Brevet FR2540556A1 — publié le 19840810

La présente invention concerne une méthode permettant d'éli- miner le condensat qui s'accumule à l'intérieur des systèmes d'échap- pement de moteurs à combustion interne, notamment dans ceux de véhi- cules automobiles L'invention concerne également un dispositif applicable auxdits systèmes d'échappement, pour mettre en oeuvre cette méthode. C'est un fait bien connu que la longévité du système d'échap- pement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile dépend essentiellement, si l'on excepte les contraintes mécaniques et les destructions accidentelles, de la corrosion et notamment de la corro- sion due à la formation de condensat. Il convient de faire d'abord une distinction entre; d'une part, la corrosion externe due à l'action de divers agents extérieurs sur le système d'échappement, de tels agents étant notamment les com- posés chimiques ("sel") répandus sur les chaussées pour empêcher le verglas, et, d'autre part, la corrosion interne du système due prin- cipalement à la chaleur, c'est-à-dire la corrosion due à l'action des agents chimiques et thermiques des gaz d'échappement, cette action se produisant surtout dans la première partie du tuyau d'échappement, après la tubulure d'échappement, dans le premier silencieux, et dans le tuyau d'échappement intermédiaire, et la corrosion provoquée par le refroidissement et la formation de condensat qui en résulte, celle-ci se produisant surtout dans la partie intermédiaire, le silencieux arrière et le tuyau de sortie. La présente invention a pour but d'éliminer, ou du moins de réduire considérablementles effets de cette dernière composante, c'est-à-dire la corrosion due à la formation de condensat par refroidis- sement. La solution apportée par la présente invention pour attein- dre ce but est basée sur le fait qu'il y a toujours une différence de température considérable entre la chambre de combustion du moteur et l'échappement, de sorte que toute l'eau contenue dans le fluide d'échap- pement se dépose inévitablement le long du système d'échappement, parti- culièrement là o les conditions les plus favorables existent, c'est- à-dire dans le silencieux. L'élimination de ce liquide qui contient des agents tels que HCI, H O 2 et NH 4 (OH), et qui, ayant un Ph de 4 ou moins, est nettement acide, donc très agressif, est toujours difficile, surtout lorsque le moteur est en régime de ralenti. Une solution de ce problème consiste à munir le système de valves d'évacuation de condensat, ce qui implique le montage, sur les parties basses du conduit d'échappement, d'une pluralité de valves permettant le passage de liquide tout en excluant le passage d'air ou de gaz Bien que théoriquement réalisable, cette solution présente l'inconvénient que lesdites valves s'encrassent très rapidement, du fait des particules et des composants agressifs contenus dans le liquide à évacuer, et du fait de l'action des agents extérieurs aux- quels les valves sont exposées. Une autre solution qui s'avère plus avantageuse consiste à engendrer une dépression dans le conduit d'échappement en utilisant le principe du Venturi ou de la trompe de pulvérisateur, éventuellement en association avec le principe de l'écoulement par gravité. Si, en recourant en principe du tube de Venturi déjà appli- qué avec succès aux carburateurs, on réalise un rétrécissement dans le tuyau de sortie ou dans le tuyau d'entrée du silencieux, on peut alors créer, par une variation de la vitesse d'écoulement, une pres- sion différentielle négative En reliant par un petit tuyau le Ven- turi et le point o le condensat s'accumule, ce dernier est aspiré et projeté dans le flux d'écoulement du fluide d'échappement. En pratique, le dispositif peut avoir diverses configurations selon le type de système d'échappement en cause Certaines de ces configurations, illustrées à titre de simple exemple sont décrites en détail dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se repor- tant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement le principe de fonc- tionnement du dispositif à tube de Venturi; la figure 2 est une vue schématique du dispositif appliqué à un silencieux en déclivité vers l'avant; la figure 3 est une vue schématique du dispositif appli- qué à un silencieux horizontal; la figure 4 est une vue schématique du dispositif appli- qué à un silencieux en déclivité vers l'arrière; la figure 5 est un graphe illustrant l'effet de dépres- sion obtenu avec le tube de Venturi dans le tuyau de sortie, lorsque le moteur n'est pas accouplé à une charge (boite de vitesse au "point mort"); la figure 6 est un graphe similaire au précédent, mais le moteur étant partiellement chargé, boîte de vitesse sur le troisième rapport, le "papillon" d'admission étant complètement ouvert; la figure 7 est un graphe illustrant l'effet obtenu en mesurant la dépression directement sur le tuyau de sortie, sans tube de Venturi, le moteur n'étant pas chargé; la figure 8 est un graphe similaire à celui selon la figure 7, le moteur étant toutefois sous charge partielle, boîte de vitesse sur le troisième rapport, et le papillon d'admission étant complètement ouvert. Les figures du dessin annexé, et en premier lieu la figure 1, illustrent le principe général de l'application du tuve de Venturi. lorsqu'un rétrécissement V est réalisé dans le tuyau d'échappement S, il y a production d'une variation de vitesse engendrant un AP négatif dans le tuyau T reliant le rétrécissement V au fond F du silencieux M. Selon le type de tuyau d'échappement, différents agencements sont envisageables pour ledispositif selon la présente invention. Ainsi, la figure 2 illustre le cas d'un silencieux dont l'extrémité avant (côté entrée) est inclinée vers le bas Dans ce cas, le tube de venturi V est situé en amont de l'entrée du silencieux et est relié, via le tuyau T 1, à l'obturateur ou couvercle frontal C 1 du silencieux mi, cela dans sa partie la plus basse Le condensat qui est formé est capté et expulsé avec le fluide d'échappement. La figure 3 illustre le cas normal d'un silencieux horizontal. Dans ce cas, le tube de Venturi V 2 est situé à la sortie du tuyau arrière 52 du silencieux M et relié, via le tuyau T 2, à la partie la plus basse de l'obturateur ou couvercle arrière C 2 du silencieux M 2.* La figure 4 illustre un cas d'utilisation du principe de la pesanteur appliqué à des silencieux M 3 dont l'extrémité arrière est inclinée vers le bas Dans ce cas, le tube de Venturi V 3 est encore situé dans le tuyau de sortie 53 du silencieux M 3 et est relié, via le tuyau T 3, à l'extrémité arrière la plus basse du silencieux. Le principe est également applicable sans recourir à un tube de liaison, en découpant dans l'obturateur du silencieux, un conduit spécial capable d'aspirer le liquide dans celui-ci. Des essais effectués sur un véhicule automobile ayant un moteur de 2000 cm, un tube d'échappement avec un diamètre intérieur de 42 mm, un débit de gaz d'échappement maximal de 6 m 3/min à 6000 tours par minute, et une vitesse de gaz d'échappement maximale de 72,16 m/s, ont montré la validité des solutions proposées par l'invention. Les figures 5 et 6 montrent l'évolution de la dépression en fonction de la vitesse de rotation du moteur, pour un Venturi de tuyau de sortie ayant un diamètre intérieur de 35 mm, et un tuyau de liaison de pression ayant un diamètre intérieur de 5 mm La dépression est excellente aux environs de 1000 tours/minute Elle faiblit dans la plage de 2000 à 3000 tours/minute et remonte pour des vitesse plus hautes La contre-pression est nulle jusqu'à environ 4000 tours/minute et croît jusqu'à 4,8 % pour 5000 tours/minute, et atteint 8,2 Z à 6000 tours/minute Ces chiffres peuvent être considérés comme très bas. En mesurant la dépression directement sur le tuyau de sortie, sans mesureur de Venturi, des résultats très intéressants ont été obtenus Ils sont représentés sur les figures 7 et 8 Dans un essai pratique, le tuyau de pression était relié à un réservoir d'eau, et une dépression de 0,7 cm a été observée dès la plage de 1000 à -2000 tours par minute au point mort A partir de 3000 tours/minute, en pleine accélération, et avec une différence de 10 cm, le liquide pou- vait être extrait. Il s'avère donc que le dispositif opère aussi de manière satisfaisante en pratique et que la dépression engendrée est une fonc- tion du rétrécissement du tuyau d'échappement, lequel-affecte toute- fois la contre-pression du système d'échappement et par conséquent, le débit d'échappement du moteur Il est donc nécessaire de déterminer expérimentalement les paramètres les plus appropriés à l'obtention d'un compromis optimal entre dépression et contre-pression Il s'est également avéré que la méthode donne des résultats même sans étran- glement de Venturi, à condition que le dispositif soit situé à cer- tains endroits particuliers du tuyau de sortie. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses va- riantes peuvent être envisagées sans sortie pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Méthode pour éliminer le condensat des systèmes d'é- chappement de moteurs à combustion interne, caractérisée en ce que l'on crée une dépression locale (AP) qui aspire et entraîne le conden- sat dans le courant d'écoulement du fluide d'échappement. 2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dépression est créée au moyen d'un rétrécissement (v) dans la conduite d'échappement, rétrécissement dans lequel le condensat est introduit après captation, à sca point de dép 6 t, par un tuyau de liaison (T). 3 Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le condensat est aspiré et entraîné en disposant le tuyau de liaison en certains endroits particuliers du tuyau de sortie, sans avoir recours au rétrécissement. 4 Dispositif de mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un rétrécissement (V, v 1, V 2, V 3) dans les tuyaux de sortie ou d'entrée d'un silencieux, ce rétrécissement donnant lieu, selon le principe du Venturi, à une pression différentielle négative (AP) par variation de la vitesse d'écoulement du fluide d'échappement, ce rétrécissement étant telié au point de dépôt du condensat par un tuyau de liaison spécial (T, 1 ' 2 ' T 3). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rétrécissement (V 1) est situé dans le tuyau d'entrée du si- lencieux, et le tuyau de liaison (T 1) est relié à l'obturateur avant du silencieux dont l'extrémité avant est inclinée vers le bas. 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas des silencieux dont l'extrémité arrière est inclinée vers le bas, ou dans le cas des silencieux horizontaux, le rétrécisse- ment (V 3) est situé dans le tuyau de sortie du silencieux, et le tuyau de liaison (T 3) est relié à l'obturateur arrière du silencieux. 7 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tuyau de liaison est relié au tuyau de sortie en certains endroits particuliers, de sorte que le rétrécissement peut être omis. 8 Dispositif selon une ou plusieurs des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que le rétrécissement et le tuyau de-liaison sont dimensionnés proportionnellement à la section du tuyau de sortie, de manière à parvenir à un compromis optimal entre la dépression engendrée et la contre-pressioninduite dans le système d'échappement du moteur.