Brevet FR2570124A1 — publié le 19860314

Dispositif réacteur pour pot d'échappement. La présente invention concerne un dispositif réacteur utilisé avec la source d'émission de gaz d'échappement d'un dispositif à combustion interne On connaît dans la technique des dispositifs réacteurs uti lisés en liaison avec l'émission de gaz d'échappement d'un dispositif à combustion interne Un tel dispositif; connu d'après le Brevet italien NO 315 425, comprend une chambre avec un diffuseur d'échappement s'étendant à travers cette chambre. De nombreuses ouvertures distinctes sont prévues dans le diffuseur pour permettre aux gaz d'échappement de se décharger dans la chambre.En outre, plusieurs tubes de circulation d'air s'étendent à travers la chambre Un élément en forme d'entonnoir est fixé à l'extrémité d'évacuation de la chambre de telle sorte que les gaz d'échappement et l'air atmosphérique se mélangent dans l'élément en forme d'entonnoir de façon à transformer l'oxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement en gaz carbonique. Une autre réalisation d'un dispositif réacteur est connue d'après le Brevet US N 1 864 915; il comprend une jaquette à l'intérieur de laquelle se trouve une chambre à gaz. Un tuyau d'échappement s'étend à travers la chambre à gaz. En outre, plusieurs tubes d'air sont prévus à l' intérieur de la chambre à gaz, ces tubes d'air ayant des ouvertures de telle sorte que les gaz d'échappement y pénètrent. Le tuyau d'échappement a des ouvertures à son extrémité arrière de telle sorte que les gaz d'édhappement viennent heurter les tubes d'air de façon à produire des points chauds. On connaît également dans la technique d'autres dispositifs utilisés avec le tuyau d'échappement, mais des dispositifs fonctionnent essentiellement comme silencieux. Ainsi, les dispositifs des Brevets britanniques NO 623098, 287712 et 221302 sont essentiellement des silencieux utilisés en liaison avec le tuyau d'échappement. Un but de cette invention est de proposer une nouvelle réalisation d'un dispositif réacteur utilisé avec une source d'émission de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Un autre but de cette invention est de proposer un dispositif réacteur utilisé avec une source de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour extraire les polluants dangereux présents dans les gaz d'échappement. Un autre but de cette invention est de proposer un dispositif réacteur utilisé avec une source de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui procure une poussée et de ce fait réduit la charge sur le moteur lorsque le moteur est utilisé sur un véhicule. Un autre but de cette invention est de proposer un dispositif réacteur utilisé avec une source de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui fonctionne comme un silencieux. Selon cette invention, il est procuré un dispositif réacteur utilisé avec une source d'émission de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant une chambre-dexpan- sion ayant une cloison avant et une cloison arrière, un diffuseur de gaz d'échappement s'étendant longitudinalement et axialement à l'intérieur de cette chambre à travers une ouverture prévue dans la cloison avant, ce diffuseur ayant une ou plusieurs ouvertures pour la décharge des gaz d'échappement dans la chambre d'expansion, plusieurs tuyaux d'échappement ssétendant à l'intérieur de cette chambre, des ouvertures prévues dans la cloison arrière pour l'extré- mité de décharge de ces tuyaux d'échappemente l'extrémité d'admission de ces tuyaux d'échappement se terminant à l'intér.ieur de la chambre et à une certaine distance de la cloison avant de façon à définir un premier passage entre cette extrémité avant des tuyaux d'échappement et la cloison avant- pour que s'établisse un courant de gaz d'échappement allant de cette chambre dans ~les tuyaux d'échappement, chacun des tuyaux d'échàppement ayant un tuyau de prise d'air s'éten dant à travers son ouverture respective prévue dans la cloi- son avant, ces tuyaux de prise d'air s'étendant à l'intérieur des tuyaux d'échappement respectifs et à une certaine distance de ceux-ci de façon à définir entre eux un passage étranglé, ce passage étranglé communiquant avec le premier passage pour définir une zone à grande vitesse et à basse pression à l'extrémité de ces tuyaux de prise d'air, les gaz d'échappement circulant à travers le passage étranglé provo quant un réchauffement de l'air atmosphdrique aspiré à travers les tuyaux de prise d'air, la réaction exothermique dans cette zone provoquée par la réaction des gaz d'échappement et de l'air atmosphérique transformant lloxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement en gaz carbonique et procurant par ailleurs une expansion des gaz ayant réagi qui circulent à grande vitesse jusqu'd l'extrémité de décharge des tuyaux d'échappement et provoquant ainsi une poussée. De façon spécifique,le dispositif réacteur de la présente invention a plusieurs fonctions. La première de ces fonctions est d'enlever les polluants présents dans les gaz d'échappement, à savoir en transformant l'oxyde de carbone- présent dans les gaz d'échappement en gaz carbonique. Le concept de la présente invention ne réside pas spécifiquement dans la transformation de l'oxyde de carbone entraidé dans les gaz d'échappement en gaz carbonique, car le procédé de transformation est connu dans la technique. L'invention réside dans une réalisation particulière d'un dispositif qui, tout en accomplissant effectivement cette fonction, peut également accomplir les autres fonctions suivantes.La deuxième fonction est que les gaz ayant réagi s'évacuent à grande vitesse produisant ainsi une poussée, qui aide à la propulsion du véhicule. La troisième fonction est que le dispositif fonctionne également comme silencieux. La quatrième fonction est que le dispositif assure un enlèvement complet des gaz brûlés du moteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture d la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif réacteur selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en bout prise selon la ligne Il-Il de la figure 1. Le dispositif réacteur 10 comprend une chambre tubulaire d'expansion des gaz d'échappement 12, constituée par un cylindre en tôle métallique, ayant de préférence environ 457 mm de longueur et environ 127 mm de diamètre. Ces dimensions peuvent être adaptées aux besoins des véhicules. Une cloison avant 14 est prévue pour cette chambre d'expansion 12, et peut, soit y être fixée par des éléments de fixation, soit y être soudée. Une cloison arrière similaire 16 est également prévue pour la chambre d'expansion 12. La cloison avant t4 comporte une ouverture centrale 17 adaptée pour l'introduction et le positionnement d'un cylindre diffuseur métallique de gaz d'échappement 1-8 s'étendant longitudinalement et axia lement à l'intérieur de cette chambre d'expansion.Le cylindre 18 a environ 457 à 483 mm de longueur et s'étend axialement sur la longueur de la chambre d'expansion 12. Ce cylindre diffuseur de gaz d'échappement 18 est adapté pour être raccordé à des sources d'émission de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne par des tubes de raccordement appropriés (non représentés). Le cylindre diffuseur de gaz d'échappement a un diamètre d'environ 38 mm et présente également une multiplicité d'ouvertures distinctes 15 pour la diffusion et l'expansion des gaz d'échappement seulement d l'intérieur de la chambre d'expansion 12. L'extrémité du cylindre diffuseur 18 est fermée comme on le voit en 20- Le 'cylindre diffuseur fonctionne comme un silencieux ou un pot d'échappement pour réduire le bruit des émissions de gaz d'échappement.Quatre éléments tubulaires ou tuyaux de prise d'air 22 sont introduits longitudinalement à travers quatre ouvertures additionnelles 23 prévues dans la cloison avant 14 et sont soudés sur celle-ci Ce sont quatre tubes métalliques ayant de préférence 19 mm de diamètre qui s'étendent sur environ 51 à 76 mm. Ces tuyaux de prise d'air 22 sont disposés pratiquement concentriquement à quatre tuyaux de décharge de gaz d'échappement correspondants 24, à une certaine distance de ceux-ci, ces tuyaux de décharge s'étendant longitudinalement dans la chambre d'expansion12 et s'en projetant à travers des ouvertures correspondantes 26 prévues dans la cloison arrière 16.Ces tuyaux 24 sont fixés par soudure sur la cloison arrière 16 ou vissés dans celle-ci, leur extrémité avant étant disposée à une certaine distance de la cloison avant de façon à définir un premier passage 35.Le diamètre de chaque tuyau de décharge des gaz 24 est d'environ 25,4 mm. En conséquence, le diamètre de chaque tuyau de prise d'air 22 étant plus petit que le diamètre correspondant des tubes de décharge des gaz d'échappement 24, il est défini entre eux un passage étranglé 36 qui communique avec le premier passage d'air. Il est ainsi créé une zone à basse pression, en conformité avec le principe de Venturi, au niveau de l'extrémité d'évacuation des tuyaux 22, et de ce fait la pression des gaz d'échappement est réduite d'environ 552 kPa jusqu'd environ 55 kPa.Ainsi, et du faite la zone à basse pression, les gaz d'échappement provenant de la chambre 12 circulent à travers le premier passage 35, le passage étranglé 36 pour arriver dans cette zone' à basse pression. Simultanément, et du fait de la circulation des gaz d'échappement à travers le passage étranglé 36, l'air atmosphérique circulant à travers les tuyaux de prise d'air 22 est chauffé. L'air atmosphérique, qui est-à une pression de 101,3 kPa, se précipite vers la zone basse pression à 55 kPa créée par l'action de Venturi, l'air préchauffé se mélange aux: gaz d'échappement sortant du' cylindre diffuseur 18, et il en.résulte que le combustible non brûlé dans les gaz d'échappement brûle avec l'oxygène dans l'air et que de ce fait l'oxyde de carbone est transformé en gaz carbonique par réaction exothermique. Les hydrocarbures s'oxydent également ou brûlent et les oxydes d'azote diminuent. La transformation de l'oxyde decarbone en gaz carbonique par réaction exothermique avec l'oxygène dans l'air dégage de la chaleur, ce qui provoque une dilatation volumétrique de l'air, qui traverse les tuyaux à plus grande vitesse que les gaz d'échappement. Cette dilatation et cette vitesse de l'air traversant les tuyaux 24 provoquent une poussée, qui donne une puissance et une accélération additionnelles au véhicule en réduisant la charge sur le moteur. Le réacteur crée ainsi avantageusement une poussée dans l'échappement, réduit les impuretés non brûlées des émissions d'échappement, fonctionne comme un silencieux ou pot et en outre assure un enlèvement complet des gaz brûlés du moteur. Bien que,dans cette réa lisation, il y ait quatre tuyaux de prise d'air et quatre tuyaux de décharge des gaz, on peut utiliser une multiplicité de ces tuyaux. Les tuyaux de décharge des gaz d'échappement 24 sont disposés en circonférence vautour du cylindre diffuseur des gaz d'échappement 18 de sorte que les émissions de gaz d'échappe- ment pénétrant dans le cylindre diffuseur se dilatent à l'in- térieur de la chambre d'expansion 12 et sont aspirés dans ces tuyaux de décharge des'gaz d'échappement 24 par action de Venturi, tout en réagissant avec l'air qui est aspiré à travers les tuyaux de prise dsair 22 pour produire des émissions pratiquement non polluantes des gaz d'échappement. Les quatre tuyaux de prise d'air 22 sont introduits à tra- vers la cloison avant et sont disposés concentriquement par rapport aux tuyaux de décharge des gaz d'échappement 24, à une certaine distance de ceux-ci, pour produiretiune zone à basse pression. Le cylindre diffuseur des gaz d'échappement 18 est fermé à son extrémité éloignée et espacé de la cloison arrière 16, bien que le cylindre diffuseur puisse être pro longé jusqu'à la cloison arrière- et soudé sur celle-ci. Cha- cun des tuyaux de décharge des gaz d'échappement 24 s'étend au-delà de la cloison arrière 16 en formant une sortie évasée en forme d'entonnoir 32.En outre, chacun des tuyaux de prise d'air 22 se projette vers l'extérieur en avant de la cloison avant 14 et a la forme d'un entonnoir 34. Selon ce nouveau réacteur, il en résulte une poussée ou force et les émissions de gaz d'échappement créent une puissance poussant le véhi cule vers l'avant, ce qui réduit la charge sur le moteur lors de l'enlèvement des polluants dangereux présents dans les émissions de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le réacteur 10 enlève avantageusement les polluants nocifs tels que l'oxyde de carbone, les hydrocarbures, les oxydes d'azote des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un transforma teur catalytique et une injection d'air dans les gaz d'échappement par des compresseurs, des pompes à air ou des soufflantes positives. En outre, le réacteur évite la nécessité d'un silencieux séparé. Finalement, le réacteur assure un bon enlèvement des gaz brûlés. La quantité excessive d'air qui pénètre dans le réacteur est chauffée par réaction exothermique et se dilate, ce qui provoque une poussée considérable lorsqu'il sort dans llatmos- phère avec les émissions de gaz d'échappement. La charge sur le moteur est ainsi réduite de 5 à 7% par la poussée additionnelle ainsi créée. L'utilisation de ce réacteur est également économique, du fait qu'elle économise le coût d'un silencieux ou pot qui n'est pas nécessaire lorsque ce réacteur est en service. Revendications. 1. Dispositif réacteur (10) utilisé avec une source d'émission de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'expansion (12) ayant une cloison avant (14) et une cloison arrière (16), un diffuseur de gaz d'échappement (18) s'étendant longitudinalement et axialement à l'intérieur de la chambre (12) à travers une ouverture (17) 'prévue dans la cloison avant (14), ce diffuseur ayant une ou plusieurs ouvertures (15) pour la décharge des gaz d'échappement dans la chambre deexpansion, une multiplicité de tuyaux d'échappement (24) s'étendant à l!intérieur de la chambre,. des ouvertures (26) prévues dans la cloison arrière pour lfflextrémid de décharge de ces tuyaux d'échappement1 l'extrémité d'admission de ces tuyaux d'échappement se terminant à. l'intérieur de la chambre à une certaine distance de la cloison avant de façon à définir un premier passage (35) entre l'extrémité avant des tuyaux d'échappement et la cloison avant pour permettre aux gaz d'échappement de passer de cette chambre dans les 'tuyaux d'échappement, chaque tuyau d'échappement ayant un tuyau de prise d'air (22) s'étendant à travers son ouverture respective prévue dans la cloison avant, ces tuyaux de prise d'air s'étendant à l'intérieur des tuyaux d'échappement respectifs, à une certaine distance de ceux ci de façon à définir un passage étranglé (36) entre eux, ce passage étranglé (36) communiquant avec le premier passage (35) pour définir une zone à grande vitesse et à basse pression au niveau de llex- trémité des tuyaux de prise d'air, les gaz d'échappement circulant à travers ce passage étranglé provoquant un réchauffe- ment de l'air atmosphérique aspiré à travers les tuyaux de prise d'air (22), la réaction exothermique dans cette zone provoquée par la réaction des gaz d'échappement 'et de l'air atmosphérique transformant l'oxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement en gaz carbonique et procurant en outre une expansion des gaz ayant réagi qui circulent à grande vitesse jusqu'à l'extrémité de décharge des tuyaux d'échappement, en créant ainsi une poussée. 2. Dispositif réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des tuyaux de prise d'air (22) est inférieur au diamètre correspondant des tuyaux d'échappement (24) 3. Dispositif réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur de gaz d'échappement est fermé à son extrémité éloignée (20) et est à une certaine distance de la cloison arrière (16). 4. Réacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diffuseur de gaz d'échappement comporte une multiplicité d'ouvertures distinctes. (15) pour la diffusion et'la dilatation des gaz d'échappement seulement à l'intérieur a la chambre d'expansion. 5. Dispositif réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des tuyaux d'échappement s'étend au-delà de la cloison arrière en formant une sortie évasée à la manière d'un entonnoir (32). 6. Dispositif réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tuyaux de prise d'air se projettent à l'extérieur de la cloison avant et ont une forme d'entonnoir (34). 7. Dispositif réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tuyaux de gaz d'échappement sont disposés pratiquement circonférentiellement autour du diffuseur de gaz d'échappement.