FR2842251A1 - Procede et dispositif de mesurage de substances nocives dans les gaz d'echappement de moteurs a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Les substances nocives sont mesurées au moyen de capteurs disposés dans une dérivation (1) par rapport à un canal principal (3), laquelle dérivation (1) comporte une première section (4) qui s'avance dans le canal principal (3) et sert à l'entrée de gaz d'échappement du moteur à combustion interne du dispositif mobile, ainsi qu'une deuxième section (5) qui s'avance dans le canal principal (3) et sert à la sortie des gaz d'échappement hors de la dérivation (1). Un dispositif de pompage d'oxygène (9) est relié à une troisième section (6) s'étendant en dehors du canal principal, et au moins un capteur d'oxygène (14) et un capteur (10) de mesurage de substance nocive sont disposés dans la troisième section et sont reliés à une unité d'exploitation (15).
Description
e L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de mesurage des
substances nocives dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne de dispositifs mobiles, avec un organe de mesurage d'au moins une substance nocive, disposé dans une dérivation d'un
canal d'échappement.
Par DE 196 05 053 Ai, on a connaissance d'un procédé et d'un dispositif du type décrit dans ce qui précède. Dans le dispositif connu, il est prévu, dans le circuit dérivé, ou plus précisément dans la dérivation issue d'un tuyau d'échappement, une sonde de prélèvement de gaz comportant un filtre qui résiste à la chaleur et qui peut être remplacé, lequel sert à retenir les grosses particules de poussière. Un refroidisseur à air et un refroidisseur Peltier sont disposés en série derrière le filtre. Le refroidisseur Peltier sèche les gaz d'échappement. Une pompe d'extraction des condensats élimine les condensats par l'intermédiaire d'une décharge. Les gaz d'échappement séchés et nettoyés parviennent dans un analyseur à infrarouges comportant un ou plusieurs émetteurs et des
cellules de mesure pyroélectriques ou à semi-conducteur.
On a également connaissance d'un système embarqué de diagnostic destiné aux gaz d'échappement émis par des dispositifs mobiles entraînés par des moteurs à combustion interne. Le système de diagnostic comporte une ouverture de prélèvement d'échantillon sur le conduit de gaz d'échappement et une cellule d'échantillonnage dans laquelle la concentration d'hydrocarbures est mesurée de
manière spectrométrique (US 5 709 082).
On a en outre connaissance d'un procédé et d'un dispositif de mesurage de substances gazeuses nocives présentes dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne de véhicules, procédé et dispositif qui permettent des mesurages précis dans le véhicule en mouvement tout en ne requiérant que peu d'énergie. Le dispositif contient un débitmètre disposé dans le courant de gaz d'échappement, un calculateur, une soupape à modulation d'impulsion en durée et une petite pompe de prélèvement d'échantillon pour débit constant. La soupape est pilotée par le calculateur de sorte que la fraction de gaz d'échappement dans l'échantillon soit proportionnelle au débit massique dans le courant de gaz d'échappement. Les substances nocives sont déterminées à l'aide d'un analyseur de gaz en vente dans le commerce, lequel mesure la concentration d'hydrocarbures, de dioxyde de carbone, de
monoxyde de carbone et d'oxygène (US 6 112 575).
Dans un autre dispositif connu pouvant être fixé de manière amovible au tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne, un débitmètre de gaz d'échappement, un capteur de pression de gaz d'échappement, un thermocouple et un tuyau de prélèvement d'échantillon sont placés dans un module pouvant être fixé à l'extrémité du tuyau d'échappement. Le tuyau de prélèvement d'échantillon est relié à un analyseur de gaz disponible dans le commerce qui mesure la concentration de HC, de Cc, de C02, d'02 et de NO
(US 6 148 656).
Enfin, on a connaissance d'un appareil portatif servant au mesurage quantitatif des composants gazeux présents dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, lequel appareil contient une pompe, un débitmètre et de nombreux capteurs placés dans un boîtier, chacun d'entre eux se composant d'un quartz recouvert d'une couche
réagissant à un gaz (US 5 731 510).
Le problème qui est à la base de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif avec lesquels il soit possible de mesurer, avec précision mais à faible cot, des substances nocives présentes dans le courant de gaz d'échappement de dispositifs embarqués par des moteurs à
combustion interne.
Le problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un dispositif de mesurage des substances nocives dans les gaz d'échappement caractérisé en ce que la dérivation disposée de préférence parallèlement à une partie du canal principal comporte une première section qui, de préférence, s'avance dans le canal principal et possède, de préférence, un canal de diffusion servant à l'entrée de gaz d'échappement; ainsi qu'une deuxième section qui, de préférence, s'avance dans le canal principal et qui possède, de préférence, un autre canal de diffusion servant à la sortie des gaz d'échappement hors de la dérivation, en ce qu'un dispositif de pompage d'oxygène, de préférence une cellule de pompage d'oxygène, est relié à une troisième section de la dérivation s'étendant en dehors du canal principal et en ce qu'au moins un capteur d'oxygène ainsi qu'un capteur de mesurage de substances nocives, de préférence un capteur semi- conducteur à oxyde de métal, sont disposés dans la troisième section et sont reliés à une unité d'exploitation. L'invention vise également un procédé du type décrit au début o des gaz d'échappement provenant du canal principal sont introduits dans la dérivation et une teneur prescrite en oxygène est réalisée dans la dérivation, et dans la dérivation, au moins un capteur conçu pour mesurer la concentration d'une substance nocive déterminée dans les gaz d'échappement mesure la concentration de substance nocive. Grâce au procédé ainsi défini, il est possible d'utiliser des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal économiques. ou d'un cot avantageux pour mesurer les substances nocives. Avec de tels capteurs, des substances gazeuses nocives peuvent être mesurées avec précision dans des gaz d'échappement. Il ne faut que peu d'espace dans le dispositif mobile pour la dérivation. Le procédé peut donc être utilisé à peu de frais dans des dispositifs mobiles tels que les véhicules automobiles ou les bateaux, et ce, de telle manière qu'il ne se pose aucun problème important
d'encombrement ou de poids.
De préférence, c'est à partir du résultat du mesurage dans la dérivation que l'on tire des conclusions en ce qui concerne la concentration de substance nocive véritablement
intéressante dans le canal principal.
Le réglage de la teneur en oxygène est de préférence
réalisé au moyen d'une cellule de pompage d'oxygène.
De préférence, la teneur en oxygène dans la dérivation est maintenue constante à une valeur comprise entre 0,05 et 0,2 % en volume. Avec une telle teneur en oxygène, on peut obtenir un mesurage très précis des substances gazeuses nocives. Dans un mode de réalisation préféré, la température dans la dérivation est maintenue à des valeurs comprises entre 250 OC et 600 OC. La limitation de la température à l'intérieur de la dérivation à des valeurs inférieures à 600 OC permet un mesurage précis au moyen de capteurs semi15 conducteurs à oxyde de métal. Les températures d'au moins 300 OC dans la dérivation empêchent la formation de condensats et l'apparition de solutions de composants de gaz d'échappement dans la dérivation. On évite de cette façon que l'humidité puisse nuire à la précision de mesure
des capteurs semi-conducteurs.
Il est approprié que, avant la mise en marche du moteur à combustion interne, l'intérieur de la dérivation soit chauffé à une température comprise entre 300 OC et 600 OC. Grâce à cette mesure, les émissions de substance nocive peuvent être mesurées avec précision immédiatement après la mise en marche du moteur à combustion interne, de sorte que cette mesure permet un mesurage des émissions
lors d'un démarrage à froid.
Dans la dérivation, on mesure notamment les proportions de substance nocive dans les gaz d'échappement, pour ce qui est des hydrocarbures, des oxydes d'azote et du monoxyde de carbone, au moyen de capteurs semiconducteurs à oxyde de métal spécialement réalisés pour le mesurage de
ces substances nocives.
Dans un dispositif du type décrit au début, le problème mentionné est résolu selon l'invention en ce que la dérivation comporte une première section s'avançant dans le canal d'échappement et servant à l'entrée de gaz d'échappement, ainsi qu'une deuxième section s'avançant dans le canal d'échappement et servant à la sortie des gaz d'échappement hors de la dérivation. Un dispositif de pompage d'oxygène et au moins un capteur d'oxygène et un capteur de mesurage de substance nocive qui sont reliés à une unité d'exploitation sont disposés dans une troisième section de la dérivation s'étendant en dehors du canal d'échappement. Pour mesurer les substances nocives, il est possible d'utiliser dans ce dispositif des capteurs, de préférence des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal, qui ne doivent pas entrer directement en contact avec les températures élevées des gaz d'échappement du moteur à combustion interne puisque, dans le cas contraire, ils seraient détruits ou, à tout le moins, ils seraient rendus inutilisables. L'invention permet de mesurer des substances nocives dans des gaz d'échappement à des températures qui sont adaptées de manière précise à des capteurs de mesure à oxyde de métal. La cellule de pompage d'oxygène peut également être réalisée sous forme de cellule de pompage et
de mesure d'oxygène.
De manière appropriée, un capteur de température qui est relié électriquement à l'unité d'exploitation est
disposé dans la troisième section de la dérivation.
De préférence, des éléments de chauffage électriques qui peuvent être allumés par l'unité d'exploitation sont disposés sur ou dans la troisième section s'étendant à l'extérieur du canal principal. Les éléments de chauffage sont notamment alimentés en énergie par un réseau électrique de bord du dispositif mobile. Il est approprié que les éléments de chauffage puissent être allumés lorsque la température atteint une limite inférieure ou en cas de valeur de la température dans la troisième section supérieure à cette limite. Grâce à ces mesures, il est possible d'éviter les influences négatives qui nuisent à la précision de mesure des capteurs semi-conducteurs dans le
cas de températures basses.
La limite inférieure de la température est notamment de 300 OC. des températures supérieures à 300 OC dans la dérivation, on évite les effets de l'humidité et de la
corrosion sur la précision de mesure des capteurs semiconducteurs.
Il est avantageux, lorsqu'une limite supérieure de la température est atteinte ou dépassée dans la troisième section de la dérivation, que l'unité d'exploitation intervienne dans le fonctionnement du moteur à combustion
interne pour réduire la température dans la dérivation.
Grâce à ce mode de réalisation, on peut empêcher que les capteurs semiconducteurs à oxyde de métal soient exposés à une température trop élevée à laquelle ils ne mesurent plus avec précision. La limite supérieure de la température est
notamment de 600 OC.
De préférence, la cellule de pompage d'oxygène contient, dans un boîtier isolé thermiquement vis-à-vis des gaz d'échappement du canal principal, un électrolyte solide qui comporte une cavité reliée à la troisième section par l'intermédiaire d'un canal de diffusion, cavité dans laquelle une électrode de pompage poreuse intérieure est disposée, une électrode de pompage poreuse extérieure étant disposée dans l'électrolyte solide, dans une autre cavité reliée au canal principal par l'intermédiaire d'un canal de diffusion, les électrodes de pompage étant connectées
électriquement à l'unité d'exploitation.
Il est notamment prévu des membranes de diffusion au niveau de chacune des ouvertures de la dérivation par rapport au canal principal, ce qui permet de maintenir de manière simple une concentration d'oxygène déterminée dans
la dérivation.
Il est particulièrement avantageux que la quantité de gaz d'échappement dans la dérivation soit déterminée à partir de la valeur lambda des gaz d'échappement dans la dérivation avant et après le pompage de l'oxygène et à partir de la masse d'oxygène pompée, et ce, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un mesurage de débit distinct à
cet endroit.
L'invention est décrite en détail ci-après au moyen d'un mode de réalisation qui est représenté dans un dessin, mode de réalisation duquel il ressort d'autres détails,
particularités et avantages.
La figure 1 est une représentation schématique, par10 tiellement en coupe longitudinale, d'un dispositif de mesurage de substances nocives présentes dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne de véhicules; la figure 2 est une représentation, sous forme de diagramme, de la variation de la valeur lambda dans la dérivation en fonction de la masse d'oxygène pompée; et la figure 3 est une représentation, sous forme de diagramme, de la masse de gaz d'échappement dans la dérivation en fonction de la variation de la valeur lambda
dans la dérivation.
Le dispositif de mesurage de substances nocives dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne de véhicules qui est représenté à la figure 1 comporte une dérivation 1 ou plutôt un canal de dérivation 1 par rapport à une section 2 d'un canal principal tubulaire 3 d'un moteur à combustion interne non représenté. La dérivation 1 est disposée en aval d'un catalyseur 2a et se compose d'une première section 4 qui s'avance un peu dans le canal principal 2, d'une deuxième section 5 qui - en prenant pour référence la direction du courant des gaz d'échappement s'avance dans le canal d'échappement 3 après la section 4, ainsi que d'une troisième section 6 qui s'étend en dehors
du canal principal 3.
La direction du courant de gaz d'échappement est indiquée par une flèche à la figure 1. La première section 4 comporte un canal de diffusion 7 dont l'ouverture, qui n'est pas désignée spécifiquement, est orientée vers le courant de gaz d'échappement de telle manière que des gaz d'échappement issus du canal principal 2 y pénètrent. La deuxième section 5 comporte un canal de diffusion 8 par lequel les gaz d'échappement ayant pénétré dans la dérivation 1 par l'intermédiaire du canal de diffusion 7 finissent par quitter ladite section et confluent avec le
courant de gaz d'échappement dans le canal principal 2.
Dans d'autres modes de réalisation, la dérivation ne revient pas jusqu'au canal principal 2 mais elle est reliée à l'atmosphère. La troisième section 6 s'étend à une distance telle du canal principal 2 que les gaz d'échappement refroidissent et prennent une température qui est plus basse que la température des gaz d'échappement dans le canal principal 2. Une cellule de pompage d'oxygène 9 est reliée à la troisième section 6. Afin d'obtenir une certaine concentration d'oxygène à l'intérieur d'une zone prescrite, la cellule de pompage d'oxygène 9 pompe de l'oxygène hors de la dérivation 1 jusque dans un conduit d'air mis à l'atmosphère 9a ou de celui-ci jusque dans la
dérivation 1.
Trois capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc sont reliés à la section 6 de la dérivation 1 par des ouvertures qui ne sont pas représentées en détail. De tels capteurs sont connus, par exemple, par l'article "Fundamental and New Applications of Semiconductor gas sensors", Trends in Applications of Thin Films, Association franco-allemande du vide, Colmar, 1er-3 avril 1996. Chacun des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc est conçu spécifiquement pour un composant gazeux nocif déterminé présent dans les gaz d'échappement. Le capteur semi-conducteur à oxyde de métal lOa mesure les hydrocarbures présents dans les gaz d'échappement. Le capteur semi-conducteur à oxyde de métal lob mesure les oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement et le capteur semi-conducteur à oxyde de métal lOc mesure le
monoxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement.
Un dispositif de pompage 13, de préférence une cellule de pompage d'oxygène, est relié à la deuxième section 5 par l'intermédiaire d'une ouverture non représentée, lequel dispositif pompe de l'oxygène hors de la dérivation 1 jusque dans le canal principal 2, et ce, pour soutenir le courant de gaz d'échappement dans la dérivation 1. La cellule de pompage d'oxygène 13 fonctionne également selon le principe électrochimique connu et contient un électrolyte solide conducteur des ions oxygène, ainsi que
des électrodes métalliques poreuses.
La cellule de pompage d'oxygène 13 est disposée dans
un boîtier thermo-isolant par rapport au canal principal 2.
En outre, un élément de guidage d'écoulement 17 servant à favoriser le courant est disposé dans le canal principal 2,
à proximité de la section de sortie 5 de la dérivation 1.
Des sondes lambda 12, 14 servant au mesurage de la concentration d'oxygène s'avancent respectivement dans le canal principal 2 et dans la section 6. La sonde lambda 14 comprend, de plus, une sonde de température qui, dans un autre mode de réalisation de l'invention, peut cependant être également réalisée à part ou de manière intégrée dans l'un des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc. Les bornes de la cellule de pompage d'oxygène 9, des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc, de la cellule de pompage d'oxygène 13 et des sondes lambda 12 et 14 ainsi que. de la sonde de température sont raccordées, par l'intermédiaire de lignes de raccordement non représentées, à une unité d'exploitation 15 qui exploite les signaux de mesure de la cellule de pompage d'oxygène 9, des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc et de la sonde de température et envoie des signaux de commande à la cellule de pompage d'oxygène 9, aux capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc et à la cellule
de pompage d'oxygène 13.
Une partie de la section 6 est entourée d'éléments de chauffage électriques 16 qui sont reliés au réseau de bord du véhicule automobile par l'intermédiaire d'un commutateur non représenté. Le commutateur est actionné par l'unité d'exploitation 15, laquelle contient au moins un microprocesseur qui calcule la teneur en substance nocive dans les gaz d'échappement et commande des éléments d'affichage non représentés au moyen desquels les valeurs
de la teneur en substance nocive sont affichées.
La cellule de pompage d'oxygène 9 peut également être réalisée sous forme de cellule de pompage et de mesure d'oxygène et, dans ce cas, elle mesure la concentration d'oxygène dans la dérivation 1. Il est dans ce cas possible
de renoncer à l'utilisation du capteur lambda 14.
La teneur en oxygène dans la dérivation 1 est amenée à une valeur comprise entre 0,05 et 0,2 % en volume, puisque, à cette concentration d'oxygène, les capteurs semiconducteurs à oxyde de métal lOa à lOc ont une précision de
mesure suffisamment élevée.
Dans la section 6 de la dérivation 1, les gaz d'échappement sont refroidis et prennent une température comprise dans une fourchette de température dans laquelle les capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc ont une précision de mesure élevée. La température dans la section 6 ne doit pas descendre au-dessous d'une température limite inférieure afin qu'il ne se forme aucun condensat dans la dérivation 1, ce qui aurait des effets défavorables sur la précision de mesure. Si la sonde de température mesure une limite inférieure de température, par exemple de 300 OC, l'unité d'exploitation 15 ferme le commutateur de manière à allumer les éléments de chauffage 16, ce qui a pour conséquence de faire remonter la
température des gaz dans la section 6 au-dessus de 300 OC.
En outre, une valeur limite supérieure de la température des gaz d'échappement dans la section 6 est surveillée à l'aide de la sonde de température. Cette valeur limite est adaptée en fonction de la précision de mesure des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à 1l c et elle est de préférence de 600 OC. Si la température des gaz dans la section 6 dépasse la limite de 600 OC, l'unité d'exploitation 15 intervient pour que la température des gaz dans la dérivation 1 baisse audessous de 600 OC. cet effet, une barrière d'écoulement 11 disposée en amont des capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal lOa à lOc peut être réalisée de manière variable dans
la dérivation 1.
Avant la mise en marche du moteur à combustion interne, le circuit de chauffage, c'est-à-dire les éléments de chauffage 16, est de préférenceallumé pendant une courte période par l'unité d'exploitation 15, de sorte que les gaz dans la section 6 sont déjà chauffés à plus de 300 OC après la mise en marche du moteur à combustion interne, ce qui permet de déterminer les gaz d'échappement avec une précision élevée pendant la phase de démarrage à froid du moteur à combustion interne. 1 Les éléments de chauffage 16 sont de préférence alimentés en courant par un réseau de bord de 12 volts ou
par un réseau de bord d'une tension plus élevée.
Les canaux de diffusion 7 et 8 peuvent comporter des membranes ou barrières de diffusion rendant sensiblement plus compliqué le passage d'oxygène dans le canal d'échappement 3, ce qui réduit les efforts nécessaires pour
maintenir la concentration d'oxygène constante.
L'unité d'exploitation 15 détermine par le calcul la teneur en substances nocives dans le canal principal 2 à partir de la concentration des substances nocives dans la dérivation 1. Puisque la concentration des substances nocives dans la dérivation 1 est différente de celle dans le canal principal 2 du fait que de l'oxygène est retiré ou ajouté par pompage au moyen des cellules de pompage d'oxygène 9 et 13, il faut, pour déterminer la concentration des substances nocives dans le canal principal 2, corriger la concentration mesurée de chaque composant de substance nocive. Avant les pompes d'oxygène, la concentration d'un composant de substance nocive dans la dérivation 1 est identique à la concentration de ce composant dans le canal principal 2. Du fait des pompes d'oxygène, la masse totale des gaz dans la dérivation 1 varie en fonction de la masse d'oxygène pompée. cet effet, les étapes de calcul suivantes sont entreprises: Pour convertir la concentration, on prend en considération que l'on a: a) à partir de delta 02 -X. fnGaz d'échappement avant les pompes d'02; b) à partir de miGazd'échappement avant les pompes d'02 et à partir de la quantité d'02 pompée mnGaz d'échappement après les pompes d'02; c) à partir de mnGazd'échappementAvant / in Gaz d'é15 chappement Après -> ConcentrationCanalprincipal / ConcentrationDérivation . d) Concentration Canal_principal * mGaz - d'échappement
Canal principal = inComposantdegaz_d'échappement.
Par conséquent, si l'on reporte la variation de la valeur lambda dans la dérivation 1 dans un diagramme en fonction de la masse d'oxygène pompée, on obtient une droite à partir de la pente de laquelle on détermine la masse de gaz d'échappement dans la dérivation 1 avant les pompes d'oxygène. partir de cela, on détermine le débit massique MasBP, c'està-dire'la masse dé gaz d'échappement s'écoulant par unité,de temps à travers la dérivation 1, et
ce, en divisant par une unité de temps.
La figure 2 montre la variation de la valeur lambda (delta lambda) pour différents débits massiques de gaz d'échappement MasBP dans la dérivation 1 en fonction de la masse d'oxygène pompée 02Massepompée. On voit que la pente des droites augmente au fur et à mesure que de la masse de gaz d'échappement diminue. On peut ainsi déterminer le débit massique MasBP dans la dérivation 1 à partir de la
pente des droites de la figure 2.
A la figure 3, le débit massique de gaz d'échappement dans la dérivation 1 est tracé en fonction de la variable 02pompé / delta lambda. Il en ressort que, pour une valeur prescrite 02pompé / delta lambda, il est possible de déterminer un débit massique associé de gaz d'échappement dans la dérivation 1, débit à partir duquel il est ensuite possible de calculer la concentration d'un composant de substances nocives dans le canal principal 2. Une coordination correspondant à la figure 3 est déposée sous
forme de tableau dans l'unité d'exploitation 15.
Le débit massique du composant de substance nocive concerné dans le canal principal 2 peut être calculé de manière connue en soi en multipliant la concentration par le débit massique de gaz d'échappement dans le canal principal 2, le débit massique de gaz d'échappement dans le canal principal 2 pouvant être calculé de manière habituelle, par exemple à partir de la consommation de carburant. Un mesurage distinct du débit de gaz d'échappement dans la dérivation 1 n'est donc pas
nécessaire.
La limite inférieure de la température dans la troisième section 6 peut se situer entre 250 OC et 350 oC, la limite supérieure de cette température se situant dans
une fourchette située autour de 600 OC.
Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées
sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention.
Claims (24)
1. Procédé de mesurage de substances nocives présentes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un canal principal (3) et un organe de mesurage d'au moins une substance nocive disposé dans une dérivation (1) du canal principal (3), caractérisé en ce que des gaz d'échappement issus du canal principal (3) sont introduits dans la dérivation (1), de préférence par l'intermédiaire d'un canal de diffusion (7), et une teneur en oxygène prescrite est réglée dans la dérivation (1) au moyen de pompes d'oxygène (9, 13) et au moins un capteur (lOa, lob, lOc) de l'organe de mesurage, réalisé pour mesurer une substance nocive déterminée, mesure la concentration de substance nocive correspondante dans les
gaz d'échappement présents dans la dérivation (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on tire des conclusions sur la concentration de substance nocive dans le canal principal (3) à partir du résultat de mesure relatif à la concentration de substance
nocive dans la dérivation (1).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse d'oxygène pompée nécessaire pour obtenir la teneur en oxygène prescrite et la valeur lambda dans la dérivation (1) correspondant à la teneur en oxygène prescrite sont déterminées par le calcul, la masse de gaz d'échappement dans la dérivation (1) est déterminée à partir de cela et la concentration de substance nocive dans le canal principal (3) est calculée à partir de la concentration de substance nocive mesurée dans les gaz
d'échappement présents dans la dérivation (1).
4. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les gaz d'échappement sont ramenés dans le canal principal (3), de préférence par
l'intermédiaire d'un autre canal de diffusion (8).
5. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'un réglage de la teneur en oxygène a lieu dans la dérivation (1), de préférence au moyen d'une cellule de pompage d'oxygène ou d'une cellule
de pompage et de mesure d'oxygène (9).
6. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le capteur (lOa, lob, c) est réalisé sous forme de capteur semi-conducteur à
oxyde de métal (MOS).
7. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que de l'oxygène est pompé hors de la dérivation (1), de préférence dans une zone située à côté de l'autre canal de diffusion (8), notamment
au moyen d'une autre cellule de pompage d'oxygène (13).
8. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la teneur en oxygène dans la dérivation (1) est maintenue constante à une valeur
comprise entre 0,05 et 0,2 pour cent en volume.
9. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la température dans la dérivation (1) est maintenue à des valeurs comprises entre
300 OC et 600 OC.
10. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, avant la mise en marche du moteur à combustion interne, l'intérieur de la dérivation (1) est chauffé à une température comprise entre
300 OC et 600 OC.
11. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'un mesurage de la teneur en oxygène a lieu dans la dérivation (1), de préférence au moyen d'une sonde lambda (14) et ces valeurs mesurées sont
utilisées pour régler la teneur en oxygène prescrite.
12. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l'on mesure dans la dérivation (1) au moins les hydrocarbures, les oxydes d'azote et/ou le monoxyde de carbone en tant que substances nocives présentes dans les gaz d'échappement, et ce, au moyen de capteurs semi-conducteurs à oxyde de métal (lOa,
lob, lOc) conçus spécialement pour ces substances nocives.
13. Dispositif de mesurage de substances nocives présentes dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne comportant un canal principal ainsi qu'un organe de mesure d'au moins une substance nocive disposé dans une dérivation (1) du canal principal, caractérisé en ce que la dérivation (1), disposée de préférence parallèlement à une partie du canal principal (3), comporte une première section (4) qui, de préférence, s'avance dans le canal principal (3) et possède, de préférence, un canal de diffusion (7) servant à l'entrée de gaz d'échappement, ainsi qu'une deuxième section (5) qui, de préférence, s'avance dans le canal principal (3) et qui possède, de préférence, un autre canal de diffusion servant à la sortie des gaz d'échappement hors de la dérivation (1), un dispositif de pompage d'oxygène, de préférence une cellule de pompage d'oxygène (9), est relié à une troisième section (6) de la dérivation (1) s'étendant en dehors du canal principal et au moins un capteur d'oxygène (14) ainsi qu'un capteur (10) de mesurage de substance nocive, de préférence un capteur semi-conducteur à oxyde de métal, sont disposés dans la troisième section et sont reliés à
une unité d'exploitation (15).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans la deuxième section (5), de préférence à côté du canal de diffusion (8), un dispositif de pompage, notamment une cellule de pompage d'oxygène (13), destiné à pomper des parties constitutives des gaz
d'échappement hors de la dérivation (1).
15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'un capteur de température qui est relié à l'unité d'exploitation (15) est disposé dans la
troisième section (6) de la dérivation (1).
16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
15, caractérisé en ce que des éléments de chauffage (16) qui peuvent être allumés et éteints par l'unité d'exploitation (15) sont disposés sur ou dans la troisième section (6) s'étendant en dehors du canal d'échappement (3).
17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
16, caractérisé en ce que les éléments de chauffage (16) peuvent être allumés lorsque qu'une limite inférieure de la
température a été atteinte dans la troisième section (6).
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que la limite inférieure de la température se situe
entre 250 OC et 350 OC et est de préférence de 300 OC.
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que la limite supérieure de la température se situe
dans une fourchette située autour de 600 OC.
20. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
19, caractérisé en ce qu'une barrière d'écoulement (11) est
disposée dans la dérivation (1) en amont des capteurs (10).
21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
, caractérisé en ce que la concentration d'oxygène dans la dérivation (1) est réglée à une valeur située dans une
fourchette de 0,05 à 0,2 pour cent en volume.
22. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
21, caractérisé en ce que des barrières de diffusion sont disposées dans les canaux de diffusion (7, 8) de la
dérivation (1) par rapport au canal principal (3).
23. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
22, caractérisé en ce qu'un élément de guidage d'écoulement (17) est disposé dans le canal principal (3) en aval de la section (5) servant à la sortie des gaz d'échappement hors
de la dérivation (1).
24. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
23, caractérisé en ce que le dispositif mobile est un
véhicule automobile.
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