Brevet FR2777319A1 — publié le 19991015

Dispositif d'épuration de gaz d'échappement, notamment de moteurs à combustion interne La présente invention concerne, d'une manière générale, un dispositif d'épuration de gaz d'échappement et, en particulier, un dispositif pour épurer des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne monté sur un véhicule automobile ou installé dans une usine. Des gaz d'échappement contenant des oxydes d'azote (NOx), des sulfates (SOx), des hydrocarbures (HC), du monoxyde de carbone (CO) et des substances similaires sont émis dans l'atmosphère à partir des moteurs de véhicules automobiles, par exemple. Ces substances émises dans l'atmosphère sont des substances dangereuses qui nuisent considérablement aux écosystèmes. Des études ont par conséquent été effectuées dans le but d'éliminer autant que possible les substances dangereuses, ce qui est toutefois techniquement difficile à réaliser, et aucune contre-mesure efficace n'a encore été proposée. Des problèmes techniques doivent être résolus pour éliminer au maximum les substances dangereuses émises à partir des moteurs à combustion interne, et la présente invention a précisément pour but de résoudre ces problèmes. Pour atteindre le but ci-dessus et selon l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un dispositif d'épuration de gaz d'échappement, caractérisé en ce que les gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne sont amenés à passer à une pression réduite à travers des buses tubulaires, et la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement transférés dans un environnement à pression réduite est refroidie rapidement et liquéfiée, afin que des substances dangereuses présentes dans les gaz d'échappement soient dissoutes et se déposent dans le liquide pour pouvoir ainsi être éliminées. Conformément à des caractéristiques particulières de la présente invention, le dispositif d'épuration de gaz d'échappement comprend des cloisons disposées dans une partie intermédiaire d'un tuyau cylindrique, plusieurs buses tubulaires montées sur les cloisons de manière à faire saillie de part et d'autre de celles-ci, le côté amont du tuyau cylindrique dans lequel les buses tubulaires sont montées étant relié à un tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne, un tuyau de raccordement muni d'un orifice d'évacuation et d'un appareil d'aspiration d'air et relié à une extrémité avant du côté aval du tuyau cylindrique, et une partie de sédimentation de substance liquéfiée formée dans une portion inférieure du tuyau cylindrique, côté aval, et en ce que, lorsque les gaz d'échappement introduits dans le tuyau cylindrique, côté amont, passent du côté aval de celui-ci o la pression est réduite grâce à l'appareil d'aspiration d'air, la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement est refroidie rapidement et liquéfiée, des substances dangereuses contenues dans les gaz d'échappement sont dissoutes dans le liquide et se déposent, et les gaz d'échappement épurés sont émis dans l'atmosphère par l'intermédiaire de l'orifice d'évacuation. Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortira plus clairement de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan, avec arrachement partiel, montrant des parties principales du mode de réalisation préféré de la présente invention; et la figure 2 est une vue frontale montrant une partie de la figure 1, dans laquelle des buses tubulaires sont montées. Le mode de réalisation préféré de la présente invention va maintenant être décrit en détail en référence aux figures 1 et 2 sur lesquelles le numéro de référence 1 désigne un tuyau d'échappement monté sur un véhicule automobile ou installé dans une usine et à travers lequel des gaz d'échappement provenant d'un moteur à combustion interne sont émis. Un tuyau cylindrique 2 est relié au tuyau d'échappement 1 par un raccord 3. Des cloisons 4 sont montées à l'intérieur d'une partie intermédiaire du tuyau cylindrique 2 pour définir un côté amont U et un côté aval D dans le passage des gaz d'échappement. Un certain nombre de buses tubulaires 5 fixées aux cloisons 4 s'étendent du côté amont U vers le côté aval D. Les gaz d'échappement passent par conséquent du tuyau d'échappement 1 au côté amont U du tuyau cylindrique 2 et sont transférés au côté aval D en passant par les buses tubulaires 5. Les cloisons 4 et les buses tubulaires 5 fixées à celles-ci peuvent être réalisées en une matière céramique sous la forme d'une structure monobloc remplissant sensiblement la même fonction. Un tuyau de raccordement 8 est relié par un raccord 3a à l'extrémité avant du côté aval D du tuyau cylindrique 2, tuyau de raccordement 8 qui comporte un orifice d'évacuation 6 dans sa partie avant et un appareil d'aspiration d'air 7 qui peut être constitué d'un ventilateur ou d'un appareil similaire pour aspirer de force l'air afin de réduire la pression du côté aval D. Une partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 est formée dans la portion inférieure du côté aval D du tuyau cylindrique 2. Lorsque les gaz d'échappement passent du côté amont U au côté aval D o la pression est réduite, la vapeur d'eau qu'ils contiennent est refroidie rapidement et liquéfiée. Par conséquent, dans le dispositif d'épuration de gaz d'échappement de la présente invention, des substances dangereuses, telles que NOx, SOx, HC, CO, par exemple, présentes dans les gaz d'échappement se dissolvent dans le liquide (H20) et se déposent dans la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9. En effet, outre HC, CO, NOx et SOx, les gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne contiennent également de la vapeur d'eau H20. Les gaz d'échappement contenant ces éléments sont introduits dans le tuyau cylindrique 2, côté amont, et arrivent à l'entrée des buses tubulaires 5, moyennant quoi la vapeur d'eau H20 et les éléments tels que HC, CO, NOx et SOx sont introduits dans les buses tubulaires 5 en étant mélangés les uns aux autres. Les buses tubulaires 5 ont un faible diamètre et, par conséquent, les gaz d'échappement les traversent à grande vitesse. En outre, la pression est réduite à l'intérieur des buses tubulaires 5. Par conséquent, au cours de son passage à travers les buses tubulaires 5, la vapeur d'eau H20 est refroidie brusquement et liquéfiée. L'air présent dans le tuyau cylindrique 2, côté aval D, est aspiré par l'appareil d'aspiration d'air 7, et la pression est encore réduite dans le tuyau cylindrique 2, côté aval D. Par conséquent, la vapeur d'eau qui a traversé les buses tubulaires 5, mais qui n'a pas encore été liquéfiée, est refroidie rapidement et pratiquement liquéfiée au moment o elle pénètre dans la zone de l'environnement à pression réduite. Les éléments dangereux, tels que HC, CO, NOx et SOx, sont dissous dans le liquide H20 et amenés à se déposer dans la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 située dans la zone inférieure. Par conséquent, ces substances dangereuses sont éliminées très efficacement des gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne. Il est possible de faire passer les gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne à travers un convertisseur catalytique (non représenté) pour oxyder les hydrocarbures et le monoxyde de carbone à l'aide du catalyseur, afin de réaliser une conversion chimique des hydrocarbures nocifs en vapeur d'eau H20 et en gaz d'acide carbonique C02 non nocifs pouvant être ensuite introduits en même temps que les gaz d'échappement dans le tuyau cylindrique 2, côté amont U. Dans ce cas, la quantité de vapeur d'eau augmente et pénètre dans le tuyau cylindrique 2, côté aval D,.en passant par les buses tubulaires 5, ce qui permet d'obtenir des quantités importantes de liquide H20. Par conséquent, le CO2 mélangé ou dissous dans le liquide H20, et les éléments HC, CO, NOx et SOx qui n'ont pas encore été chimiquement convertis à travers le convertisseur catalytique, sont déposés efficacement en même temps que le liquide dans la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 prévue dans la zone inférieure pour y être stockés. Le mélange stocké dans la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 peut être extrait et traité de manière appropriée. Un élément réticulé 10 peut être tendu du côté aval D du tuyau cylindrique 2 juste après la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9, afin que le liquide soit déposé autant que possible dans cette dernière. La partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 est montée de manière amovible. Le numéro de référence il désigne un tuyau de dérivation. Lorsque les gaz d'échappement délivrés à partir du tuyau d'échappement 1 au côté amont U du tuyau cylindrique 2 ne peuvent pas être traités en totalité par le dispositif d'épuration de la présente invention, mais restent dans le tuyau cylindrique 2, côté amont U, le surplus de gaz d'échappement peut être évacué dans l'atmosphère par l'intermédiaire du tuyau de dérivation 11, ou délivré à un autre tuyau cylindrique 2a dans lequel un dispositif d'épuration selon la présente invention est installé et qui est relié au tuyau de dérivation 11 pour traiter le surplus de gaz d'échappement. Le dispositif d'épuration de gaz d'échappement de la présente invention peut être du type monoétagé, biétagé ou multiétagé. Dans ce cas, les substances dangereuses peuvent être extraites plus efficacement des gaz d'échappement. Ce mode de réalisation de la présente invention concerne un dispositif dans lequel les gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne sont délivrés au côté amont U du tuyau cylindrique 2. Les gaz d'échappement circulent à travers les buses tubulaires 5 du dispositif d'épuration puis passent côté aval D. Ici, l'air côté aval D est aspiré par l'appareil d'aspiration d'air 7 à une vitesse supérieure à celle à laquelle les gaz d'échappement sont délivrés à partir du côté amont U et, par conséquent, un régime de pression réduite est établi côté aval D. Lorsque les gaz d'échappement traversent les buses tubulaires 5 et passent côté aval D, la vapeur d'eau présente dans ces gaz d'échappement est refroidie rapidement et liquéfiée, et le liquide H20 est stocké dans la partie de sédimentation de substance liquéfiée 9 située au niveau de la portion inférieure. Les substances dangereuses mentionnées ci-dessus contenues dans les gaz d'échappement sont dissoutes dans le liquide H20 et se déposent dans la partie de sédimentation 9 en même temps que le liquide H20. Par conséquent, les substances dangereuses sont extraites de manière efficace des gaz d'échappement qui passent par le côté aval D et qui, après épuration, peuvent être évacués dans l'atmosphère par l'intermédiaire de l'orifice d'évacuation 6 prévu à l'avant. Les sédiments peuvent être extraits et traités selon la manière choisie. Conformément à la présente invention décrite ci-dessus, des substances telles que HC, CO, NOx et SOx contenues dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne peuvent être éliminées de manière efficace grâce au présent dispositif d'épuration installé dans le tuyau cylindrique, ce qui permet de supprimer autant que possible les effets préjudiciables pour les écosystèmes des gaz d'échappement émis par les moteurs à combustion interne montés sur des véhicules automobiles ou installés dans des usines. Bien que la description précédente ait porté sur un mode de réalisation préféré de la présente invention, celle- ci n'est bien entendu pas limitée à l'exemple particulier décrit et illustré ici et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'épuration de gaz d'échappement, caractérisé en ce que les gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne sont amenés à passer à une pression réduite à travers des buses tubulaires (5), et la vapeur d'eau (H20) contenue dans les gaz d'échappement transférés dans un environnement à pression réduite est refroidie rapidement et liquéfiée, afin que des substances dangereuses (NOx, SOx, HC, CO) contenues dans les gaz d'échappement soient dissoutes et se déposent dans le liquide, pour pouvoir ainsi être éliminées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des cloisons (4) disposées dans une partie intermédiaire d'un tuyau cylindrique (2), plusieurs buses tubulaires (5) montées sur les cloisons de manière à faire saillie de part et d'autre de celles-ci, le côté amont (U) du tuyau cylindrique (2) dans lequel les buses tubulaires (5) sont montées étant relié à un tuyau d'échappement (1) d'un moteur à combustion interne, un tuyau de raccordement (8) muni d'un orifice d'évacuation (6) et d'un appareil d'aspiration d'air (7) et relié à une extrémité avant du côté aval (D) du tuyau cylindrique (2), et une partie de sédimentation de substance liquéfiée (9) formée dans une portion inférieure du tuyau cylindrique, côté aval (D), et en ce que, lorsque les gaz d'échappement délivrés dans le tuyau cylindrique (2), côté amont (U), passent du côté aval (D) de celui-ci o la pression est réduite grâce à l'appareil d'aspiration d'air (7), la vapeur d'eau (H20) contenue dans les gaz d'échappement est refroidie rapidement et liquéfiée, des substances dangereuses (NOx, SOx, HC, CO) contenues dans les gaz d'échappement sont dissoutes dans le liquide et se déposent, et les gaz d'échappement épurés sont émis dans l'atmosphère par l'intermédiaire de l'orifice d'évacuation (6).