1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente inventionTECHNICAL FIELD TO WHICH THE INVENTION RELATES The present invention
concerne de manière générale l'analyse des gaz d'admission, d'échappement ou de recirculation de moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement une ligne de prélèvement de gaz circulant dans un moteur à combustion interne. Elle concerne également un banc d'essais comportant une telle ligne de prélèvement de gaz et un dispositif d'analyse des gaz prélevés dans lequel débouche ladite ligne de prélèvement. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la 10 réalisation de bancs d'essais statiques, de bancs d'essais dynamiques et de bancs d'essais à rouleaux sur lesquels peuvent rouler des véhicules automobiles. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Préalablement à la commercialisation d'un nouveau modèle de moteur à combustion interne, on réalise des tests de validation sur bancs d'essais pour 15 s'assurer, entre autres choses, que le volume d'émissions polluantes que rejette le moteur ne dépasse pas des normes prescrites. Classiquement, pour réaliser de telles mesures, on utilise un dispositif d'analyse de gaz qui est adapté à déterminer la teneur en différents composants chimiques desdits gaz. 20 Ce dispositif d'analyse est pour cela raccordé à l'un des conduits du moteur à combustion interne au moyen d'une ligne de prélèvement adéquate. La conception et le réglage d'un nouveau type de moteur à combustion interne nécessitent l'utilisation de nombreux bancs d'essais, et par conséquent de nombreuses lignes de prélèvement, afin de pouvoir réaliser l'ensemble des 25 mesures auxquelles il est nécessaire de procéder avant de commercialiser le moteur. Chacune de ces lignes de prélèvement comporte généralement une conduite de circulation des gaz prélevés recouverte de dispositifs de protection et de chauffage. 30 En fonctionnement, une partie des éléments en suspension dans les gaz prélevés, en particulier les hydrocarbures qui sont en phase liquide, se dépose le long des parois intérieures de la conduite de circulation. On doit alors régulièrement procéder au changement de la ligne de prélèvement avant que les éléments en suspension ne bouchent complètement la conduite de circulation. 2907550 2 L'inconvénient principal d'une telle ligne de prélèvement est que son remplacement régulier présente un coût très important. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la 5 présente invention propose une ligne de prélèvement qui comporte deux conduites concentriques dont une conduite externe et une conduite interne remplaçable dans laquelle sont destinés à circuler lesdits gaz. On comprend que lorsque le moteur à combustion interne fonctionne, seule la conduite interne de la ligne de prélèvement s'encrasse. generally relates to the analysis of intake, exhaust or recirculation gases of internal combustion engines. It relates more particularly to a gas sampling line flowing in an internal combustion engine. It also relates to a test bench comprising such a gas sampling line and a device for analyzing the collected gases into which said sampling line. The invention finds a particularly advantageous application in the construction of static test benches, dynamic test benches and roller test benches on which motor vehicles can be driven. TECHNOLOGICAL BACKGROUND Prior to the commercialization of a new internal combustion engine model, validation tests are carried out on test benches to ensure, among other things, that the volume of polluting emissions rejected by the motor does not exceed prescribed standards. Conventionally, to perform such measurements, a gas analysis device is used which is adapted to determine the content of different chemical components of said gases. For this purpose, this analysis device is connected to one of the ducts of the internal combustion engine by means of a suitable sampling line. The design and adjustment of a new type of internal combustion engine requires the use of numerous test benches, and therefore numerous sampling lines, in order to be able to carry out all the 25 measurements which it is necessary to proceed before marketing the engine. Each of these sampling lines generally comprises a circulation line for the collected gases covered with protection and heating devices. In operation, a part of the elements in suspension in the withdrawn gases, in particular the hydrocarbons which are in the liquid phase, is deposited along the inner walls of the circulation pipe. The sampling line must then be changed regularly before the suspended elements completely clog the circulation line. The main disadvantage of such a sampling line is that its regular replacement is very expensive. OBJECT OF THE INVENTION In order to overcome the aforementioned drawback of the state of the art, the present invention proposes a sampling line which comprises two concentric pipes, including an external pipe and a replaceable inner pipe in which are intended to circulate. said gases. It is understood that when the internal combustion engine is running, only the inner pipe of the sampling line clogs up.
Grâce à l'invention, lorsque cette dernière est très encrassée, on procède à son remplacement. Or, le coût de cette conduite interne est très largement inférieur à celui d'une ligne de prélèvement complète. En outre, le temps nécessaire au remplacement de la conduite interne est relativement court. Par conséquent, le coût global d'un tel remplacement est 15 peu élevé. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du banc d'essais selon l'invention sont les suivantes : la conduite externe est inamovible ; la conduite interne est adaptée à coulisser dans la conduite externe ; 20 - la conduite interne et la conduite externe sont cylindriques de révolution ; la conduite interne et la conduite externe sont réalisées en téflon ; - la ligne de prélèvement comporte une armature de protection de la conduite externe ; - l'armature de protection comporte une enveloppe en inox tressé qui recouvre 25 la conduite externe ; la ligne de prélèvement comporte des moyens de chauffage des gaz à analyser ; les moyens de chauffage comprennent des éléments résistifs qui sont intégrés à ladite enveloppe en inox tressé ; 30 la ligne de prélèvement comporte un filtre primaire et présente deux tronçons comprenant chacun une conduite externe et une conduite interne concentriques, dont un premier tronçon disposé en amont du filtre primaire et un deuxième tronçon disposé en aval du filtre primaire ; et 2907550 3 le premier tronçon présente une longueur au moins deux fois inférieure à celle du deuxième tronçon. L'invention concerne également un banc d'essais comportant une telle ligne de prélèvement de gaz et un dispositif d'analyse des gaz prélevés dans 5 lequel débouche ladite ligne de prélèvement. Avantageusement, le dispositif d'analyse est adapté à mesurer les taux de dioxygène, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote contenus dans les gaz prélevés. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION 10 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur la figure unique, on a représenté schématiquement un banc d'essai 1 adapté à réaliser diverses mesures sur un moteur à combustion interne 10. Thanks to the invention, when the latter is very dirty, it is replaced. However, the cost of this inner pipe is much lower than that of a complete sampling line. In addition, the time required to replace the inner pipe is relatively short. Therefore, the overall cost of such replacement is low. Other advantageous and non-limiting characteristics of the test bench according to the invention are as follows: the external pipe is irremovable; the inner pipe is adapted to slide in the outer pipe; The inner pipe and the outer pipe are cylindrical of revolution; the inner pipe and the outer pipe are made of Teflon; the sampling line comprises a protective armature for the external pipe; the protective armor comprises a braided stainless steel casing which covers the external pipe; the sampling line comprises means for heating the gases to be analyzed; the heating means comprise resistive elements which are integrated in said braided stainless steel casing; The sampling line comprises a primary filter and has two sections each comprising a concentric outer pipe and a concentric inner pipe, including a first section disposed upstream of the primary filter and a second section disposed downstream of the primary filter; and 2907550 3 the first section has a length at least two times smaller than that of the second section. The invention also relates to a test bench comprising such a gas sampling line and a device for analyzing the collected gases into which said sampling line opens. Advantageously, the analysis device is adapted to measure the levels of oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides contained in the gases sampled. DETAILED DESCRIPTION OF AN EXEMPLARY EMBODIMENT The following description with reference to the accompanying drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved. In the single figure, there is shown schematically a test bench 1 adapted to perform various measurements on an internal combustion engine 10.
Ce moteur à combustion interne 10 comprend une chambre de combustion 11 définie par quatre cylindres 12. En amont de la chambre de combustion 11, le moteur à combustion interne 10 comprend une ligne d'admission 13 d'air frais qui prélève l'air frais directement dans l'atmosphère et qui l'insuffle dans chacun des cylindres 12 de la chambre de combustion 11 au moyen d'un répartiteur d'air 14. En aval de la chambre de combustion 11, le moteur à combustion interne 10 comporte une ligne d'échappement 15 de gaz brûlés s'étendant depuis un collecteur d'échappement 16, relié à chacun des cylindres 12 de la chambre de combustion 11, jusqu'à un pot catalytique 17. This internal combustion engine 10 comprises a combustion chamber 11 defined by four cylinders 12. Upstream of the combustion chamber 11, the internal combustion engine 10 comprises an intake line 13 of fresh air which draws fresh air directly into the atmosphere and which blows into each of the cylinders 12 of the combustion chamber 11 by means of an air distributor 14. Downstream of the combustion chamber 11, the internal combustion engine 10 comprises a line exhaust system 15 of burnt gases extending from an exhaust manifold 16, connected to each of the cylinders 12 of the combustion chamber 11, to a catalytic converter 17.
De manière connue, ce pot catalytique 17 comporte intérieurement, d'une part, des moyens d'oxydation des éléments polluants contenus dans les gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 15, et, d'autre part, des moyens de filtrage des particules polluantes en suspension dans les gaz brûlés. Le banc d'essais 1 comporte quant à lui un dispositif d'analyse 30 possédant un conduit d'entrée 32 et un conduit de sortie 33 des gaz à analyser, ainsi que des moyens d'affichage 31 des résultats des analyses effectuées. Ce dispositif d'analyse 30 comporte de manière classique des moyens de condensation (non représentés) des gaz à analyser permettant de mesurer précisément les taux des différents composants chimiques à analyser. Ces 2907550 4 composants chimiques à analyser sont ici le dioxygène, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures et les oxydes d'azote. Ce dispositif d'analyse 30 est adapté à être raccordé à l'un quelconque des conduits de gaz du moteur à combustion interne 10 de manière à pouvoir 5 analyser la composition des gaz qui traversent ce conduit. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif d'analyse 30 est raccordé à un conduit 18 de la ligne d'échappement 15 du moteur qui est situé entre le collecteur d'échappement 16 et le pot catalytique 17, au moyen d'une ligne de prélèvement 20. Il est donc ici destiné à analyser la composition des gaz brûlés 10 avant qu'ils ne soient traités par le pot catalytique 17. Bien sûr, le dispositif d'analyse 30 pourrait en variante être raccordé en aval du pot catalytique pour mesurer la composition des gaz brûlés, une fois ces derniers traités par le pot catalytique. Il pourrait également être raccordé sur la ligne d'admission du moteur. In known manner, this catalytic converter 17 comprises internally, on the one hand, means for oxidation of the polluting elements contained in the flue gases circulating in the exhaust line 15, and, on the other hand, means for filtering the polluting particles suspended in the flue gases. The test bench 1 comprises meanwhile an analysis device 30 having an inlet duct 32 and an outlet duct 33 of the gases to be analyzed, as well as means 31 for displaying the results of the analyzes carried out. This analysis device 30 conventionally comprises condensation means (not shown) of the gases to be analyzed for accurately measuring the levels of the various chemical components to be analyzed. These chemical components to be analyzed here are oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides. This analysis device 30 is adapted to be connected to any one of the gas ducts of the internal combustion engine 10 so as to be able to analyze the composition of the gases passing through this duct. As shown in Figure 1, the analysis device 30 is connected to a conduit 18 of the exhaust line 15 of the engine which is located between the exhaust manifold 16 and the catalytic converter 17, by means of a Sampling line 20. It is therefore here intended to analyze the composition of the flue gases 10 before they are treated by the catalytic converter 17. Of course, the analysis device 30 could alternatively be connected downstream of the catalytic converter. to measure the composition of the burned gases, once the latter treated by the catalytic converter. It could also be connected to the engine intake line.
15 La ligne de prélèvement 20 qui relie le conduit 18 de la ligne d'échappement 15 au dispositif d'analyse 30 fait plus particulièrement l'objet de la présente invention. Elle comporte un filtre primaire 29 destiné à filtrer les gaz qui le traversent. Ce filtre primaire 29 est en particulier conçu pour retenir les poussières 20 et les particules en suspensions dans les gaz prélevés. La ligne de prélèvement 20 présente donc ici deux tronçons, dont un premier tronçon 21 qui est disposé en amont du filtre primaire 29 et qui raccorde ce filtre primaire au conduit 18 de la ligne d'échappement 15 du moteur à combustion interne 10, et un deuxième tronçon 22 qui est disposé en aval du filtre 25 primaire 29 et qui raccorde ce filtre primaire au conduit d'entrée 32 du dispositif d'analyse 30. Le premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20 présente ici une longueur de l'ordre du mètre cinquante, alors que le deuxième tronçon 22 présente une longueur de l'ordre de la dizaine de mètres. Leurs sections sont en 30 revanche strictement identiques. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, chaque tronçon de la ligne de prélèvement 20 comporte une conduite interne 23, 24 dans laquelle circulent les gaz prélevés dans le moteur 10 pour analyse, ainsi 2907550 5 qu'une conduite externe 25, 26 qui entoure ladite conduite interne 23, 24 de telle sorte que les deux conduites sont concentriques. Plus précisément, les conduites internes 23, 24 et externes 25, 26 sont cylindriques de révolution et coaxiales. Le diamètre intérieur des conduites 5 externes 25, 26 est égal, au jeu près, au diamètre extérieur des conduites internes 23, 24. Selon une caractéristique essentielle de la ligne de prélèvement 20, la conduite interne 23, 24 de chaque tronçon 21, 22 est remplaçable. Elle peut donc être facilement extraite de la conduite externe 25, 26 correspondante pour être 10 remplacée par une neuve. Les conduites externes 25, 26 sont quant à elles inamovibles par rapport à la ligne de prélèvement 20. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque conduite interne 23, 24 est montée à coulissement à l'intérieur de la conduite externe 25, 26 15 correspondante. Afin d'améliorer leurs coefficients de glissement, les conduites internes 23, 24 et externes 25, 26 sont réalisées en téflon. Ce matériau présente en outre d'autres propriétés avantageuses telles qu'une bonne résistance à la chaleur et aux agressions chimiques par les éléments polluants.The sampling line 20 which connects the conduit 18 of the exhaust line 15 to the analysis device 30 is more particularly the object of the present invention. It comprises a primary filter 29 for filtering the gases passing through it. This primary filter 29 is in particular designed to retain the dust and particles suspended in the gases taken. The sampling line 20 thus has here two sections, including a first section 21 which is arranged upstream of the primary filter 29 and which connects this primary filter to the conduit 18 of the exhaust line 15 of the internal combustion engine 10, and a second section 22 which is disposed downstream of the primary filter 29 and which connects this primary filter to the input conduit 32 of the analysis device 30. The first section 21 of the sampling line 20 here has a length of the order meter fifty, while the second section 22 has a length of the order of ten meters. Their sections, on the other hand, are strictly identical. According to a particularly advantageous characteristic of the invention, each section of the sampling line 20 comprises an internal pipe 23, 24 in which the gases taken from the engine 10 for analysis circulate, as well as an external pipe 25, 26 which surrounds said inner pipe 23, 24 so that the two pipes are concentric. More specifically, the inner pipes 23, 24 and outer 25, 26 are cylindrical of revolution and coaxial. The internal diameter of the outer pipes 25, 26 is equal, with the clearance, to the outside diameter of the inner pipes 23, 24. According to an essential characteristic of the sampling line 20, the inner pipe 23, 24 of each section 21, 22 is replaceable. It can thus be easily extracted from the corresponding external pipe 25, 26 to be replaced by a new one. The external conduits 25, 26 are themselves irremovable relative to the sampling line 20. According to a preferred embodiment, each inner pipe 23, 24 is slidably mounted inside the corresponding external pipe 25, 26. . In order to improve their sliding coefficients, the inner pipes 23, 24 and outer 25, 26 are made of Teflon. This material also has other advantageous properties such as good resistance to heat and chemical attack by pollutants.
20 Chaque tronçon de la ligne de prélèvement 20 comporte en outre une armature de protection 27, 28 de la conduite externe 25, 26 et des moyens de chauffage des gaz prélevés qui traversent la conduite interne 23, 24. Chaque armature de protection comporte plus particulièrement une enveloppe en inox tressé 27, 28 qui recouvre la conduite externe 25, 26 25 correspondante, tandis que les moyens de chauffage comprennent une alimentation électrique 34 reliée à des éléments résistifs qui sont intégrés aux enveloppes en inox tressé. En fonctionnement, des gaz frais sont admis dans la chambre de combustion 11 du moteur à combustion interne 10, sont brûlés avec du carburant, 30 puis sont rejetés dans la ligne d'échappement 15. Une partie de ces gaz brûlés est prélevée par la ligne de prélèvement 20 en amont du pot catalytique 17. Cette partie passe dans le premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20, est filtrée par son filtre primaire 29, puis entre dans son deuxième tronçon 22 pour être conduite jusqu'au dispositif d'analyse 30.Each section of the sampling line 20 further comprises a protective armature 27, 28 of the external pipe 25, 26 and means for heating the collected gases which pass through the inner pipe 23, 24. Each reinforcing armor comprises more particularly a braided stainless steel casing 27, 28 which covers the corresponding external pipe 25, 26, while the heating means comprise a power supply 34 connected to resistive elements which are integrated with the braided stainless envelopes. In operation, fresh gases are admitted into the combustion chamber 11 of the internal combustion engine 10, are burned with fuel, and are then discharged into the exhaust line 15. Part of these burnt gases are removed by the line sampling 20 upstream of the catalytic converter 17. This part passes into the first section 21 of the sampling line 20, is filtered by its primary filter 29, then enters its second section 22 to be conducted to the analysis device 30.
2907550 6 Lors de cette circulation de gaz brûlés dans la ligne de prélèvement 20, les moyens de chauffage 34 chauffent la ligne de prélèvement de manière à maintenir les gaz prélevés à une température de l'ordre de 180 degrés Celsius. Ces moyens de chauffage évitent ainsi que les gaz se condensent et obstruent 5 rapidement les conduites internes 23, 24 de la ligne de prélèvement 20. Parmi l'ensemble des composants chimiques dont le taux est mesuré, seuls les hydrocarbures contiennent de l'eau issue de la combustion. Leur taux est donc directement mesuré dans le dispositif d'analyse 30. Pour mesurer le taux des autres composants chimiques à analyser, les gaz prélevés sont condensés (pour 10 retenir l'eau) par les moyens de condensations du dispositif d'analyse 30 puis sont évacués par le conduit de sortie 33 en ayant au préalable été analysés. Le filtre primaire 29 étant disposé en aval du premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20, la conduite interne 23 de ce premier tronçon s'encrasse rapidement. La conduite interne 24 du deuxième tronçon 22 de la ligne de 15 prélèvement s'encrasse quant à elle moins rapidement. Il est par conséquent nécessaire de régulièrement procéder au changement de la conduite interne 23 du premier tronçon 21 de la ligne de prélèvement 20 avant qu'elle ne se bouche. Le changement de la conduite interne 24 du deuxième tronçon 22 de la ligne de prélèvement 20 est également effectué régulièrement, mais à des intervalles plus 20 espacés. Pour réaliser ce changement, la ligne de prélèvement est déconnectée de la ligne d'échappement 15 du moteur à combustion interne 10 et du dispositif d'analyse 30. Le coefficient de glissement des conduites internes 23, 24 dans les 25 conduites externes 25, 26 étant élevé, leurs extractions sont aisées. Elles sont ensuite facilement remplacées par des conduites internes neuves. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.During this circulation of flue gases in the sampling line 20, the heating means 34 heat the sampling line so as to maintain the gases taken at a temperature of the order of 180 degrees Celsius. These heating means thus prevent the gases from condensing and rapidly blocking the internal pipes 23, 24 of the sampling line 20. Among all the chemical components whose rate is measured, only the hydrocarbons contain water of combustion. Their rate is therefore directly measured in the analysis device 30. In order to measure the level of the other chemical components to be analyzed, the gases sampled are condensed (to retain the water) by the condensation means of the analysis device 30 and then are discharged through the outlet conduit 33 having previously been analyzed. The primary filter 29 being disposed downstream of the first section 21 of the sampling line 20, the inner pipe 23 of this first section clogs up quickly. The inner pipe 24 of the second section 22 of the sampling line becomes clogged less rapidly. It is therefore necessary to regularly change the inner pipe 23 of the first section 21 of the sampling line 20 before it clogs. The change of the inner pipe 24 of the second section 22 of the sampling line 20 is also carried out regularly, but at more spaced intervals. To effect this change, the sampling line is disconnected from the exhaust line 15 of the internal combustion engine 10 and the analysis device 30. The sliding coefficient of the internal pipes 23, 24 in the external pipes 25, 26 being high, their extractions are easy. They are then easily replaced by new internal pipes. The present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant within his mind.