Brevet FR2217533A1 — publié le 19740906

Cette invention concerne un dispositif de post-coibustion destiné à enflammer les gaz d'échappement du moteur de façon à les soumettre à une nouvelle combustion. Un dispositif de régulation d'émission de gaz d'échappement qui soit incomparable non seulement pour les moteurs a quatre temps mais également pour les moteurs à deux temps est très demandé, car il faut satisfaire aux normes très rigoureuses imposées par les gouvernements pour les gaz d'émission des moteurs d'automobiles afin d'éliminer une des sources de la pollution atmosphérique.Lorsqu'on les compare aux moteurs à quatre temps, les moteurs à deux temps émettent un plus grand volume de gaz résiduels et ont une faible teneur en oxydes d'azote lorsqu'ils brûlent leur carburant, mais ils émettent un plus grand volume de gaz à brûler I1 se pose donc le problème sur la façon de dissiper la chaleur produite dans le dispositif de post-cortbusttn, lorsqu'on procède à l'épuration des gaz d'échappement émis en soumettant ces derniers à une nouvelle combustion. Dans un type de dispositifs de post-combustion connus des hommes de l'art, l'air est fourni à la périphérie extérieure du dispositif de post-combustion de façon à assurer son refroidissement. Dans un autre type, l'alimentation en air secondaire du dispositif de post-combustion permettant une nouvelle combu8- tion des gaz à briller est coupée lorsque le moteur tourne à plein gaz, c'est-à-dire lorsqu'une charge élevee est appliquée au moteur. Le premier type de dispositif de post-combustion nécessite un grand volume d'air et il peut se produire des défaillances par suite de l'élévation de la température dans le moteur due à la dissipation de chaleur du dispositif de post-combustion. Le second type de dispositif de post-combustion n'a que peu d'action sur l'abaissement de la température des gaz dans le dispositif de post-combustion, lorsque la combustion secondaire des constituants irûlés des gaz d'échappement se produit dans le dispositif de post-codbustion par suite de la présence d'oxygène dans les gaz d'échappement, meme si de l'air neuf n'est pas fourni. Dans un autre type encore de dispositifs de post-combustion connus des hommes de l'art, la dissipation de chaleur à l'extérieur du dispositif-de post-combustion est strictement empêchée et la totalité de la chaleur produite dans le dispositif de post combustion est évacuée par la tubulure d'échappement en meme temps que les gaz d'échappement. Dans ce cas, la température dans le dispositif de post-combustion peut dépasser 12000C et le dispositif proposé n'est pas rentable, car l'utilisation pour le dispositif de post-conibustion d'un matériau capable de résister à des températures si élevées entraine un accroissement du prix de revient.En outre, il faut également résoudre de façon satisfaisante le problème que pose la façon de rendre le silencieux,qui est disposé derrière le dispositif de post-combustion, également résistant à la chaleur. Cette invention a pour objet de fournir un dispositif de post-combustion qui pare aux inconvénients de la technique antérieure mentionnés précédemment et qui puisse abaisser la température des gaz dans les chambres de combustion lorsque le moteur tourne à charge élevée. La caractéristique remarquable de la présente invention réside dans le fait qu'il est fourni un moyen permettant d'accrot- tre l'alimentation en air du dispositif de post-combustion de telle façon que le volume d'air soit supérieur au volume d'air normalement requis pour assurer une nouvelle combustion des gaz d'échappement, lorsqu'une charge élevée d'une valeur prédéterminée est appliquée au moteur, afin d'abaisser la température des gaz qui brûlent dans la chambre de combustion du dispositif de postcombustion par refroidissement direct de ces derniers à l'aide d'air supplémentaire. La figure 1 est une vue en coupe verticale du dispositif de post-combustion constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale du dispositif de post-combustion selon un autre mode de réalisation de l'inven- tiont la figure 3 est une vue en coupe prise suivant la ligne III-III de la figure 1, et la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne IV-IV de la figure 1. Sur la figure 1, le numéro 1 désigne un moteur, le numéro 2 désigne une lumière de balayage, le numéro 3 désigne une tubulure d'échappement, et le numéro 4 désigne une bougie d'allumage. Les gaz d'échappement sont introduits dans un dispositif de postcombustion 5 par une lumière 29 de la tubulure d'échappement 3. Les gaz d'échappement qui traversent un canal 28 ménagé entre un cylindre extérieur 10 et un cylindre intérieur 9 du dispositif de post-combustion 5 subissent un échange de chaleur avec les gaz qui brillent dans une chambre de-combustion primaire 31 et une chambre de combustion secondaire 32, puis ils pénètrent dans la chambre de combustion primaire 31 par une lumière d'admission 11 des gaz d'échappement. Comme le montre la figure 4, la lumière d'admission 1l des gaz d'échappement est disposée tangentiellement à la périphérie extérieure de la chambre de combustion primaire 31, si bien que les gaz d'échappement se déplacent de droite à gauche et pénètrent dans la chambre de combustion primaire sous forme d'un écoulement tourbillonnaire. La chambre de combustion primaire 31 est séparée de la chambre de combustion secondaire 32 par une cloison 8. par ailleurs, l'air destiné à la combustion secondaire des gaz~d'échappement est acheminé, depuis une pompe à air 6 actionnée en synchronisme avec le moteur 1, par des tuyaux 22 ét 17 et il est introduit dans la chambre de combustion primaire 31 et dans la chambre de combustion secondaire 32 respectivement par un tuyau 15 et une tuyère à air 20, et par un tuyau 14 et une tuyère à air 19. Les volumes d'air introduits dans les chambres 31 et 32 sont déterminés respectivement par les orifices 15 et 13.Le numéro 30 désigne un tuyau d'aspiration, et le numéro 7 désigne une bougie d'allumage. L'air délivré aux chambres de combustion 31 et 32 par les tuyères à air 20 et 19 est introduit tangentiellement dans les chambres de combustion 31 et 32, comme le montre la figure 3. Les gaz d'échappement contenus dans la chambre de combustion primaire se déplacent vers la gauche sous forme d'un écoulement tourbillonnaire, et pénètrent, en traversant la cloison 8, dans la chambre secondaire 32 où les gaz d'échappement sont amenés à nouveau à se déplacer sous forme d'un écoulement tourbillonnaire sous l'action de l'air introduit dans la chambre par la tuyère à air 19, si bien que les gaz sont pulvérisés et bien brassés avec l'air, ce qui assure leur combustion complète. Le numéro 18 désigne une soupape de réglage de volume d'air secondaire, soupape qui est conçue normalement pour ajuster à une valeur optimale le volume total d'air introduit dans la cham- bre de combustion primaire 31 et dans la chambre de combustion secondaire 32. La soupape de réglage de volume d'air secondaire 18, qui Sert normalement à évacuer à l'atmosphère plus d'air qu'il n'est nécessaire par un tuyau 33, est fermée de façon à délivrer la totalité de l'air dans le dispositif de post-combustion 5, lorsque la charge appliquée au moteur dépasse une valeur prédéterminée. te numéro 21 désigne un détecteur de charge conçu pour détecter la charge appliquée au moteur à partir de signaux indiquant la température des gaz d'échappement, la température de l'eau de refroidissement fournie au moteur, la vitesse du moteur, le degré d'ouverture du papillon des gaz, et la suralimentation du moteur (introduction dans le moteur d'une plus grande quantité de carburant à l'aide d'un compresseur), et ce détecteur actionne la soupape de réglage de volume d'air 18. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de 1' in- vention qui comprend une vanne de détente 25 montée en un point situé entre les deux extrémités du tuyau 22. Si la vitesse du moteur augmente et que la pression de refoulement de la pompe à air 6 augmente, la vanne de détente 25 neutralise la force de poussée d'un ressort 26 et le corps 27 de la vanne 25 s'éloigne du siège 23 de la vanne, ce qui amène la vanne'25 dans sa position ouverte et ce qui permet ainsi à un volume d'air accru de traverser la vanne 25 jusqu'au dispositif de post-combustion 5. Dans le corps de vanne 27 est ménagé un orifice 24 destiné à régler le volume total d'air fourni aux chambres de combustion primaire et secondaire 31 et 32, lorsque la vanne de détente 25 est dans la position fermée. Quoique le degré de précision selon lequel s'effectue le réglage d'alimentation en air du dispositif de post-combustion laisse quelque chose à désirer, le mode de réalisation représenté sur la figure 2 est beaucoup plus simple à construire que le mode de réalisation représenté sur la figure 1, et il permet pourtant d'assurer un certain degré de réglage de l'alimentation en air D'après la description qui précède, on notera que 1' inven- tion sert à augmenter le volume d'air fourni aux chambres de combustion du dispositif de post-combustion de façon à refroidir directement le dispositif de post-combustion et de façon à abaisser sa température lorsque le moteur tourne à charge élevée L'invention sert donc à accroître le rendement effectif du dispositif de post-combustion dont la fiabilité est accrue et dont le prix de revient est réduit. Bien que l'invention ait été décrite comme s'appliquant à un dispositif de post-coibustion du type à écoulement tourbillonnaire qui comprend plusieurs chambres de combustion, il est bien entendu que l'invention ne se limite pas à cette forme spécifique de dispositifs de post-combustion et qu'on peut l'incorporer dans un quelconque autre type de dispositifs de post-combustion. R E V E N D I C 1\ T I 0N S 1. Dispositif de post-combustion comprenant plusieurs chambres de combustion, un moyen d'alimentation en air permettant d'alimenter en air lesdites chambres de combustion de façon à brûler les gaz d'échappement d'un moteur, et un moyen de réglage de volume d'air monté dans ledit moyen d'alimentation en air et conçu pour fournir aux chambres de combustion un volume d'air approprié à la combustion des gaz d'échappement quelles contiennent lorsque la charge appliquée au moteur a une valeur prédéterminée,et pour augmenter le volume d'air fourni aulx chambres de combustion lorsque la charge appliquée au moteur dépasse une valeur prédéterminée 2.Dispositif de post-combustion selon la revendication 1, dans lequel:ledit moyen d'alimentation en air comprend une pompe à air conçue pour etre actionnée en synchronisme avec le moteur, et une tuyauterie maintenant un orifice de sortie de ladite pompe à air en communication avec lesdites chambres de combustion; et ledit moyen de réglage de volume d'air comprend une soupape de réglage de volume d'air qui est montée dans un tuyau de dérivation de ladite tuyauterie et qui maintient la tuyauterie en communication avec l'atmosphère, et un détecteur de charge de moteur conçu pour détecter la charge appliquée au moteur et ouvrir ou fermer ladite soupape de réglage d'air en fonction de la charge qu'il détecte. 3. Dispositif de post-combustion selon la revendication 1, dans lequel:ledit moyen d'alimentation en air comprend une pompe à air conçue pour etre actionnée en synchronisme avec le moteur, et une tuyauterie maintenant un orifice de sortie de ladite pompe à air en communication avec lesdites chambres de combustion, et ledit moyen de réglage de volume d'air comprend une vanne de détente dans laquelle est ménagé un orifice et qui est montée en un point situé entre les deux extrémités de ladite tuyauterie, ladite vanne de détente étant conçue pour être ouverte lorsque la pression de refoulement de ladite pompe à air augmente.