Brevet FR2595757A1 — publié le 19870918

Dispositif de séparation de particules monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment du type Diesel." La présente invention concerne un dispositif de séparation de particules monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur Diesel, dispositif qui peut être régénéré à l'aide de gaz de combustion fournis par un brûleur et un tuyau de gaz de combustion, avec un volet entre l'entrée du dispositif de séparation et le tuyau de gaz de10 combustion, volet qui est ouvert pour régénérer le filtre. Le document DE-OS 32 04 176 décrit un dispositif pour réduire l'émission de particules de moteurs Diesel pour un traitement en aval; ce dispositif comporte un filtre pour séparer les particules, filtre 15 monté dans le tuyau d'échappement du moteur Diesel. En amont de l'entrée du dispositif de séparation de particules à filtre, une conduite de gaz de combustion débouche dans le tuyau de gaz d'échappement, conduite par laquelle le dispositif de séparation de particules par filtre reçoit le gaz de combustion fourni par un brûleur pour la régénération du dispositif de séparation. Un volet permet de dévier le gaz d'échappement du tuyau d'échappement vers un second dispositif de séparation de particules par filtre pendant la régénération du premier dispositif 25 de séparation de particules, ce volet réalise alors une liaison avec le tuyau de gaz de combustion et l'entrée du dispositif de filtre à régénérer. Pendant le fonctionnement normal du dispositif de séparation de particules à filtre, le volet du tuyau de gaz de combustion est fermé et on constate toujours que les gaz d'échappement pénètrent par des points de fuite du volet dans le tuyau de gaz de combustion à partir du tuyau de gaz d'échappement. Il s'est en effet avéré que l'on ne peut réaliser la fermeture étanche d'un tel volet, à long terme, en utilisant des moyens acceptables sur le plan économique. Lorsque des gaz d'échappement 10 passent du tuyau d'échappement dans le tuyau de gaz de combustion et arrivent sur le brûleur, ils peuvent surcharger celui-ci de manière thermique et l'encrasser ne permettant plus l'allumage certain et le fonctionnement correct du brûleur pour régénérer le dispositif de filtre 15 avec des gaz de combustion. L'invention a pour but de créer un dispositif de séparation de particules monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur Diesel et qui même pour des fuites au niveau du volet fermant le tuyau de gaz de 20 combustion, pendant que le dispositif de séparation n'est pas régénéré, n'entraîne aucun effet gênant sur le fonctionnement du brûleur lorsque celui-ci est réutilisé pour régénérer le dispositif de séparation. A cet effet, l'invention concerne un 25 dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que le volume du tuyau de gaz de combustion entre le volet et le brûleur subit une évacuation forcée des gaz lorsque le volet est fermé. Dans le dispositif de séparation de 30 particules selon l'invention monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur Diesel, lorsque le volet du tuyau de gaz de combustion est fermé, les gaz d'échappement qui pénètrent à partir du tuyau d'échappement n'arrivent pas sur le brûleur. En particulier, lorsque le volet ne ferme 35 pas de manière étanche le tuyau de gaz de combustion, grâce à la réalisation selon l'invention, ces gaz d'échappement du moteur Diesel sont évacués avant qu'ils n'arrivent sur le brûleur. On évite ainsi toute surcharge thermique du brûleur et son encrassage. Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention, pour assurer l'évacuation de ce volume, on a une machine soufflante en amont du brûleur dans le tuyau de gaz de combustion entre le volet et le brûleur, machine soufflante qui fournit en permanence lors10 que le volet du tuyau de gaz de combustion est fermé, de l'air à travers le brûleur et vers le volume à évacuer. L'air ainsi fourni par la machine soufflante est évacué à l'extérieur par un tuyau d'évacuation qui dérive du tuyau de gaz de combustion en amont du volet. Cette machi15 ne soufflante peut être constituée par une machine soufflante complémentaire ou une machine soufflante auxiliaire. De manière avantageuse, la machine soufflante fonctionne en continu mais à vitesse de rota20 tion réduite. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une conduite d'évacuation dérive du volume à évacuer de la conduite de gaz de combustion et cette conduite d'évacuation comporte une machine aspirante. La 25 machine aspirante aspire ainsi le volume à évacuer et transfère les gaz à l'extérieur par la sortie. Pour éviter tout incident de fonctionnement du brûleur lorsque celui-ci fonctionne et fournit des gaz de combustion pour régénérer le dispositif de séparation, on ferme la con30 duite d'évacuation de préférence pendant le fonctionnement du brûleur. Suivant une autre variante de l'invention, il est prévu une conduite de dérivation qui dérive du tuyau de gaz de combustion au niveau du volume 35 à évacuer et communique avec le tuyau d'échappement en aval du dispositif de séparation. Dans ce cas, lorsque le volet est fermé, la conduite de dérivation engendre une dépression dans le tuyau de gaz de combustion, dépression qui est transmise au volume è évacuer, de sorte que les gaz qui arrivent éventuellement dans ce volume sont de nouveau évacués par la conduite de dérivation vers la conduite de gaz d'échappement du moteur Diesel et n'arrivent pas sur le brûleur dans le tuyau de gaz de combustion. Pour arriver à une solution constructive aussi avantageuse 10 que possible, la zone d'entrée de la conduite de dérivation dans le tuyau d'échappement du moteur Diesel en aval du dispositif de séparation est réalisée de façon que cette zone d'arrivée fonctionne comme injecteur ou comme éjecteur; grâce aux conditions d'écoulement existant dans le 15 tuyau d'échappement, on génère ainsi de manière automatique une dépression dans la conduite de dérivation. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée ci-après à l'aide de quelques exemples représentés dans les dessins annexés, dans les20 quels: - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de séparation de particules monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur Diesel. - la figure 2 est une vue schématique d'une variante de 25 réalisation d'un dispositif de séparation de particules. - la figure 3 est une vue schématique d'une autre variante de réalisation d'un dispositif de séparation de particules. Selon la figure 1, une tubulure d'échappement 1 d'un moteur à combustion interne, Diesel, 30 non représenté, est reliée à un dispositif de séparation de particules portant la référence 2 pour réduire l'émission de particules du moteur Diesel par traitement des gaz d'échappement. Le dispositif de séparation 2 comporte une entrée 3 et une sortie 4; un autre segment 1' de la 35 tuyauterie des gaz d'échappement du moteur Diesel est relié à la sortie 4. Une tuyauterie de gaz comburants débouche au--niveau de l'entrée 3 du dispositif de séparation 2 dans le tuyau des gaz d'échappement 1; un volet 6 est prévu à l'embouchure de ce tuyau; ce volet permet de fermer le tuyau des gaz d'échappement 5 pendant la régénération du dispositif de séparation 2. Le tuyau de gaz d'échappement 5 comporte un brûleur 7 représenté schématiquement et qui fonctionne avec un combustible liquide ou gazeux pour fournir en fonctionnement, des gaz 10 de combustion chauds qui, lorsque le volet 6 est ouvert, sont envoyés dans le dispositif de séparation 2 pour le régénérer. Comme il est difficile de réaliser le volet 6 pour fermer de manière parfaitement étanche 15 le tuyau de gaz de combustion 5, aux endroits o il y a des fuites au niveau du voiet, des gaz d'échappement peuvent passer du tuyau d'échappement 1 même lorsque le volet 6 est fermé, dans le tuyau de gaz de combustion 5 et arriver au niveau du brûleur 7. On risque ainsi une surcharge thermique du brûleur 7 et l'encrassage de celuici réduisant sa fiabilité. Comme le montre en outre la figure 1, une machine soufflante 8 est associée au brûleur 7; cette machine soufflante se présente sous la forme d'un ventilateur auxiliaire aspirant de l'air à l'extérieur et le fournissant en permanence au brûleur et au volume compris entre le brûleur et le volet 6 du tuyau de gaz de combustion 5. De cette manière, le brûleur subit un balayage forcé d'air fourni par le ventilateur 8 lorsque 30 le brûleur est à l'arrêt et que le volet 6 est fermé de manière à s'opposer à l'encrassage et aux surcharges thermiques. De plus en aval du volet 6, on a en dérivation une conduite d'évacuation d'air 10 partant de la conduite de gaz de combustion 5 pour évacuer l'air fourni par le 35 ventilateur 8 et les gaz d'échappement ayant éventuelle- ment pénétré dans le volume 9 à partir du tuyau d'échappement vers l'extérieur. Dans le mode de réalisation du dispositif de séparation de particules 2 selon la figure 2, 5 les pièces identiques ou analogues à celles de la figure 1 portent les mêmes références. A la différence de la figure 1, dans ce mode de réalisation, on a une conduite d'évacuation d'air 11 partant du volume 9 à évacuer entre le brûleur 7 et le volet 6 sur le tuyau de gaz de com10 bustion 5. Cette conduite d'évacuation 11 est reliée à une machine aspirante 12 qui aspire les gaz dans le volume 9 et les évacue à l'extérieur par sa sortie 13. Comme à la figure 1, dans le mode de réalisation de la figure 2, le volume 9 est évacué de force et les gaz d'échappement 15 qui, lorsque le volet 6 est fermé, peuvent passer par des zones de fuites dans le tuyau de gaz de combustion 5 sont évacués à l'extérieur à l'aide de la machine aspirante 12. De cette manière, on évite également que le brûleur 7 ne soit détérioré. Il est clair que l'on peut arrêter cette 20 machine aspirante 12 lorsqu'on met en route le brûleur 7 et que le volet 6 est ouvert pour fournir les gaz de combustion chauds au dispositif de séparation 2 en vue de sa régénération. Dans le mode de réalisation de la 25 figure 3, on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 1 pour désigner les pièces identiques ou analogues. Contrairement aux modes de réalisation précédents, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3, on a une conduite de dérivation 14 débouchant dans le volume 9 entre 30 le volet 6 et le brûleur 7 et dont l'autre extrémité 15 débouche dans le segment 1' du tuyau d'échappement 1 en aval du dispositif de séparation 2. Cette arrivée à l'extrémité 15 du tuyau de dérivation 14 est conçue et réalisée pour fonctionner comme injecteur ou éjecteur engen35 drant une dépression dans la conduite de dérivation 14.; 2595?57 cette dépression est également transmise au volume 9, de sorte qu'elle assure l'évacuation de ce volume 9 par dépression à travers la conduite de dérivation 14 et renvoie les gaz extraits de ce volume 9 dans la partie 1' du tuyau d'échappement 1. Bien que cela ne soit pas représenté de manière plus détaillée aux figures des dessins, on peut prévoir des dispositifs de commande et de réglage appropriés qui commandent le volet 6 du tuyau de gaz de combustion 5 en liaison avec le fonctionnement du brûleur 7 et la régénération du dispositif de séparation 2 pour que lorsque le br leur 7 fonctionne, les moyens servant à évacuer les gaz du volume 9 ne diminuent pas les effets du br leur. L'évacuation forcée selon l'invention du volume 9 évite des conditions trop strictes, car cela ne nécessite pas de tolérances trop strictes ou des formes de siège particulières pour le siège de soupape et le clapet. Liste des références: 1 tuyau d'échappement d'un moteur Diesel 1' partie du tuyau d'échappement en aval du dispositif de séparation 2 2 dispositif de séparation de particules 3 entrée de 2 4 sortie de 2 tuyau de gaz de combustion 6 volet 7 brûleur 8 machine soufflante selon la figure 1 9 volume conduite d'évacuation de gaz de la figure 1 11 conduite d'évacuation de gaz selon la figure 2 15 12 machine aspirante 13 sortie de la machine aspirante 12 14 conduite de dérivation extrémité de la conduite de dérivation 14 R EV E N D I C A T I 0 N S -- 10) Dispositif de séparation de particules monté dans le tuyau d'échappement d'un moteur Diesel, dispositif qui peut être régénéré à l'aide de gaz de combustion fournis par un brûleur et un tuyau de gaz de combustion, avec un volet entre l'entrée du dispositif de séparation et le tuyau de gaz de combustion, volet qui est ouvert pour régénérer le filtre, dispositif caractérisé en ce que le volume (9) du tuyau-de gaz de combustion (5) entre le volet (6) et le brûleur (7), subit une évacuation forcée des gaz lorsque le volet (6) est fermé. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation forcée des gaz est 15 assurée par une machine soufflante (8) qui envoie en permanence de l'air à travers le brûleur (7) et une conduite d'évacuation (10) débouchant à l'extérieur est prise sur le tuyau de gaz de combustion (5) en amont du volet (6). 3 ) Dispositif selon la revendication 20 2, caractérisé en ce que le ventilateur (8) fonctionne en continu à vitesse de rotation réduite. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'évacuation des gaz, il est prévu une conduite d'évacuation (11) dérivant de la con25 duite de gaz de combustion (5) du volume (9) à évacuer, conduite qui comporte une machine aspirante (12) dont la sortie (13) est reliée à l'extérieur. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la con30 duite d'évacuation de gaz (11) est fermée pendant que le brûleur (7) fonctionne pour régénérer le dispositif de séparation (2). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une conduite de dérivation (14) - est reliée à la conduite de gaz de combustion (5) partant du volume (9) à évacuer, conduite de dérivation qui est reliée au tuyau de gaz d'échappement (1') en aval du dispositif de séparation (2). 7 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la zone d'entrée (15) de la conduite de dérivation dans le tuyau d'échappement (1') est réalisée de façon à faire régner en permanence une dépression dans le volume (9) à évacuer, lorsque le volet (6) est fermé.