Brevet FR2457978A1 — publié le 19801226

L'invention concerne un moteur à combustion interne, notamment du type Diesel, comportant au moins une garniture intérieure de forme tubulaire, disposée, comme garniture de ce tuyau d'échappement, entre la soupape d'échappement et le collecteur d'échappement, à une certaine distance de ce tuyau. Dans ce moteur à combustion interne connu, l'enveloppe extérieure de la conduite d'échappement est destinée à réduire le refroidissement des gaz d'échappement après qu'ils aient franchi la soupape d'échappement et avant qu'ils parviennent dans un dispositif consistant en une ou plusieurs chambres de réaction. Grtce au maintien des gaz d'échappement à une température relativement élevée pendant un laps de temps relativement long, les quantités de carburant non brillé (carbures d'hydrogènes et oxyde de carbone) délivré dans l'atmosphère doivent être réduites. On connatt une réalisation de ce genre dans laquelle, les enveloppes extérieures des tuyaux d'échappement, lisses, composées de plusieurs morceaux de tubes, ont des parois spécialement minces et par conséquent capables de vibrations, parce que très élastiques, de telle sorte qu'en plus du fait que la construction du revêtement intérieur utilisé est très compliquée, il s'ajoute que l'opération de montage de mise en place est très onéreuse. L'effet recherché au moyen de ces enveloppes de revêtement n'est généralement pas obtenu dans une mesure suffisante, en raison d'un échange de chaleur insuffisant avec les gaz d'échappement. L'invention a pour but de réduire ou d'éviter les inconvénients de ce mode de construction connu et de supprimer le plus possible les produits nocifs provenant du carburant et entratnés par le courant de gaz d'échappement, en partie solides et en parties liquides ou en forme de vapeurs. Ces produits nocifs se composent de suie (carbone) et d'hydrocarbures, ainsi que de particules constituées d'hydrocarbures et de carbone. Il est connu que ces produits nocifs peuvent, à une température suffisamment élevée, astre oxydés et transformés ainsi en produits non nocifs. Dans ce but, l'invention est caractérisée, en ce que la garniture de revêtement est pourvue, intérieurement, de nervures, s'étendant de préférence dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement, de telle sorte que la surface d'échange de chaleur entre le courant de gaz d'échappement et la pièce tubulaire est accrue, et l'échange de chaleur amélioré. Ces nervures peuvent également être disposées en forme quelconque obliquement à la direction de l'écoulement des gaz d'échappement, quand cela apparattra judicieux pour les exigences particulières existantes relativement à la transmission de chaleur et à la poste-combustion recherchée des produits nocifs. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, au moins les parties de la garniture comportant les nervures, et de préférence leur surface peuvent être confectionnées en un matériau, par exemple un alliage métallique, tel que l'oxyde de cérium, qui possède des effets catalytiques du point de vue de l'oxydation des produits nocifs contenant un hydrocarbure et des particules de ces produits. I1 en résulte que la post-combustion des produits nocifs est améliorée, sans que l'on doive atteindre une température trop élevée des pièces tubulaires insérées. Dans des conditions particulières de fonctionnement, il peut se révéler judicieux et avantageux, suivant une autre caractéristique de l'invention, de prévoir le chauffage électrique de la garniture de rev8tement, au moins dans sa partie portant les nervures, et cele en dépendance de la température de cette garniture. Par un chauffage électrique supplémentaire temporaire de la garniture de revetement, sa température sera encore davantage accrue, la puissance de ce chauffage pouvant etre commande en fonction de la température des pièces tubulaires en question. De préférence, ce chauffage électrique supplémentaire sera interrompu dès qu'une température prédéterminée des pièces tubulaires est atteinte. Avantageusement, on donnera à la garniture de revatement, notamment à L'épaisseur de sa paroi, une dimension tenant compte de son isolation thermique, et le chauffage électrique supplémentaire sera prévu de telle manière que l'inflammation et la combustion des produits nocifs combustibles soient assurés dans une mesure aussi grande que possible. I1 faut tenir compte ici du fait que le courant de gaz d'échappement, du type à impulsions, échauffe principalement la partie de la garniture tubulaire placée devant l'échaffement, et sur laquelle il passe à très grande vitesse, tandis que, le reste du temps, il n'abandonne très peu de sa chaleur.La garniture de rev8tement doit donc pouvoir autre amenée, par ce chauffage par à coups, à la température désirée à laquelle les produits nocifs s'enflamment et sont brillés. La quantité de chaleur libérée par la combustion des produits nocifs contribue alors à un échauffement supplémentaire de la garniture. La dérivation de chaleur vers la culasse ou tête de cylindre doit s'opérer en correspondance avec l'amenée de chaleur. Bien qu'il soit en réalité difficile de trouver une solution idéale de construction répondant à ces conditions, il est envisagé de prévoir, pour l'obtention de la température nécessaire de la garniture, un chauffage électrique supplémentaire et à intervalles de ces pièces, en tenant compte de leur capacité d'isolation thermique et de leurs dimensions. La description ci-après se rapporte a un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - - la figure 1 est une vue simplifiee de la culasse de cylindre et- de son raccord au coude d'échappement représenté tournant à 900 ainsi que du collecteur d'échappement. - la figure 2 est une vue en coupe par II-II de la figure 1. Dans la culasse ou tête de cylindre 1 refroidie à l'eau, est montée la soupape d'échappement 3 dont la tige 3' peut coulisser axialement dans une douille de guidage 2. Au siège 4 de la soupape d'échappement 3, se'raccorde le canal d'échappement 5, qui débouche de la tête de cylindre dans sa face latérale 6. Dans cette tête de cylindre 1 est insérée une garniture de revêtement de forme tubulaire 7, en matériau réfractaire à la chaleur, en laissant libre un espace intermédiaire annulaire 8. Cette garniture 7 est fixée à la surface latérale 6 de la tête de cylindre au moyen d'une bride 9, un joint isolant de la chaleur 10, par exemple en amiante, étant placé entre la bride 9 et la paroi latérale 6. La garniture 7 ainsi thermiquement isolée de la tte de cylindre 1 forme, avec un espace intérieur 11, le prolongement sans ressaut ni joint du canal d'échappement 5. Dans le domaine du bossage 12 destiné au guidage de la tige de soupape 5', la garniture de revêtement 7 présente un évidement 13 approprié, les gaz d'échappement ne passent à peu près pas dans l'espace intermédiaire annulaire 8, de telle sorte qu'est assurée une bonne isolation thermique du canal 5 par rapport à la tête de cylindre. Le contour extérieur 14 de cet espace annulaire 8 va en s'élargissant par rapport au canal d'échappement 5 et cet espace peut autre rempli d'un matériau isolant de la chaleur. Pour augmenter la surface extérieure exposée au courant de gaz, 1'espace intérieur ll entouré par la garniture de revêtement 7 est pourvu de nervures 15 s'étendant dans la direction du courant de gaz. Ces nervures peuvent varier, tant en nombre qu'en hauteur et en inclinaison par rapport à l'axe du tuyau. Le raccord de gaz d'échappement 16 représenté dans la partie de gauche de la figure 1 avec le tuyau collecteur de gaz d'échappement 17, est représenté, pour plus de clarté, comme étant tourné de 90 degrés par rapport à la partie de droite de la figure 1. Dans le raccord d'échappement 16 est disposée, ainsi que dans la tte de cylindre 1 de l'extrémité de droite, une garniture de revêtement de forme tubulaire 18, en formant un espace intermédiaire annulaire 19 avec la paroi. La fixation de cette garniture 18 s'effectue de manière analogue, au moyen d'une bride 20, sur la bride 21 du raccord d'échappement 16, avec interposition d'un joint 22 isolant de la chaleur. Entre les deux brides 9 et 20, est prévu un autre joint de préférence thermiquement isolant 23. La fixation des éléments, représentés séparés dans la figure 1, 8 s'opère au moyen de boulons répartis sur le pourtour, dont un seul est représenté par son axe médian 24. La garniture de forme tubulaire 18 est également pourvue de nervures s'étendant dans la direction du courant de gaz, qui peuvent autre de constitution analogue à celles qui sont représentées dans la figure 2 pour la garniture de rev8te- ment 7. Les deux garnitures de revêtement 7 et 18 peuvent être constituées en un matériau qui possède une action catalytique pour 1'oxydation des produits nocifs contenant des hydrocarbures et des particules en suspension dans les gaz d'échappement. Comme matériaux, on peut citer divers alliages, notamment des oxydes métalliques tels que l'oxyde de cérium. Ces matériaux à effet catalyseur peuvent & re placés sur une matière support avec une épaisseur de couche appropriée. Si cela se montre nécessaire, on peut prévoir également, dans une disposition analogue à celle représentée dans les figures 1 et 2; un chauffage électrique supplémentaire. Ce chauffage peut etre monté par exemple dans les espaces annulaires 8 et 19 avec un isolant électrique, et être relié à une installation de réglage de température, qui agit pour maintenir les pièces de forme annulaire, au moins momentanément, à une température prédéterminée. REVENDICATIONS 10) Moteur à combustion interne, notamment moteur Diesel, comportant au moins une garniture intérieure tubulaire (7) recouvrant intérieurement le tuyau d'échappement (16) entre la soupape d'échappement (3) et le collecteur de gaz d'échappement (17), disposée à espacement de la paroi intérieure de la conduite, moteur caractérisé en ce que cette garniture (7) est pourvue intérieurement de nervures (15) qui s'étendent dans le sens du courant de gaz. 20) Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture (7) est prévue pour pouvoir être chauffée élec triqueaent, au moins dans sa paroi portant les nervures (15), notamment en fonction de sa température. 30) Moteur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins la partie formant des nervures (15) de la garniture (7), notamment la surface de cette partie, est constituée en un matériau, tel qu'un alliage métallique, particulièrement un oxyde métallique, tel que l'oxyde de cérium, ayant une action catalytique sur l'oxydation des matières nocives et des particules contenant des hydrocarbures en suspension dans les gaz d'échappement.