Brevet FR2748517A1 — publié le 19971114

La présente invention concerne les dispositifs de purification des gaz d'échappement émis par les moteurs à combustion interne, équipant par exemple les véhicules automobiles, les centrales thermiques, et autres installations, de façon à lutter contre la pollution engendrée par la prolifération des installations industrielles et des véhicules émettant de tels gaz d'échappement. On a déjà proposé de tels appareils conçus dans ce but. On connaît ainsi, par exemple, du document DE-A-3 428 753 un dispositif d'épuration de gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, dans lequel on injecte de la vapeur d'eau surchauffée dans la tubulure d'échappement. Le mélange de vapeur d'eau et de gaz d'échappement est alors refroidi de façon à liquéfier la vapeur, et le mélange acide en résultant est stocké pour des vidanges périodiques. Dans ce dispositif, un réservoir d'eau avec un indicateur de niveau au tableau de bord du véhicule et une valve de décharge commandée depuis ce tableau de bord, alimente un générateur de vapeur comportant un bobinage de chauffage connecté à l'alternateur du véhicule. Un radiateur de refroidissement condense les éléments polluants en acides qui sont collectés dans le réservoir. Un indicateur de niveau sur le tableau de bord indique le niveau dans le réservoir. On connaît également du document BE-A-O 887 246 un procédé et un dispositif d'épuration de gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, dans lequel les gaz d'échappement sont refroidis en dessous de leur point de rosée, et où on sépare le liquide formé et les particules de matériau solide contenu dans les gaz d'échappement. Les gaz d'échappement sont, de préférence, mis en contact avec un agent de sorption après la séparation des particules solides et du liquide pour en séparer les autres composants polluants gazeux. Le document DE-A-2 615 456 décrit un réservoir situé dans le coffre d'un véhicule automobile rempli d'un liquide oxydant, qui peut être rempli d'un liquide ou d'un gaz oxydant, qui peut être pulvérisé dans la tubulure d'échappement dans sa zone la plus chaude. La tubulure d'échappement est équipée de serpentins pour aider au mélange. Un compresseur couplé au moteur peut aider à l'injection. Ces documents décrivent soit des systèmes complexes et coûteux, et nécessitant des produits chimiques de manipulation délicate, et donc inexploitables à grande échelle, soit des systèmes rudimentaires n'ayant qu'une efficacité très limitée. La présente invention se place dans ce contexte et a pour objet de proposer un dispositif pour purifier les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles et les installations industrielles, qui soit simple à mettre en oeuvre, et, donc, qui ne nécessite qu'un appareillage simple et peu onéreux à concevoir et à entretenir, qui n'implique pas l'utilisation de produits chimiques dangereux ou onéreux. Dans ce but, la présente invention a pour objet un dispositif de purification des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, comportant une enceinte disposée entre une tubulure d'entrée reliée à un collecteur de gaz d'échappement du moteur et une tubulure de sortie. Selon l'invention, l'enceinte est remplie au moins partiellement d'un liquide dans lequel plonge l'extrémité de la tubulure d'entrée des gaz d'échappement, le liquide étant recyclé dans un circuit comportant une pompe aspirant par une tubulure le liquide et refoulant ce liquide à travers un dispositif échangeur de chaleur. Selon une caractéristique de l'invention, un dispositif diviseur est disposé en sortie de la pompe pour répartir le liquide fourni par la pompe en deux parties, une première partie vers l'échangeur de chaleur, et une seconde partie vers un dispositif mélangeur. De préférence, le dispositif mélangeur est disposé sur la tubulure d'entrée des gaz d'échappement. De façon avantageuse, le liquide est réparti par le dispositif diviseur en deux parties sensiblement égales, le dispositif diviseur pouvant comporter de plus un clapet anti-retour autorisant le passage des gaz d'échappement en provenance du collecteur d'échappement et interdisant le passage du liquide vers ce collecteur. Selon un mode de réalisation avantageux, la température du liquide dans l'enceinte est régulée au moyen d'un capteur de température pilotant un moteur de ventilateur par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement. On pourra prévoir qu'un filtre soit disposé sur la tubulure du côté de l'aspiration de la pompe, et qu'une jauge mesure le niveau de liquide dans l'enceinte et soit reliée à un dispositif indicateur de ce niveau de liquide. Une telle jauge pourra être constituée d'une jauge à flotteur. De préférence, le volume de liquide dans l'enceinte est compris entre un et trois litres par cheval vapeur de puissance du moteur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif, en référence au dessin annexé sur lequel la Figure unique représente schématiquement en coupe un dispositif de purification de gaz d'échappement, réalisé conformément à la présente invention. En référence à cette Figure unique, on a représenté une enceinte, désignée dans son ensemble par la référence 10, dans laquelle débouche une tubulure 12 issue d'un collecteur 14 de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne M. L'enceinte 10 est remplie partiellement d'un liquide 16, tel que de l'eau, de telle façon que l'extrémité 13 de la tubulure 12 plonge dans le liquide 16. Les gaz d'échappement émanant de la tubulure 12 sont ainsi amenés à barboter dans le liquide 16, de sorte que les composants de ces gaz solubles dans le liquide 16 puissent s'y dissoudre. Dans le liquide 16, plonge également une tubulure 18, reliée au côté d'aspiration d'une pompe 20 par l'intermédiaire d'un filtre ou d'une crépine 22, pour retenir les particules solides amenées dans l'enceinte 10 par les gaz d'échappement. La pompe 20 pourra être électrique et alimentée uniquement lorsque le moteur M est en fonctionnement, ou mécanique et calée sur l'arbre de sortie du moteur M. La pompe 20 débite le liquide ainsi aspiré dans un dispositif diviseur 22, séparant en deux parties sensiblement égales ce débit de liquide entre deux tubulures de sortie 24 et 26. La première tubulure de sortie 24 est reliée à un mélangeur 28, placé sur la tubulure 12 d'arrivée des gaz d'échappement, de telle façon que le liquide refoulé par la pompe 20 dans le mélangeur 28 ne puisse pas être dirigé vers le collecteur 14 par la tubulure 12, mais soit forcé à retourner dans le liquide 16 par l'extrémité 13 de la tubulure 12. Un clapet anti-retour 29 dans le mélangeur 28 pourra avantageusement être utilisé à cet effet. On améliore ainsi la dissolution des composants des gaz d'échappement dans le liquide 16. La seconde tubulure de sortie 26 du dispositif diviseur 22 est reliée à l'entrée d'un échangeur de chaleur 30, dont la tubulure de sortie 32 plonge également dans le liquide 16. Le liquide 16 se trouve ainsi recyclé en permanence, tout en étant refroidi dans l'échangeur de chaleur 30. On pourra avantageusement prévoir une régulation de la température du liquide 16, au moyen d'un capteur de température 34 pour piloter un moteur 36 de ventilateur 38 par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement 40. On pourra ainsi maintenir la température du liquide 16 à une valeur pour laquelle la dissolution des composants du gaz d'échappement qui sont solubles dans le liquide 16 a une efficacité maximale. Les gaz d'échappement ainsi purifiés peuvent alors sortir de l'enceinte 10 par une tubulure de sortie 42 pour être soit rejetés dans l'atmosphère, soit réutilisés, au moyen d'une tubulure symbolisée par la ligne pointillée 44, comme comburant à l'entrée du moteur à combustion interne M. Cette dernière disposition trouvera une application plus particulièrement destinée à des moteurs Diesel utilisés à bord des navires sous-marins. On pourra également prévoir une surveillance du niveau du liquide 16 dans l'enceinte 10, au moyen d'une jauge 46, à flotteur dans l'exemple représenté, reliée à un dispositif indicateur 48, situé par exemple au tableau de bord d'un véhicule automobile dans le cas où le moteur M est utilisé pour assurer la propulsion de ce véhicule. L'appoint en liquide 16 pourra être réalisé au moyen d'un conduit 50, muni d'une vanne ou d'un robinet 52 et débouchant dans l'enceinte 10. Lorsqu'après un certain temps d'utilisation, le liquide 16 doit être renouvelé, le liquide usagé pourra être vidangé par l'intermédiaire d'un conduit 54, muni d'une vanne ou d'un robinet 56, et débouchant dans le fond de l'enceinte 10. Dans le cas où le dispositif de purification est utilisé pour les gaz d'échappement d'un véhicule automobile, une telle opération pourra être réalisée en même temps que la vidange périodique de l'huile de lubrification du moteur de ce véhicule. On a calculé que, pour obtenir ce résultat, c'est à dire remplacer le liquide 16 après que le véhicule ait parcouru environ cinq mille kilomètres, le volume de liquide 16 dans l'enceinte 10 devait être compris entre un et trois litres par cheval vapeur de puissance du moteur M. On est ainsi assuré que les gaz d'échappement issus du collecteur 14, et entrant dans l'enceinte 10 par la tubulure 12, en ressortent en ayant été au contact du liquide 16 dans des conditions optimales de température et de rapport volumique, la dissolution des composants du gaz d'échappement solubles dans le liquide 16 étant ainsi obtenue avec une efficacité maximale. On a donc bien réalisé, selon la présente invention, un dispositif pour purifier les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, qui est de conception particulièrement simple, et donc peu onéreuse. L'entretien de ce dispositif est lui aussi simple à effectuer, puisqu'il suffit de manipuler les robinets 52 et 56 pour renouveler le liquide 16. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. C'est ainsi, par exemple, que l'on pourra donner à l'enceinte 10 toute forme voulue pour faciliter son installation sur un véhicule automobile sans empiéter sur le volume habitable de ce véhicule. De même, on pourra prévoir que la tubulure 18 située du côté aspiration de la pompe 20 ait une partie de sa longueur passant en dehors de l'enceinte 10, de façon à pouvoir changer le filtre 22 à chaque opération de renouvellement du liquide 16. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de purification des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, comportant une enceinte (10) disposée entre une tubulure d'entrée (12) reliée à un collecteur (14) de gaz d'échappement du moteur (M) et une tubulure de sortie (42), caractérisé en ce que l'enceinte (10) est remplie au moins partiellement d'un liquide (16) dans lequel plonge l'extrémité (13) de la tubulure (12) d'entrée des gaz d'échappement, le liquide (16) étant recyclé dans un circuit comportant une pompe (20) aspirant par une tubulure (18) le liquide (16) et refoulant ce liquide (16) à travers un dispositif échangeur de chaleur (30). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif diviseur (22) est disposé en sortie de la pompe (20) pour répartir le liquide (16) fourni par la pompe (20) en deux parties, une première partie vers l'échangeur de chaleur (30), et une seconde partie vers un dispositif mélangeur (28). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif mélangeur (28) est disposé sur la tubulure (12) d'entrée des gaz d'échappement. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide (16) est réparti par le dispositif diviseur (22) en deux parties sensiblement égales. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif diviseur (22) comporte un clapet anti-retour (29) autorisant le passage des gaz d'échappement en provenance du collecteur d'échappement (14) et interdisant le passage du liquide (16) vers ce collecteur (14). 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du liquide (16) dans l'enceinte (10) est régulée au moyen d'un capteur de température (34) pilotant un moteur (36) de ventilateur (38) par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement (40). 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filtre (22) est disposé sur la tubulure (18) du côté de l'aspiration de la pompe (20). 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une jauge (46) mesure le niveau de liquide (16) dans l'enceinte (10) et est reliée à un dispositif indicateur (48) de ce niveau de liquide (16). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la jauge (46) est une jauge à flotteur (46). 10 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de liquide (16) dans l'enceinte (10) est compris entre un et trois litres par cheval vapeur de puissance du moteur (M).