FR3090740A1 - METHOD AND DEVICE FOR HEATING AT LEAST ONE PART OF AN AFTER-TREATMENT SYSTEM (ATS) OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble comportant un moteur à combustion interne (E) ayant une conduite d’échappement (OP), un système de post–traitement (ATS) agencé sur ladite conduite d’échappement (OP) d’un moteur à combustion interne (E) pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui–ci, l’ensemble comportant en outre des moyens pour réchauffer au moins une partie (ATS2) dudit système de post–traitement (ATS), dans lequel lesdits moyens comportent une turbine électrique (EMT) agencée sur ladite conduite d’échappement (OP) et un dispositif de chauffage électrique (HT) agencé sur ladite conduite d’échappement (OP) en amont de ladite au moins une partie (ATS2), dans lequel le dispositif de chauffage électrique (HT) est alimenté en énergie électrique générée par ladite turbine électrique de sorte à augmenter une température de ladite au moins une partie (ATS2). Figure pour l’abrégé : Figure 1The present invention relates to an assembly comprising an internal combustion engine (E) having an exhaust pipe (OP), an aftertreatment system (ATS) arranged on said exhaust pipe (OP) of a combustion engine internal (E) for treating the pollutants contained in an exhaust gas produced by the latter, the assembly further comprising means for heating at least part (ATS2) of said after-treatment system (ATS), in which said means comprise an electric turbine (EMT) arranged on said exhaust pipe (OP) and an electric heating device (HT) arranged on said exhaust pipe (OP) upstream of said at least one part (ATS2), wherein the electric heating device (HT) is supplied with electric energy generated by said electric turbine so as to increase a temperature of said at least one part (ATS2). Figure for the abstract: Figure 1

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Procédé et dispositif de réchauffement d’au moins une partie d’un système de post-traitement (ATS) d’un moteur à combustion interneTitle of the invention: Method and device for heating at least part of an aftertreatment system (ATS) of an internal combustion engine

Domaine de l’inventionField of the invention

[0001] La présente invention concerne un procédé et dispositif de réchauffement d’un ATS (système de post-traitement) d’un moteur à combustion interne, en particulier dans le domaine des véhicules industriels.The present invention relates to a method and device for heating an ATS (aftertreatment system) of an internal combustion engine, in particular in the field of industrial vehicles.

Description de l’art antérieurDescription of the prior art

[0002] La gestion thermique de T ATS est l'un des grands défis à relever pour respecter les futures limites d'émission. Un réchauffement rapide et une commande de température efficace sur le plan énergétique sont importants.The thermal management of T ATS is one of the major challenges to be met in order to meet future emission limits. Rapid warming and energy efficient temperature control are important.

[0003] Dans le domaine des moteurs diesel, le composant ATS le plus sensible à la température est la SCR (réduction catalytique sélective). La SCR doit fonctionner au-dessus de la température dite d’allumage de 250 °C. En effet, à des températures trop basses, l’hydrolyse de l'agent à base d'urée conduit à la formation de cristaux.In the field of diesel engines, the most temperature-sensitive ATS component is SCR (selective catalytic reduction). The SCR must operate above the so-called ignition temperature of 250 ° C. Indeed, at too low temperatures, the hydrolysis of the urea-based agent leads to the formation of crystals.

[0004] Des considérations similaires peuvent être proposées pour les moteurs à essence équipés d’un catalyseur à trois voies (3WC).Similar considerations can be proposed for petrol engines fitted with a three-way catalyst (3WC).

[0005] L'approche actuelle de gestion thermique, surtout dans le cas du moteur diesel, consiste soit à commander l’écoulement d’air, soit à exacerber la consommation de carburant pour régler la température et l’énergie du gaz d’échappement. Généralement, l’écoulement d’air est commandé par un étranglement à l’admission et/ou au refoulement, une variation de calage des soupapes et une EGR (recirculation des gaz d'échappement) non refroidie, tandis que les stratégies classiques pour exacerber la consommation de carburant afin d'augmenter l'énergie et la température du gaz d'échappement proposent des calages d'injection tardifs ou des post-injections, même en combinaison avec un étranglement à l’échappement.The current thermal management approach, especially in the case of the diesel engine, is either to control the air flow, or to exacerbate fuel consumption to adjust the temperature and energy of the exhaust gas. . Generally, the air flow is controlled by a throttle at the inlet and / or outlet, a variation of valve timing and an uncooled EGR (exhaust gas recirculation), while conventional strategies to exacerbate fuel consumption in order to increase the energy and the temperature of the exhaust gas offer late injection timing or post-injection, even in combination with an exhaust throttle.

[0006] Dans les moteurs à essence, la mise en œuvre de stratégies d'enrichissement est habituellement basée sur l’exacerbation de la consommation de carburant.[0006] In gasoline engines, the implementation of enrichment strategies is usually based on the exacerbation of fuel consumption.

[0007] Un autre procédé connu de gestion de la température d’ATS est la mise en place d’un dispositif de chauffage électrique. Cependant, l’énergie électrique drainée par ledit dispositif de chauffage électrique est importante et, au démarrage à froid, les batteries de véhicules peuvent souffrir de l'activation du dispositif de chauffage électrique.Another known method for managing the temperature of ATS is the installation of an electric heating device. However, the electrical energy drained by said electric heating device is high and, on cold starting, vehicle batteries may suffer from the activation of the electric heating device.

[0008] C'est la raison principale pour laquelle les éléments chauffants électriques, même bien connus, n'ont pas été largement mis en œuvre, la commande d’écoulement ou l’exacerbation de la consommation de carburant décrites ci-dessus étant privilégiées.This is the main reason why the electric heating elements, even well known, have not been widely implemented, the flow control or the exacerbation of the fuel consumption described above being preferred. .

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0009] L’objet principal de la présente invention est de proposer une gestion thermique du système de post-traitement ATS d’un moteur à combustion interne basée sur un dispositif de chauffage électrique.The main object of the present invention is to provide thermal management of the ATS after-treatment system of an internal combustion engine based on an electric heating device.

[0010] Le principe essentiel de l’invention est la mise en œuvre d’une turbine électrique couplée à un dispositif de chauffage électrique agencé sur la conduite d’échappement, en amont d’un dispositif de réduction des polluants sensible à la température, tel qu'une SCR ou un 3WC.The essential principle of the invention is the implementation of an electric turbine coupled to an electric heating device arranged on the exhaust pipe, upstream of a device for reducing pollutants sensitive to temperature, such as a SCR or a 3WC.

[0011] Selon un mode de réalisation privilégié de l’invention, le dispositif de chauffage est exclusivement connecté au générateur entraîné par la turbine, de sorte que l’énergie électrique générée soit entièrement réutilisée par le dispositif de chauffage. De préférence, aucune batterie rechargeable n’est adoptée.According to a preferred embodiment of the invention, the heating device is exclusively connected to the generator driven by the turbine, so that the electrical energy generated is fully reused by the heating device. Preferably, no rechargeable battery is adopted.

[0012] Par conséquent, le système de gestion thermique selon la présente invention est électriquement isolé, au moins pendant le réchauffement d’ATS.Therefore, the thermal management system according to the present invention is electrically isolated, at least during the warming of ATS.

[0013] Ainsi, il peut définir un kit indépendant, équipé de son propre capteur de température et d’une unité de commande programmée pour commander la quantité d’énergie mécanique qui doit être extraite par le gaz d’échappement produit par le moteur à combustion interne. Le kit peut ainsi comprendre la turbine électrique ci-dessus et un dispositif de chauffage électrique directement associé à une partie du corps de la turbine, en formant un composant unique. Dans ce cas, la turbine électrique peut être commandée en actionnant sa géométrie variable, ou en agissant sur une soupape de décharge agencée sur un chemin de dérivation de la turbine elle-même. De plus, le chemin de dérivation peut être réalisé dans le corps même de la turbine électrique, de façon à obtenir un dispositif unique autonome.Thus, it can define an independent kit, equipped with its own temperature sensor and a control unit programmed to control the amount of mechanical energy which must be extracted by the exhaust gas produced by the engine to internal combustion. The kit can thus include the above electric turbine and an electric heating device directly associated with a part of the body of the turbine, forming a single component. In this case, the electric turbine can be controlled by actuating its variable geometry, or by acting on a relief valve arranged on a bypass path of the turbine itself. In addition, the bypass path can be made in the body of the electric turbine, so as to obtain a single autonomous device.

[0014] Alternativement, le système de réchauffement peut comprendre plusieurs composants, dont certains sont déjà présents dans un véhicule, comme l’unité de commande de moteur et les divers capteurs habituellement agencés avec l’ATS. Le moteur à combustion interne peut être équipé d’une unité de turbocompresseur de suralimentation, dont la turbine est agencée sur la conduite d’échappement, en amont de la turbine électrique, et l’énergie mécanique extraite par la turbine électrique peut être réglée de manière complémentaire à l’énergie mécanique extraite pour la stimulation du moteur par le turbocompresseur de suralimentation.Alternatively, the heating system may include several components, some of which are already present in a vehicle, such as the engine control unit and the various sensors usually arranged with the ATS. The internal combustion engine can be fitted with a turbocharger unit, the turbine of which is arranged on the exhaust pipe, upstream of the electric turbine, and the mechanical energy extracted by the electric turbine can be adjusted by in addition to the mechanical energy extracted for the stimulation of the engine by the turbocharger.

[0015] Afin de gérer la quantité d’énergie mécanique qui doit être extraite par le gaz d’échappement, la turbine peut être à géométrie variable de sorte à faire varier la section de flux sortant, ou peut avoir une dérivation avec une soupape de décharge agencée de manière à assurer un étranglement de manière proportionnelle à l’énergie mécanique à extraire par la turbine électrique. En d’autres termes, plus l’étranglement de la soupape de décharge est important, plus l’écoulement de gaz traverse la turbine et plus l’énergie mécanique peut être extraite.In order to manage the amount of mechanical energy which must be extracted by the exhaust gas, the turbine can be of variable geometry so as to vary the section of outgoing flow, or can have a bypass with a valve. discharge arranged so as to ensure throttling in a manner proportional to the mechanical energy to be extracted by the electric turbine. In other words, the greater the throttle in the relief valve, the more the gas flow passes through the turbine and the more mechanical energy can be extracted.

[0016] En utilisant une turbine électrifiée en combinaison avec un ATS chauffé électriquement, comme clapet d’échappement, la contre-pression augmente et le point de travail du moteur se décale vers une consommation de carburant plus élevée, différemment d’un clapet d’échappement, la contre-pression n’est pas dissipée mais exploitée pour générer de l'énergie réemployée en même temps dans le réchauffement d’ATS.By using an electrified turbine in combination with an electrically heated ATS, as an exhaust valve, the back pressure increases and the working point of the engine shifts towards a higher fuel consumption, differently from a valve d 'exhaust, the back pressure is not dissipated but used to generate energy reused at the same time in the warming of ATS.

[0017] Selon un mode de réalisation privilégié de l’invention, après le réchauffement, la turbine est contournée. Tandis que, selon un autre mode de réalisation privilégié de l’invention, la turbine électrique est au moins partiellement traversée par le gaz d’échappement produit par le moteur à combustion interne, et le générateur électrique est déconnecté électriquement par le dispositif de chauffage et connecté au bus électrique de véhicule pour contribuer à la génération d’énergie électrique.According to a preferred embodiment of the invention, after heating, the turbine is bypassed. While, according to another preferred embodiment of the invention, the electric turbine is at least partially traversed by the exhaust gas produced by the internal combustion engine, and the electric generator is electrically disconnected by the heating device and connected to the vehicle electric bus to contribute to the generation of electrical energy.

[0018] Selon un autre mode de réalisation privilégié de l’invention qui peut être combiné avec l’un quelconque des modes de réalisation précédents, la turbine électrique est une partie de ce que l’on appelle un « turbocompresseur de suralimentation électrique », à savoir un ensemble comprenant un compresseur agencé sur la conduite d’admission du moteur à combustion interne, une turbine agencée sur la conduite d’échappement du même moteur à combustion interne, la turbine et le compresseur partageant un arbre commun, qui à son tour, définit le rotor du générateur électrique ci-dessus, ou est mécaniquement connecté à celui-ci.According to another preferred embodiment of the invention which can be combined with any one of the preceding embodiments, the electric turbine is a part of what is called a “turbocharger of electric supercharging”, namely an assembly comprising a compressor arranged on the intake pipe of the internal combustion engine, a turbine arranged on the exhaust pipe of the same internal combustion engine, the turbine and the compressor sharing a common shaft, which in turn , defines the rotor of the above electric generator, or is mechanically connected to it.

[0019] Dans ce cas également, pendant le réchauffement, l’énergie électrique extraite dépend de l’énergie mécanique résiduelle disponible nette de l’énergie de stimulation nécessaire à la compression d’air frais au niveau de l’entrée du moteur à combustion interne.In this case also, during heating, the electrical energy extracted depends on the available residual mechanical energy net of the stimulation energy necessary for the compression of fresh air at the inlet of the combustion engine. internal.

[0020] De façon avantageuse, à faible charge, le VGT (turbocompresseur à géométrie variable) peut être fermé, par conséquent, l’enthalpie à l’échappement récoltée augmente, tandis que l’augmentation du débit massique d’air au niveau de l’entrée peut être évitée en freinant le turbocompresseur de suralimentation électrique au moyen de son propre générateur électrique.Advantageously, at low load, the VGT (variable geometry turbocharger) can be closed, therefore, the exhaust enthalpy collected increases, while the increase in mass air flow at entry can be avoided by braking the turbocharger by means of its own electric generator.

[0021] Dans ce cas également, après le réchauffement, le générateur électrique est déconnecté électriquement du dispositif de chauffage électrique et connecté à un bus électrique de véhicule.In this case also, after the heating, the electric generator is electrically disconnected from the electric heating device and connected to an electric vehicle bus.

[0022] De façon avantageuse, les turbomachines comprenant le turbocompresseur de suralimentation électrique sont actuellement mises en œuvre pour suralimenter les moteurs à combustion interne, de tels composants sont donc facilement disponibles sur le marché.Advantageously, turbomachines comprising the turbocharger are currently used to supercharge internal combustion engines, such components are therefore readily available on the market.

[0023] L’invention proposée combine des technologies connues pour obtenir une commande de température d’ATS efficace basée sur la récupération par enthalpie du gaspillage.The proposed invention combines known technologies to obtain an effective temperature control of ATS based on the recovery by enthalpy of waste.

[0024] Un premier objet de la présente invention est un procédé de réchauffement d’au moins une partie d’un système de post-traitement agencé sur une conduite d’échappement d’un moteur à combustion interne pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui-ci, le procédé comprenant l’étape préliminaire consistant à agencer une turbine électrique sur ladite conduite d’échappement et un dispositif de chauffage électrique sur ladite conduite d’échappement en amont de ladite au moins une partie, le procédé comprenant la procédure consistant à alimenter le dispositif de chauffage électrique en énergie électrique générée par ladite turbine électrique de sorte à augmenter une température de ladite au moins une partie.A first object of the present invention is a method of heating at least part of an aftertreatment system arranged on an exhaust pipe of an internal combustion engine to treat the pollutants contained in a exhaust gas produced by it, the method comprising the preliminary step of arranging an electric turbine on said exhaust pipe and an electric heating device on said exhaust pipe upstream of said at least one part, the method comprising the procedure of supplying the electric heating device with electric energy generated by said electric turbine so as to increase a temperature of said at least part.

[0025] Un deuxième objet de la présente invention est un ensemble comprenant un moteur à combustion interne ayant une conduite d’échappement, un système de post-traitement agencé sur ladite conduite d’échappement du moteur à combustion interne pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui-ci, l’ensemble comprenant en outre des moyens pour réchauffer au moins une partie dudit système de post-traitement, dans lequel lesdits moyens comprennent une turbine électrique agencée sur ladite conduite d’échappement et un dispositif de chauffage électrique agencé sur ladite conduite d’échappement en amont de ladite au moins une partie, dans lequel le dispositif de chauffage électrique est alimenté en énergie électrique générée par ladite turbine électrique de sorte à augmenter une température de ladite au moins une partie.A second object of the present invention is an assembly comprising an internal combustion engine having an exhaust pipe, a post-treatment system arranged on said exhaust pipe of the internal combustion engine for treating the pollutants contained in an exhaust gas produced by the latter, the assembly further comprising means for heating at least part of said after-treatment system, wherein said means comprise an electric turbine arranged on said exhaust pipe and a device electric heating device arranged on said exhaust pipe upstream of said at least one part, in which the electric heating device is supplied with electric energy generated by said electric turbine so as to increase a temperature of said at least one part.

[0026] Un autre objet de la présente invention est un moteur à combustion interne comprenant ledit dispositif.Another object of the present invention is an internal combustion engine comprising said device.

[0027] La présente invention peut être appliquée aussi bien à un moteur diesel qu'à un moteur à essence.The present invention can be applied to both a diesel engine and a gasoline engine.

[0028] Ces objets et d'autres encore sont atteints au moyen des revendications dépendantes ci-jointes, qui décrivent des modes de réalisation privilégiés de l’invention, faisant partie intégrante de la présente description.These and other objects are achieved by means of the appended dependent claims, which describe preferred embodiments of the invention, which are an integral part of the present description.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

[0029] L’invention apparaîtra clairement dans la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple et non limitatif, à lire en référence aux dessins ci-joints, dans lesquels :The invention will appear clearly in the following detailed description, given by way of example and not limiting, to be read with reference to the attached drawings, in which:

[0030] [fig-1] La figure 1 montre un schéma d'un premier mode de réalisation de l’invention ;[Fig-1] Figure 1 shows a diagram of a first embodiment of the invention;

[0031] [fig.2] La figure 2 montre une légère variation du mode de réalisation de la figure 1 ; [0032] [fig.3] La figure 3 montre une variation du mode de réalisation de la figure 1 ou 2 de l’invention ;[Fig.2] Figure 2 shows a slight variation of the embodiment of Figure 1; [Fig.3] Figure 3 shows a variation of the embodiment of Figure 1 or 2 of the invention;

[0033] [fig-4] La figure 4 montre une autre variation du mode de réalisation de l’invention, basée sur le schéma de la figure 1, selon une première condition de fonctionnement ;[Fig-4] Figure 4 shows another variation of the embodiment of the invention, based on the diagram of Figure 1, according to a first operating condition;

[0034] [fig.5] La figure 5 montre le mode de réalisation de la figure 4 selon une deuxième condition de fonctionnement ;[Fig.5] Figure 5 shows the embodiment of Figure 4 according to a second operating condition;

[0035] [fig.6] La figure 6 divulgue une mode de réalisation supplémentaire de l’invention exploitant la deuxième condition de fonctionnement divulguée à la figure 5.[Fig.6] Figure 6 discloses an additional embodiment of the invention exploiting the second operating condition disclosed in Figure 5.

[0036] Les mêmes chiffres et lettres de référence dans les figures désignent des pièces identiques ou fonctionnellement équivalentes.The same numbers and reference letters in the figures denote identical or functionally equivalent parts.

[0037] Selon la présente invention, l'expression « deuxième élément » n'implique pas la présence d'un « premier élément », premier, deuxième, etc. ne sont utilisés que pour améliorer la clarté de la description et ils ne doivent pas être interprétés de manière limitative.According to the present invention, the expression "second element" does not imply the presence of a "first element", first, second, etc. are only used to improve the clarity of the description and should not be interpreted in a limiting manner.

[0038] Description détaillée des modes de réalisation privilégiésDetailed description of the preferred embodiments

[0039] Des exemples de modes de réalisation sont maintenant fournis afin que cette divulgation soit complète pour les personnes du métier.Examples of embodiments are now provided so that this disclosure is complete for those skilled in the art.

[0040] Les figures 1 à 6 divulguent un moteur à combustion interne E, de préférence un moteur diesel.Figures 1 to 6 disclose an internal combustion engine E, preferably a diesel engine.

[0041] Le moteur E a une conduite d’admission IP et une conduite de refoulement OP, se sorte que le moteur aspire l’air frais de l’environnement par la conduite d’admission et rejette un gaz d’échappement dans l'environnement par la conduite de refoulement (ou d’échappement) OP.The engine E has an intake pipe IP and a discharge pipe OP, so that the engine draws fresh air from the environment through the intake pipe and rejects an exhaust gas into the environment via the OP (or exhaust) discharge pipe.

[0042] Le long de la conduite de refoulement, un ou plusieurs dispositifs de réduction sont agencés, et, seulement à titre d’exemple, ils sont regroupés en deux parties ATS1 et ATS2 du système de post-traitement ATS.Along the discharge line, one or more reduction devices are arranged, and, only by way of example, they are grouped into two parts ATS1 and ATS2 of the ATS after-treatment system.

[0043] Par exemple, pour un moteur diesel, la partie ATS1 peut comprendre un DOC (catalyseur d’oxydation diesel) et un DPL (filtre à particules diesel), tandis que la partie ATS2 peut comprendre une SCR (réduction catalytique sélective) et un module de dosage agencé immédiatement en amont de la SCR pour introduire un agent réducteur à base d’urée, habituellement appelé par son nom commercial, AdBlue.For example, for a diesel engine, the ATS1 part can include a DOC (diesel oxidation catalyst) and a DPL (diesel particle filter), while the ATS2 part can include a SCR (selective catalytic reduction) and a dosing module arranged immediately upstream of the SCR to introduce a urea-based reducing agent, usually called by its trade name, AdBlue.

[0044] En aval de la partie ATS2, d'autres composants peuvent être conçus, tels qu'un CUC (catalyseur de purification) et un silencieux ME.Downstream from the ATS2 part, other components can be designed, such as a CUC (purification catalyst) and an ME silencer.

[0045] Selon la présente invention, une turbine électrique EMT, comprenant un générateur électrique EM et une turbine T entraînant de manière fonctionnelle le générateur électrique EM, est agencée sur la conduite de refoulement de sorte à produire de l'énergie électrique à partir d’un contenu enthalpique du gaz d’échappement.According to the present invention, an electric turbine EMT, comprising an electric generator EM and a turbine T operatively driving the electric generator EM, is arranged on the discharge pipe so as to produce electric energy from '' an enthalpy content of the exhaust gas.

[0046] La turbine est à géométrie variable, ou est à géométrie fixe couplée à un tuyau de dérivation BP approprié pour contourner la turbine T, et, sur ladite dérivation est agencée une soupape de décharge WG pouvant être commandée afin de régler la quantité de gaz d’échappement traversant la turbine T.The turbine is of variable geometry, or is of fixed geometry coupled to a branch pipe BP suitable for bypassing the turbine T, and, on said branch is arranged a relief valve WG which can be controlled in order to adjust the quantity of exhaust gas passing through the turbine T.

[0047] Un dispositif de chauffage électrique HT est agencé à l’intérieur de la conduite de refoulement, le dispositif de chauffage est par exemple agencé en amont de T ATS entier ou seulement en amont du dispositif le plus sensible à la température de T ATS.An HT electric heating device is arranged inside the discharge pipe, the heating device is for example arranged upstream of T ATS whole or only upstream of the device most sensitive to the temperature of T ATS .

[0048] Selon figure 1, la turbine électrique EMT est agencée en amont de l’ATS, tandis que le dispositif de chauffage électrique HT est agencé entre les parties ATS1 et ATS2 de l’ATS.According to Figure 1, the EMT electric turbine is arranged upstream of the ATS, while the HT electric heating device is arranged between the parts ATS1 and ATS2 of the ATS.

[0049] Selon la présente invention, la contre-pression générée par la turbine T est convertie en énergie électrique mise en œuvre pour chauffer le gaz d’échappement. Par conséquent, non seulement le point de travail du moteur change, mais le contenu énergétique du gaz d’échappement est piégé à l’intérieur de l’ATS par la turbine électrique et le dispositif de chauffage électrique.According to the present invention, the back pressure generated by the turbine T is converted into electrical energy used to heat the exhaust gas. As a result, not only does the engine work point change, but the energy content of the exhaust gas is trapped inside the ATS by the electric turbine and the electric heater.

[0050] De préférence, une connexion électrique directe interconnecte le générateur électrique EM en réalisant un ensemble électriquement isolé.Preferably, a direct electrical connection interconnects the electric generator EM by producing an electrically isolated assembly.

[0051] Selon un mode de réalisation privilégié de l’invention, la turbine électrique et le dispositif de chauffage sont réalisés en un composant unique. La turbine elle-même définit une partie de la conduite de refoulement, par conséquent, le dispositif de chauffage peut être agencé juste en aval de la volute de turbine.According to a preferred embodiment of the invention, the electric turbine and the heating device are made of a single component. The turbine itself defines part of the discharge line, therefore the heater can be arranged just downstream of the turbine scroll.

[0052] La turbine électrique peut comprendre également une unité de commande CU, et un capteur de température (non divulgué) afin de régler l’énergie mécanique extraite par la turbine T sur la base de la température de gaz d’échappement.The electric turbine can also include a CU control unit, and a temperature sensor (not disclosed) in order to regulate the mechanical energy extracted by the T turbine based on the temperature of the exhaust gas.

[0053] Il faut comprendre que l’unité de commande peut être pourvue d’un port de bus CAN afin d’être connectée au réseau de données de véhicule et d’acquérir la température de gaz d’échappement et le régime moteur déployés sur le réseau de données.It should be understood that the control unit can be provided with a CAN bus port in order to be connected to the vehicle data network and to acquire the exhaust gas temperature and the engine speed deployed on the data network.

[0054] Selon un mode de réalisation privilégié de l’invention, pendant le réchauffement d’ATS, l’unité de commande CU peut commander la turbine, et ainsi la contre-pression à fournir au moteur à combustion interne sur la base d’autres paramètres également, comme le régime moteur.According to a preferred embodiment of the invention, during the heating of ATS, the control unit CU can control the turbine, and thus the back pressure to be supplied to the internal combustion engine on the basis of other parameters as well, such as engine speed.

[0055] Selon la figure 3, le moteur a un turbocompresseur de suralimentation TCU « normal », comme une turbine Tl entraînant un compresseur Cl, dans lequel la turbine est agencée sur la conduite de refoulement en amont de l’ATS et le compresseur Cl est agencé sur la conduite d’admission du moteur afin de suralimenter le moteur à combustion interne.According to Figure 3, the engine has a turbocharger TCU "normal", like a turbine Tl driving a compressor Cl, in which the turbine is arranged on the discharge line upstream of the ATS and the compressor Cl is arranged on the intake pipe of the engine in order to supercharge the internal combustion engine.

[0056] Maintenant, l’unité de commande CU, qui commande la turbine électrique, peut être programmée pour produire une contre-pression, qui tient compte de la contre-pression produite par le turbocompresseur de suralimentation TCU.Now, the CU control unit, which controls the electric turbine, can be programmed to produce a back pressure, which takes into account the back pressure produced by the turbocharger TCU.

[0057] En d’autres termes, la turbine électrique complète la contre-pression du turbocom presseur de suralimentation afin de maintenir cette contre-pression sur une plage prédéterminée, tant que la procédure de réchauffement est en cours.In other words, the electric turbine completes the backpressure of the turbocharger boost pressor in order to maintain this backpressure over a predetermined range, as long as the reheating procedure is in progress.

[0058] Le paramètre de stimulation peut également être extrait par le réseau de données de véhicule, comme décrit ci-dessus.The stimulation parameter can also be extracted by the vehicle data network, as described above.

[0059] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’unité de commande est entièrement intégrée dans l’unité de commande ECU (unité de commande de moteur) agencée pour contrôler au moins le moteur à combustion interne. Dans ce cas, l’unité de commande est déjà connectée au réseau de données de véhicule, elle gère ainsi le niveau de stimulation, l’injection de carburant dans les cylindres du moteur à combustion interne, et peut ainsi régler facilement la contre-pression de turbine électrique.According to another embodiment of the invention, the control unit is fully integrated in the ECU control unit (engine control unit) arranged to control at least the internal combustion engine. In this case, the control unit is already connected to the vehicle data network, it thus manages the stimulation level, the injection of fuel into the cylinders of the internal combustion engine, and can thus easily adjust the back pressure. of electric turbine.

[0060] Dans ce cas également, de préférence, le générateur électrique EM et le dispositif de chauffage électrique HT définissent un circuit isolé par rapport au bus électrique de véhicule. Par « bus électrique de véhicule », on entend un réseau de puissance électrique qui n'a rien à voir avec le réseau de données dans lequel sont déployés les messages de commande et d'état.In this case also, preferably, the electric generator EM and the electric heating device HT define an isolated circuit with respect to the electric bus of the vehicle. By “vehicle electric bus” is meant an electrical power network which has nothing to do with the data network in which the command and status messages are deployed.

[0061] Les Ligures 4 et 5 divulguent un autre mode de réalisation de l’invention dans lequel un turbocompresseur de suralimentation électrique E-TCU est mis en œuvre.Liguria 4 and 5 disclose another embodiment of the invention in which an E-TCU electric supercharging turbocharger is used.

[0062] La turbine électrique ci-dessus est une partie de l’E-TCU.The above electric turbine is part of the E-TCU.

[0063] L’E-TCU est un ensemble comprenant un compresseur C agencé sur la conduite d’admission du moteur à combustion interne, la turbine T agencée sur la conduite d’échappement du même moteur à combustion interne, la turbine et le compresseur partageant un arbre commun SH, qui à son tour, définit le rotor du générateur électrique EM ci-dessus, ou est mécaniquement connecté à celui-ci.The E-TCU is an assembly comprising a compressor C arranged on the intake pipe of the internal combustion engine, the turbine T arranged on the exhaust pipe of the same internal combustion engine, the turbine and the compressor. sharing a common shaft SH, which in turn defines the rotor of the above electric generator EM, or is mechanically connected to it.

[0064] Ici, le couple négatif du générateur, comme ci-dessus, est commandé au moins pendant le réchauffement, afin de compléter l’énergie mécanique nécessaire pour que le compresseur C atteigne une stimulation prédéterminée du moteur à combustion interne. De cette façon, une valeur de contre-pression prédéterminée est atteinte et maintenue.Here, the negative torque of the generator, as above, is controlled at least during warming up, in order to supplement the mechanical energy necessary for the compressor C to reach a predetermined stimulation of the internal combustion engine. In this way, a predetermined back pressure value is reached and maintained.

[0065] En d’autres termes, cette stratégie, comme ci-dessus, permet de ne pas dépasser une valeur de contre-pression prédéterminée.In other words, this strategy, as above, makes it possible not to exceed a predetermined backpressure value.

[0066] Même s'il est préférable, pendant le réchauffement, de ne pas mettre en œuvre de stockage de batterie pour alimenter le dispositif de chauffage électrique, après le réchauffement, le générateur électrique peut être exploité pour charger une batterie, comme un bloc-batterie au lithium ou un supercondensateur, connectée au réseau électrique de véhicule.Even if it is preferable, during warming, not to implement battery storage to power the electric heating device, after warming, the electric generator can be used to charge a battery, like a block - lithium battery or a supercapacitor, connected to the vehicle electrical network.

[0067] De nombreux détails spécifiques sont cités comme des exemples de composants, dispositifs et procédés spécifiques afin de permettre une compréhension approfondie des modes de réalisation de la présente divulgation. Il sera évident pour les personnes du métier que des détails spécifiques n'ont pas besoin d'être utilisés, que les exemples de modes de réalisation peuvent se présenter sous de nombreuses formes différentes et qu'aucun de ces exemples ne doit être interprété comme limitant la portée de la divulgation. Dans certains exemples de modes de réalisation, des processus bien connus, des structures de dispositifs bien connues sont divulgués.Many specific details are cited as examples of specific components, devices and methods in order to allow an in-depth understanding of the embodiments of the present disclosure. It will be obvious to those skilled in the art that specific details need not be used, that the exemplary embodiments can be in many different forms and that none of these examples should be interpreted as limiting the scope of the disclosure. In some exemplary embodiments, well-known processes, well-known device structures are disclosed.

[0068] Cette invention peut être mise en œuvre de façon avantageuse dans un programme informatique comprenant des moyens de code de programme pour effectuer une ou plusieurs étapes de ce procédé, lorsque ce programme est exécuté sur un ordinateur. Pour cette raison, le brevet doit également couvrir un tel programme informatique et le support lisible par ordinateur qui comprend un message enregistré, un tel support lisible par ordinateur comprenant les moyens de code de programme pour effectuer une ou plusieurs étapes d’un tel procédé, lorsque ce programme est exécuté sur un ordinateur.This invention can be implemented advantageously in a computer program comprising program code means for performing one or more steps of this method, when this program is executed on a computer. For this reason, the patent must also cover such a computer program and the computer-readable medium which comprises a recorded message, such a computer-readable medium comprising the program code means for carrying out one or more steps of such a method, when this program is run on a computer.

[0069] De nombreux changements, modifications, variations et autres utilisations et applications de la présente invention deviendront évidents pour les personnes du métier après avoir examiné la spécification et les dessins qui l'accompagnent et qui divulguent les modes de réalisation privilégiés de l'invention telles que décrites dans les revendications annexées.Many changes, modifications, variations and other uses and applications of the present invention will become apparent to those of skill in the art after examining the specification and accompanying drawings which disclose preferred embodiments of the invention as described in the appended claims.

[0070] Les caractéristiques divulguées dans le contexte de l'art antérieur ne sont introduites qu'afin de mieux comprendre l’invention et non pas comme une déclaration sur l'existence d'un art antérieur connu. En outre, lesdites caractéristiques définissent le contexte de la présente invention, ces caractéristiques doivent donc être considérées en commun avec la description détaillée.The features disclosed in the context of the prior art are only introduced in order to better understand the invention and not as a declaration on the existence of a known prior art. Furthermore, said characteristics define the context of the present invention, these characteristics must therefore be considered together with the detailed description.

[0071] D'autres détails de mise en œuvre ne seront pas décrits, car l’homme du métier est capable d’accomplir l’invention à partir de l'enseignement de la description ci-dessus.Other details of implementation will not be described, because the person skilled in the art is capable of accomplishing the invention from the teaching of the description above.

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Procédé de réchauffement d’au moins une partie (ATS2) d’un système de post-traitement (ATS) agencé sur une conduite d’échappement (OP) d’un moteur à combustion interne (E) pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui-ci, le procédé comprenant l’étape préliminaire consistant à agencer une turbine électrique (EMT) sur ladite conduite d’échappement (OP) et un dispositif de chauffage électrique (HT) sur ladite conduite d’échappement (OP) en amont de ladite au moins une partie (ATS2), le procédé comprenant la procédure consistant à alimenter le dispositif de chauffage électrique (HT) en énergie électrique générée par ladite turbine électrique (EMT) de sorte à augmenter une température de ladite au moins une partie (ATS2). Method for heating at least part (ATS2) of an aftertreatment system (ATS) arranged on an exhaust pipe (OP) of an internal combustion engine (E) to treat the pollutants contained in a exhaust gas produced therefrom, the method comprising the preliminary step of arranging an electric turbine (EMT) on said exhaust pipe (OP) and an electric heater (HT) on said exhaust pipe (OP) upstream of said at least one part (ATS2), the method comprising the procedure consisting in supplying the electric heating device (HT) with electric energy generated by said electric turbine (EMT) so as to increase a temperature of said at least part (ATS2). [Revendication 2] [Claim 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite turbine électrique (EMT) comprend une turbine (T) et un générateur électrique (EM) et dans lequel le dispositif de chauffage électrique est exclusivement connecté au générateur entraîné par ledit générateur électrique, sans aucun moyen de stockage électrique. The method of claim 1, wherein said electric turbine (EMT) comprises a turbine (T) and an electric generator (EM) and wherein the electric heating device is exclusively connected to the generator driven by said electric generator, without any means of electrical storage. [Revendication 3] [Claim 3] Kit pour réchauffer au moins une partie (ATS2) d’un système de post-traitement (ATS) agencé sur une conduite d’échappement (OP) d’un moteur à combustion interne (E) pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui-ci, le kit comprenant une turbine électrique (EMT) appropriée pour être agencée sur ladite conduite d’échappement (OP) et comprenant un corps de turbine, et dans lequel un dispositif de chauffage électrique (HT) est agencé dans une partie du corps de turbine, et dans lequel la turbine électrique (EMT) est agencée pour alimenter le dispositif de chauffage électrique (HT) de sorte à augmenter, en cours d’utilisation, une température de ladite au moins une partie (ATS2). Kit for heating at least part (ATS2) of an aftertreatment system (ATS) arranged on an exhaust pipe (OP) of an internal combustion engine (E) for treating the pollutants contained in a gas d exhaust produced by it, the kit comprising an electric turbine (EMT) suitable for being arranged on said exhaust pipe (OP) and comprising a turbine body, and in which an electric heating device (HT) is arranged in a part of the turbine body, and in which the electric turbine (EMT) is arranged to supply the electric heating device (HT) so as to increase, during use, a temperature of said at least one part (ATS2 ). [Revendication 4] [Claim 4] Kit selon la revendication 3, comprenant en outre une unité de commande (CU) connectée de manière fonctionnelle à un capteur de température agencé de manière fonctionnelle à l’opposé du corps de turbine pour mesurer un gaz d’échappement s’écoulant dans celle-ci, dans lequel l’unité de commande est configurée pour régler un fonctionnement de ladite turbine électrique selon une température mesurée par ledit capteur de température. The kit of claim 3, further comprising a control unit (CU) operatively connected to a temperature sensor operatively arranged opposite the turbine body for measuring an exhaust gas flowing therein. ci, wherein the control unit is configured to regulate an operation of said electric turbine according to a temperature measured by said temperature sensor. [Revendication 5] [Claim 5] Kit selon la revendication 4,- dans lequel ladite turbine est pourvue d’une géométrie variable et ledit réglage de fonctionnement agit sur Kit according to claim 4, - in which said turbine is provided with a variable geometry and said operating adjustment acts on
ladite géométrie variable, ou dans lequel ladite turbine est à géométrie fixe et comprend un chemin de dérivation sur lequel une soupape de décharge (WG) est agencée et dans lequel ledit réglage de fonctionnement agit sur ladite soupape de décharge (WG). said variable geometry, or wherein said turbine has a fixed geometry and comprises a bypass path on which a relief valve (WG) is arranged and in which said operating setting acts on said relief valve (WG). [Revendication 6] [Claim 6] Ensemble comprenant un moteur à combustion interne (E) ayant une conduite d’échappement (OP), un système de post-traitement (ATS) agencé sur ladite conduite d’échappement (OP) du moteur à combustion interne (E) pour traiter les polluants contenus dans un gaz d’échappement produit par celui-ci, l’ensemble comprenant en outre des moyens pour réchauffer au moins une partie (ATS2) dudit système de post-traitement (ATS), dans lequel lesdits moyens comprennent une turbine électrique (EMT) agencée sur ladite conduite d’échappement (OP) et un dispositif de chauffage électrique (HT) agencé sur ladite conduite d’échappement (OP) en amont de ladite au moins une partie (ATS2), dans lequel le dispositif de chauffage électrique (HT) est alimenté en énergie électrique générée par ladite turbine électrique de sorte à augmenter une température de ladite au moins une partie (ATS2). Assembly comprising an internal combustion engine (E) having an exhaust pipe (OP), an aftertreatment system (ATS) arranged on said exhaust pipe (OP) of the internal combustion engine (E) for treating pollutants contained in an exhaust gas produced by the latter, the assembly further comprising means for heating at least part (ATS2) of said after-treatment system (ATS), in which said means comprise an electric turbine ( EMT) arranged on said exhaust pipe (OP) and an electric heating device (HT) arranged on said exhaust pipe (OP) upstream of said at least one part (ATS2), in which the electric heating device (HT) is supplied with electrical energy generated by said electric turbine so as to increase a temperature of said at least one part (ATS2). [Revendication 7] [Claim 7] Ensemble selon la revendication 6, dans lequel ladite turbine électrique est agencée en amont ou en aval de ladite au moins une partie du système de post-traitement (ATS). Assembly according to claim 6, in which said electric turbine is arranged upstream or downstream of said at least part of the after-treatment system (ATS). [Revendication 8] [Claim 8] Ensemble selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ladite turbine électrique (EMT) est incluse dans un turbocompresseur de suralimentation électrique (E-TCU), comprenant un compresseur (C) agencé sur une conduite d’admission (IP) du moteur à combustion interne (E) ; ladite turbine électrique (EMT) comprenant un générateur électrique (EM) et une turbine (T), qui est agencée sur la conduite d’échappement (OP) du même moteur à combustion interne ; la turbine (T) et le compresseur (C) partageant un arbre commun (SH), qui définit un rotor du générateur électrique (EM), ou qui est mécaniquement connecté à celui-ci ; dans lequel, pendant le réchauffement, ledit générateur électrique est commandé pour compléter une énergie mécanique drainée par le compresseur (C) pour stimuler le moteur à combustion interne, de sorte à atteindre une valeur de contre-pression prédéterminée. An assembly according to claim 6 or 7, wherein said electric turbine (EMT) is included in an electric supercharging turbocharger (E-TCU), comprising a compressor (C) arranged on an intake pipe (IP) of the combustion engine internal (E); said electric turbine (EMT) comprising an electric generator (EM) and a turbine (T), which is arranged on the exhaust pipe (OP) of the same internal combustion engine; the turbine (T) and the compressor (C) sharing a common shaft (SH), which defines a rotor of the electric generator (EM), or which is mechanically connected thereto; wherein, during heating, said electric generator is controlled to supplement mechanical energy drained by the compressor (C) to stimulate the internal combustion engine, so as to reach a predetermined backpressure value. [Revendication 9] [Claim 9] Ensemble selon la revendication 6 ou 7, comprenant en outre un turbocompresseur de suralimentation (TCU) comprenant un compresseur (Cl) agencé sur une conduite d’admission (IP) du moteur à combustion An assembly according to claim 6 or 7, further comprising a turbocharger (TCU) comprising a compressor (Cl) arranged on an intake pipe (IP) of the combustion engine
interne, une turbine (Tl) supplémentaire, agencée sur la conduite d’échappement (OP) du même moteur à combustion interne ; la turbine (Tl) supplémentaire et le compresseur (Cl) partageant un arbre commun (SH) ; dans lequel ladite turbine électrique (EMT) comprend un générateur électrique (EM) et une turbine (T) entraînant le générateur électrique (EM) ; pendant le réchauffement, ladite turbine électrique est commandée pour compléter une contre-pression générée par la deuxième turbine (T2) dudit turbocompresseur de suralimentation (TCU) pour stimuler le moteur à combustion interne.internal, an additional turbine (Tl), arranged on the exhaust pipe (OP) of the same internal combustion engine; the additional turbine (Tl) and the compressor (Cl) sharing a common shaft (SH); wherein said electric turbine (EMT) comprises an electric generator (EM) and a turbine (T) driving the electric generator (EM); during reheating, said electric turbine is controlled to complete a back pressure generated by the second turbine (T2) of said turbocharger (TCU) to stimulate the internal combustion engine. [Revendication 10] Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes 6 à 9, dans lequel, après le réchauffement, un générateur électrique (EM) de ladite turbine électrique (EMT) est déconnecté électriquement du dispositif de chauffage électrique et connecté à un bus électrique de véhicule.[Claim 10] Assembly according to any one of the preceding claims 6 to 9, in which, after heating, an electric generator (EM) of said electric turbine (EMT) is electrically disconnected from the electric heating device and connected to a bus electric vehicle. [Revendication 11] Ensemble selon la revendication 10, comprenant en outre un moteur électrique (EMU) connecté directement ou indirectement à un vilebrequin de moteur à combustion interne (CK), dans lequel ledit moteur électrique (EMU) est agencé pour s’ajouter audit vilebrequin de moteur à combustion interne (CK), et dans lequel ledit bus électrique de véhicule comprend des moyens de stockage de puissance (BAT) appropriés pour alimenter ledit moteur électrique (EMU).[Claim 11] The assembly of claim 10, further comprising an electric motor (EMU) connected directly or indirectly to an internal combustion engine crankshaft (CK), wherein said electric motor (EMU) is arranged to be added to said internal combustion engine (CK) crankshaft, and wherein said vehicle electric bus comprises power storage means (BAT) suitable for powering said electric engine (EMU).
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