Brevet FR2635142A1 — publié le 19900209

La présente invention concerne un dispositif d'échappement des produits de la combustion pour moteur à combustion interne, ce dispositif comportant un élément amorceur de la postcombustion. Un connaît des dispositifs d'échappement, pour moteurs à combustion interne, qui comprennent un élément amorceur du processus de postcombustion des gaz d'échappement, processus qui sert à réduire les émissions polluantes. Dans de tels dispositifs, l'élément amorceur est disposé dans le conduit d'échappement relié au cylindre ou aux cylindres du moteur. La présence de cet élément amorceur sur la longueur du conduit d'échappement gêne, comme cela est facilement prévisible, l'écoulement normal des gaz d'échappement; il en résulte une diminution de la puissance et du couple produit, ainsi qu'une augmentation des consommations. On a cherché à porter remède à cet inconvénient en pratiquant une cavité longi- tudinale passant le long de l'axe de l'élément amorceur lui-même, de manière que la plus grande partie des gaz d'échappement s'écoule librement à l'intérieur de cette cavité. Un tel expédient se révèle moyennement efficace pour les moteurs à combustion interne à quatre temps, mais, pour les moteurs à combustion interne à deux temps, dans lesquels toute contrepression éventuelle qui se forme dans le conduit d'échappement influence sensiblement le processus thermodynamique qui a lieu à l'intérieur du cylindre, la solution susdite ne s'avère pas pleinement répondre au besoin. Il faut aussi souligner le fait qu'un tel expédient conduit à une diminution du volume de l'élément amorceur et donc de l'efficacité de celui-ci. La présente invention a pour but de proposer un dispositif d'échappement, plus particulièrement pour moteur h combustion interne à deux temps, pourvu d'un élément amorceur de la postcombustion, qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'échappe- ment des produits de la combustion pour moteur à combustion interne à élément amorceur de la postcombustion, du type comprenant un conduit d'échappement contenant un élément amorceur de la postcombustion et relié h une extrémité au moteur et à l'extrémité opposée à un pot d'échappement, caractérisé en ce que le conduit d'échappement comporte un tronçon de conduit comprenant une partie centrale et deux parties de raccordement qui raccordent cette partie centrale respectivement à un autre tronçon de conduit de ce conduit d'échappement, qui est relié au moteur, et à encore un autre tronçon de conduit de ce conduit d'échappement, qui est relié au 263 5 1 4 2 pot d'échappement, la partie centrale du premier tronçon de conduit du conduit d'échappement servant à loger l'élément amorceur et ayant des dimensions supérieures aux dimensions des autres tronçons de conduit du conduit d'échappement, et des dimensions supérieures aux dimensions de l'élément amorceur de façon à créer un retour des gaz d'échappement à travers au moins un passage compris entre la partie centrale et l'élément amorceur. *D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif d'échap- pement conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 et la figure 3 représente le dispositif d'échappement de la figure 1 auquel un élément est ajouté. Si on se reporte à la figure 1, un dispositif d'échappement conforme à l'invention y est désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 10; ce dispositif comprend un conduit d'échappement Il de section circulaire, subdivisé en trois tronçons lia, lib et 12; les tronçons de conduit lla et llb sont reliés respectivement à la lumière d'échappement d'un moteur à combustion interne à deux temps, désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 2U, et à un pot d!échappement désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 30. Ainsi que repré- senté schématiquement sur la figure, le tronçon de conduit 12 se compose de trois parties, respectivement désignées par le chiffre de référence 14, 15 et 16, ou, autrement dit, d'une partie centrale 15 qui présente une section circulaire de diamètre supérieur à celle des tronçons de conduit lia et llb et qui sert à loger un élément 13 amorceur du processus de postcombustion des gaz d'échappement, une partie tronconique de raccordement 14 qui relie la partie centrale 15 au tronçon de conduit lia et une partie tronconique de raccordement 16 qui relie la partie centrale 15 au tronçon de conduit llb. Une coupe de la partie centrale 15 est représentée à la figure 2. Sur cette figure, on peut noter que la partie centrale 15 se compose de deux demi-coquilles 15a et 15b rendues solidaires l'une de l'autre dans le sens de la longueur, par exemple par soudage, le long de leurs rebords en regard, désignés respectivement par les cbiffres de référence 17a et 17b, qui sont repliés vers l'intérieur de la partie centrale 15. Ces rebords 17a et 17b remplissent aussi la fonction de support et de centrage de l'élément amorceur 13, lequel est constitué d'une structure métallique en réseau, de forme cylindrique et d'un diamètre inférieur au diamètre de la partie centrale 15. La configuration du tronçon de conduit 12 qui est décrite et représentée crée, dans l'espace compris entre la partie centrale 15 et l'élément amorceur 13, une section importante d'écoulement des gaz d'échappement qui est sensiblement en forme de couronne circulaire et est constituée de deux passages 18 ayant chacun une section sensiblement en forme de demicouronne circulaire. On souligne le fait qu'une telle section importante d'écoulement s'obtient sans que soit en même temps pénalisé le volume de l'élément amorceur qui, ainsi que le montrent les figures, a un diamètre sensiblement égal au diamètre des tronçons normaux lla et llb du conduit d'écoulement 11, ou, autrement dit, a un encombrement transversal sensiblement égal à la lumière des susdits tronçons normaux. de conduit, et qui, dans un conduit connu d'échappement, occuperait par conséquent transversalement toute la lumière de ce conduit; cela revêt, comme connu, une importance particulière en ce qui concerne l'efficacité de l'élément amorceur pendant les phases de démarrage h froid du moteur. On remédie ainsi aux inconvénients présentés dans l'introduction. La forme tronconique des parties de raccordement 14 et 16 favorise cet écoulement des gaz d'échappement. De préférence, en vue de satisfaire cette exigence d'une manière optimale, la différence entre le diamètre de la partie centrale 15 et le diamètre des tronçons de conduit lia et llb se trouve dans un rapport, par rapport à la longueur de chacune des parties tronconique de raccordement 14 et 16, qui est dans un domaine de valeurs compris entre 0,2 et 1,2, ce qui correspond environ à une conicité de chacune des parties de raccordement 14 et 16 comprise entre 5' et 30'. A la figure 3, l'élément amorceur 13 est utilisé en combinaison avec un catalyseur 31 disposé à l'intérieur du pot d'échappement 30. Dans ce cas, la postcombustion des gaz d'échappement, rendue active par l'élément amorceur 13, se trouve par la suite augmentée et complétée par le catalyseur 31; ce type de solution doit s'adopter dans les cas o la teneur et la quantité des gaz d'échappement sont à des niveaux élevés. Aussi bien dans ce type de solution que dans celui précédemment représenté à la figure 1, le mode de positionnement de l'élément amorceur 13 est identique. I1 est évident qu'il est possible d'apporter des variantes et/ou 263-5142 des adjonctions à ce qui est décrit et représenté. La forme du tronçon de conduit contenant l'élément amorceur peut varier sous réserve que celui-ci comprenne, d'une part, une partie centra- le, qui sert à loger l'élément amorceur, en ayant des dimensions supérieu- res à cet élément amorceur lui-même et à la partie restante du conduit d'échappement, de façon à créer un écoulement des gaz d'échappement à tra- vers au moins un passage de configuration quelconque compris entre la par- tie centrale et l'élément amorceur, et, d'autre part, deux parties de rac- cordement qui raccordent cette partie centrale à deux tronçons adjacents du conduit d'échappement. La forme cylindrique de la partie centrale et la forme tronconique des parties de raccordement ne sont donc pas obligées. Le domaine des valeurs de conicité suggéré ci-dessus pour les parties de raccordement de l'élément de logement n'est pas non plus obligé d'une manière absolue, bien qu'il soit en tout. état de cause préférable. Un tel domaine des valeurs de conicité est en tout état de cause valable quelle que soit la forme des parties de raccordement de l'élément de loge- ment, la conicité permettant d'une manière générale de fixer l'inclinaison des parois de raccordement de chaque partie de raccordement par rapport à l'axe longitudinal de cette partie de raccordement. L'élément amorceur du processus de postcombustion peut avoir une forme, des dimensions et une structure qui diffèrent de celles décrites et représentées. Il peut aussi être constitué par un catalyseur comprenant des métaux nobles. Un tel élément amorceur peut être porté, dans le tronçon du con- duit d'échappement qui le contient, d'une manière qui diffère de celle décrite et représentée. On peut faire varier les dimensions des divers éléments du dis- positif d'échappement représenté, par exemple la longueur du conduit d'échappement, et on peut faire varier la forme de la chambre interne représentée pour le pot d'échappement 30, ceci afin de calibrer le disposi- tif d'échappement en fonction des caractéristiques du moteur à combustion interne auquel il est relié. Un tel dispositif d'échappement peut aussi s'appliquer sur un moteur à combustion interne à deux temps multicylindre prévoyant un conduit d'échappement, relié au pot d'échappement, tel que celui qui est décrit et représenté, et il trouve aussi en général une application satisfaisante dans un moteur à combustion interne à deux temps, mais en pouvant néanmoins s'appliquer à un moteur à combustion interne à quatre temps tant mono- cylindre que multicylindre. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échappement des produits de la combustion pour moteur h combustion interne (20) à élément (13) amorceur de la postcombustion, du type comprenant un conduit d'échappement (11) contenant un élément (13) amorceur de la postcombustion et relié à une extrémité au moteur (20) et à l'extrémité opposée à un pot d'échappement (3U), caractérisé en ce que le conduit d'échappement (11) comporte un tronçon de conduit (12) comprenant une partie centrale (15) et deux parties de raccordement (14, 16) qui raccordent cette partie centrale (15) respectivement à un autre tronçon de conduit (lia) de ce conduit d'échappement (11), qui est relié au moteur (20), et à encore un autre tronçon de conduit (lib) de ce conduit d'échappement (11), qui est relié au pot d'échappement (30), la partie centrale (15) du premier tronçon de conduit (12) du conduit d'échappement (11) servant à loger l'élément amorceur (13) et ayant des dimensions supérieures aux dimensions des autres tronçons de conduit (lia, lib) du conduit d'échappement (11), et des dimensions supérieures aux dimensions de l'élément amorceur (13) de façon à créer un ketour des gaz d'échappement à travers au moins un passage (18) compris entre la partie centrale (15) et l'élément amorceur (13). 2. Dispositif d'échappement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale (15) a une forme cylindrique et en ce que chacune des deux parties de raccordement (14, 16) a une forme tronconique. 3. Dispositif d'échappement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément amorceur (13) a une configuration cylindrique et a un diamètre inférieur au diamètre de la partie centrale (15). (>. 4. Dispositif d'échappement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément amorceur (13) est disposé de manière coaxiale dans la partie centrale (15), de façon à créer, entre cette partie centrale (15) et cet élément amorceur (13), une section d'écoulement (18) sensiblement en forme de couronne circulaire. 5. Dispositif d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1 h 4, caractérisé en ce que l'élément amorceur (13) a un encombrement transversal sensiblement égal à la lumière des tronçons restant de conduit (lia, ilb) du conduit d'échappement (11). 6. Dispositif d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie centrale (15) est forme de deux demi-coquilles (15a, 15b) réunies intérieurement le long de leurs rebords (17a, 17b) qui supportent l'élément amorceur (13). 7. Dispositif d'échappement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la partie centrale (15) est formée de deux demi-coquilles (15a, 15b) réunies intérieurement le long de leurs rebords (17a, 17b) qui supportent l'élément amorceur (13) et qui divisent l'espace compris entre cette partie centrale (15) et cet élément amorceur (13) en deux passages (18) ayant chacun une section sensiblement en forme de couronne circulaire. 8. Dispositif d'échappement suivant l'une quelconque des lu revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les parties de raccordement dl4, 16) ont une conicité comprise entre 5 et 30 . 9. Dispositif d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'élément amorceur (13) comprend une structure métallique en réseau. 10. Dispositif d'échappement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément amorceur (13) est constitué par un catalyseur comprenant oes métaux nobles. 11. Disoositif d'échappement suivant l'une quelconque des revendications 1, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il est prévu un catalyseur (31) disposé intérieurement au pot d'échappement (30).