Brevet FR2702004A1 — publié le 19940902

Système d'échappement de gaz, auto-nettoyant, diun moteur à combustion interne La présente invention a pour objet un système d'échappement de moteur à combustion interne, de moteur diesel ou de moteur à essence, en particulier de moteur antidéflagrant, qui est à l'origine de l'invention de la présente demande, sans pour autant que celle-ci doive être considérée comme limitée à cette application particulière. Dans un tel moteur, les gaz en sortie des cylindres sont à une température relativement élevée. I1 en résulte que la température de la paroi du collecteur d'échappement ainsi que des gaz en sortie de ce collecteur d'échappement sont trop élevées pour permettre, sans risque d'explosion, l'utilisation, sans aménagement particulier, d'un tel moteur en atmosphère comburante, comme par exemple sur les plate-formes de forage pétrolier, ou encore dans les locaux où sont fabriqués des matières pulvérulentes inflammables ou explosives, ou encore certains produits chimiques. C'est pourquoi, les tubulures d'échappement, en sortie des cylindres d'un moteur antidéflagrant à combustion interne, ainsi que le collecteur d'échappement, dans lequel débouchent ces tubulures, sont souvent entourés d'enveloppes dans lesquelles circulent un liquide de refroidissement externe, généralement de l'eau, pour ainsi refroidir les parois et les gaz d'échappement. C'est pourquoi encore le collecteur d'un moteur antidéflagrant débouche sur un empilage d d'échappement constitué de rondelles convenablement espacées et faisant fonction de pare-flammes. Les particules de calamine, résidu de la combustion des gaz, ont toujours été un souci pour les motoristes. Dans les moteurs antidéflagrants pourvus d'un empilage d'échappement, ces particules peuvent encrasser les rondelles, obstruer les interstices entre elles et donc bloquer le passage des gaz. Dans ce cas, il y a chute de puissance et les moteurs s'effondrent. Diverses solutions de nettoyage de l'empilage d'échappement ont déjà été proposées mais aucune ne s'est révélée parfaitement satisfaisante. La présente invention propose une bonne solution. L'invention concerne un système d'échappement de gaz de combustion de cylindres d'un moteur à combustion interne comprenant, en sortie des cylindres, des tubulures débouchant dans un collecteur qui débouche dans un empilage pare-flammes et des moyens de refroidissement externe des gaz et des parois des tubulures, du collecteur et de l'empilage, caractérisé par le fait que le collecteur comporte intérieurement des moyens de pyrolyse de la calamine des gaz de combustion. L'intérêt des moyens de pyrolyse est donc de chauffer les particules de calamine, de les brûler et de les réduire en poussières. Le système d'échappement de l'invention, eu égard à la calamine, est donc un système auto-nettoyant. Mais l'intérêt de l'invention, comme annoncé déjà plus haut, n'est pas limité à un moteur antidéflagrant. Elle s'applique tout aussi bien à un moteur à combustion interne classique pour transformer son système d'échappement en système auto-nettoyant. Ainsi, et plus généralement, l'invention concerne donc un système d'échappement de gaz de combustion de cylindres d'un moteur à combustion interne comprenant, en sortie des cylindres, des tubulures débouchant dans un collecteur, caractérisé par le fait que le collecteur comporte intérieurement des moyens de pyrolyse de la calamine des gaz de combustion. Avantageusement, les moyens de pyrolyse comprennent une résistance électrique alimentée en courant par un alternateur et enroulée sur un support en tôle perforée. Avantageusement encore, une gaine réfractaire est disposée entre l'enroulement de pyrolyse et la paroi du collecteur pour créer une lame d'air annulaire entre la gaine et la paroi du collecteur et réduire les échanges de calories avec l'enveloppe de refroidissement externe du collecteur. De préférence, et en complément des moyens de pyrolyse pour même éliminer les fines poussières résultant de la pyrolyse de la calamine, il est prévu une entrée d'air frais dans le collecteur pour provoquer la combustion de ces poussières. Les poussières pouvant ne pas être totalement éliminées par l'oxygène de l'air dont une partie peut être prématurément brûlée, il est de préférence encore prévu, en sortie du collecteur, ou de l'empilage d'échappement quand il est prévu, une conduite d'évacuation à venturi créant, avec l'entrée d'air, un courant d'air qui, avec l'augmentation résultante de la vitesse des gaz, balaye les poussières résiduelles et finit de toutes les éliminer. Enfin, il peut être particulièrement avantageux de disposer à l'intérieur du collecteur, près de sa sortie, une cartouche de réduction de bruit du type de celle décrite dans FR-A-734 341, dont la fonction premiere, grâce à une chambre de détente générale suivie d'une pluralité de chambres de détente élémentaires hélicoïdales, est de réguler l'écoulement des gaz, d'amortir et briser les explosions et d'éviter ainsi les bruits d'échappement. Mais cette fonction première en induit une seconde qui est de pomper les gaz d'échappement hors du collecteur. Quand une telle cartouche est ainsi disposée dans le collecteur, il est préférable que l'enroulement électrique de pyrolyse entoure aussi la cartouche. Avantageusement, les spires de l'enroulement de pyrolyse entourant la cartouche sont très resserrées pour, dans la zone de la cartouche où les poussières pourraient s'accumuler, augmenter la température de chauffage et contribuer ainsi au brûlage de ces poussières. On notera que dans le cas où le collecteur comporte une cartouche de réduction de bruit et est traversé par un courant d'air, une partie de l'oxygène de l'air étant brûlée en amont de la cartouche, le courant d'air et l'écoulement de gaz ainsi accéléré complètent l'action de la cartouche pour balayer les poussières non brûlées dans la cartouche par manque d'oxygène. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du système d'échappement, en référence à la figure unique annexée sur laquelle il est représenté en vue partiellement arrachée. Le système d'échappement est celui d'un moteur à combustion interne, ici antidéflagrant, avec, notamment, un bloc de cylindres 1, des tubulures 2 d'échappement des gaz de combustion des cylindres et un alternateur électrique 3. Les tubulures 2 débouchent dans un collecteur 4. Le collecteur 4 comporte, d'un côté, une entrée d'air frais 5, avec un empilage antidéflagrant 6, et, de l'autre côté, une sortie 13 débouchant dans une conduite 7 de raccordement à un empilage d'échappement pare-flammes 8. Les tubulures 2, le collecteur 4, la conduite de raccordement 7 et l'empilage d'échappement 8 sont entourés d'une enveloppe de circulation d'eau de refroidissement externe de leurs parois et des gaz, respectivement 9, 10, 11 et 12. A l'intérieur du collecteur 4 s'étend un support en tôle perforée cylindrique 14 sur lequel est enroulée une résistance électrique 15 dont les spires, près de la sortie 13, sont très resserrées. L'enroulement électrique 15 est alimenté en courant par l'alternateur 3. La portion 17 de l'enroulement 15 à spires serrées entoure une cartouche 16 de réduction de bruit du type de celle décrite dans FR-A-734 341. Entre l'enroulement 15 et la paroi du collecteur 4 s'étend une gaine réfractaire 18 créant une lame d'air annulaire 19 inhibant les échanges de calories avec l'enveloppe de refroidissement 10. L'empilage d'échappement 8, au demeurant classique et raccordé, par son entrée, à la conduite de raccordement 7, est raccordé, par sa sortie, à une conduite d'évacuation 20 à venturi 21 pour créer, avec l'entrée d'air 5, un courant d'air traversant le collecteur 4 et la cartouche 16 et l'empilage d'échappement 8. Des prises d'air 22 sont ménagées dans la zone la plus rétrécie du venturi 21. La résistance 15 chauffée provoque la pyrolyse des particules de calamine transformées en poussières. Ces poussières sont en partie brûlées dans le collecteur et surtout la cartouche 16 fortement chauffée par les spires serrées 17 de la résistance 15 et en partie balayées par le courant d'air, créé entre le venturi 21 et la prise d'air 5 du collecteur 4, ainsi que par les gaz d'échappement ainsi accélérés. REVENDICATIONS 1. Système d'échappement de gaz de combustion de cylindres (1) d'un moteur à combustion interne comprenant, en sortie des cylindres, des tubulures (2) débouchant dans un collecteur (4), caractérisé par le fait que le collecteur (4) comporte intérieurement des moyens (15) de pyrolyse de la calamine des gaz de combustion. 2. Système d'échappement selon la revendication 1, dans lequel les moyens de pyrolyse comprennent une résistance électrique (15) alimentée en courant par un alternateur (3). 3. Système d'échappement selon la revendication 2, dans lequel la résistance (15) est enroulée sur un support en tôle perforée (14). 4. Système d'échappement selon la revendication 3, dans lequel les spires (17) de la résistance (15), près de la sortie (13) du collecteur (4), sont resserrées et entourent une cartouche de réduction de bruit (16). 5. Système d'échappement selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel une gaine réfractaire (18) est disposée entre l'enroulement de pyrolyse (15) et la paroi du collecteur pour créer une lame d'air annulaire (19) entre la gaine (18) et la paroi du collecteur (4). 6. Système d'échappement selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel il est prévu une entrée d'air frais (5) dans le collecteur (4). 7. Système d'échappement selon la revendication 6, dans lequel il est prévu, en sortie du collecteur (4), une conduite d'évacuation (20) à venturi (4) créant, avec l'entrée d'air (5), un courant d'air. 8. Système d'échappement selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le collecteur (4) débouche dans un empilage pare-flammes (8). 9. Système d'échappement selon les revendications 7 et 8, dans lequel la conduite d'évacuation (20) à venturi est prévue en sortie de l'empilage pare flammes (8). 10. Système d'échappement selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel il est prévu des moyens (9-12) de refroidissement externe des gaz et des parois des tubulures (2), du collecteur (4) et de l'empilage pare-flammes (8).