BARTOLO, Xavier (36 rue de la Presche, Bois Le Roi, F-77590, FR)
| REVENDICATIONS 1 .- Système de dosage de gaz (10) du type comprenant un conduit amont (12) d'amenée de gaz, un conduit aval (14) de sortie de gaz et un système d'obturation (18) des conduits amont (12) et aval (14), caractérisé en ce que le système de dosage (10) comprend une chambre (16) de stockage temporaire du gaz, ladite chambre (16) étant raccordée aux conduits amont (12) et aval (14), le système d'obturation (18) étant prévu pour mettre la chambre (16) en communication fluidique alternativement avec les conduits amont (12) et aval (14), à une fréquence prédéterminée, sans que les conduits amont (12) et aval (14) soient en communication fluidique directement l'un avec l'autre. 2.- Système de dosage (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système d'obturation (18) comprend un dispositif d'obturation (40) du conduit amont (12), un dispositif d'obturation (42) du conduit aval (14) et un actionneur (44) adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation (40, 42), l'actionneur (44) comprenant un corps (70) adapté pour se déplacer le long d'une direction axiale (Α-Α') de la chambre. 3.- Système de dosage (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (70) est au moins partiellement en matériau ferromagnétique, l'actionneur (44) comprenant en outre un solénoïde (72) adapté pour produire, sous l'effet d'un courant électrique, un champ magnétique commandant le déplacement du corps (70). 4.- Système de dosage (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur (44) comprend un mécanisme à excentrique (100) propre à convertir un mouvement de rotation d'un arbre d'entraînement en un coulissement alternatif du corps le long de la direction axiale (Α-Α') de la chambre. 5. - Système de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'obturation (18) comprend un dispositif d'obturation (40) du conduit amont (12), un dispositif d'obturation (42) du conduit aval (14), un actionneur (44) adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation (40, 42), et un dispositif de rappel (46), distinct de l'actionneur (44), ledit dispositif de rappel (46) étant adapté pour maintenir chacun des dispositifs d'obturation (40, 42) en position fermée d'obturation des conduits amont (12) et aval (14). 6. - Système de dosage (10) selon la revendication 5, dépendant de l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le corps (70) est creux, le dispositif de rappel (46) s'étendant à l'intérieur du corps (70). 7. - Système de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'obturation (18) comprend un dispositif d'obturation amont (40) du conduit amont (12), un dispositif d'obturation aval (42) du conduit aval (14) et un actionneur (44) adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation (40, 42), chacun des dispositifs d'obturation amont (40) et aval (42) comprenant un tube allongé (50), une bille (52) obturant une première extrémité (54) du tube (50) et une collerette (56) d'appui de l'actionneur (44) s'étendant en périphérie du tube (40), la bille (52) étant prévue pour se loger dans un siège (36, 38) de la chambre (16) dans lequel débouche le conduit amont (12), respectivement le conduit aval (14), de façon à obturer le conduit amont (12), respectivement le conduit aval (14). 8. - Système de dosage (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque tube (50) de chaque dispositif d'obturation (40, 42) comprend une paroi cylindrique (58), ladite paroi (58) présentant au moins une ouverture traversante (60) pour le passage du gaz. 9. - Système de dosage (10) selon la revendication 7 ou 8 dépendant de la revendication 6, caractérisé en ce que chaque collerette (56) de chaque dispositif d'obturation (40, 42) comprend une surface extérieure (64), orientée vers l'extérieur de la chambre (16), d'appui du corps (70), et une surface intérieure (66), orientée vers l'intérieur de la chambre (16), d'appui du dispositif de rappel (46). 10. - Système de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il existe un différentiel de pression (ΔΡ) entre les conduits amont (12) et aval (14), le système d'obturation (18) comprenant des moyens d'acquisition (92) dudit différentiel de pression (ΔΡ). 1 1 . - Système de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de réglage (96) de la fréquence de mise en communication fluidique de la chambre (16) avec les canaux amont (12) et aval (14). 12.- Procédé de dosage de gaz au moyen d'un système de dosage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) ouverture du canal amont (12) ; b) admission d'un gaz provenant du canal amont (12) dans la chambre (16) ; c) fermeture du canal amont (12) ; d) ouverture du canal aval (14) ; e) échappement d'au moins une partie du gaz contenu dans la chambre (16) à travers le canal aval (14) ; et f) fermeture du canal aval (14) ; les étapes a) à f) ci-dessus étant répétées à une fréquence déterminée. 13. - Procédé de dosage selon la revendication 12, comportant, préalablement aux étapes a) à f), les étapes suivantes : - acquisition d'une consigne de débit de gaz (Dg) ; - acquisition du différentiel de pression (ΔΡ) entre les conduits amont (12) et aval (14) et d'une température (Θ) du gaz à doser ; et - détermination d'une fréquence de répétition des étapes a) à f) permettant d'obtenir ladite consigne de débit de gaz (Dg) en fonction du différentiel de pression (ΔΡ) et de la température (Θ) du gaz à doser. 14. - Procédé de dosage selon la revendication 13, dans lequel l'étape de détermination d'une fréquence de répétition comprend les étapes suivantes : (i) calcul d'une fréquence théorique en fonction du différentiel de pression (ΔΡ) et de la température (Θ) ; (ii) calcul du débit réel obtenu en fonction d'un taux de transfert (T) correspondant au rapport entre les débits théorique et réel et fonction de la fréquence du système de dosage, et de la fonction calculée à l'étape précédente ; (iii) calcul d'une fréquence corrigée permettant de se rapprocher du débit de consigne (Dg) ; (iv) itération des étapes (ii) et (iii) pour déterminer la fréquence de répétition. 15. - Procédé de dosage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le gaz contient majoritairement de l'ammoniac. 16. - Utilisation d'un système de dosage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 pour doser l'injection d'ammoniac gazeux dans un système de réduction catalytique sélective (6) d'une ligne d'échappement d'un véhicule motorisé. 17. - Ensemble (2) comprenant un conduit (4) de circulation de gaz d'échappement, un système (6) de réduction catalytique sélective intercalé dans le conduit de circulation (4), et un système (10) de dosage de gaz raccordé fluidiquement au conduit de circulation (4) pour doser l'injection d'un gaz dans le conduit de circulation (4) en amont du système de réduction catalytique (6), caractérisé en ce que le système de dosage (10) est un système de dosage selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 . |
La présente invention concerne un système de dosage de gaz, du type comprenant un conduit amont d'amenée de gaz, un conduit aval de sortie de gaz et un système d'obturation des conduits amont et aval.
Un tel système de dosage est par exemple destiné à doser de l'ammoniac, afin d'alimenter un système de réduction catalytique sélective (« Sélective Catalytic Réduction » ou « SCR » en anglais) pour la réduction des oxydes d'azote émis par un moteur à combustion interne, par injection d'ammoniac gazeux.
On connaît de tels systèmes de dosage de gaz. Ces systèmes sont généralement constitués par un orifice calibré et par un dispositif d'obturation de l'orifice. Le dispositif est commandé de façon à maintenir l'orifice ouvert pendant un temps prédéterminé. Le débit de gaz est connu du fait de la différence de pression entre l'amont et l'aval de l'orifice, de la taille de l'orifice et du temps d'ouverture de l'orifice.
De tels systèmes de dosage de gaz ne fournissent cependant pas entière satisfaction. En effet, la précision de dosage à faible débit diminue avec l'étendue de la plage de débit offerte par le système de dosage de gaz.
Or, les systèmes de réduction catalytique sélective utilisent la plupart du temps des débits faibles et ponctuellement des débits importants. Ils nécessitent donc des systèmes de dosage apte à doser des débits sur une plage de débit étendue tout offrant une précision suffisante pour les faibles débits
Un objectif de l'invention est donc de fournir un système de dosage de gaz capable de doser sur une plage de débit étendue avec précision satisfaisante dans la partie basse de la plage de débit.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de dosage de gaz du type précité, dans lequel le système de dosage comprend une chambre de stockage temporaire du gaz, ladite chambre étant raccordée aux conduits amont et aval, le système d'obturation étant prévu pour mettre la chambre en communication fluidique alternativement avec les conduits amont et aval, à une fréquence prédéterminée, sans que les conduits amont et aval soient en communication fluidique directement l'un avec l'autre.
Le système de dosage selon l'invention peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristique(s) suivante(s), prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- le système d'obturation comprend un dispositif d'obturation du conduit amont, un dispositif d'obturation du conduit aval et un actionneur adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation, l'actionneur comprenant un corps adapté pour se déplacer le long d'une direction axiale de la chambre ; - le corps est au moins partiellement en matériau ferromagnétique, l'actionneur comprenant en outre un solénoïde adapté pour produire, sous l'effet d'un courant électrique, un champ magnétique commandant le déplacement du corps ;
- l'actionneur comprend un mécanisme à excentrique propre à convertir un mouvement de rotation d'un arbre d'entraînement en un coulissement alternatif du corps le long de la direction axiale de la chambre ;
- le système d'obturation comprend un dispositif d'obturation du conduit amont, un dispositif d'obturation du conduit aval, un actionneur adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation, et un dispositif de rappel, distinct de l'actionneur, ledit dispositif de rappel étant adapté pour maintenir chacun des dispositifs d'obturation en position fermée d'obturation des conduits amont et aval ;
- le dispositif de rappel est un ressort de compression ;
- le corps est creux, le dispositif de rappel s'étendant à l'intérieur du corps ;
- le système d'obturation comprend un dispositif d'obturation amont du conduit amont, un dispositif d'obturation aval du conduit aval et un actionneur adapté pour commander l'ouverture de chacun des dispositifs d'obturation, chacun des dispositifs d'obturation amont et aval comprenant un tube allongé, une bille obturant une première extrémité du tube et une collerette d'appui de l'actionneur s'étendant en périphérie du tube, la bille étant prévue pour se loger dans un siège de la chambre dans lequel débouche le conduit amont, respectivement le conduit aval, de façon à obturer le conduit amont, respectivement le conduit aval ;
-chaque tube de chaque dispositif d'obturation comprend une paroi cylindrique, ladite paroi présentant au moins une ouverture traversante pour le passage du gaz ;
- chaque collerette de chaque dispositif d'obturation comprend une surface extérieure, orientée vers l'extérieur de la chambre, d'appui du corps, et une surface intérieure, orientée vers l'intérieur de la chambre, d'appui du dispositif de rappel ;
- il existe un différentiel de pression entre les conduits amont et aval, le système d'obturation comprenant des moyens d'acquisition dudit différentiel de pression ; et
- le système de dosage comporte un organe de réglage de la fréquence de mise en communication fluidique de la chambre avec les canaux amont et aval.
L'invention a également pour objet un procédé de dosage de gaz au moyen d'un système de dosage tel que défini ci-dessus, le procédé comprenant les étapes successives suivantes :
a) ouverture du canal amont ;
b) admission d'un gaz provenant du canal amont dans la chambre ;
c) fermeture du canal amont ; d) ouverture du canal aval ;
e) échappement d'au moins une partie du gaz contenu dans la chambre à travers le canal aval ; et
f) fermeture du canal aval ;
les étapes a) à f) ci-dessus étant répétées à une fréquence déterminée ;
Le procédé de dosage selon l'invention peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristique(s) suivante(s), prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- le procédé de dosage comporte, préalablement aux étapes a) à f), les étapes suivantes :
• acquisition d'une consigne de débit de gaz ;
• acquisition du différentiel de pression entre les conduits amont et aval et d'une température du gaz à doser ; et
• détermination d'une fréquence de répétition des étapes a) à f) permettant d'obtenir ladite consigne de débit de gaz en fonction du différentiel de pression et de la température du gaz à doser ;
- l'étape de détermination d'une fréquence de répétition comprend les étapes suivantes :
(i) calcul d'une fréquence théorique en fonction du différentiel de pression et de la température ;
(ii) calcul du débit réel obtenu en fonction d'un taux de transfert correspondant au rapport entre les débits théorique et réel et fonction de la fréquence du système de dosage, et de la fonction calculée à l'étape précédente ;
(iii) calcul d'une fréquence corrigée permettant de se rapprocher du débit de consigne ;
(iv) itération des étapes (ii) et (iii) pour déterminer la fréquence de répétition.
- le procédé de dosage est caractérisé en ce que le gaz contient majoritairement de l'ammoniac.
L'invention a également pour objet une utilisation du système de dosage tel que défini ci-dessus pour doser l'injection d'ammoniac gazeux dans un système de réduction catalytique sélective d'une ligne d'échappement d'un véhicule motorisé.
L'invention a également pour objet un ensemble comprenant un conduit de circulation de gaz d'échappement, un système de réduction catalytique sélective intercalé dans le conduit de circulation, et un système de dosage de gaz raccordé fluidiquement au conduit de circulation pour doser l'injection d'un gaz dans le conduit de circulation en amont du système de réduction catalytique, dans lequel le système de dosage est un système de dosage tel que défini ci-dessus.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, cet ensemble comprend la caractéristique suivante :
- le gaz contient majoritairement de l'ammoniac.
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 vue schématique d'un ensemble selon l'invention,
- la Figure 2 représente une vue en coupe d'un système de dosage de l'ensemble de la Figure 1 , le système de dosage étant au repos ;
- la Figure 3 représente une vue en perspective d'un dispositif d'obturation du système de dosage de la Figure 2 ;
- la Figure 4 est une vue similaire à celle de la Figure 2, le système de dosage étant dans une configuration d'entrée du gaz ;
- la Figure 5 est une vue similaire à celle de la Figure 2, le système de dosage étant dans une configuration intermédiaire de stockage temporaire du gaz ;
- la Figure 6 est une vue similaire à celle de la Figure 2, le système de dosage étant dans une configuration de libération du gaz,
- la Figure 7 est une vue similaire à la figure 2 d'un système de dosage selon un autre mode de réalisation ; et
- la Figure 8 est une vue en coupe du système de dosage de la Figure 7 dans le plan VI-VI sur la Figure 7.
En référence à la Figure 1 , l'ensemble 2 selon l'invention comprend un conduit 4 de circulation de gaz d'échappement, un système 6 de réduction catalytique sélective, un dispositif 8 de stockage de gaz, et un système 10 de dosage de gaz.
Le conduit de circulation 4 est raccordé fluidiquement à la sortie d'un moteur à combustion interne (non représenté) d'un véhicule motorisé et à un orifice (non représenté) d'évacuation de gaz d'échappements du moteur hors du véhicule motorisé. Le conduit de circulation 4 est adapté pour guider les gaz d'échappement de la sortie du moteur jusqu'à l'orifice d'évacuation.
Le système de réduction catalytique 6 est intercalé dans le conduit de circulation 4. Il est propre à réduire des oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement par réaction des oxydes d'azote avec de l'ammoniac gazeux injecté dans le conduit de circulation 4 en amont du système de réduction catalytique 6. On notera que le terme « amont » est à entendre par rapport au sens de circulation des gaz d'échappement dans le conduit de circulation 4.
Le dispositif de stockage 8 est propre à stocker de l'ammoniac gazeux destiné à l'alimentation du système de réduction catalytique 6.
Le système de dosage 10 est raccordé fluidiquement au conduit de circulation 4, en amont du système de réduction 6, et au dispositif de stockage 8. Il est notamment intercalé entre le conduit de circulation 4 et le dispositif de stockage 8. Il est propre à doser l'injection d'ammoniac gazeux dans le conduit de circulation 4.
En référence à la Figure 2, le système de dosage 10 comprend un canal amont 12 d'amenée de gaz, un canal aval 14 de sortie de gaz, une chambre 16 de stockage temporaire du gaz, raccordée au canal amont 12 et au canal aval 14, et un système 18 d'obturation du canal amont 12 et du canal aval 14. Le système de dosage 10 est par exemple intégré à bord d'un véhicule motorisé, par exemple un véhicule automobile.
Le conduit amont 12 est raccordé au dispositif de stockage 8. Le conduit aval 14 est raccordé au conduit de circulation 4, en amont du système de réduction catalytique sélective 6.
Le gaz dans le conduit amont 12 est à une première pression Pi . Le gaz dans le conduit aval 14 est à une deuxième pression P 2 , inférieure à Pi . Il existe donc un différentiel de pression ΔΡ entre les conduits amont 12 et aval 14. De préférence, ce différentiel de pression est connu, comme cela sera décrit ultérieurement.
La chambre 16 a typiquement un volume inférieur à 10cm 3 , par exemple inférieur à 2cm 3 . Elle est délimitée par une enveloppe 20. Elle est de forme générale cylindrique d'axe principal A-A'. Elle présente une face périphérique 22 sensiblement cylindrique entourant la chambre 16. La chambre 16 est par exemple cylindrique de révolution autour de l'axe A-A'.
L'enveloppe 20 est de préférence en matière plastique, ou dans un autre matériau non magnétique. Elle comprend par exemple, comme représenté, un logement 20a, sensiblement cylindrique, et un bouchon 20b. Un espace vide 23 annulaire est alors ménagé dans le bouchon 20b, en regard du logement 20a, pour recueillir un excédent de colle lors de l'assemblage du système de dosage 10.
La chambre 16 comprend des glissières 24 de guidage faisant saillie depuis la face périphérique 22. Chaque glissière 24 est sensiblement parallélépipédique et s'étend principalement sensiblement radialement depuis la face périphérique 22 vers l'intérieur de la chambre 16 et sensiblement axialement sur toute la longueur axiale de la chambre 16. Les glissières 24 ménagent entre elles des passages axiaux 26 pour le gaz. La chambre 16 comprend également des butées 28 à ses extrémités axiales. Chaque butée 28 est sensiblement parallélépipédique et s'étend sensiblement radialement depuis une glissière 24 vers l'intérieur de la chambre 16.
Les glissières 24 sont par exemple au nombre de trois et les butées 28 au nombre de six (trois à chaque extrémité axiale).
Les canaux amont 12 et aval 14 débouchent chacun à une extrémité axiale opposée de la chambre 16, respectivement une extrémité axiale amont 32 et une extrémité axiale aval 34. La chambre 16 comporte, à chaque extrémité axiale, respectivement 32, 34, un siège, respectivement 36, 38, présentant une surface d'appui sensiblement en tronc de sphère ou en tronc de cône et élargie vers l'intérieur de la chambre 16. Le canal amont 12, respectivement le canal aval 14, débouche dans le siège amont 36, respectivement dans le siège aval 38.
Le système d'obturation 18 est adapté pour mettre la chambre 16 en communication fluidique alternativement avec le conduit amont 12 et le conduit aval 14, à une fréquence prédéterminée, sans jamais mettre les conduits amont 12 et aval 14 en communication fluidique directe l'un avec l'autre.
A cet effet, le système d'obturation 18 comprend un dispositif d'obturation amont 40 du conduit amont 12, un dispositif d'obturation aval 42 du conduit aval 14, un actionneur 44 adapté pour commander alternativement l'ouverture du dispositif d'obturation amont 40 et l'ouverture du dispositif d'obturation aval 42, et un dispositif de rappel 46 adapté pour maintenir chacun des dispositifs d'obturation 40, 42 en position fermée d'obturation des canaux 12, 14.
Les dispositifs d'obturation 40, 42 sont de préférence dans un matériau amagnétique.
En référence à la Figure 2, chaque dispositif d'obturation 40, 42 comprend un tube
50 creux, allongé selon la direction axiale de la chambre, une bille 52, obturant une première extrémité longitudinale 54 du tube 50, et une collerette 56 d'appui de l'actionneur 44 à la deuxième extrémité longitudinale 57 du tube 50.
Le tube 50 comprend une paroi cylindrique 58, par exemple cylindrique de révolution. Cette paroi cylindrique présente des ouvertures traversantes 60, à proximité de la première extrémité 54, pour le passage du gaz.
La bille 52 délimite une première extrémité longitudinale 62 du dispositif d'obturation 40, 42. La bille 52 est prévue pour se loger dans un des sièges 36, 38 de la chambre 16.
La collerette 56 s'étend en périphérie du tube 50, sensiblement radialement, depuis la paroi cylindrique 58 du tube 50 vers l'extérieur du tube 50. Elle présente une surface extérieure 64 annulaire, orientée vers l'extérieur de la chambre 16, d'appui de l'actionneur 44, et une surface intérieure 66 annulaire, orientée vers l'intérieur de la chambre 16, d'appui du dispositif de rappel 46. La surface intérieure 66 de la collerette 58 délimite la deuxième extrémité longitudinale 68 du dispositif d'obturation 40, 42. La collerette 58 comprend des ouvertures 69 pour faciliter le déplacement de la collerette 58 en permettant le passage de gaz au travers de celle-ci.
En référence à la Figure 1 , l'actionneur 44 comprend un corps 70 creux logé dans la chambre 16 et un solénoïde 72 logé dans l'enveloppe 20 de la chambre 16.
Le corps 70 est au moins partiellement en matériau ferromagnétique. Il est de forme générale cylindrique. Il est allongé suivant une direction longitudinale B-B' sensiblement confondue avec la direction axiale A-A' de la chambre 16. Il est adapté pour se déplacer suivant la direction axiale A-A' de la chambre 16 en glissant le long des glissières 24. Sa course axiale est limitée aux deux extrémités axiales 32, 34 de la chambre 16 par les butées 28.
Le corps 70 délimite une cavité intérieure 74. Il est obturé à chacune de ses extrémités longitudinales, respectivement 76, 78, par une bague annulaire, respectivement 80, 82. Chaque bague annulaire 80, 82 présente un diamètre intérieur inférieur au diamètre de la cavité intérieure 74. Chaque bague annulaire, respectivement 80, 82 délimite une face intérieure, respectivement 84, 86, orientée vers la cavité intérieure 74, d'appui contre, respectivement, la surface extérieure 64 de la collerette 56 du dispositif d'obturation amont 40 et la surface extérieure 64 de la collerette 56 du dispositif d'obturation aval 42.
Le tube 50 de chaque dispositif d'obturation, respectivement 40, 42, s'étend au travers d'une des bagues annulaires, respectivement 80, 82.
Le solénoïde 72 est adapté pour être alimenté en courant électrique et pour produire, sous l'effet du courant électrique, un champ magnétique commandant le déplacement du corps 70.
Le dispositif de rappel 46 s'étend axialement à l'intérieur du corps 70, dans la cavité intérieure 74, entre les surfaces intérieures 66 des collerettes 56 des dispositifs d'obturation 40, 42. Le dispositif de rappel 46 est par exemple un ressort de compression. Il est de préférence dans un matériau amagnétique.
Le système d'obturation 18 comprend également un module de commande 90 de l'actionneur 44. Le module de commande 90 comprend des moyens d'acquisition 92 du différentiel de pression ΔΡ entre les canaux amont 12 et aval 14, des moyens d'acquisition 94 de la température Θ du gaz, un module d'acquisition 95 de taux transfert T, un module de réglage 96 de la fréquence de mise en communication fluidique de la chambre 16 avec les canaux amont 12 et aval 14 et un module de pilotage 98 de l'alimentation du solénoïde 72 en courant électrique.
Les moyens d'acquisition 92 du différentiel de pression ΔΡ permettent de déterminer le différentiel de pression ΔΡ à partir d'une mesure de la différence de pression dans les canaux amont 12 et aval 14 typiquement à l'aide de capteurs de pression (non représentés) dans les conduits amont 12 et aval 14 ou d'un capteur de pression différentielle (non représenté) entre les conduits amont 12 et aval 14. En variante, les moyens d'acquisition 92 permettent de déterminer le différentiel de pression ΔΡ par calcul, sur la base d'un modèle de calcul ou d'une cartographie, à partir d'une mesure de pression prise en un autre endroit par exemple dans la ligne d'échappement du moteur.
Les moyens d'acquisition 94 de la température Θ permettent de déterminer la température du gaz à partir d'une mesure de température du gaz typiquement à l'aide d'un capteur de température ou par calcul, sur la base d'un modèle de calcul ou d'une cartographie, à partir d'une mesure de température prise en un autre endroit.
Le taux de transfert T du système de dosage 10 est un paramètre représentatif du rapport entre les débits théorique et réel du système de dosage 10. Ce taux de transfert varie en fonction de la fréquence de mise en relation fluidique de la chambre 16 avec les canaux amont 12 et aval 14. Le taux de transfert T est généralement déterminé suite à une batterie de tests effectués sur un banc d'essai et permettant de déterminer une cartographie du taux de transfert T en fonction de la fréquence de consigne.
Les moyens d'acquisition 95 du taux de transfert T comprennent typiquement une mémoire (non représentée) de stockage de la cartographie du taux de transfert T en fonction de la fréquence et des moyens d'accès (non représentés) à ladite mémoire.
L'organe de réglage 96 est adapté pour déterminer, à partir d'une consigne de débit D g , la fréquence théorique de mise en relation fluidique, en fonction du différentiel de pression ΔΡ, de la température Θ, et déterminer une fréquence corrigée en fonction du taux de transfert T.
L'organe de pilotage 98 est adapté pour piloter l'alimentation en courant électrique du solénoïde 72 en fonction de la fréquence de mise en relation fluidique désirée.
Un procédé de dosage de gaz au moyen du système 10 décrit ci-dessus va maintenant être décrit, en regard des Figures 1 et 3 à 5.
Le système de dosage 10 est au repos, comme représenté sur la Figure 1 . Le dispositif de rappel 46 exerce une force de rappel, orientée vers l'extérieur de la chambre 16, sur chacun des dispositifs d'obturation 40, 42, de sorte que la bille 52 du dispositif d'obturation amont 40, respectivement du dispositif d'obturation aval 42 obture le canal amont 12, respectivement le canal aval 14. Du gaz à la pression P 2 est stocké dans la chambre 16.
L'organe de réglage 96 effectue les étapes suivantes pour déterminer une fréquence de consigne :
(i) réception d'un débit de consigne D g de gaz et acquisition du différentiel de pression ΔΡ et de la température Θ par l'intermédiaire des modules d'acquisition 92 et 94;
(ii) calcul d'une fréquence théorique permettant en théorie d'atteindre le débit de consigne D g en fonction du différentiel de pression ΔΡ et de la température Θ ;
(iii) détermination du débit réel en fonction du taux de transfert T et de la fréquence calculée à l'étape précédente ;
(iv) calcul d'une fréquence corrigée permettant de se rapprocher du débit de consigne D g ;
(v) itération des étapes (iii) et (iv) pour converger vers une fréquence de consigne permettant d'atteindre le débit de consigne D g ;
(vi) émission d'un signal de commande pour commander le système de dosage 10 à la fréquence de consigne.
L'organe de réglage 96, la fréquence théorique f th de mise en relation fluidique de la chambre 16 avec les conduits amont 12 et aval 14, au moyen de la formule suivante : fth = x D a
t h ΔΡ x V x M 9
où V est le volume de la chambre 16, M la masse molaire du gaz, R la constante des gaz parfait, Θ la température moyenne du gaz.
Le système 10 procède alors à la mise en relation fluidique de la chambre 16 avec les conduits amont 12 et aval 14 par répétition, à la fréquence déterminée précédemment, du cycle décrit ci-dessous.
Dans un premier temps, le solénoïde 72 est alimenté en courant électrique circulant dans un premier sens, de sorte que le corps 70 se déplace vers l'extrémité axiale aval 34 de la chambre 16, jusqu'à venir en butée contre les butées 28, comme représenté sur la Figure 3.
Lors du déplacement du corps 70, la face intérieure 84 vient en appui contre la surface extérieure 66 du dispositif d'obturation amont 40, de sorte que le corps 70 entraîne le dispositif d'obturation amont 40 vers l'extrémité axiale aval 34, à rencontre de la force exercée par le dispositif de rappel 46. La bille 52 du dispositif d'obturation amont 40 se trouve alors dégagée du siège 36 de sorte qu'elle n'obture plus le canal amont 12. Sous l'effet de la force exercée par le dispositif de rappel 46, la bille 52 du dispositif d'obturation aval 42 est maintenue plaquée contre le siège 38, de sorte que le conduit aval 14 est hermétiquement fermé.
Le système de dosage 10 est alors en configuration d'entrée du gaz.
La chambre 16 est alors en communication fluidique avec le conduit amont 12. Du gaz à la pression Pi , provenant du conduit amont 12, pénètre dans la chambre 16. Le gaz pénètre dans les passages axiaux 26 et, via les ouvertures 60, dans la cavité intérieure 74.
Puis, dans un deuxième temps, le courant dans le solénoïde 72 s'annule ou s'inverse dans un deuxième sens inverse au premier sens pour annuler, respectivement inverser la force exercée sur le corps 70.
Comme visible sur la Figure 4, sous l'effet de la force de rappel du dispositif de rappel 46, et le cas échant du solénoïde 72, le corps 70 et le dispositif d'obturation amont 40 reviennent dans leurs positions de repos. Le conduit amont 12 est refermé, de sorte que la chambre 16 n'est plus en communication fluidique avec le conduit amont 12.
Le système de dosage 10 est alors dans une configuration intermédiaire de stockage de gaz. La chambre 16 stocke du gaz à la pression Pi .
Dans un troisième temps, le courant dans le solénoïde 72 circule dans le deuxième sens, de sorte que le corps 70 se déplace vers l'extrémité axiale amont 32 de la chambre 16, jusqu'à venir en butée contre les butées 28, comme visible sur la Figure 5.
Lors du déplacement du corps 70, la face intérieure 86 vient en appui contre la surface extérieure 66 du dispositif d'obturation aval 42, de sorte que le corps 70 entraîne le dispositif d'obturation aval 42 vers l'extrémité axiale amont 32, à rencontre de la force exercée par le dispositif de rappel 46. La bille 52 du dispositif d'obturation aval 42 se trouve alors dégagée du siège 38 de sorte qu'elle n'obture plus le canal aval 14.
Sous l'effet de la force exercée par le dispositif de rappel 46, la bille 52 du dispositif d'obturation amont 40 est maintenue plaquée contre le siège 36, de sorte que le conduit amont 12 est hermétiquement fermé.
Le système de dosage 10 est alors en configuration de libération du gaz.
La chambre 16 est alors en communication fluidique avec le conduit aval 14. Une partie du gaz initialement à la pression P 1 ; stocké dans la chambre 16, est évacuée par le conduit aval 14, jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de la chambre 16 s'équilibre avec la pression dans le conduit aval 14 à une valeur proche de la pression P 2 .
Enfin, dans un quatrième temps, le courant s'annule dans le solénoïde 72 ou est ramené dans le premier sens. Sous l'effet de la force de rappel du dispositif de rappel 46, et le cas échéant du solénoïde 72, le corps 70 et le dispositif d'obturation aval 42 reviennent dans leurs positions de repos. Le conduit aval 14 est refermé, de sorte que la chambre 16 n'est plus en communication fluidique avec le conduit aval 14.
Le système de dosage 10 est alors revenu à sa position de repos et est prêt pour la répétition du cycle décrit ci-dessus.
Grâce à l'invention, le système de dosage est particulièrement adapté au dosage de débits de gaz faibles en regard de l'étendue de la plage de débits pouvant être fournis par le système de dosage. En effet, la quantité de gaz transférée à chaque cycle du conduit amont vers le conduit aval est précisément connue de par le volume de la chambre. Le débit est connu avec une grande précision. L'étendue de la plage de débit peut être importante, du fait que le débit peut être augmenté en augmentant la fréquence d'échange.
Au repos ou en cas de défaillances, les risques de fuites de gaz sont limités du fait qu'il existe deux dispositifs d'obturation entre les canaux amont 12 et aval 14. Ceci est particulièrement avantageux pour le dosage d'ammoniac gazeux, qui est un gaz particulièrement dangereux. Les canaux amont 12 et aval ne sont en outre pas simultanément en communication fluidique avec la chambre de stockage temporaire, et ne sont donc pas en communication fluidique directement l'un avec l'autre.
En outre, le fait de recourir à la force magnétique pour déplacer le corps dans la chambre permet de limiter le nombre de pièces et ainsi l'usure, le coût de fabrication et l'inertie du système.
D'autres types de moyens d'actionnement sont envisageables pour commander le coulissement alternatif du corps dans la chambre.
Dans un mode de réalisation illustré sur les Figures 6 et 7, le système de dosage
10 diffère de celui des Figures 1 à 5 par les moyens d'entraînement du corps 70 de l'actionneur 44. Ceux-ci sont prévus sous la forme d'un mécanisme à excentrique 100 pour convertir un mouvement rotatif en un mouvement de coulissement alternatif du corps 70 dans la chambre 16 suivant la direction axiale A-A'.
Le mécanisme à excentrique 100 comprend un arbre 102 d'entraînement rotatif autour d'un axe C-C et un pion 104 rigidement solidaire de l'arbre 102 et excentré par rapport à l'axe C-C, de sorte que la rotation de l'arbre 102 autour de son axe C-C entraîne le déplacement du pion 104 suivant une trajectoire circulaire autour de l'axe C- C. Le pion 104 est disposé à la périphérie d'un disque 106 coaxial avec l'arbre 102. Le mécanisme à excentrique 100 comprend un moteur (non représenté) d'entraînement de l'arbre 102 en rotation autour de son axe C-C. L'arbre 102 est disposé de façon que l'axe C-C est perpendiculaire à la direction axiale A-A' de la chambre 16, et que le pion 104 s'étende en saillie dans une gorge 108 ménagée sur la surface extérieure du corps 70.
La rotation de l'arbre 102 entraîne le déplacement du pion 104 suivant une trajectoire circulaire, et le pion 104 coopère avec la gorge 108 pour transférer les mouvements du pion 104 suivant la direction axiale A-A' de la chambre 16 au corps 70.
Le mécanisme à excentrique 100 convertit donc la rotation de l'arbre 102 en un coulissement alternatif du corps 70.