Brevet FR2495220A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un système d'échappement pour moteur à combustion interne comportant un filtre et une sonde de mesure détectant la composition des gaz d'échappement. On sait disposer dans le courant principal de gaz d'échappement du système d'échappement des sondes de mesure appropriées pour détecter ou pour analyser des gaz d'échappe- ment. La sonde de mesure est alors très fortement sollicitée principalement du point de vue thermique. 1C L'invention a pour but de prévoir dans un système d'échappement des moyens qui protègent la sonde de mesure contre des dommages et également contre un vieillissement prématuré par attaque chimique, par sollicitation et surcharge thermique ainsi que par sollicitation mécanique. Pour résoudre ce problème il est prévu, confor- mément à la présente invention, que la sonde de mesure soit disposée dans un conduit de dérivation du système d'échappe- ment. Selon d'autres particularités avantageuses de la présente invention s - la sonde de mesure est placée dans un bottier pouvant tre chauffé et elle est disposée à une certaine distance en aval du filtre. - Le courant partiel de gaz d'échappement prélevé du système d'échappement peut être à nouveau réintroduit, indirectement par l'intermédiaire du tube d'admission du moteur ou bien directement, dans le courant principal de gaz d'échap- pement en aval-de la sonde de mesure. - Le filtre comporte un conduit de décharge prévu pour l'évacuation des matières séparées par filtrage et débouchant dans le courant principal de gaz d'échappement ou bien dans le tube d'admission. - Un étranglement est intercalé dans le conduit de décharge. - Une pompe est disposée en aval de la sonde de mesure. - Il est prévu dans le courant partiel de gaz d'échappement aboutissant au filtre une soupape s'ouvrant en cas de pointes de surpression et, dans le courant partiel de gaz d'échappement revenant vers le tuyau d'échappement ou bien dans le trajet suivi par les matières filtrées ren- voyées vers le tuyau d'échappement, une soupape s'ouvrant en cas de pointes de dépression. - L'ouverture d'entrée d'un conduit d'admission du courant partiel de gaz d'échappement, relié à la sonde de mesure, est dirigée en sens opposé-du courant principal de gaz passant dans le tuyau d'échappement. Avec les moyens proposés, il est possible d'as- surer un échauffement de la sonde de mesure indépendamment de la température des gaz d'échappement. Ainsi la sonde de mesure peut fonctionner,avec une puissance de chauffe prédé- terminée, dans une plage de températures qui est optimale pour elle. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dont les figures 1 à 6 représentent différents exemples de réalisation du système d'échappement selon l'invention. Le système d'échappement représenté sur les fi- gures 1 à 6 se compose essentiellement d'un conduit d'arrivée de gaz d'échappement 4 dérivant d'un tuyau d'échappement 1 d'un moteur à combustion interne, non représenté, et abou- tissant par l'intermédiaire d'un filtre 2 à une sonde de mesure 3, d'un conduit de décharge 6 prévu pour éliminer ou décharger les matières séparées par filtrage, par exemple de l'eau, et en outre d'un étranglement 7 intercalé dans le conduit de décharge 6, selon les figures 1 à h et 6. La sonde de mesure 3 est logée dans un brotier 8 pouvant être chauffé et qui est agencé de telle sorte que des éléments chauffants 9 placés dans ce bottier 8 cèdent de la chaleur principalement à la sonde de mesure 3 afin qu'elle fonctionne dans une plage de températures appropriée pour l'analyse des gaz d'échappement. La puissance de chauffe est choisie en correspondance. Les éléments chauffants, de nature céramique ou également métallique, sont disposés de façon qu'il soit possible de changer simplement la sonde de mesure 3 sans altération de fonctionnement des éléments chauffants 9. L'unité de construction se composant classique- ment jusqu'à maintenant d'un filtre 2 et d'une sonde de mesure 3 n'est pas utilisée dans ce cas. La séparation dans l'espace du filtre 2 par rapport à la sonde de mesure 3 procure l'avan- tage que l'efficacité du filtre est considérablement augmentée par suite des plus basses températures auxquelles est soumis le filtre 2. Les gaz d'échappement sortant du tuyau d'échappe- ment 1 sont conduits par l'intermédiaire du filtre 2 jusqu'à la sonde de mesure 3 et ils parviennent ensuite dans le tube d'admission 10 de la figure 1. Les matières séparées par fil- trage sont également canalisées jusqu'au tube d'admission 1P, en même temps que l'eau qui. a précipité, par l'intermédiaire du conduit de décharge 6 dans lequel est interposé l'étrangle- ment 7. Cette canalisation peut cependant également s'effectuer de telle sorte que le conduit de gaz d'échappement 5 et le conduit de décharge 6 débouchent dans un conduit collecteur de recyclage 11, qui est relié au tube d'admission 10 comme indiqué sur la figure 2. Le conduit collecteur de recyclage 11 peut également être relié, conformément aux figures k et 6, directement avec le tuyau d'échappement 1. L'étranglement intermédiaire 7 a pour fonction de maintenir un courant par- tiel suffisant de,:az d'téchappement dans la sonde de mesure 3. Le recyclage des gaz d'échappement par ltinter- médiaire du tube d'admission procure l'avantage que, en fonc- tion de la quantité de gaz d'échappement partiellement recyclés, on peut diminuer les substances nocives dans les gaz de conm- bustion. En outre, conformément aux figures 3 et 4, on peut prévoir une pompe 12 pour améliorer le débit de gaz d'échap- pement, cette pompe étant branchée conformément à la figure 3 dans le tuyau de décharge de gaz d'échappement 5 et, confor- mément à la figure 4, dans le conduit collecteur de recyclage !1. La vitesse nécessaire d'écoulement du courant par- tiel de gaz d'échappement est réglée par une différence de pression correspondante; elle est établie en partie par exploitation des conditions d'écoulement, de la pression sta- tique, des ondes de surpression du courant principal de gaz d'échappement et en partie par décharge du courant partiel de gaz d'échappement dans le tube d'admission 10, et en outre le cas échéant par utilisation de la pompe 12 ou bien par utilisation de soupapes 13, 14, 15, agencées comme des sou- papes à clapets, et parmi lesquelles la soupape 13 est bran- chée, comme indiqué sur les figures 5 et 6, dans le tuyau d'arrivée de gaz d'échappement 4 alors que la soupape 14 est branchée dans le conduit de décharge 6 (figure 5) ou bien dans le conduit collecteur de recyclage 11 (figure 6). L'agen- cement conforme à la figure 5 rend inutile la prévision d'un étranglement. Le courant partiel de gaz d'échappement intro- duit dans le conduit 4 doit cependant ttre supérieur au courant partiel passant dans le tuyau 5 aboutissant au tube d'admis- sion 10, pour pouvoir garantir un fonctionnement permanent du filtre 2. La soupape 13 prévue dans le tuyau de gaz d'échap- pement 4 doit stouvrir en cas de pointes de surpression tandis que la soupape 14, 15 doit s'ouvrir en cas de pointes de dépression de manière à établir un débit partiel de gaz d'échappement qui est fonction de la vitesse de rotation du moteur. La vitesse d'écoulement ainsi réglée permet d'obtenir pour la sonde de mesure un débit de gaz d'échappement qui est suffisant pour avoir, par exemple dans des systèmes de régu- lation utilisés dans des moteurs à essence et diesel, de même que dans les exemples de réalisation des figures 1 à 4, une qualité suffisante de régulation en ce qui concerne la dimi- nution des substances nocives dans les gaz de combustion. Le conduit d'arrivée de gaz d'échappement 4 pénètre dans le tuyau d'échappement 1 et il est incurvé de façon que l'orifice d'entrée 16 soit orienté dans un sens opposé au courant principal de gaz d'échappement tandis que l'orifice de sortie 17, le conduit de décharge 6 (figure 5) et l'orifice de sortie 18 du conduit collecteur de recyclage 11 (figures 4 et 6), qui pénètrent également dans le tuyau d'échappement 1 et qui sont incurvés, sont orientés dans la direction du courant principal de gaz d'échappement. REVENDICATIONS 1. Système d'échappement pour un moteur à com- bustion interne, comportant un filtre et une sonde de mesure détectant la composition des gaz d'échappement, caractérisé en ce que la sonde de mesure (3) est disposée dans un conduit de dérivation du système d'échappement. 2. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde de mesure (3) est placée dans un bottier (8) pouvant être chauffé et en ce qu'elle est disposée à une certaine distance en aval du filtre (2). 3. Système d'échappement selon l'une des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que, en aval de la sonde de mesure (3) , le courant partiel de gaz d'échappement prélevé du système d'échappement peut être à nouveau réintroduit indirectement, par l'intermédiaire du tube d'admission (10) du moteur, ou bien directement dans le courant principal de gaz d'échappement. 4. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre (2) comporte un conduit de décharge (6) prévu pour l'évacuation des matières séparées par filtrage et qui débouche dans le courant principal de gaz d'échappement ou bien dans le tube d'admission (10). 5. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un étranglement (7) est intercalé dans le conduit de décharge (6). 6. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu une pompe en aval de la sonde de mesure (3). 7. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le courant partiel de gaz d'échappement aboutissant au filtre, une soupape (13) s'ouvrant en cas de pointes de surpression et, dans le courant partiel de gaz d'échappement revenant vers le tuyau d'échappement ou bien dans le trajet suivi par les matières filtrées renvoyées vers le tuyau d'échappement, une soupape (14 ou 15) s'ouvrant en cas de pointes de dépression. 8. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée (16) d'un conduit d'admission de gaz d''chappement (4) prévu pour le courant partiel de gaz d'échappement et relié à la sonde de mesure est dirigée en sens opposé du courant principal de gaz d'échappement dans le tuyau d'échap- pement (1).