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CA 02843028 2014-01-23
WO 2013/020805
PCT/EP2012/064523
1
Dispositif de distribution d'un additif liquide dans un circuit de circulation
de
carburant pour un moteur à combustion interne, véhicule comportant un tel
dispositif et procédé d'utilisation dudit dispositif
Le domaine technique de la présente invention est celui des moteurs à
combustion
interne, notamment des véhicules automobiles, et plus particulièrement des
dispositifs de
distribution d'un additif liquide dans le circuit de circulation de carburant
du moteur à
combustion interne.
Les nouvelles technologies moteur, comme les moteurs diesel à système
Common Rail et à injection très haute pression de carburant, sont très
performantes mais
toutefois très sensibles à la qualité du carburant.
Ainsi, il y a bénéfice à utiliser un carburant contenant des additifs
améliorant sa
qualité, notamment les additifs d'amélioration de la distribution du carburant
dans le
moteur, les additifs d'amélioration des performances du fonctionnement du
moteur et les
additifs d'amélioration de la stabilité du fonctionnement du moteur. Il s'agit
par
exemple d'agents détergents, d'additifs de lubrification ou encore d'additifs
anticorrosion.
Toutefois, la qualité des carburants commerciaux disponibles ne permet pas
toujours d'alimenter le moteur avec un carburant contenant suffisamment
d'additifs. Par
ailleurs, les carburants répondent à travers le monde à des normes plus ou
moins
exigeantes et possèdent donc une qualité variable. Il y a donc intérêt pour un
fonctionnement optimal du moteur à adapter la concentration en additif
contenue dans le
carburant.
De plus, pour répondre aux nouvelles normes de contrôle des émissions des
véhicules, notamment diesel, les véhicules sont progressivement équipés de
moyens de
dépollution de type filtre à particules. C'est déjà le cas en Europe depuis
l'avènement de
la norme Euro 5. Dans la plupart des cas, un catalyseur est utilisé pour aider
à brûler les
suies périodiquement et ainsi régénérer le filtre à particules. L'utilisation
d'un additif de
régénération du filtre à particules, vectorisé par le carburant alimentant le
moteur ou
encore Fuel Borne Catalyst (FBC), s'est avéré répondre à de nombreux critères
puisqu'il
permet de régénérer le filtre à particules plus rapidement et à plus basse
température que
la technologie concurrente appelée Catalysed Soot Filter (CSF) ou Filtre à
Particules
Catalysé.
On a donc intérêt à équiper le véhicule d'un dispositif permettant
d'introduire dans
le carburant un additif d'aide à la régénération du filtre à particules et/ou
des additifs
carburants améliorant la qualité du carburant et/ou le fonctionnement du
moteur et/ou sa
durabilité.
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On sait qu'il existe des systèmes permettant d'introduire dans le carburant de
tels
additifs, notamment les additifs catalytiques FBC d'aide à la régénération des
filtres à
particules. Ces systèmes reposent généralement sur un réservoir de grande
taille de 2 à 3
litres minimum de volume renfermant la réserve d'additif et qu'il faut
implanter dans des
zones proches du réservoir à carburant.
Le dosage de l'additif est alors généralement réalisé à l'aide de pompes
doseuses
de haute précision pilotées à l'aide d'une unité électronique (ou ECU)
additionnelle. Ce
dispositif de dosage est géré de manière fine afin d'assurer une teneur en
additif dans le
carburant suffisante pour permettre une bonne régénération du filtre à
particules, mais
pas trop excessive pour éviter l'encrassement prématuré du filtre à particules
via les
résidus minéraux de régénération du filtre à particules qui restent collectés
en son sein.
Classiquement lorsque le niveau de carburant augmente dans le réservoir, suite
à
l'ajout de carburant, un calculateur indique à la pompe la quantité d'additif
à injecter dans
le réservoir de façon à maintenir une concentration en additif constante dans
le carburant
et ceci à tout moment.
Ces pompes doseuses d'une extrême précision, ainsi que la gestion de l'ECU,
augmentent significativement le coût de ces dispositifs de distribution
d'additif.
De plus, l'utilisation d'un tel dispositif de distribution d'additif implique
d'asservir le
système de dosage de l'additif et de bien vérifier son état de fonctionnement,
ce qui reste
particulièrement intrusif dans la gestion des modes de défaut du véhicule.
En terme de maintenance, le remplissage du réservoir est plutôt difficile
notamment car il s'effectue souvent à travers une connectique complexe. De
plus, selon
son emplacement, l'accessibilité au réservoir peut également être difficile.
Un dispositif de distribution d'un additif liquide dans un circuit de
circulation de
carburant pour un moteur à combustion interne d'un véhicule a été protégé par
la
demanderesse sous le numéro de dépôt FR 11 00316. Ce dispositif comporte :
- un réservoir contenant l'additif,
- une enceinte communiquant avec le circuit de circulation de carburant et
à
l'intérieur de laquelle est inséré le réservoir contenant l'additif, au moins
une paroi mobile
et étanche entre ladite enceinte et ledit réservoir assurant d'une part une
séparation
étanche et d'autre part maintenant une pression identique entre l'additif dans
le réservoir
et le carburant dans l'enceinte,
- des moyens d'injection de l'additif reliés au réservoir et au circuit de
circulation de
carburant et permettant de distribuer l'additif dans le circuit de circulation
de carburant,
lesdits moyens comprenant un canal de distribution reliant le réservoir et le
circuit de
circulation de carburant.
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De même, la demanderesse a également protégé l'intégration d'un dispositif de
distribution d'un additif liquide dans un réservoir à carburant sous le numéro
de dépôt
FR 11 55310.
De tels dispositifs sont simples à mettre en oeuvre et plus économiques que
les
pompes doseuses haute précision couramment utilisées.
Toutefois, de tels dispositifs ne permettent pas d'adapter l'apport en
additif,
notamment aux conditions de roulage du véhicule.
L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de distribution tel
que décrit
ci-dessus permettant d'allonger l'autonomie du réservoir d'additif en limitant
l'apport en
additif ou même en l'arrêtant pour éviter, sous certaines conditions, une
concentration
excessive d'additif dans le carburant.
L'un des buts de l'invention est également d'optimiser la concentration en
additif
dans le carburant afin de trouver un compromis entre la quantité nécessaire
suffisante et
une surconcentration pouvant réduire l'autonomie du réservoir d'additif et/ou
avoir des
répercussions négatives sur d'autres organes du véhicule, tel qu'un
encrassement du filtre
à particules.
De même, l'invention vise à optimiser l'injection d'additif de façon à ce que
l'injection
n'ait lieu que lorsque le véhicule en a besoin, notamment en fonction des
conditions de
roulage et/ou la qualité du carburant.
La présente invention vise un dispositif de distribution d'un additif liquide
dans un
circuit de circulation (2) de carburant pour un moteur à combustion interne,
notamment pour
un moteur équipant un véhicule, ledit dispositif comportant :
- un réservoir (26) contenant l'additif,
- une enceinte (24) communiquant avec le circuit de circulation (2) de
carburant et à
l'intérieur de laquelle est inséré le réservoir (26) contenant l'additif, au
moins une paroi (50)
mobile et étanche entre ladite enceinte (24) et ledit réservoir (26) assurant
d'une part une
séparation étanche et d'autre part maintenant une pression identique entre
l'additif dans le
réservoir (26) et le carburant dans l'enceinte (24),
- des moyens d'injection de l'additif reliés au réservoir (26) et au
circuit de circulation
(2) de carburant et permettant de distribuer l'additif dans le circuit de
circulation (2) de
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carburant, lesdits moyens comprenant un canal de distribution (36) reliant le
réservoir (26)
et le circuit de circulation (2) de carburant, et
- des moyens de commande des moyens d'injection, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre :
- un capteur de température destiné à indiquer la température du carburant
dans le
circuit de circulation (2) de carburant, notamment à proximité du canal de
distribution (36),
et/ou de l'additif, la température de l'additif et/ou du carburant constituant
un paramètre
représentatif de l'évolution du débit d'additif et/ou de l'utilisation du
véhicule et/ou des
conditions climatiques, et
- des capteurs de pression mesurant la pression au niveau d'un orifice de
distribution (38) de l'additif disposé à une extrémité du canal de
distribution (36) située au
niveau du circuit de circulation (2) de carburant, et au niveau d'un orifice
d'entrée du
carburant (28) disposé en amont de l'orifice de distribution dans le circuit
de circulation (2),
une différence de pression entre lesdits orifices constituant un paramètre
représentatif de
l'utilisation du véhicule et/ou de l'évolution du débit d'additif et/ou des
conditions de
roulage,
les moyens de commandes étant associés :
- à des moyens d'analyse d'au moins un paramètre représentatif de
l'utilisation du
véhicule, et/ou
- à des moyens d'analyse des conditions de roulage du véhicule, et/ou
- à des moyens d'analyse de l'évolution de la quantité de carburant contenu
dans un
réservoir à carburant (4), ledit réservoir étant accessible à un utilisateur
afin d'effectuer
l'ajout de carburant, et/ou
- à des moyens d'analyse de la qualité du carburant, et/ou
- à des moyens d'analyse des émissions polluantes issues de la combustion
du
carburant dans le moteur, et/ou
- à des moyens d'analyse de la qualité de la régénération d'un filtre à
particules
disposé dans la ligne d'échappement du moteur, et/ou
- à des moyens d'analyse du type d'additif utilisé, et/ou
- à des moyens d'analyse de l'évolution du débit d'additif distribué dans le
circuit
de circulation de carburant (2), et/ou
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3b
- à des moyens d'analyse des conditions climatiques,
pour contrôler le fonctionnement des moyens d'injection.
De préférence, à cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de
distribution d'un
additif liquide dans un circuit de circulation de carburant pour un moteur à
combustion
interne, notamment pour un moteur équipant un véhicule, ledit dispositif
comportant :
- un réservoir contenant l'additif,
- une enceinte communiquant avec le circuit de circulation de carburant et à
l'intérieur de laquelle est inséré le réservoir contenant l'additif, au moins
une paroi mobile et
étanche entre ladite enceinte et ledit réservoir assurant d'une part une
séparation étanche
et d'autre part maintenant une pression identique entre l'additif dans le
réservoir et le
carburant dans l'enceinte,
- des moyens d'injection de l'additif reliés au réservoir et au circuit de
circulation de
carburant et permettant de distribuer l'additif dans le circuit de circulation
de carburant,
lesdits moyens comprenant un canal de distribution reliant le réservoir et le
circuit de
circulation de carburant, et
- des moyens de commande des moyens d'injection, caractérisé en ce que les
moyens de commande sont associés :
- à des moyens d'analyse d'au moins un paramètre représentatif de
l'utilisation du
véhicule, et/ou
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- à des moyens d'analyse des conditions de roulage du véhicule, et/ou
- à des moyens d'analyse de l'évolution de la quantité de carburant contenu
dans
un réservoir à carburant, ledit réservoir étant accessible à un utilisateur
afin d'effectuer
l'ajout de carburant, et/ou
- à des moyens d'analyse de la qualité du carburant, et/ou
- à des moyens d'analyse des émissions polluantes issues de la combustion
du
carburant dans le moteur, et/ou
- à des moyens d'analyse de la qualité de la régénération d'un filtre à
particules
disposé dans la ligne d'échappement du moteur, et/ou
- à des moyens d'analyse du type d'additif utilisé, et/ou
- à des moyens d'analyse de l'évolution du débit d'additif distribué dans
le circuit
de circulation de carburant, et/ou
- à des moyens d'analyse des conditions climatiques,
pour contrôler le fonctionnement des moyens d'injection.
Le dispositif de distribution selon l'invention peut comporter une ou
plusieurs des
caractéristiques suivantes :
- les moyens d'injection peuvent comprendre un moyen d'obturation du canal
de
distribution, le moyen d'obturation étant adapté pour obturer totalement ou
partiellement le
canal de distribution, le moyen d'obturation étant notamment de type clapet ou
électrovanne;
- le dispositif de distribution peut comprendre un capteur de température
destiné à
indiquer la température du carburant dans le circuit de circulation de
carburant,
notamment à proximité du canal de distribution, et/ou de l'additif, la
température de
l'additif et/ou du carburant constituant un paramètre représentatif de
l'évolution du débit
d'additif et/ou de l'utilisation du véhicule et/ou des conditions climatiques
;
- le dispositif de distribution peut comprendre un capteur de température
extérieure au véhicule, la température extérieure constituant un paramètre
représentatif
des conditions climatiques ;
- le dispositif de distribution peut comprendre un capteur détectant la
mise sous-
tension du véhicule et/ou d'un élément appartenant au circuit de circulation
de carburant,
notamment un filtre à carburant, la mise sous-tension constituant un paramètre
représentatif de l'utilisation du véhicule ;
- le dispositif de distribution peut comprendre des capteurs de pression
mesurant
la pression au niveau d'un orifice de distribution de l'additif disposé à une
extrémité du
canal de distribution située au niveau du circuit de circulation de carburant,
et au niveau
d'un orifice d'entrée du carburant disposé en amont de l'orifice de
distribution dans le
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circuit de circulation, une différence de pression entre les orifices
constituant un
paramètre représentatif de l'utilisation du véhicule et/ou de l'évolution du
débit d'additif
et/ou des conditions de roulage ;
- le dispositif de distribution peut comprendre un capteur de bruit disposé
de
5 préférence à proximité du moteur, la détection d'un bruit par le capteur
constituant un
paramètre représentatif de l'utilisation du véhicule ;
- le dispositif de distribution peut comprendre un moyen de localisation de
type
GPS ou un capteur de mouvement, la détection d'un mouvement par le moyen de
localisation ou le capteur de mouvement constituant un paramètre représentatif
de
l'utilisation du véhicule et/ou des conditions de roulage du véhicule ;
- la vitesse moyenne et/ou la vitesse instantanée du véhicule peut
constituer un
paramètre représentatif des conditions de roulage du véhicule ;
- la température des gaz d'échappement peut constituer un paramètre
représentatif des conditions de roulage du véhicule ;
- l'évolution de la pression dans le circuit de circulation, notamment dans un
circuit
haute pression du véhicule composé d'une pompe haute pression et d'une rampe
commune d'injection, peut constituer un paramètre représentatif des conditions
de
roulage du véhicule ;
- l'évolution du débit d'air alimentant la chambre de combustion du moteur
peut
constituer un paramètre représentatif des conditions de roulage du véhicule ;
- l'évolution du débit de carburant dans le circuit de circulation peut
constituer un
paramètre représentatif de l'évolution du débit d'additif ;
- l'évolution des émissions de NOx, de suies ou d'autres particules
carbonées ou
des rapports NOx/suies et/ou NOx/particules peut constituer des paramètres
représentatifs des émissions polluantes issues de la combustion du carburant ;
- l'évolution de la qualité et/ou de la quantité d'huile permettant la
lubrification du
moteur peut constituer un paramètre représentatif de l'évolution de la qualité
de la
régénération du filtre à particules disposé dans la ligne d'échappement du
moteur ;
- le dispositif de distribution peut comprendre un moyen de localisation de
type
GPS indiquant la zone géographique dans laquelle le véhicule se trouve, la
localisation du
véhicule fournie par le moyen constituant un paramètre représentatif de la
qualité du
carburant commercialisé dans la zone géographique ;
- des paramètres représentatifs de la combustion du carburant dans les
cylindres
du moteur peuvent constituer un paramètre représentatif de la qualité du
carburant ;
- la consommation en carburant du moteur peut constituer un paramètre
représentatif des conditions de roulage du véhicule ;
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- l'additif peut être un additif de régénération de filtre à particules à
base d'une
terre rare et/ou d'un métal choisi dans les groupes IIA, IVA, VIIA, VIII, IB,
IIB, IIIB et IVB
de la classification périodique ;
- l'additif peut se présenter sous forme d'une dispersion colloïdale ;
- les particules de la dispersion colloïdale peuvent être à base de cérium
et/ou de
fer;
- l'additif peut être une combinaison d'une dispersion colloïdale de
particules qui
comprend une phase organique et au moins un agent amphiphile et d'un détergent
;
- l'additif peut être un additif permettant l'amélioration de la
distribution du
carburant dans le moteur et/ou l'amélioration des performances du
fonctionnement du
moteur et/ou encore l'amélioration de la stabilité du fonctionnement du moteur
;
- l'additif peut être une combinaison d'un additif détergent et d'un
additif de
lubrification.
L'invention s'applique notamment aux moteurs à combustion utilisant de
l'essence
ou du diesel comme carburant.
De même, les moteurs équipés du dispositif selon l'invention peuvent équiper
des
installations stationnaires, ou des véhicules dits off road , tels que des
engins de
chantier, ou des véhicules dits on road , tels que des véhicules
automobiles.
L'invention concerne également un véhicule automobile comportant :
- un circuit de circulation de carburant pour un moteur à combustion interne
du
véhicule,
- un réservoir contenant un additif liquide,
- une enceinte communiquant avec le circuit de circulation de carburant et
à
l'intérieur de laquelle est inséré le réservoir contenant l'additif, au moins
une paroi mobile
et étanche entre ladite enceinte et ledit réservoir assurant d'une part une
séparation
étanche et d'autre part maintenant une pression identique entre l'additif dans
le réservoir
et le carburant dans l'enceinte,
- des moyens d'injection de l'additif reliés au réservoir et au circuit de
circulation
de carburant et permettant de distribuer l'additif dans le circuit de
circulation de carburant,
lesdits moyens comprenant un canal de distribution reliant le réservoir et le
circuit de
circulation de carburant ,
caractérisé en ce que l'additif est injecté à l'aide d'un dispositif de
distribution
selon l'invention.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel la distribution d'additif est
arrêtée lorsque le
moteur du véhicule ne fonctionne pas ou lorsque que le véhicule est à l'arrêt.
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L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel la distribution d'additif est
activée lorsque le moyen
d'obturation est sous alimentation électrique.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel la distribution d'additif est
activée lors d'une
différence de pression supérieure à 2 millibars entre l'orifice de
distribution de l'additif
disposé à une extrémité du canal de distribution, et l'orifice d'entrée du
carburant disposé
en amont dans le circuit de circulation est mesurée.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel la distribution d'additif est
activée lorsque la
température du carburant circulant au niveau du circuit de circulation et/ou
de l'additif est
supérieure à une valeur seuil représentative d'un moteur en fonctionnement,
par exemple
supérieure à 15 C.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel la distribution d'additif est
arrêtée lorsque la
température extérieure et/ou la température de l'additif et/ou la température
du carburant
dans le circuit de circulation de carburant sont inférieures à une température
minimale seuil
ou supérieure à une température maximale seuil, lesdites températures minimale
et
maximale seuil étant définies pour un additif donné, la température minimale
seuil pouvant
correspondre à une valeur pour laquelle la viscosité de l'additif atteint une
valeur seuil et la
température maximale seuil pouvant correspondre à la valeur de vaporisation de
l'additif.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel l'injection est discontinue et en
ce que la fréquence
et/ou la durée d'ouverture du moyen d'obturation dépendent des informations
recueillies par
les moyens de commande, la distribution d'additif étant réalisée de manière à
garder une
concentration d'additif constante dans le carburant ou à injecter de l'additif
dans le circuit de
circulation du carburant uniquement lorsque cela est nécessaire.
De préférence, selon un premier mode de réalisation, la fréquence de
distribution
et/ou la durée de distribution d'additif dépendent soit du temps d'utilisation
du véhicule et/ou
soit du nombre de kilomètres parcourus par le véhicule et/ou soit de la
consommation en
carburant du véhicule.
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7a
De préférence, selon un second mode de réalisation, la fréquence et/ou la
durée de
distribution d'additif dépendent de la température du carburant et/ou de
l'additif, et/ou de la
pression entre l'orifice de distribution de l'additif disposé à une extrémité
du canal de
distribution, et l'orifice d'entrée du carburant disposé en amont dans le
circuit de circulation.
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L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel l'additif est injecté à chaque
ajout de carburant
dans le réservoir à carburant, le volume d'additif ajouté pouvant être fixe ou
variable, le
volume variable étant déterminé selon la quantité de carburant ajoutée.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel l'additif est injecté lorsque
l'analyse des
émissions polluantes issues de la combustion du carburant indique que les gaz
et/ou les
particules émis divergent de la valeur théorique attendue.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel l'additif est injecté avant la
régénération du filtre à
particules.
L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif de
distribution selon l'invention pour lequel une quantité supplémentaire
d'additif est injectée
avant la régénération du filtre à particules lorsque la précédente
régénération n'a pas été
de bonne qualité.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins
annexés sur
lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de
distribution d'un additif dans un circuit de circulation de carburant de
moteur à combustion interne ;
- la figure 2 est une représentation schématique identique à celle de la
figure 1, le dispositif de distribution d'additif étant disposé dans un
réservoir de carburant ;
- la figure 3
est une vue en coupe illustrant un dispositif de distribution
d'additif liquide ; et
- les figures 4 à 7 illustrent différentes stratégies d'ouverture/fermeture
d'un
moyen d'obturation contrôlant la distribution d'additif dans le circuit de
circulation de carburant.
La figure 1 représente schématiquement un circuit 2 de circulation de
carburant
pour moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Classiquement, le circuit 2 de circulation de carburant est disposé entre un
réservoir 4 de carburant et la rampe haute pression 6 (également appelée
common
rail ) et assure la circulation du carburant entre le réservoir et la rampe
haute pression, et
éventuellement le retour du carburant vers le réservoir 4.
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Le circuit de circulation comporte un filtre 8 destiné à filtrer le carburant
et une
pompe haute pression 10. La pompe haute pression 10 et la rampe haute pression
6
constituent le système d'injection du carburant.
Un premier conduit 12, dit ligne d'alimentation , assure la circulation de
carburant depuis le réservoir 4 vers la rampe haute pression 6 et un second
conduit 14,
dit ligne retour assure la circulation de carburant depuis le système
d'injection vers le
réservoir 4. Le carburant est donc pompé dans le réservoir 4, puis filtré dans
le filtre 8 et
est envoyé sous pression, par l'intermédiaire de la pompe 10, dans la rampe
haute
pression 6 puis une partie est dirigée vers les injecteurs 16 du moteur et une
autre partie
retournée au réservoir 4 par la ligne retour 14. Une partie du carburant peut
également
être envoyé de la pompe haute pression 10 vers la ligne retour 14.
Le circuit 2 de circulation de carburant comporte également un dispositif 18
de
distribution d'un additif liquide selon l'invention dont le fonctionnement
sera décrit par la
suite. A titre illustratif et non limitatif, le dispositif 18 de distribution
d'un additif a été
représenté sur la ligne d'alimentation 12 mais ledit dispositif 18 de
distribution d'un additif
peut également être disposé sur la ligne retour 14 de carburant.
En variante, comme représenté à la figure 2, le dispositif 18 de distribution
d'un
additif peut également être disposé dans le réservoir de carburant 4.
Dans ce mode de réalisation, le circuit 2 de circulation de carburant assure
la
circulation du carburant entre l'intérieur du réservoir de carburant 4 et le
moteur, et
éventuellement le retour du carburant vers le réservoir 4. Ainsi, la partie du
circuit 2 de
circulation de carburant supportant le dispositif 18 de distribution s'étend à
l'intérieur du
réservoir de carburant 4.
La figure 3 représente, une vue de coupe d'un exemple de réalisation d'un
dispositif 18 de distribution. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif
18 de
distribution d'un additif comporte une tête 20 et une cartouche remplaçable 22
formant
une enceinte d'additif 24 dans laquelle est disposé un réservoir 26 d'additif
liquide. La tête
20 comporte un orifice 28 d'entrée de carburant, un orifice 30 de sortie du
carburant, un
venturi 32 situé entre les orifices d'entrée 28 et de sortie du carburant 30,
un conduit 34
assurant un passage de carburant entre l'orifice d'entrée du carburant 28 et
l'enceinte
d'additif 24 à l'intérieur de la cartouche remplaçable 22 et un canal 36 de
distribution
d'additif assurant le passage de l'additif liquide du réservoir 26 vers un
orifice 38 de
diffusion d'additif dans le venturi 32.
Dans cet exemple de réalisation, le canal 36 de distribution d'additif
présente une
première portion 40 et une seconde portion 42 de section réduite. Un
actionneur 44,
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constitué d'un doigt 46 et d'une bobine 48, permet d'obturer le passage entre
les portions
40 et 42 du canal de distribution d'additif.
Dans cet exemple de réalisation, le réservoir 26 d'additif se présente sous la
forme
d'une poche souple 50 constituant une paroi mobile et étanche entre le
carburant présent
5 dans l'enceinte d'additif 24 et l'additif à l'intérieur du réservoir 26.
Le fonctionnement de l'invention est le suivant :
Le dispositif 18 de distribution d'un additif est connecté au circuit de
circulation 2.
Le carburant circule donc de manière continue entre les orifices 28 et 30
d'entrée et de
sortie du carburant.
10 Le venturi 32, qui constitue un moyen connu de génération de
différence de
pression, génère une dépression entre l'orifice 38 de distribution d'additif
et l'orifice 28
d'entrée de carburant.
L'enceinte d'additif 24, communiquant par le conduit 34 avec l'orifice 28
d'entrée
de carburant, est rempli de carburant à la même pression que le carburant
circulant à
l'orifice 28 d'entrée de carburant, la poche souple 50, constituant la paroi
mobile et
étanche du réservoir d'additif maintient une pression identique entre
l'additif dans le
réservoir d'additif 26 et le carburant dans l'enceinte 24.
La pression dans le réservoir 26 d'additif est donc supérieure à la pression
régnant
au niveau de l'orifice 38 de diffusion d'additif, ce qui contraint l'additif à
se déplacer du
réservoir 26 vers l'orifice 38 de diffusion d'additif puis à se diffuser dans
le carburant
circulant dans le venturi 32 et donc dans le circuit de circulation de
carburant.
L'actionneur 44 permet d'empêcher totalement ou partiellement la circulation
de
l'additif.
Dans cet exemple de réalisation, l'actionneur 44 illustre un moyen
électromécanique d'obturation totale ou partielle du canal de distribution de
l'additif, mais
un clapet ou une électrovanne peuvent, par exemple, également être utilisés.
Dans la
suite de la description ces différents moyens seront nommés moyens
d'obturation.
De plus, des moyens de dépollution, tel qu'un filtre à particules catalysé ou
non,
non représenté, peuvent être disposés dans la ligne d'échappement du véhicule.
Les filtres à particules catalysés, dits de type CSF, contiennent généralement
un
catalyseur aidant directement ou indirectement la régénération du filtre à
particules enduit
dans la porosité de ses parois filtrantes. Ces filtres à particules de type
CSF peuvent
notamment contenir des métaux précieux comme le platine et/ou le palladium.
Cependant
dans certaines conditions de roulage, la régénération de ces filtres à
particules de type
CSF peut être améliorée à l'aide d'additif injecté dans le carburant.
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Par la suite on utilisera le terme de filtre à particules pour évoquer
indifféremment
un filtre à particule non catalysé ou un filtre à particules catalysé.
Le pilotage des moyens d'obturation visant à contrôler le débit d'additif
distribué
dans le circuit de distribution va à partir de ce point être décrit plus
particulièrement, les
différents modes de pilotage étant regroupés selon leur but à atteindre.
Le pilotage vise à injecter de façon discontinue l'additif et permet ainsi de
piloter la
fréquence d'obturation/ouverture du canal de distribution 36 et/ou l'amplitude
des durées
d'ouverture et/ou de fermeture, et/ou de moduler le degré d'obturation dans le
cas d'un
moyen d'obturation partiel.
Premier mode de pilotage
L'objectif de ce premier mode de pilotage est de minimiser les fluctuations de
concentration en additif dans le carburant, notamment dans le réservoir de
carburant 4.
Ainsi, ce premier mode de pilotage vise à détecter les périodes d'arrêt du
véhicule
et à interrompre la distribution d'additif lorsque de telles périodes sont
détectées.
Ce premier mode de pilotage permet aussi d'interrompre la distribution de
l'additif
dans le circuit de circulation au cours de certaines périodes de la vie du
véhicule dans
l'objectif d'utiliser l'additif à bon escient et/ou d'éviter que le réservoir
contenant l'additif ne
se vide trop rapidement.
Ainsi, dans ce premier mode de pilotage, l'interruption de la distribution
d'additif
peut avoir lieu lorsque l'arrêt du moteur du véhicule est détecté. Ceci permet
d'éviter un
excès d'additif dans le carburant alors que le véhicule est stationné et ne
consomme donc
pas l'additif injecté. Un tel arrêt de la distribution d'additif permet
d'augmenter l'autonomie
du réservoir d'additif.
De plus, lorsque l'additif utilisé est destiné à aider la régénération d'un
filtre à
particules disposé dans la ligne d'échappement du véhicule, des exemples
d'additifs
seront donnés ultérieurement, il est également intéressant de limiter la
concentration en
additif dans le carburant afin de ne pas boucher trop rapidement les canaux du
filtre à
particules par les résidus minéraux de l'additif. Le pilotage de la
distribution d'additif vise
dans ce cas à ce que la concentration soit comprise entre une valeur minimale,
pour
laquelle la régénération du filtre à particules est facilitée, et une valeur
maximale, au-delà
de laquelle les canaux du filtre à particules se bouchent rapidement.
Afin de mettre en oeuvre ce premier mode de pilotage, le dispositif de
distribution
selon l'invention peut comprendre des moyens d'analyse d'au moins un paramètre
représentatif de l'utilisation du véhicule, tels que des moyens de détection
du
fonctionnement du moteur et/ou visant à indiquer si le véhicule est en
mouvement.
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Notamment, ces moyens peuvent être adaptés pour détecter la mise sous-tension
du filtre à carburant et/ou des moyens d'obturation du canal de distribution,
et/ou plus
généralement la mise sous tension du véhicule.
Ces moyens peuvent également comprendre un capteur de température adapté
pour détecter la température de l'additif et/ou du carburant circulant au
niveau du circuit
de circulation du carburant. En effet, ces températures sont, lorsque le
moteur est en
fonctionnement, supérieures à une valeur seuil, par exemple supérieure à 15 C.
De même, ces moyens peuvent comprendre des capteurs de pression visant à
mesurer la pression au niveau de l'orifice 38 de distribution de l'additif et
au niveau de
l'orifice 28 d'entrée de carburant, une différence de pression entre ces deux
orifices
supérieure à une valeur seuil, généralement supérieure à 2 mbars, indiquant la
circulation
du carburant et ainsi le fonctionnement du moteur.
La figure 4 illustre ce mode de fonctionnement. La courbe 52 de cette figure
représente un exemple d'évolution en fonction du temps de la différence de
pression
entre les orifices 38 et 28, le temps étant représenté selon l'axe des
abscisses. La courbe
54 représente l'évolution en fonction du temps de l'état du moyen d'obturation
selon la
différence de pression, la portion de trait disposée au niveau de l'abscisse
représentant
l'état de fermeture du moyen d'obturation, alors que la portion de trait
disposée à distance
de l'abscisse représente l'état d'ouverture du moyen d'obturation. La courbe
56
représente le seuil de déclenchement, le moyen d'obturation étant fermé pour
une valeur
de la différence de pression inférieure à ce seuil et ouvert pour une valeur
de la différence
de pression supérieure à ce seuil. Ainsi, tant que la différence de pression
dépasse le
seuil de déclenchement, le moyen d'obturation reste ouvert de manière à
permettre l'ajout
d'additif, l'ajout d'additif étant stoppé dès que la différence de pression
présente une
valeur inférieure à la valeur de seuil déterminée.
Une courbe identique peut être obtenue lorsque le pilotage est réalisé en
utilisant
une valeur de température seuil déclenchant l'ouverture/la fermeture du moyen
d'obturation.
De même, ces moyens peuvent comprendre un moyen de géolocalisation de type
GPS ou un capteur de mouvement indiquant le déplacement du véhicule.
De même, ces moyens peuvent comprendre un capteur de bruit disposé à
proximité du moteur, la détection d'un bruit par ledit capteur constituant un
paramètre
représentatif de l'utilisation du véhicule.
De préférence, dans ce premier mode de pilotage, un moyen d'obturation
permettant d'obturer totalement le canal de distribution est utilisé, par
exemple un
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thermoclapet, un clapet parapluie , un clapet anti-retour, un clapet à
commande
hydraulique ou électromécanique ou une électrovanne.
Second mode de pilotage
L'objectif de ce second mode de pilotage est d'interrompre la distribution
d'additif
lorsque les conditions, notamment climatiques, ne sont pas favorables à cette
dernière.
A cet effet, un capteur de température visant à prendre la température de
l'additif
et/ou du carburant dans le circuit de circulation du carburant, disposé
notamment à
proximité du dispositif de distribution 18, peut être utilisé.
Dès que le capteur de température détecte une température inférieure à une
température minimale seuil ou une température supérieure à une température
maximale
seuil, le dispositif de distribution interrompt la distribution d'additif dans
le circuit de
circulation.
Selon l'additif utilisé, la température minimale seuil peut correspondre à une
température pour laquelle l'additif possède une viscosité trop élevée ou pour
laquelle
l'additif a atteint son point trouble voire prend en masse ; la température
maximale seuil
peut correspondre à la valeur de vaporisation de l'additif, les températures
minimale et
maximale seuil étant définies pour un additif donné.
En variante, un capteur de température extérieure peut être utilisé. Cette
variante
est particulièrement intéressante lorsque le dispositif de distribution 18 est
disposé dans
le réservoir à carburant 4. En effet, dans cette configuration le dispositif
de distribution 18
est plus sensible aux variations de la température extérieure.
Dans ce second mode de pilotage, on vise à éviter toute dégradation du
dispositif
de distribution et/ou du circuit de circulation créée par l'additif dont
l'état physique a
changé. En effet, lorsque par exemple la température est inférieure à la
température
minimale seuil, une viscosité trop importante de l'additif peut notamment
boucher le canal
36 de distribution d'additif.
Troisième mode de pilotage
L'objectif de ce troisième mode de pilotage est également de minimiser les
fluctuations de concentration en additif dans le carburant.
Dans ce troisième mode de pilotage, la distribution d'additif est réalisée de
façon à
minimiser les fluctuations de concentration en additif dans le carburant suite
aux
fluctuations de paramètres externes au dispositif pouvant faire varier la
concentration en
additif.
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Dans ce troisième mode de pilotage, la fréquence et/ou la durée d'ouverture du
moyen d'obturation ne sont pas dépendantes du fonctionnement du moteur. Ainsi,
même
lorsque le moteur fonctionne la distribution d'additif peut être interrompue.
Pour un additif donné et un dispositif de distribution donné, ce troisième
mode de
pilotage vise à corriger les fluctuations dues, notamment à l'évolution de la
quantité de
carburant dans le réservoir à carburant du véhicule. Cette évolution peut être
liée d'une
part aux conditions de roulage du véhicule lorsque le moteur est en
fonctionnement, et
notamment à la consommation en carburant, cette dernière étant continue mais
variable
dans le temps, et d'autre part à l'ajout de carburant dans le réservoir par
l'utilisateur,
engendrant une augmentation brutale de la quantité de carburant dans le
réservoir.
Comme dans le premier mode de pilotage, le pilotage peut se faire en pilotant
l'ouverture/fermeture du moyen d'obturation à partir soit de paramètres gérés
de façon
autonome par le dispositif, soit à partir de paramètres externes fournis par
exemple par
l'unité électronique (ECU) du véhicule, le pilotage consistant à adapter la
fréquence et/ou
la durée d'ouverture et/ou l'amplitude d'ouverture du moyen d'obturation pour
permettre
d'adapter soit la quantité d'additif introduite à chaque injection, soit
l'intervalle de temps
entre chaque injection, la quantité injectée étant alors identique.
Différentes variantes de pilotage peuvent être envisagées afin de garder une
concentration moyenne en additif sensiblement constante dans le carburant du
réservoir
et/ou de réduire les fluctuations minimales et maximales de cette
concentration.
Une première variante consiste à injecter à fréquence régulière de l'additif,
la
durée de distribution de l'additif étant constante à chaque période de
distribution.
La fréquence et la durée de distribution seront évaluées selon la consommation
moyenne en carburant du véhicule établie par le constructeur du véhicule et/ou
la taille du
réservoir à carburant, ces deux paramètres étant connus lors de la conception
du
véhicule.
Selon cette première variante, la fréquence peut être soit temporelle, par
exemple
en injectant toutes les heures de l'additif dans le circuit de circulation,
soit dépendante du
nombre de kilomètres parcourus par le véhicule, par exemple en injectant tous
les 100 km
de l'additif. A cet effet, la distance parcourue par le véhicule peut être
récupérée soit
localement par une puce GPS, ou tout autre système de géolocalisation,
installé au
niveau du dispositif de distribution, soit en récupérant les données de l'ECU
ou du GPS
du véhicule.
Une seconde variante consiste à injecter de l'additif à fréquence variable, la
durée
de distribution de l'additif pouvant également être variable d'une période de
distribution à
l'autre.
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La fréquence et/ou la durée de distribution sont ajustées en fonction de la
consommation moyenne du véhicule. A cet effet, la consommation moyenne du
véhicule
peut être obtenue en récupérant les données de l'ECU du véhicule.
Par rapport à la première variante, cette seconde variante présente l'avantage
5
d'être plus précise en adaptant la quantité d'additif à injecter à la
consommation réelle du
véhicule.
Une troisième variante consiste à injecter de l'additif à chaque ajout de
carburant
dans le réservoir du véhicule, la quantité d'additif distribuée étant
constante à chaque
période de distribution.
10 Cet
ajout d'additif peut être réalisé dès que l'ouverture de la trappe à carburant
permettant le remplissage du réservoir est détectée ou dès qu'un signal en
provenance
de l'ECU du véhicule indique que le volume de carburant dans le réservoir a
augmenté.
La quantité d'additif à injecter et donc la durée d'injection peut alors être
calculée
en considérant un ajout standard de carburant dans le réservoir. On considère
alors que
15
l'utilisateur n'attend pas de vider complètement le réservoir de son véhicule
avant de
remplir celui-ci. Ainsi, par exemple pour un réservoir dont la contenance
totale est de 60
litres, la quantité d'additif injectée sera évaluée de manière à enrichir 40
litres de
carburant.
Une quatrième variante consiste à injecter de l'additif à chaque ajout de
carburant
dans le réservoir du véhicule, la quantité d'additif distribuée étant variable
à chaque
période de distribution selon la quantité de carburant ajoutée.
Cette variante permet d'ajuster la quantité d'additif à la quantité de
carburant
réellement introduite lors de l'ajout de carburant dans le réservoir. Cet
ajout d'additif peut
être réalisé dès qu'un signal en provenance de l'ECU du véhicule indique
qu'une certaine
quantité de carburant a été ajoutée dans le réservoir, la quantité d'additif
et donc la durée
de distribution étant adaptées à la quantité de carburant ajoutée.
La figure 5 illustre ce mode de fonctionnement. La courbe 58 de cette figure
représente un exemple d'évolution en fonction du temps du volume de carburant
dans le
réservoir 4, le temps étant représenté selon l'axe des abscisses. Chaque
augmentation
brutale référencée 60 correspondant à un ajout de carburant dans le réservoir.
La courbe
62 représente l'évolution en fonction du temps de l'état du moyen d'obturation
selon le
volume de carburant ajouté, la portion de trait disposée au niveau de
l'abscisse
représentant l'état de fermeture du moyen d'obturation, alors que la portion
de trait
disposée à distance de l'abscisse représente l'état d'ouverture du moyen
d'obturation.
Ainsi lorsque le niveau de carburant est stabilisé dans le réservoir, la
quantité de
carburant ajoutée est calculée de manière à connaître la quantité d'additif à
ajouter, ce qui
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permet de calculer le temps d'ouverture du moyen d'obturation pour délivrer
une quantité
d'additif proportionnelle à la quantité de carburant ajoutée.
Ici, la figure 5 illustre trois ajouts successifs de carburant de volume
variable,
correspondant respectivement pour le premier ajout à un volume V, pour le
second ajout
à un tiers de ce volume V et pour le troisième ajout à la moitié de ce volume
V. Comme
on peut le constater sur la figure 5, chaque durée d'ouverture du moyen
d'obturation est
alors proportionnelle au volume ajouté et correspond respectivement à une
durée T, à un
tiers de cette durée T et à la moitié de cette durée T.
De même, les fluctuations de concentration en additif dans le carburant du
réservoir peuvent être liées à une variation du débit d'additif suite à une
variation de la
température régnant au niveau du circuit de circulation et/ou à une variation
du débit de
carburant dans le circuit de circulation.
En effet, la température influence la viscosité de l'additif et peut donc
modifier le
débit de l'additif lors de sa distribution. Ainsi, généralement une
augmentation de la
température réduit la viscosité et la densité de l'additif et entraine une
augmentation du
débit massique d'additif. L'origine de cette fluctuation peut être notamment
liée à la
température de l'air environnant le dispositif de distribution, à la position
du dispositif de
distribution dans le véhicule ou à la température du carburant, les variations
de
température du circuit de circulation de carburant pouvant classiquement pour
un véhicule
automobile varier de la température ambiante, variable selon la saison,
jusqu'à des
températures allant jusqu'à typiquement 120 C.
Il en est de même pour le carburant dont la densité et la viscosité sont
impactées
par l'évolution de la température au niveau du circuit de circulation. Ces
modifications
peuvent conduire à une évolution sensible de la concentration en additif dans
le
carburant, les variations de la densité et de la viscosité du carburant en
fonction de la
température étant bien connues.
Avantageusement, un capteur de température installé au niveau du dispositif de
distribution permet de connaître la température du carburant circulant au
niveau du
dispositif. Selon la valeur de la température, la durée et/ou la fréquence
d'injection et/ou
l'amplitude d'ouverture du moyen d'obturation peuvent être adaptées.
La figure 6 illustre ce mode de fonctionnement. La courbe 64 de cette figure
représente un exemple d'évolution en fonction du temps de la température
mesurée au
niveau du dispositif de distribution, le temps étant représenté selon l'axe
des abscisses.
La courbe 66 représente l'évolution en fonction du temps de l'état du moyen
d'obturation
selon la température mesurée, la portion de trait disposée au niveau de
l'abscisse
représentant l'état de fermeture du moyen d'obturation, alors que la portion
de trait
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disposée à distance de l'abscisse représente l'état d'ouverture du moyen
d'obturation. La
courbe 68 représente le seuil de déclenchement, le moyen d'obturation étant
fermé pour
une valeur de la température inférieure à ce seuil et ouvert pour une valeur
de la
température supérieure à ce seuil. Ainsi, l'ajout d'additif n'est permis que
lorsque la
température présente une valeur supérieure à la valeur seuil déterminée.
Comme représenté, ce mode de pilotage est adapté pour prendre en compte
l'évolution des caractéristiques physico-chimiques du carburant et de
l'additif avec la
température. Dans cet exemple, l'additif utilisé présente une viscosité qui
augmente
lorsque la température diminue. Ainsi, l'ouverture du moyen d'obturation se
fait
régulièrement et chaque dose d'additif injecté est adaptée à la température
mesurée, la
durée de l'ouverture étant d'autant plus longue que la température est faible.
De même, le débit du carburant dans le circuit de circulation peut varier
notamment pour les véhicules équipés de pompe à carburant basse pression, dont
le
débit est variable pour permettre d'économiser de l'énergie lorsque la
consommation en
carburant est moindre. Les pompes à débit variable permettent, par exemple,
des débits
de 110 1/h +/- 50 1/h dans le cas d'un moteur de véhicule particulier
(typiquement 2L de
cylindrée).
Les fluctuations de débit de carburant engendrent une fluctuation de la
différence
de pression entre l'orifice 38 de distribution de l'additif et l'orifice 28
d'entrée de carburant,
ce qui influence le débit d'additif. Ainsi, une augmentation du débit de
circulation du
carburant engendre une augmentation de la différence de pression entre
l'orifice 38 de
distribution de l'additif et l'orifice 28 d'entrée de carburant, ce qui
entraîne une
augmentation du débit d'injection de l'additif.
Avantageusement, des capteurs de pression installés au niveau des orifices 28
et
38 peuvent permettre de contrôler les fluctuations de débit de carburant et
donc de
connaître l'évolution du débit d'additif dans le circuit de distribution.
Selon les valeurs
recueillies par les capteurs, la durée et/ou la fréquence d'injection peuvent
être adaptées.
La figure 7 illustre ce mode de fonctionnement. La courbe 70 de cette figure
représente un exemple d'évolution en fonction du temps de la différence de
pression
entre les orifices 38 et 28, le temps étant représenté selon l'axe des
abscisses. La courbe
72 représente l'évolution en fonction du temps de l'état du moyen d'obturation
selon la
différence de pression, la portion de trait disposée au niveau de l'abscisse
représentant
l'état de fermeture du moyen d'obturation, alors que la portion de trait
disposée à distance
de l'abscisse représente l'état d'ouverture du moyen d'obturation.
Dans cet exemple, l'ouverture du moyen d'obturation se fait régulièrement. Le
temps d'ouverture du moyen d'obturation est inversement proportionnel à la
différence de
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pression mesurée ce qui permet de compenser l'incidence d'un débit variable de
circulation du carburant et ainsi d'assurer l'absence de fluctuation du débit
d'additif
lorsque le débit de circulation du carburant est variable.
Un des avantages de ce troisième mode de pilotage est de pouvoir distribuer
l'additif avec un débit plus important sur un temps plus court, la
distribution d'additif étant
bloquée le reste du temps par la fermeture du moyen d'obturation. Ainsi, il
est possible
d'utiliser un dispositif de distribution dont les dimensions, notamment au
niveau du moyen
permettant de générer une différence de pression au niveau du canal de
distribution de
l'additif, comme le venturi, sont plus grandes. De même, les dimensions du
canal de
distribution 36 peuvent être augmentées. Ce qui permet de contrôler avec plus
de
précision la quantité d'additif distribuée dans le circuit de circulation.
De préférence, dans ce troisième mode de pilotage, un moyen d'obturation
permettant d'obturer totalement le canal de distribution sera utilisé.
Avantageusement, il est possible de coupler les différents exemples de
réalisations décrits dans les premier, second et troisième modes de pilotage.
Par exemple, il est possible de contrôler la température régnant au niveau du
circuit de circulation et la variation du débit de carburant dans le circuit
de circulation entre
l'orifice 38 de distribution de l'additif et l'orifice 28 d'entrée de
carburant, de manière à
adapter la durée et/ou la fréquence d'injection d'additif.
De même, il est possible de disposer pour un même véhicule de moyens visant à
détecter les arrêts du véhicule de manière à interrompre la distribution
d'additif lors de
l'arrêt du véhicule, de moyens visant à identifier la quantité de carburant
dans le réservoir
de manière à injecter de l'additif dans le circuit de circulation suite à un
ajout de carburant,
de moyens visant à suivre l'évolution de la température au niveau du
dispositif de
distribution, et de moyens visant à suivre l'évolution du débit de carburant
dans le circuit
de circulation, de manière à adapter la fréquence et/ou la durée d'ouverture
du moyen
d'obturation afin que la concentration en additif reste sensiblement constante
dans le
carburant du réservoir.
Quatrième mode de pilotage
L'objectif de ce quatrième mode de pilotage est d'injecter l'additif dans le
circuit de
circulation uniquement lorsque cela est nécessaire, ceci pouvant notamment
être réalisé
dans le but d'ajuster la concentration en additif aux besoins momentanés du
véhicule.
Ainsi, l'injection d'additif peut avoir lieu à un intervalle régulier, tel que
toutes les minutes,
toutes les heures ou à chaque remplissage de réservoir ou pour un intervalle
de roulage
déterminé, par exemple tous les 100 kms.
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Ainsi, seulement une dose d'additif nécessaire au bon fonctionnement du
véhicule
est distribuée dans le circuit de circulation. Dans ce mode de pilotage, la
concentration en
additif évolue volontairement dans le temps, la fréquence et/ou la durée
d'ouverture du
moyen d'obturation étant adaptées selon la quantité d'additif à injecter.
De préférence, et comme cela va être détaillé par la suite, la dose d'additif
délivrée
peut être dépendante des conditions de roulages et d'utilisation du véhicule,
ou encore du
type de carburant utilisé.
De préférence, les exemples de réalisation du quatrième mode de pilotage
peuvent être couplés avec un ou des exemples de réalisations précédemment
décrits et
appartenant aux premier, second et troisième modes de pilotage.
Qualité du carburant
Dans le cas où l'additif utilisé vise à améliorer les propriétés du carburant,
notamment à stabiliser le carburant utilisé ou à réduire les effets de sa
dégradation sur le
moteur ou le circuit de circulation du carburant ou encore à améliorer ses
propriétés de
combustion, des exemples d'additifs seront donnés ultérieurement, une
injection
supplémentaire d'additif peut être réalisée lorsqu'il est détecté que le
moteur est alimenté
par un carburant de médiocre qualité ou de qualité inadaptée. Ainsi, la
quantité d'additif à
ajouter sera fonction de la qualité du carburant utilisé, un carburant de
moindre qualité
nécessitant généralement une quantité plus importante d'additif.
En effet, un carburant de médiocre qualité conduit à un encrassement des
injecteurs et détériore donc la qualité du jet de carburant, ce qui augmente
le temps de
réalisation du mélange air/carburant et de ce fait dégrade la combustion. La
consommation de carburant et les émissions polluantes sont ainsi notamment
augmentées. Un carburant peut également avoir une composition et des
propriétés
intrinsèques variables ce qui va influencer ses propriétés de combustion et
par là le
rendement du moteur et ses émissions polluantes.
Un carburant peut également présenter des fractions instables dans le temps,
comme certaines fractions de biocarburants, ces fractions instables se
dégradant par
exemple par oxydation et pouvant conduire à un encrassement du circuit de
circulation du
carburant.
Un carburant peut aussi présenter des propriétés médiocres conduisant à une
dégradation ou un vieillissement précoce des équipements du circuit de
circulation du
carburant, par exemple par défaut de propriété lubrifiante.
La quantité d'additif utilisée peut dépendre de la zone géographique dans
laquelle
roule le véhicule, le carburant répondant à des normes différentes connues
pour chaque
zone géographique du monde.
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A cet effet, une puce GPS, ou tout autre moyen de géolocalisation, installé au
niveau du dispositif de distribution ou le GPS du véhicule permet de localiser
la zone dans
laquelle le véhicule circule et donc le type de carburant vendu dans ladite
zone. Selon la
zone géographique identifiée, une quantité supplémentaire d'additif peut être
distribuée, la
5 quantité injectée pouvant également dépendre de la zone géographique.
En variante, une sonde spécifique destinée à analyser le carburant utilisé
peut être
montée à tout endroit du circuit de circulation du carburant et/ou dans le
réservoir de
carburant.
Cette sonde peut par exemple comprendre un capteur de type Proche Infra Rouge
10 (PIR) pouvant par exemple mesurer la teneur en fraction biodiesel de
type Ester
méthylique d'acide gras (EMAG) du carburant diesel. En effet, plus cette
concentration est
élevée, plus le carburant est sujet à se dégrader dans le temps, ce qui risque
d'engendrer
des perturbations du fonctionnement du moteur et plus il sera nécessaire
d'ajouter de
l'additif pour le stabiliser.
15 D'autres types d'analyses spécifiques peuvent bien sûr être utilisés,
comme la
teneur en composé alcoolique par exemple l'éthanol du carburant essence, la
fraction de
composé alcoolique modifiant les propriétés de combustion du carburant. De
même des
analyses peuvent permettre d'accéder aux propriétés de combustion du
carburant,
comme l'indice de cétane pour les diesels et l'indice d'octane pour les
essences. Ces
20 analyses peuvent être gérées par l'ECU du véhicule ou directement par le
dispositif de
distribution.
De même, la qualité du carburant peut être déduite des paramètres de la
combustion réalisée dans les cylindres du moteur, comme le cliquetis, le bruit
de la
combustion ou encore l'évolution de la pression dans les cylindres. Ces
données peuvent
notamment être récupérées auprès de l'ECU du véhicule. En effet, certaines
caractéristiques du carburant comme l'indice de cétane modifient les
paramètres de
combustion : plus l'indice de cétane est bas, plus la combustion dans les
cylindres
démarre tardivement engendrant une augmentation de pression importante, ce qui
génère
du bruit.
Ainsi, selon les résultats obtenus, la quantité d'additif à distribuer sera
adaptée.
Conditions de roulage
La concentration en additif peut également être adaptée selon les conditions
de
roulage du véhicule, par condition de roulage on entend le profil de roulage
urbain, routier,
autoroutier, ou mixte du véhicule.
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Ces conditions de roulage sont particulièrement importantes lorsque l'additif
utilisé
aide à la régénération de moyens de dépollution disposés dans la ligne
d'échappement
du véhicule, tel qu'un filtre à particules. En effet, lorsque le profil de
roulage est de type
urbain, les gaz d'échappement possèdent une température plus basse par rapport
à celle
rencontrée lors d'un profil de roulage de type autoroutier, cette situation
est défavorable à
la régénération du filtre à particules. De plus, la durée des trajets urbains
est
généralement plus courte, ce qui peut empêcher la régénération totale du
filtre à
particules.
Alors qu'à l'opposé, lorsque le profil de roulage est de type routier ou
autoroutier et
que la vitesse du véhicule est élevée, la température des gaz d'échappement
est plus
élevée, ce qui facilite la régénération du filtre à particules. En effet,
l'écart de température
entre la température des gaz d'échappement et la température permettant la
régénération
du filtre à particules est alors plus faible.
De plus, pour un profil de roulage de type autoroutier, la quantité d'oxydes
d'azote
NOx émise est plus élevée ce qui est également favorable à la régénération du
filtre à
particules.
Ainsi, lors de la mise en oeuvre de cet exemple, la quantité d'additif
utilisée sera
adaptée aux conditions de roulage du véhicule. Plus particulièrement, une
quantité
importante d'additif, permettant d'augmenter la concentration en additif dans
le carburant,
sera injectée dès lors qu'il sera détecté que le véhicule roule en milieu
urbain pendant une
période déterminée. A l'inverse, une quantité réduite d'additif sera injectée
dès lors qu'il
sera détecté que le véhicule roule en milieu autoroutier pendant une période
déterminée.
De même, dans d'autres cas et selon l'additif à injecter, on peut avoir
intérêt à
augmenter la concentration en additif dans le carburant, selon que l'on
souhaite que le
véhicule possède plus de puissance, c'est notamment le cas lorsque le profil
de roulage
est de type autoroutier ou dans des conditions à forte charge comme en
montagne.
Afin d'apprécier les conditions de roulage du véhicule, une puce GPS, ou tout
autre moyen de géolocalisation, installé au niveau du dispositif de
distribution ou le GPS
du véhicule permet de localiser la zone géographique dans laquelle le véhicule
circule et
donc de connaître le profil de roulage du véhicule. De plus, il est également
possible
d'obtenir à partir de ces équipements la vitesse moyenne du véhicule.
Il est à noter que lorsque le GPS, ou tout autre moyen de géolocalisation, du
véhicule est utilisé, le cas échéant, le signal correspondant au trajet prévu
peut être
récupéré et les besoins en additif peuvent alors être anticipés.
De même, la vitesse moyenne du véhicule peut être récupérée par l'ordinateur
de
bord du véhicule. Ainsi, dans le cas où l'additif est adapté à la régénération
du filtre à
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particules, lorsqu'une vitesse moyenne inférieure à 50 km/h et plus
particulièrement
inférieure à 30 km/h est détectée, la concentration en additif est augmentée.
Il est également possible d'utiliser la vitesse instantanée du véhicule, la
concentration en additif étant augmentée lorsque la vitesse instantanée du
véhicule est,
par exemple, inférieure à 50 km/h sur plus d'une heure.
De même, la température des gaz d'échappement peut être utilisée, cette
dernière
étant récupérée auprès de l'ECU ou directement par un capteur dédié disposé
dans la
ligne d'échappement du véhicule.
Ainsi, lorsque l'additif utilisé est adapté à la régénération du filtre à
particules, une
quantité supplémentaire d'additif peut être distribuée lorsque la température
des gaz est
basse, notamment lorsqu'elle est inférieure à 300 C, et tout particulièrement
en dessous
de 250 C.
De même, la consommation en carburant du moteur, accessible soit par un
capteur de niveau dans le réservoir à carburant ou auprès de l'ECU du
véhicule, indique
pour un véhicule donné, les conditions de roulage du véhicule, chaque véhicule
possédant des gammes de consommations différentes pour un usage urbain/mixte/
routier. Pour un véhicule donné, une consommation élevée est généralement
associée à
un usage urbain. Ces gammes sont connues lors de la conception du véhicule et
peuvent
être utilisées pour adapter la concentration en additif.
Toutefois, il est préférable de coupler cette donnée avec d'autres données
accessibles représentatives des conditions de roulage du véhicule, comme la
température
des gaz d'échappement. En effet, une consommation importante couplée à une
température faible des gaz d'échappement, typiquement inférieure à 300 C, est
caractéristique d'un usage urbain alors qu'une consommation élevée associée à
une
température élevée des gaz d'échappement est caractéristique d'un usage
routier ou
autoroutier nécessitant moins d'additif pour la régénération du filtre à
particules.
De même, la fluctuation de la pression dans le système haute pression du
circuit
de circulation de carburant, notamment dans la pompe haute pression comprimant
le
carburant ou encore dans la rampe commune d'alimentation des injecteurs peut
être
utilisée afin de connaître les conditions de roulage du véhicule.
En effet, certains véhicules ont un niveau de pression dans la partie haute
pression du circuit de circulation qui varie. Ceci est notamment le cas des
véhicules
équipés de dispositif dit Stop and Start ou Stop and Go permettant
d'arrêter et de
redémarrer automatiquement le moteur lorsque celui-ci passe au point mort par
exemple,
ou pour les véhicules hydrides thermique-électrique pour lesquels le moteur
thermique ne
fonctionne pas en permanence. Ainsi pour ces véhicules, la pression
enregistrée, fournie
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par exemple par l'ECU du véhicule, dans la partie haute pression du circuit de
circulation
se réduit à chaque arrêt du moteur. De tels fonctionnements se rencontrent
typiquement
lors de trajets urbains et/ou de courte durée et peuvent donc être utilisés
pour adapter la
concentration en additif.
De même, le débit d'air alimentant la chambre de combustion du moteur, fourni
par exemple par l'ECU du véhicule, peut être utilisée afin de connaître les
conditions de
roulage du véhicule.
En effet, par exemple pour les moteurs diesel, une diminution du débit d'air
indique
un ralentissement du moteur et peut donc être associée à un usage urbain. Il
peut alors
être intéressant pour des véhicules équipés de moyens de dépollution de type
filtre à
particules, lorsque ces conditions sont détectées, d'augmenter la
concentration en additif
aidant à la régénération du filtre à particules.
Emissions_polluantes du moteur
La concentration en additif peut également être adaptée selon les émissions
polluantes du moteur, et plus particulièrement selon l'évolution de ces
émissions
polluantes.
Ainsi, lorsqu'un additif aidant à la régénération de moyens de dépollution du
type
filtre à particules est utilisé, il est particulièrement intéressant de suivre
l'évolution des
émissions de NOx, de suies ou d'autres particules carbonées ou des rapports
NOx/suies
et/ou NOx/particules, ces différents paramètres étant représentatifs des
émissions
polluantes issues de la combustion du carburant.
Par exemple, lorsque les émissions de suies et des autres particules carbonées
augmentent, et/ou lorsque les émissions de NOx se réduisent, et/ou lorsque le
rapport
NOx/suies ou NOx/particules diminue, la concentration en additif aidant à la
régénération
du filtre à particules peut être augmentée.
Ces différentes émissions peuvent être évaluées directement par le biais de
capteurs disposés dans la ligne d'échappement.
Le pilotage de l'injection d'additif peut alors être réalisé en comparant les
données
récupérées et les valeurs théoriques attendues.
Ainsi, une concentration en NOx plus élevée que la valeur attendue est le
signe
d'une dégradation de la combustion, il peut être alors avantageux d'augmenter
la
concentration en additif de type détergent pour améliorer les propriétés de
combustion du
carburant et/ou permettre un meilleur fonctionnement des injecteurs haute
pression.
Il est également possible de récupérer auprès de l'ECU du véhicule les
paramètres de combustion du moteur, puis de comparer ces valeurs aux valeurs
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théoriques attendues afin de définir le positionnement de la combustion dans
la
cartographie du moteur reliant la vitesse de rotation du moteur à son couple,
chaque point
de combustion correspondant à des émissions type définissant une cartographie
d'émissions polluantes.
De même, lorsque l'additif utilisé aide à la régénération de moyens de
dépollution,
tel qu'un filtre à particules, l'évolution de la perte de charge lors du
chargement en suies
du filtre à particules peut être surveillée afin de connaître le niveau
d'émission en
particules carbonées. En effet, pour un filtre à particules donné et pour une
architecture
de la ligne d'échappement donnée, une augmentation de la perte de charge
correspond à
une augmentation des émissions en particules carbonées et peut donc déclencher
une
distribution d'additif afin d'augmenter la concentration de ce dernier dans le
carburant.
Qualité de la ré_g_énération du filtre à particules
La concentration en additif peut également être adaptée selon la qualité de la
régénération de moyens de dépollution de type filtre à particules.
Cet exemple concerne uniquement les additifs utilisés pour aider à la
régénération
de moyens de dépollution disposés dans la ligne d'échappement du véhicule, tel
qu'un
filtre à particules.
Ainsi, lorsque la régénération précédente ne s'est pas bien passée, c'est-à-
dire
lorsque les suies contenues dans le filtre à particules n'ont pas totalement
brûlées, la
concentration en additif dans le carburant est augmentée afin de favoriser la
régénération
suivante.
La qualité d'une régénération peut être évaluée de différentes façons.
L'évolution de la perte de charge lors de la régénération précédente est un
premier
indicateur. Ainsi, lorsque la perte de charge ne revient pas à la ligne de
base attendue, ou
à proximité de cette ligne de base, et qu'il y a par exemple au moins 5 mbars
d'écart,
et/ou qu'elle revient lentement, par exemple en plus de 20 minutes, à la ligne
de base, la
concentration en additif peut être augmentée.
De même, l'évolution des propriétés de l'huile lubrifiant le moteur, dite
huile
moteur, peut être observée.
La qualité de l'huile moteur a tendance à se dégrader lorsque la régénération
du
filtre à particules est plus lente qu'à l'accoutumée. En effet, une
régénération lente
nécessite des post-injections tardives de carburant dans les cylindres pendant
une durée
importante de façon à maintenir une température élevée dans le filtre à
particules durant
toute la période de régénération. Ces post-injections ou injections tardives
par rapport au
Point Mort Haut dans le cycle de compression/décompression des cylindres,
entraînent
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une partie du carburant dans l'huile moteur, conduisant à la dilution de
l'huile moteur.
Cette dilution entraîne d'une part une augmentation du niveau de liquide dans
le circuit
d'huile moteur et d'autre part une dégradation des propriétés de l'huile
moteur,
notamment une modification de sa viscosité, de ses propriétés lubrifiantes et
de son
5
acidité. De plus l'huile peut alors être contaminée par des suies ou des
particules
carbonées.
Ainsi, lorsqu'il est détecté une augmentation du niveau d'huile au cours du
temps
et/ou une dégradation de la qualité de l'huile, la concentration en additif
peut être
augmentée de façon à aider la prochaine régénération du filtre à particules.
10 Les
données peuvent être récupérées auprès de sondes ou capteurs analysant
l'huile moteur, et envoyées directement aux moyens de commande pilotant les
moyens
d'injection de l'additif ou à l'ECU du véhicule en relation avec lesdits
moyens de
commande.
Les moyens d'analyse de l'huile moteur utilisée peuvent être constitués :
15 -
d'un capteur détectant la variation de la constante diélectrique de l'huile,
variation reliée à l'état de dégradation et de pollution par les matières
charbonneuse comme les suies,
- d'un capteur détectant la variation de viscosité de l'huile moteur, et/ou
- d'un capteur détectant l'évolution de l'état d'oxydation et d'acidité de
20 l'huile par un suivi de la corrosion d'un fil métallique au
contact de l'huile.
Cinquième mode de pilotage
L'objectif de ce cinquième mode de pilotage est de reconnaître la nature et/ou
les
caractéristiques de l'additif contenu dans le réservoir d'additif 26.
25
Ainsi, la distribution d'additif peut être adaptée pour tenir compte soit de
l'additif
identifié, soit de la valeur précise de certaines caractéristiques physico-
chimiques du lot
d'additif utilisé.
Ce mode de pilotage permet ainsi de changer la nature et/ou les
caractéristiques
de l'additif utilisé au cours de la vie du véhicule, ce dernier pouvant en
effet être changé,
par exemple pour améliorer les performances d'un moteur vieillissant, ou suite
à une
modification d'une norme sur les carburants dans une zone géographique donnée,
ou
lorsque le véhicule change de zone géographique de roulage, ou lorsque des
modifications ont été opérées sur le véhicule, telles que l'ajout d'un filtre
à particules.
En outre, ce mode de pilotage permet de s'adapter précisément à l'additif
utilisé,
ce dernier pouvant avoir une viscosité, une densité et/ou une concentration
variables d'un
lot à l'autre.
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Dans ce dernier cas, le réservoir contenant l'additif, notamment lorsqu'il est
sous
forme d'une poche, peut être équipé d'un système d'informations de type code
barres
permettant de transmettre une information et le dispositif de distribution
peut être équipé
d'un moyen permettant de lire l'information.
Ainsi, selon les informations recueillies par le dispositif de distribution,
la fréquence
et/ou la durée d'ouverture du moyen d'obturation permettant la distribution de
l'additif sont
recalculées afin de délivrer la quantité voulue d'éléments actifs dans le
carburant.
Bien évidemment, les différents pilotages décrits ci-dessus à titre d'exemples
ne
sont nullement limitatifs, d'autres paramètres permettant d'analyser
l'utilisation du
véhicule, et/ou les conditions de roulage du véhicule, et/ou l'évolution de la
quantité de
carburant contenu dans le réservoir à carburant, et/ou la qualité du
carburant, et/ou les
émissions polluantes issues de la combustion du carburant dans le moteur,
et/ou la
qualité de la régénération de moyens de dépollution disposés dans la ligne
d'échappement du moteur, et/ou le type d'additif utilisé, et/ou l'évolution du
débit d'additif
distribué dans le circuit de circulation de carburant, pouvant être utilisés.
De plus, comme mentionné précédemment différents exemples de pilotage
peuvent être combinés entre eux.
De même, plusieurs additifs stockés chacun dans un réservoir indépendant
peuvent être distribués dans le circuit de circulation à l'aide du dispositif
de distribution
selon l'invention, chaque additif pouvant être injecté selon un exemple de
réalisation
précédemment décrit. Le choix des additifs est fait par l'homme du métier en
tenant
compte par exemple, de la zone géographique dans laquelle le véhicule est
commercialisé, de la qualité du carburant disponible dans cette zone
géographique,
notamment de la présence éventuelle de biocarburants dans cette zone ou encore
des
conditions atmosphériques que l'on y rencontre.
Le choix des additifs peut se faire aussi en regard de la réglementation
régulant
les niveaux d'émissions de polluants maximum dans cette même zone. Dans les
zones
où le filtre à particules est requis pour respecter la norme antipollution sur
les émissions
de suies, on incorporera avantageusement un additif adapté pour aider à
régénérer le
filtre à particules.
Le choix de la composition de l'additif peut se faire également en fonction de
la
technologie moteur du véhicule comme la nature et le design des injecteurs
haute
pression à carburant, le type de filtre à carburant ou encore la pression
disponible dans la
rampe haute pression alimentant chacun des injecteurs en carburant pressurisé.
Le choix du/des additifs peut aussi se faire selon la cartographie des
émissions
polluantes du moteur.
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Additifs
Les différents additifs pouvant être utilisés par le dispositif de
distribution selon
l'invention vont à partir de ce point être plus particulièrement décrits, ces
additifs étant
connus et largement répandus dans le milieu automobile.
Comme cela a été indiqué précédemment lors de la description des différents
modes de pilotage, certains additifs sont plus particulièrement concernés par
les
exemples décrits précédemment.
Ces additifs, qui vont maintenant être décrits, peuvent être classés en deux
catégories : d'une part ceux qui ont une fonction catalytique d'aide à la
régénération des
filtres à particules et d'autre part ceux qui ont une fonction autre qu'une
fonction
catalytique.
Les additifs utilisés se présentent généralement sous forme liquide et peuvent
être
constitués d'un liquide ou d'un mélange de liquides, d'une suspension
colloïdale dans une
base liquide, ou sous forme de gel dont la viscosité permet l'écoulement de
l'additif.
Les additifs d'aide à la régénération
Ces additifs sont idéalement liquides dans la plage de température de
fonctionnement, comprise généralement entre 20 et 45 C mais ils peuvent aussi
être sous
une autre forme physique comme un gel.
Ces additifs peuvent contenir tout type de catalyseur efficace pour catalyser
la
combustion des suies notamment le platine, le strontium, le sodium, le
manganèse, le
cérium, le fer et /ou leur combinaison.
La quantité d'additif nécessaire dans le carburant est généralement au moins
d'environ 1 ppm et au plus d'environ 100 ppm, cette quantité étant exprimée en
masse
d'élément additif métallique par rapport à la masse de carburant.
Ces additifs peuvent se présenter sous la forme d'un sel organométallique ou
d'un
mélange de sels organométalliques solubles ou dispersibles dans le carburant.
Ces sels
sont caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins une partie métallique et
une partie
organique complexante généralement d'origine acide, le tout en suspension dans
un
solvant.
Les additifs FBC peuvent aussi se présenter sous la forme d'un complexe
organométallique ou d'un mélange de complexes organométalliques solubles ou
dispersibles dans le carburant. Ces complexes sont caractérisés en ce qu'ils
comprennent
au moins une partie métallique et au moins deux parties organiques
complexantes. Un tel
produit est par exemple décrit dans GB 2 254 610.
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Egalement, les additifs FBC peuvent aussi se présenter sous la forme d'une
suspension ou dispersion colloïdale de nanoparticules par exemple d'oxyde ou
d'oxyhydroxyde métallique, amorphe ou cristallisé.
L'expression dispersion colloïdale désigne dans la présente description
tout
système constitué de fines particules solides de dimensions colloïdales à base
de l'additif,
en suspension dans une phase liquide, lesdites particules pouvant, en outre,
éventuellement contenir des quantités résiduelles d'ions liés ou adsorbés tels
que par
exemple des nitrates, des acétates, des citrates, des ammoniums ou des
chlorures. Par
dimensions colloïdales, on entend des dimensions comprises entre environ 1 nm
et
environ 500 nm. Ces particules peuvent plus particulièrement présenter une
taille
moyenne d'au plus 100 nm et encore plus particulièrement d'au plus 20 nm.
Dans le cas des additifs FBC sous forme de dispersion colloïdale, les
particules
peuvent être à base d'une terre rare et/ou d'un métal choisi dans les groupes
IIA, IVA,
VIIA, VIII, IB, IIB, Ill B et IVB de la classification périodique.
Par terre rare on entend les éléments du groupe constitué par l'yttrium et les
éléments de la classification périodique de numéro atomique compris
inclusivement entre
57 et 71.
La classification périodique des éléments à laquelle il est fait référence est
celle
publiée dans le Supplément au Bulletin de la Société Chimique de France n 1
(janvier
1966).
Pour ces additifs susceptibles d'être utilisés sous forme d'une dispersion
colloïdale, la terre rare peut être choisie plus particulièrement parmi le
cérium, le lanthane,
l'yttrium, le néodyme, le gadolinium et le praséodyme. Le cérium peut être
choisi tout
particulièrement. Le métal peut être choisi parmi le zirconium, le fer, le
cuivre, le gallium,
le palladium et le manganèse. Le fer peut être choisi tout particulièrement.
Le fer peut être
sous la forme d'un composé amorphe ou cristallisée.
On peut mentionner plus particulièrement aussi les dispersions colloïdales à
base
d'une combinaison de cérium et de fer.
Les dispersions colloïdales peuvent comprendre plus particulièrement :
- une phase organique,
- des particules de l'additif, du type décrit ci-dessus (notamment terre rare
et/ou
d'un métal choisi dans les groupes IIA, IVA, VIIA, VIII, IB, IIB, IIIB et
IVB), en suspension
dans la phase organique ;
- au moins un agent amphiphile.
Ces dispersions colloïdales peuvent notamment contenir un additif à base de
fer
ou d'un composé de fer.
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Les dispersions colloïdales peuvent se présenter selon différents modes de
réalisation décrits notamment les demandes de brevet suivantes : EP 671 205,
WO
97/19022, WO 01/10545, WO 03/053560, WO 2008/116550.
Les autres additifs
D'autres types d'additifs connus, différents des FBC et qui ont une fonction
autre
qu'une fonction catalytique, peuvent également être injectés dans le circuit
de circulation.
Ces additifs permettent l'amélioration de la distribution du carburant dans le
moteur et/ou
l'amélioration des performances du fonctionnement du moteur et/ou encore
l'amélioration
de la stabilité du fonctionnement du moteur.
Parmi les additifs d'amélioration de la distribution de carburant dans le
moteur, on
trouve par exemple les additifs antimousse, comme les organosilicones, les
additifs
dégivrants, comme les alcools de poids moléculaires bas ou les glycols.
D'autres additifs sont ceux améliorant le fonctionnement du moteur à froid. On
peut
citer les additifs polymériques réduisant la température à laquelle le
carburant se trouble
ou se fige, les additifs favorisant l'écoulement, comme les polymères de hauts
poids
moléculaires qui réduisent la turbulence dans les fluides et peuvent augmenter
le débit de
à 40%.
Des additifs inhibiteurs de corrosion peuvent également être utilisés.
Des additifs d'amélioration des performances de fonctionnement des moteurs
20
peuvent également être utilisés, comme les additifs procétane, les additifs
prooctane, les
additifs inhibiteurs de fumée, les additifs réduisant les pertes par friction
appelés additifs
FM pour Friction Modifier ou additifs d'extrême pression . .
Des additifs détergents, destinés à limiter tout dépôt au niveau des
injecteurs,
peuvent également être utilisés. Le carburant peut former en effet des dépôts
dans le
circuit carburant, notamment au niveau des injecteurs haute pression à
carburant et tout
particulièrement au niveau des trous des injecteurs. L'ampleur de la formation
du dépôt
varie avec la conception du moteur, notamment les caractéristiques des
injecteurs, la
composition du carburant et la composition de l'huile servant à lubrifier le
moteur. De plus,
ces détergents sont aussi efficaces pour réduire l'impact négatif de la
présence de
composés métalliques dans le carburant comme le Zn ou le Cu pouvant provenir
d'une
contamination par exemple du système de distribution du carburant ou encore
être des
traces de composés provenant du procédé de synthèse des esters d'acide gras.
Les dépôts excessifs peuvent modifier l'aérodynamique par exemple du jet de
carburant issu de l'injecteur, laquelle à son tour peut entraver le mélange
air-carburant.
Dans certains cas, il en résulte une surconsommation de carburant, une perte
de
puissance du moteur et des émissions de polluants augmentées.
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Les additifs détergents présentent la particularité de dissoudre les dépôts
déjà
formés et de réduire la formation des précurseurs de dépôt, afin d'éviter la
formation de
nouveaux dépôts. Un exemple d'additif détergent est, par exemple, décrit dans
WO
2010/150040.
5 Des
additifs d'amélioration du pouvoir lubrifiant peuvent également être utilisés
pour
éviter l'usure ou le grippage des pompes à haute pression notamment et des
injecteurs, le
pouvoir lubrifiant des carburants étant lui médiocre. Ils contiennent un
groupe polaire qui
est attiré par les surfaces métalliques pour former un film de protection à la
surface.
Des additifs d'amélioration de la stabilité de fonctionnement des moteurs
peuvent
10
être envisagés. En effet, l'instabilité des carburants entraîne la formation
de gommes qui
participent à l'encrassement des injecteurs, au colmatage du filtre à
carburant et à
l'encrassement des pompes et du système d'injection.
Les additifs suivants peuvent également être utilisés :
- des additifs de type antioxydants ;
15 - des additifs stabilisateurs ;
- des additifs désactivateurs de métaux visant à neutraliser les effets
catalytiques de certains métaux ;
- des additifs dispersants visant à disperser les particules formées et
prévenir l'agglomération de particules assez grosses.
20
Selon un mode de réalisation particulier, l'additif est une combinaison d'un
additif
détergent et d'un additif de lubrification, et éventuellement d'un additif
inhibiteur de
corrosion.
Dans le cas d'un véhicule équipé d'un filtre à particules, on aura avantage à
associer à un additif de type FBC au moins un additif de performance carburant
de type
25 détergent comme décrit dans la demande de brevet WO 2010/150040.
Dans le cas d'un véhicule équipé d'un filtre à particules, on aura avantage
également à associer à un additif de type FBC plusieurs additifs de
performance
carburant, notamment lorsque le véhicule est commercialisé dans une zone
géographique
où le carburant est de qualité variable et/ou médiocre.
30
Dans le cas d'un véhiculé non équipé d'un filtre à particules, différents
types
d'associations d'additifs peuvent être envisagés comme celle associant un ou
plusieurs
détergents à un additif de lubrification et à un inhibiteur de corrosion.
