  • a control device 4 in charge of controlling a heater 53 (also called a driver) to heat the solid 52 so as to release the ammonia.
  • the heater 53 may be in the form of an electrical resistor.
  • the ammonia thus released flows from the tank 54 to a metering module 51 ("dosing module") via a distribution pipe 7.
  • the metering module 51 is controlled by the control device 4.
  • the control device 4 is separate from the electronic computer 2.
  • the control device 4 can be integrated in the electronic computer 2.
  • the control device 4 can be integrated into the system control unit (sometimes called FSCU or Fuel System Control Unit).
  • a device 6 for measuring pressure according to the invention is connected to the distribution duct 7.
  • the measuring device In the embodiment illustrated in FIG. 2, the measuring device
  • the housing 61 comprises a fin (or plate) 613 extending inside the distribution duct 7.
  • the fin 612 serves to guide all or part of the ammonia generated at the outlet of the tank 54 to the inlet 611.
  • FIG. 613 is configured such that it directs a portion of the gas to the inlet 611 while leaving the other part of the gas flow in the distribution duct 7 along the flow path indicated by the arrow 81.
  • the part of Ammonia entering the housing 61 crosses, in the direction of flow indicated by the arrow 82, a compound 62 disposed inside the housing 61.
  • the compound 62 is a solid salt.
  • the compound 62 is capable of absorbing the ammonia entering the housing 61 and consequently producing a release of heat and reaching a temperature which is a function of the ammonia pressure.
  • the measuring device 6 also comprises a sensor
  • the sensor may be a temperature sensor or a heat flow sensor. Generally, such sensors are less expensive than a pressure sensor or a pressure regulator or a switch pressure.
  • the sensor 63 is a thermocouple.
  • the sensor 63 may be protected in a housing made, for example, of a thermally insulating material, such as a plastic.
  • the housing 61 is equipped with an electrical connector
  • a processing unit is in charge of estimating the pressure of the ammonia flow leaving the tank 54, on the basis of the temperature measurement of the sensor 63 and a predetermined pressure / temperature relationship.
  • the control device 4 is used to play the role of the processing unit.
  • the control device 4 is configured to obtain the temperature measurement of the sensor 63 and execute a program comprising program code instructions for calculating the pressure of the ammonia flow from the obtained temperature measurement.
  • the control device 4 can use a Clausius-Clapeyron relation, or any other type of relationship (theoretical or experimental) governing the sorption of ammonia on the compound 62.
  • the Clausius-Clapeyron relation can be stored in a memory internal or external to the control device 4.
  • the control device 4 is connected to one of the ports of the electrical connector 64.
  • the control device 4 reads on this port (and in this sense obtains ) the temperature measurement of the sensor 63.
  • the control device 4 is also configured to detect a difference between the pressure of the estimated ammonia flow and a set pressure supplied, for example, by the electronic computer 2. If a difference is detected, the control device 4 adjusts the heating power of the heater 53 to compensate for this difference.
  • the housing 61 is provided with a thermal insulation 65 placed inside the housing.
  • Thermal insulation 65 goes around the case.
  • the ammonia pressure around the compound 62 and the thermal insulation 65 brings the sensor 63 to the equilibrium temperature given by the Clausius-Clapeyron law.
  • Phase change materials PCMs
  • PCMs Phase change materials
  • the two materials with a change of phase are referenced 66 and 67 in Figure 2).
  • a pressure of 2.8 bar absolute materials whose phase change takes place at temperatures corresponding to the Clausius-Clapeyron law of salt at 2.5 and 3.1 bar will be used.
  • the presence of the phase change materials thus makes it possible to accurately estimate the pressure with respect to a predefined pressure range and corresponding to the phase change temperatures of the MCP materials used.
  • the device 6 for measuring the pressure according to the invention may comprise several temperature and / or heat flow sensors.
  • control device 4 can use the temperature measurement or measurements (ie instantaneous measurements) and / or a history of temperature measurements to diagnose a possible leak in the storage system 5 or to detect a malfunction of a component of the system. .

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Abstract

Il est proposé un dispositif de mesure de pression (6) d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie comprenant : • - un boîtier (61) muni d'une entrée (611) et d'une sortie (612); • - un composé (62) disposé à l'intérieur du boîtier et étant apte à absorber au moins une partie du gaz entrant dans le boîtier par ladite entrée, la partie du gaz non absorbée sortant du boîtier par ladite sortie; • - au moins un capteur (63) configuré pour mesurer la température du composé; • - une unité de traitement (4) configurée pour déterminer la pression du gaz en utilisant la mesure de température du capteur et une relation pression/température prédéterminée.

Description

Dispositif de mesure de pression d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la pression d'un gaz.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la mesure de pression à l'intérieur d'un système de stockage d'énergie tel que, par exemple, un réservoir de stockage d'hydrogène monté sur un véhicule automobile.
L'invention s'applique également, mais non exclusivement, à la mesure de pression d'un gaz circulant dans un système de dépollution destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement d'un véhicule à moteur. Dans la suite de ce document, on s'attache à décrire, à titre d'exemple illustratif, ce cas particulier d'application.
Bien entendu, la présente invention s'applique à la mesure de pression de tout type de gaz pouvant être présent dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
Les oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement des véhicules, notamment Diesel, peuvent être éliminés par un système de dépollution mettant en œuvre une technique de réduction catalytique sélective (généralement appelée SCR ou «Sélective Catalytic Réduction»). Selon cette technique, des doses d'ammoniac (NH3) sont injectées dans la ligne d'échappement en amont d'un catalyseur sur lequel les réactions de réduction ont lieu. Actuellement, l'ammoniac est produit par décomposition thermique d'un précurseur, généralement une solution aqueuse d'urée. Des systèmes embarqués de stockage, distribution et dosage d'une solution d'urée normalisée (telle que celle commercialisée sous la dénomination Adblue®, solution eutectique à 32.5% d'urée dans l'eau) ont ainsi été mis sur le marché.
Une autre technique consiste à stocker l'ammoniac par sorption sur un sel, le plus souvent un chlorure de métal alcalino-terreux. Généralement dans ce cas, le système de stockage comprend un réservoir conçu pour renfermer le sel et un dispositif de chauffage configuré pour chauffer le sel. Ainsi, en chauffant le sel on libère l'ammoniac. Une pression d'ammoniac est donc générée. Dans un tel système de stockage d'ammoniac, on cherche à obtenir la pression d'ammoniac libéré pour, par exemple, vérifier qu'elle correspond à une pression d'ammoniac demandée et, le cas échéant, effectuer des actions de correction (par exemple, en agissant sur la puissance de chauffe du dispositif de chauffage). Généralement, on utilise un capteur de pression ou un régulateur de pression pour mesurer la pression d'ammoniac libéré. Or ces capteur et régulateur de pression sont coûteux et encombrants.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
Il est donc souhaitable de fournir un dispositif qui permet de mesurer la pression d'un gaz, sans utiliser de capteur de pression ou de régulateur de pression.
Il est aussi souhaitable de fournir un tel dispositif qui soit simple à mettre en œuvre dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie pour véhicule à moteur.
II est également souhaitable de fournir un tel dispositif qui soit compact.
Il est en outre souhaitable de fournir un tel dispositif qui soit particulièrement bien adapté à la mesure de pression de tout type de gaz pouvant être présent dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie, et notamment l'ammoniac et l'hydrogène.
EXPOSE DE L'INVENTION
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un dispositif de mesure de pression d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie comprenant :
un boîtier muni d'une entrée et d'une sortie ;
- un composé disposé à l'intérieur du boîtier et étant apte à absorber au moins une partie du gaz entrant dans le boîtier par ladite entrée, la partie du gaz non absorbée sortant du boîtier par ladite sortie ;
au moins un capteur configuré pour mesurer la température du composé ; une unité de traitement configurée pour déterminer la pression du gaz en utilisant la mesure de température du capteur et une relation pression/température prédéterminée.
Le dispositif de mesure selon l'invention repose sur l'utilisation d'un composé à réaction exothermique. Le composé est apte à absorber du gaz et à produire en conséquence un dégagement de chaleur. Le gaz peut être de tout type, préférentiellement de l'ammoniac ou de l'hydrogène. Il est ainsi proposé de mesurer la température du composé au moyen d'un capteur de température ou d'un capteur de flux thermique, et d'en déduire la pression du gaz sur base d'une relation pression/température régissant la sorption du gaz sur le composé.
Le dispositif de mesure selon l'invention est particulièrement destiné à des systèmes de stockage d'énergie ou de dépollution (par exemple SCR) pour véhicules automobiles. Avantageusement, on peut utiliser un processeur déjà présent à bord du véhicule pour jouer le rôle (c'est-à-dire assurer les fonctions) de l'unité de traitement selon l'invention. Par exemple, on peut utiliser le processeur de l'ordinateur de bord du véhicule (parfois appelé ECU ou Engine Control Unit) ou le processeur de l'unité de commande du système de dépollution ou du système de stockage d'énergie (parfois appelé FSCU ou Fuel System Control Unit). De cette façon, on réduit le coût du dispositif de mesure selon l'invention. Par ailleurs, en utilisant une unité de traitement externe au boîtier, on obtient un boîtier à faible encombrement et facile à monter. Avec une telle configuration, le dispositif de mesure selon l'invention est moins coûteux et moins encombrant qu'un capteur de pression classique.
Dans certains cas, l'unité de traitement peut être logée dans le boîtier.
Le boîtier peut être réalisé en une ou plusieurs pièces assemblées par exemple par soudage. La forme et les dimensions du boîtier sont généralement définies de sorte que la connexion du boîtier à un composant du système de dépollution ou du système de stockage d'énergie (conduit, réservoir,...) ne nécessite pas ou peu de modification au niveau du composant lui-même. Toutefois, un élément intermédiaire (ou embout de connexion) peut être disposé entre les entrée/sortie du boîtier et le composant du système de dépollution ou du système de stockage d'énergie.
Le dispositif de mesure selon l'invention est notamment bien adapté dans le cas où le composé (disposé à l'intérieur du boîtier) est un solide II peut s'agir d'un chlorure de métal alcalin, alcalino-terreux ou de transition. Il peut être à l'état pulvérulent ou sous forme d'agglomérats. Ce composé est de préférence un chlorure de métal alcalino-terreux, et de manière tout particulièrement préférée, un chlorure de Mg, Ba ou Sr.
Avantageusement, la relation pression/température est une relation de Clausius-Clapeyron.
La relation de Clausius-Clapeyron utilisée par l'unité de traitement peut être une relation (courbe, table, formule...) théorique, issue de la littérature, de préférence validée expérimentalement. Alternativement, cette relation peut être générée expérimentalement sur des maquettes et/ou des prototypes. Une telle relation de Clausius-Clapeyron présente l'avantage d'être simple, ce qui se traduit au niveau de l'unité de traitement par des temps de calcul relativement courts.
Le boîtier est de préférence réalisé en un thermoplastique. Les matières thermoplastiques donnent de bons résultats dans le cadre de l'invention Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative: les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères séquencés, les copolymères à blocs et les copolymères greffés. On peut utiliser des polyamides ou les polyphtalamides et leurs copolymères, préférés pour leur résistance thermique. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement: le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles, les fibres de verre et les fibres polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères précités.
Avantageusement, le boîtier comprend un connecteur électrique via lequel on alimente le capteur et/ou via lequel l'unité de traitement obtient la mesure de température du capteur.
De façon avantageuse, le boîtier comprend des moyens de guidage du gaz vers l'entrée.
La forme et les dimensions de ces moyens de guidage sont généralement définies de sorte que tout ou partie du gaz est dirigée vers l'entrée du boîtier. Les moyens de guidage sont, par exemple, une plaque, un tube, ou un cône. Ils peuvent être réalisés, par exemple, en matière métallique ou plastique.
Avantageusement, le boîtier comprend des moyens d'isolation thermique.
En utilisant de tels moyens d'isolation thermique la mesure de température effectuée par le capteur est plus précise.
Dans un mode de réalisation avantageux, le boîtier comprend au moins un matériau à changement de phase (MCP). Ceci permet de limiter les éventuelles perturbations du signal de mesure de température, en particulier aux environs de la température de changement de phase, et d'avoir une signature, permettant de s'assurer que la pression est supérieure à une valeur donnée (utilisation d'un matériau MCP) ou que la pression est dans une gamme donnée (utilisation de 2 matériaux MCP).
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de mesure selon l'invention peut être connecté à un conduit de distribution reliant un réservoir de stockage de gaz à un module de dosage. Préférentiellement, le réservoir de stockage de gaz est configuré pour contenir un sel sur lequel le gaz est stocké par sorption, de préférence par chimisorption. Ce mode de réalisation particulier est décrit en détail ci-après en référence aux figures 1 et 2.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un système de dépollution comprenant un ou plusieurs dispositif(s) de mesure de pression tel que décrit ci-dessus.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un système de stockage d'énergie comprenant un ou plusieurs dispositif(s) de mesure de pression tel que décrit ci-dessus.
LISTE DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 illustre l'architecture structurelle d'un système de dépollution SCR comprenant un système de stockage de gaz et un dispositif de mesure de pression selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
la figure 2 illustre une coupe du dispositif de mesure de pression de la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE
Dans la suite de la description, et à titre d'exemple, le gaz dont on souhaite mesurer la pression est un gaz destiné à être injecté dans la ligne d'échappement d'un véhicule pour réduire la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement. A titre d'exemple, on considère que le gaz est de l'ammoniac. Bien entendu, dans une variante de réalisation le gaz peut être de tout autre type, et notamment de l'hydrogène.
Comme illustré dans l'exemple de la figure 1, le moteur 1 du véhicule est piloté par un calculateur électronique 2 (parfois appelé ECU ou Engine Control Unit). Le moteur 1 coopère avec un système de dépollution SCR 3. A la sortie du moteur, les gaz d'échappement 11 sont dirigés vers un module d'injection 31 d'ammoniac, dans lequel l'ammoniac 12 est mélangé aux gaz d'échappement 11. Le mélange ammoniac/gaz d'échappement 13 traverse ensuite un catalyseur SCR 32 qui permet la réduction des oxydes d'azote (NOx) par l'ammoniac. Les gaz d'échappement dépollués 14 sont ensuite dirigés vers la sortie d'échappement.
Dans cet exemple de réalisation, le système SCR 3 comprend un système de stockage 5 d'ammoniac. Le système de stockage 5 comprend un réservoir 54 dans lequel est stocké un composé 52, par exemple un solide (et de préférence un sel). L'ammoniac est stocké par sorption sur le solide 52. Le système de stockage
5 comprend également un dispositif de contrôle 4 en charge de commander un dispositif de chauffage 53 (aussi appelé chauffeur) pour chauffer le solide 52 de manière à libérer l'ammoniac. Le dispositif de chauffage 53 peut être sous forme d'une résistance électrique. L'ammoniac ainsi libéré circule depuis le réservoir 54 jusqu'à un module de dosage 51 (« dosing module »), via un conduit de distribution 7. Le module de dosage 51 est piloté par le dispositif de contrôle 4. Dans l'exemple de réalisation illustré en figure 1, le dispositif de contrôle 4 est distinct du calculateur électronique 2. Dans une variante de réalisation, le dispositif de contrôle 4 peut être intégré au calculateur électronique 2. Dans une autre variante de réalisation, le dispositif de contrôle 4 peut être intégré dans l'unité de commande du système (parfois appelé FSCU ou Fuel System Control Unit). Comme illustré sur la figure 1, un dispositif 6 de mesure de pression selon l'invention est connecté au conduit de distribution 7.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le dispositif de mesure
6 comprend un boîtier 61 muni d'une entrée 611 et d'une sortie 612. Chacune des entrée 611 et sortie 612 communique avec l'intérieur du conduit de distribution 7. Dans cet exemple, le boîtier 61 comprend une ailette (ou plaque) 613 s 'étendant à l'intérieur du conduit de distribution 7. L'ailette 612 a pour fonction de guider tout ou partie de l'ammoniac généré en sortie du réservoir 54 vers l'entrée 611. Sur la figure 2, l'ailette 613 est configurée de telle sorte qu'elle oriente une partie du gaz vers l'entrée 611 tout en laissant l'autre partie du gaz circuler dans le conduit de distribution 7 suivant le chemin de circulation indiqué par la flèche 81. La partie d'ammoniac entrant dans le boîtier 61 traverse, selon le sens de circulation indiqué par la flèche 82, un composé 62 disposé à l'intérieur du boîtier 61. Le composé 62 est un sel solide. Le composé 62 est apte à absorber l'ammoniac entrant dans le boîtier 61 et à produire en conséquence un dégagement de chaleur et à atteindre une température qui soit fonction de la pression d'ammoniac. Le dispositif de mesure 6 comprend également un capteur 63 en charge de mesurer la température du composé 62. Le capteur peut être un capteur de température ou un capteur de flux thermique. Généralement, de tels capteurs sont moins coûteux qu'un capteur de pression ou un régulateur de pression ou un commutateur de pression (« switch pressure »). Dans un exemple de réalisation, le capteur 63 est un thermocouple. Le capteur 63 peut être protégé dans un boîtier réalisé, par exemple, dans un matériau thermiquement peu conducteur, tel un plastique. Le boîtier 61 est équipé d'un connecteur électrique
64 qui sert entre autres à alimenter le capteur 63. Selon l'invention, une unité de traitement est en charge d'estimer la pression du flux d'ammoniac quittant le réservoir 54, sur base de la mesure de température du capteur 63 et d'une relation pression/température prédéterminée. Comme illustré sur les figures 1 et 2, on utilise le dispositif de contrôle 4 pour jouer le rôle de l'unité de traitement. Ainsi, le dispositif de contrôle 4 est configuré pour obtenir la mesure de température du capteur 63 et exécuter un programme comprenant des instructions de code de programme pour calculer la pression du flux d'ammoniac à partir de la mesure de température obtenue. Pour ce calcul, le dispositif de contrôle 4 peut utiliser une relation de Clausius-Clapeyron, ou tout autre type de relation (théorique ou expérimentale) régissant la sorption de l'ammoniac sur le composé 62. La relation de Clausius-Clapeyron peut être stockée dans une mémoire interne ou externe au dispositif de contrôle 4. Comme illustré sur la figure 2, le dispositif de contrôle 4 est connecté à un des ports du connecteur électrique 64. Le dispositif de contrôle 4 lit sur ce port (et dans ce sens obtient) la mesure de température du capteur 63. Le dispositif de contrôle 4 est également configuré pour détecter un écart entre la pression du flux d'ammoniac estimée et une pression de consigne fournie, par exemple, par le calculateur électronique 2. Si un écart est détecté, le dispositif de contrôle 4 ajuste la puissance de chauffe du dispositif de chauffage 53 pour compenser cet écart.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le boîtier 61 est muni d'une isolation thermique 65 placée à l'intérieur du boîtier. L'isolation thermique 65 fait le tour du boîtier. La pression d'ammoniac présente autour du composé 62 et l'isolation thermique 65 amène le capteur 63 à la température d'équilibre donné par la loi de Clausius-Clapeyron. Des matériaux à changements de phase (MCP) dont les températures sont situées autour de la température désirée permettent d'obtenir une signature particulière lors de l'analyse temporelle du signal de température (plateaux aux 2 températures de changement de phase si 2 matériaux à changement de phase sont utilisés. Les 2 matériaux à changement de phase sont référencés 66 et 67 sur la figure 2). Par exemple, si une pression de 2.8 bars absolu est désirée, on prendra des matériaux dont le changement de phase a lieu à des températures correspondant par la loi de Clausius-Clapeyron du sel à 2.5 et 3.1 bars. La présence des matériaux à changement de phase permet ainsi d'estimer précisément la pression par rapport à une gamme de pression prédéfinie et correspondant aux températures de changement de phase des matériaux MCP utilisés.
Dans une variante de réalisation, le dispositif 6 de mesure de pression selon l'invention peut comprendre plusieurs capteurs de température et/ou de flux thermique.
Avantageusement, le dispositif de contrôle 4 peut utiliser la ou les mesures de température (i.e. mesures instantanées) et/ou un historique de mesures de température pour diagnostiquer une fuite éventuelle dans le système de stockage 5 ou détecter un dysfonctionnement d'un composant du système.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif de mesure de pression (6) d'un gaz dans un système de dépollution ou de stockage d'énergie comprenant :
un boîtier (61) muni d'une entrée (611) et d'une sortie (612) ;
- un composé (62) disposé à l'intérieur du boîtier et étant apte à absorber au moins une partie du gaz entrant dans le boîtier par ladite entrée, la partie du gaz non absorbée sortant du boîtier par ladite sortie ;
au moins un capteur (63) configuré pour mesurer la température du composé ;
- une unité de traitement (4) configurée pour déterminer la pression du gaz en utilisant la mesure de température du capteur et une relation pression/température prédéterminée.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composé est un solide.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit composé est un chlorure de Mg, Ba ou Sr.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite relation pression/température est une relation de Clausius- Clapeyron.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier est réalisé en un thermoplastique choisi parmi les polyamides ou les polyphtalamides ou leurs copolymères.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le boîtier comprend un connecteur électrique via lequel on alimente le capteur et/ou via lequel l'unité de traitement obtient la mesure de température du capteur.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boîtier comprend des moyens de guidage du gaz vers ladite entrée.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier comprend des moyens d'isolation thermique.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le boîtier comprend au moins un matériau à changement de phase.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est connecté à un composant de stockage ou de distribution de gaz compris dans le système de dépollution ou de stockage d'énergie.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit composant de stockage ou de distribution de gaz est configuré pour contenir un sel sur lequel le gaz est stocké par sorption.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le gaz est de l'ammoniac.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le gaz est de l'hydrogène.
14. Système de dépollution comprenant au moins un dispositif de mesure de pression selon au moins une des revendications 1 à 13.
15. Système de stockage d'énergie comprenant au moins un dispositif de mesure de pression selon au moins une des revendications 1 à 13.
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