Brevet FR2582721A1 — publié le 19861205

Système de post-combustion de gaz d'échappement L'invention se rapporte à un dispositif de post- combustion de gaz d'échappement pour des moteurs à combustion interne. De façon plus spécifique, elle se rapporte à un appareillage, du type en forme de plaque creuse, pour injec- ter plusieurs flux d'air frais latéralement dans chaque flux de gaz d'échappement, à travers une surface de joint d'étan- chéité plane et mince de cet appareillage, situé entre le bloc moteur et son collecteur d'échappement. L'air frais est introduit sous pression dans la section de joint d'étanchéité à travers une mince section de chambre de pression, totale- ment intégrée à cet appareillage, et s'étendant le long du bord inférieur ou de dessous de la section de joint d'étan- chéité. L'injection d'air frais à travers plusieurs orifices d'admission entourant une partie substantielle de chaque flux de gaz d'échappement produit une post-combustion amé- liorée par rapport à des systèmes précédents comparables, qui injectent l'air dans chaque flux de gaz d'échappement au travers d'un orifice unique d'admission. Plusieurs autres avantages importants apportés par cette invention se rappor- tent au fait que les passages d'admission d'air frais sont répartis sur une zone relativement grande de la section de joint d'étanchéité entourant chaque orifice d'échappement. L'air frais est préchauffé de façon efficace quand il passe par des passages relativement étroits disposés à l'intérieur de la section de joint d'étanchéité et, de ce fait, il re- froidit une partie de la section de joint d'étanchéité, ce qui produit une barrière thermique partielle à l'interface du bloc moteur et du collecteur d'échappement. Il se produit aussi un préchauffage antérieur dans la mince section de chambre de pression, du fait de sa localisation à proximité immédiate du collecteur d'échappement qui est chaud. En outre, l'installation est simplifiée car l'appareillage du système de postcombustion remplace le joint d'étanchéité du collecteur et ne nécessite pas de connexions multiples de tubulures. D'une façon générale, le dispositif de post- combustion de gaz d'échappement fournit plusieurs flux d'air frais latéralement à chaque flux de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, à un endroit situé entre le collecteur d'échappement et le bloc moteur. Il comprend un appareillage de type en forme de plaque, présentant une section creuse de chambre de pression et une section de joint d'étanchéité, plane et intégrée, entourant un ou plusieurs orifices pour gaz d'échappement. Il est formé de deux pièces métalliques en tôle et d'une pièce plane d'espacement. La pièce d'espacement est intercalée entre la section de joint d'étanchéité des pièces en tôle, et est conçue pour procurer plusieurs passages étroits, depuis la section de chambre de pression à travers le plan de ladite pièce d'espacement jusqu'aux orifices pour gaz d'échappe- ment. L'air frais est fourni à partir d'une source séparée, reliée à un orifice d'admission incorporé à un organe de distribution situé à une extrémité de la chambre de pression. Ce dispositif de post-combustion et les avantages qu'il procure seront mieux compris si la description écrite est lue en se référant aux dessins joints au texte. La figure 1 est une vue de côté du dispositif de post-combustion, une portion de la partie extérieure ayant été arrachée autour d'un orifice pour gaz d'échappement afin de montrer les passages d'admission d'air frais; la figure 2 est une vue en plan de la figure 1; la figure 3 est une vue de profil de la figure 1, montrant l'emplacement d'installation du dispositif de post- combustion entre les parties arrachées d'un bloc moteur et du collecteur d'échappement; la figure 4 est une vue de côté agrandie d'une partie de l'extrémité de la pièce d'espacement, montrant les rayons disposés radialement, fixés, avant assemblage, à une pièce détachable avant assemblage la figure 5 est une autre vue en coupe agrandie par 5-5 de la figure 4, montrant les rainures de rupture. Le dispositif de post-combustion 10, illustré par les dessins, est conçu pour être placé entre le collecteur d'échappement 12 et les parties correspondantes du bloc moteur 14 contenant les orifices d'échappement 16 d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. Fonc- tionnellement, ce dispositif est composé d'une section 18 de chambre creuse de pression d'alimentation en air frais, et d'une section 20 de joint d'étanchéité, plane et entiè- rement connectée. De l'air enrichi en oxygène est apporté à un orifice d'admission à l'extrémité gauche de la chambre de pression, et ensuite réparti dans une large proportion à la périphérie inférieure de chaque orifice d'échappement 16 dans la section 20 de joint d'étanchéité, à travers des passages 22 de la section 18 de chambre de pression. Les trois composants essentiels du dispositif de post-combustion 10 comprennent une pièce métallique plane en tôle 24 du côté du collecteur d'échappement, une pièce plane similaire 26 du côté du bloc moteur, et une pièce d'espacement 30 intercalée entre les deux pièces de tôle 24,26 dans la section 20 de joint d'étanchéité. La pièce d'espacement 30 entoure les orifices 16 pour gaz d'échappement et a fondamentalement la même forme que présenterait un joint ordinaire d'étanchéité de collecteur d'échappement pour le moteur considéré. Les orifices d'échappement 16 sont identiques en dimensions et en forme, chacun d'eux présentant deux extrémités semi- circulaires, supérieure et inférieure, séparées par une section médiane rectangulaire de même largeur. Les passages 22, qui s'étendent vers le haut depuis le sommet de la section de chambre de pression 18, à travers la pièce d'espacement 30, jusqu'aux extrémités inférieures semi- circulaires des orifices d'échappement 16, sont espacés autour de ces extrémités inférieures, et disposés radiale- ment par rapport à elles. Dans la réalisation illustrée par les figures, il y a sept passages pour chaque orifice d'échappement 16. Ces passages sont définis par six rayons 32 également espacés qui ont des parois latérales disposées radialement et des têtes arrondies aux extrémités de ces rayons se trouvant du côté de la chambre de pression. Il faut aussi noter que les passages sur le côté gauche de chaque orifice d'échappement se trouvent en face de l'ex- trémité de l'orifice d'admission d'air de la chambre de pression, et que le passage 22 le plus élevé sur le côté gauche de chaque orifice d'échappement est à un niveau supérieur au passage le plus élevé sur le côté droit (voir la figure 4). Ceci est rendu possible parce qu'un espace supplémentaire est obtenu sur le côté gauche des orifices d'échappement 16 en les décalant vers la droite par rap- port au centre entre leurs paires respectives de trous 34 pour les goujons de montage. De préférence, pour des questions de facilité d'assemblage, l'extrémité ou les parties intérieures des rayons 32 sont, à l'origine, fixées à une pièce détachable 37 qui, de son côté, est fixée à la pièce d'espacement 30 par deux pattes opposées 38. Des rainures en V 40 sont pratiquées dans les surfaces opposées de la pièce détachable le long des lignes de séparation qui coincident avec le contour de la section inférieure de-chaque orifice d'échap- pement 16, de sorte que la pièce détachable 37 peut être facilement et proprement enlevée après assemblage. La pièce d'espacement 30 est serrée entre les sections plates. de joint d'étanchéité des pièces métalliques en tôle 24, 26, qui ont des orifices d'échappement et des trous pour les goujons de montage qui correspondent à ceux de la pièce d'espacement. La partie supérieure de ces sections a le même contour que le sommet et les extrémités de la pièce d'espacement, alors que la partie inférieure de ces sections s'étend au-delà des rayons 32 disposés radialement de la pièce d'espacement, jusqu'à la section de chambre de pression, qui se trouve directement en dessous du bord inférieur de la pièce d'espacement, Les parties des pièces en tôle 24, 26, entre les rayons 32 définissent les parois parallèles des passages 28. Juste en dessous de la ligne o la section de joint d'étanchéité se confond avec la section de chambre de pression, il y a un écart angulaire 42, qui décale la partie restante inférieure de la section de chambre de pression vers l'extérieur par rapport à la section parallèle de joint d'étanchéité, vers le collecteur d'échappement 12 (voir figure 3). De préférence, l'espace entre les pièces de tôle de la section de chambre de pression est maintenu à une épaisseur uniforme, égale à l'épaisseur de la pièce d'es- pacement 30, au moyen d'un étroit gradin s'étendant autour de l'extérieur de la section de chambre de pression 18 de la pièce de tôle 24. La hauteur de la section de chambre de pression 18 est réduite, depuis un maximum à l'orifice d'admission d'air, à gauche sur la figure 1, jusqu'à un minimum à l'extrémité fermée, à droite sur cette figure. L'air est introduit dans la section 18 de chambre de pression, sous pression, à partir d'une source séparée (non figurée sur les dessins), à travers un orifice d'admission d'air frais, dans une section 46 de cône de distributeur monté sur l'extrémité gauche de la pièce de tôle 24. Le distributeur 46 dévie latéralement le flux d'air entrant longitudinalement, et le répartit à travers toute l'extrémité d'admission de la section 18 de chambre de pression. Des déflecteurs ou d'autres moyens peuvent être utilisés pour ajuster la quantité d'air fourni à travers les passages 22 aux orifices d'échappement 16. De préférence, les constituants sont fabriqués avec une qualité appropriée d'acier inoxydable, capable de résister aux conditions d'environnement relativement sévères auxquelles ils seront soumis pendant l'usage. Cependant, il faut comprendre que l'enseignement de cette invention pourrait être pratiqué avec des matériaux autres que les matériaux en acier inoxydable couramment préférés. Les dimensions relatives, la forme et la position des constituants du dispositif de post-combustion sont importantes, de même que sa localisation entre le bloc moteur et le collecteur d'échappement. D'autres caractéris- tiques importantes de l'invention comportent le fait qu'il y a plusieurs orifices d'admission d'air frais communiquant avec chaque orifice d'échappement, et ces orifices d'admis- sion sont dispersés autour d'une partie relativement grande de la périphérie de chaque orifice d'échappement, de préfé- rence au moins 40 pour cent de cette périphérie. Les orifices d'admission ont des sections transversales rectan- gulaires, les longueurs étant disposées de façon circonfé- rencielle, en rapport avec les orifices d'échappement. La largeur des orifices rectangulaires d'admission est équi- valente à l'épaisseur de la pièce d'espacement 30, qui est de 2,286 mm (0, 09 pouce) dans l'exemple de réalisation illustré par les figures. La superficie totale d'ouverture procurée par tous les orifices d'admission d'air frais dans la section de joint d'étanchéité est plus grande que la superficie de l'ouverture d'admission d'air frais dans la section de chambre de pression. De préférence, elle est au moins de 20 pour cent plus grande. A l'exception d'une paire de goujons filetés 48 sur la bride d'assemblage 50 de l'orifice d'admission 52 d'air frais, les composants du dispositif de post-combustion sont réalisés par des procédés d'estampage. On assemble les composants en les disposant dans leurs positions respec- tives en même temps qu'une matière appropriée de brasage. Ils sont ensuite introduits dans un four de brasage o ils sont scellés ensemble, sous une atmosphère protectrice, de manière à former un appareillage d'une seule pièce. Par la suite, les sections détachables ou sacrifiées 37 de la pièce d'espacement 30 sont éliminées des orifices d'échap- pement 16, et le dispositif de post-combustion est prêt pour être installé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de post-combustion (10) de gaz d'échappement, adapté pour être installé entre un collecteur d'échappement (12) et une partie correspondante du bloc moteur 0 4)d'un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il copprend: une pièce d'espacement (30), intercalée entre les parties de deux pièces métalliques (24, 26) en tôle, formant une section (20) de joint d'étan- chéité dudit dispositif (10), ladite section de joint entourant au moins un orifice 16 pour gaz d'échappement, une section 18 de chambre de pression formée des parties restantes desdites pièces, des sections de parois délimi- tant plusieurs passages (22) de gaz, s'étendant depuis l'intérieur de ladite section de chambre de pression jusquaudit orifice (16) pour gaz d'échappement, et un orifice (52) d'admission d'air sur ladite section de chambre de pression. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est adapté pour être utilisé sur un moteur à plusieurs cylindres, ayant plusieurs orifices (16) pour gaz d'échappement, ladite section (20) de joint entourant chaque orifice individuel, et chacun desdits orifices étant en communication libre avec l'intérieur de ladite section (18) de chambre de pression par plusieurs passages. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite section de chambre de pression est allongée et a deux extrémités opposées, ledit orifice (52) d'admission d'air étant situé à l'une des extrémités, et cette extrémité de ladite section de chambre de pression présente en coupe transversale un espace interne plus grand que celui de l'autre extrémité. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'orifice (52) d'admission d'air comporte un distributeur (46) pour disperser le jet d'air d'admis- sion entrant par ladite extrémité la plus grande. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite pièce d'espacement (30) a une épaisseur uniforme, et la distance de l'espace libre entre lesdites pièces métalliques (24, 26) en tôle formant la partie principale de ladite section de chambre de pression (18) a une valeur correspondante. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite section (20) de joint est plane, et ladite section (18) de chambre de pression a un décalage angulaire qui la déporte du plan de la section de joint vers le collecteur d'échappement (12). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites sections de parois définissant 1S lesdits passages comprennent les parois internes opposées de ladite pièce d'espacement (30) et desdites pièces métal- liques en tôle (24, 26). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits passages (22) sont disposés dans un plan et ont des sections transversales rectangulaires. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la longueur de chaque section rectangulaire transversale est parallèle au plan, et la largeur de ladite section est perpendiculaire audit plan. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits passages (22) sont disposés radialement, et la superficie d'ouverture de leurs extré- mités adjacentes à la section (18) de chambre de pression est plus grande que la superficie d'ouverture de leurs extrémités adjacentes à l'orifice (16) pour les gaz d'échappement. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la superficie d'ouverture combinée des extrémités des passages (22) adjacentes auxdits orifices (16) pour les gaz d'échappement est plus grande que la superficie d'ouverture de l'orifice (52) d'admission d'air. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités des passages adjacents à l'orifice (16) pour les gaz d'échappement sont disposées tout autour de la périphérie dudit orifice, sur au moins pour cent de cette périphérie. 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parois latérales desdits passages (22) sont formées par des rayons (32) qui ont été détachés d'une partie sacrifiée de ladite pièce d'espacement, après assemblage final.