Brevet FR2906305A1 — publié le 20080328

"Agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile comportant un porte-plaque" L'invention concerne un agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile, du type qui comporte au moins une ligne d'échappement, agencée en aval d'un moteur thermique du véhicule, qui comporte au moins un organe de dépollution qui est destiné à être traversé par io les gaz d'échappement pour en assurer la dépollution, et du type dans lequel la ligne d'échappement comporte en amont de l'organe de dépollution, un dispositif amont de libération d'un composant liquide destiné à améliorer l'efficacité de l'organe de dépollution, et un dispositif aval d'évaporation qui est destiné à 15 permettre la vaporisation du composant liquide libéré et son mélange avec les gaz d'échappement préalablement à son introduction dans l'organe de dépollution. On connaît de nombreux exemples d'agencements de ce type pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule 20 automobile. Les récents développements en matière de dépollution des moteurs thermiques conduisent de plus en plus les constructeurs automobiles à intégrer dans la ligne d'échappement des véhicules actuels des dispositifs de libération d'un composant liquide qui est 25 destiné à être vaporisé en phase gazeuse pour être introduit dans l'organe de dépollution afin d'en améliorer l'efficacité. Or, dans la plupart des véhicules actuels, la multiplication des organes inclus dans la ligne d'échappement a tendance à réduire la longueur de tubulures disponible en amont de l'organe 30 de dépollution. De ce fait, le composant liquide libéré en amont de l'organe de dépollution par le dispositif d'injection d'un composant liquide ne parvient généralement à être vaporisé correctement 2906305 2 lorsqu'il pénètre dans l'organe de dépollution, et des traces de composant sous forme liquide subsistent dans les gaz d'échappement qui pénètrent dans l'organe de dépollution. Or, l'efficacité et la durabilité de l'organe de dépollution 5 sont directement liées à la nature du mélange qui arrive dans cet organe. Il est absolument nécessaire que l'organe de dépollution ne soit traversé que par un mélange à l'état gazeux. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu de proposer des dispositifs favorisant l'évaporation du composant liquide io dans la ligne d'échappement. Il peut s'agir en premier lieu de dispositifs externes à la ligne d'échappement, tels que des résistances électriques ou des bougies, qui modifient considérablement l'encombrement de la ligne d'échappement. Cette solution n'est pas acceptable car elle 15 modifie l'implantation de la ligne d'échappement sur le véhicule. Il peut s'agir en second lieu de dispositifs internes à la ligne d'échappement, tels que des grilles, plaques trouées ou éléments poreux, ou des dispositifs destinés à provoquer un mouvement aérodynamique tourbillonnaire, mais qui sont 20 disposés de manière perpendiculaire à l'écoulement des gaz. De ce fait, ils opposent d'une part une contre-pression notoire à l'écoulement des gaz, et ce faisant, ils pénalisent le rendement global du moteur. D'autre part, bon nombre de ces dispositifs internes sont 25 sujets à l'encrassement et aux bouchages. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment dans lequel le dispositif aval d'évaporation ne s'oppose pas à l'écoulement des gaz tout en permettant une vaporisation optimale du composant liquide, 30 dispositif qui peut facilement être monté dans un conduit d'échappement. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le dispositif aval 2906305 3 d'évaporation comporte au moins un conduit au sein duquel est agencée au moins une plaque qui est orientée sensiblement axialement dans le sens de l'écoulement du flux de gaz d'échappement, qui est distante des parois du conduit, qui 5 délimite dans le conduit deux veines d'écoulement du flux de gaz d'échappement, et qui est fixée à un porte-plaque, notamment par soudage ou par emboutissage dudit porte plaque, le porte-plaque étant maintenu par une bride de jonction interposée entre l'extrémité aval d'un conduit comportant le dispositif amont de io libération d'un composant liquide et l'extrémité amont du conduit. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - au moins une partie amont de la plaque, qui est agencée dans une zone de diffusion du dispositif amont de libération du composant liquide comporte au moins sur une de ses faces un 15 bossage destiné à créer dans la veine d'écoulement associée un flux de gaz d'échappement accéléré par effet venturi favorisant l'évaporation dudit composant liquide et son mélange avec les gaz d'échappement, - la plaque comporte un bossage sur chacune de ses faces 20 opposées, - la plaque comporte une partie aval qui est destinée à provoquer un écoulement tourbillonnaire du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé, - chaque bossage comporte une face aval dont la pente 25 décroît progressivement jusqu'à la partie aval, pour que la plaque présente sensiblement un profil d'ailette, - la plaque est d'épaisseur réduite pour d'une part provoquer son échauffement rapide dans le flux de gaz d'échappement et d'autre part pour ne pas opposer de résistance 30 au flux de gaz d'échappement, - la plaque est agencée sensiblement dans une zone médiane du conduit, de manière à être chauffée rapidement de part et d'autre par le flux de gaz d'échappement, 2906305 4 - le conduit comporte sur sa paroi, en amont du bossage de la partie amont de la plaque et du côté de la face de la plaque qui porte le bossage, un appendice en saillie qui est destiné, notamment pour des débits de gaz d'échappement réduits, à 5 dévier le flux de gaz d'échappement vers le bossage pour accélérer le chauffage de la plaque, -l'agencement comporte des moyens supplémentaires de chauffage du bossage de la partie amont de la plaque, - l'agencement comporte des moyens de diffusion sur la io plaque d'un composé chimique permettant d'abaisser la température d'évaporation du composant liquide, - le dispositif amont de libération d'un composant liquide comporte au moins un injecteur de composant liquide qui est destiné à pulvériser ledit composant liquide sous forme de 15 gouttelettes selon un cône de pulvérisation formant la zone de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont de la plaque, - le dispositif amont de libération d'un composant liquide comporte au moins un dispositif de goutte à goutte de composant liquide qui est destiné à délivrer du composant liquide sous forme 20 de gouttes au droit d'une zone de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont de la plaque, - le conduit comporte une pluralité de plaques qui sont fixées au porte-plaque, qui sont décalées verticalement unes par rapport aux autres et qui se chevauchent au moins en partie deux 25 à deux axialement, pour permettre au composant liquide de s'évaporer en tombant successivement d'une plaque sur l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés 30 dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un agencement selon un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel le 2906305 5 conduit comporte une plaque fixée à un porte-plaque maintenu dans le conduit par une bride. - la figure 2 est une vue schématique d'un agencement selon un second mode de réalisation de l'invention dans lequel le 5 conduit comporte une pluralité de plaques fixées à un porte-plaque maintenu dans le conduit par une bride. - la figure 3 est une vue schématique d'un agencement selon un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel la partie amont de la plaque comporte un bossage sur une des io ses faces ; - la figure 4 est une vue schématique d'un agencement selon un quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel la partie amont de la plaque comporte un bossage sur chacune des ses faces ; 15 - la figure 5 est une vue schématique d'un agencement selon un cinquième mode de réalisation de l'invention dans lequel le conduit comporte un appendice en saillie agencé axialement en amont du bossage de la plaque ; - la figure 6 est une vue schématique d'un agencement 20 selon un sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel le conduit comporte une pluralité de plaques décalées et dans lequel le dispositif amont de libération comporte un injecteur ; - la figure 7 est une vue schématique d'un agencement selon un septième mode de réalisation de l'invention dans lequel 25 le conduit comporte une pluralité de plaques décalées et dans lequel le dispositif amont de libération comporte un dispositif de goutte à goutte. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions 30 similaires. On a représenté sur les figures une partie d'un agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile. 2906305 6 De manière connue, l'agencement comporte au moins une ligne d'échappement (non représentée), agencée en aval d'un moteur thermique (non représenté) du véhicule, qui comporte au moins un organe de dépollution (non représenté) qui est destiné à 5 être traversé par les gaz d'échappement pour en assurer la dépollution. La ligne d'échappement comporte, en amont de l'organe de dépollution, un dispositif 10 amont de libération d'un composant liquide destiné à améliorer l'efficacité de l'organe de dépollution, io et un dispositif 12 aval d'évaporation qui est destiné à permettre la vaporisation du composant liquide "CL" libéré et son mélange avec les gaz "G" d'échappement préalablement à son introduction dans l'organe de dépollution. Il sera donc compris que le dispositif 10 amont de 15 libération d'un composant liquide est donc relié par son extrémité amont 14 à la ligne d'échappement du côté du moteur thermique (non représenté), et débite les gaz d'échappement auxquels est mêlé le composant liquide par son extrémité aval 16 dans l'extrémité amont 18 de l'organe 12 aval d'évaporation qui est 20 relié par son extrémité aval 20 à la ligne d'échappement du côté de la sortie (non représentée) des gaz. Conformément à l'invention, le dispositif 12 aval d'évaporation comporte au moins un conduit 22 au sein duquel est agencée au moins une plaque 24 qui est orientée sensiblement 25 axialement dans le sens de l'écoulement du flux de gaz "G" d'échappement, qui est distante des parois 26 du conduit 22, qui délimite dans le conduit 22 deux veines d'écoulement du flux de gaz G d'échappement, et qui est fixée,notamment par soudage, à un porte-plaque 48 qui est maintenu par une bride 50 de jonction 30 interposée entre l'extrémité aval 16 d'un conduit comportant le dispositif 10 amont de libération d'un composant liquide "CL" et l'extrémité 18 amont du conduit 22 comportant le dispositif 12 aval d'évaporation. 2906305 7 Avantageusement, la plaque 24, ainsi maintenue dans le conduit 22, permet la vaporisation du composant liquide "CL" libéré dans le conduit 22. Cette configuration générale a été représentée à la figure 1 5 qui représente un premier mode de réalisation de l'invention. Selon un second mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 2, le conduit 22 comporte une pluralité de plaques 24 qui sont fixées au porte-plaque 48, qui sont décalées verticalement unes par rapport aux autres et qui se io chevauchent au moins en partie deux à deux axialement, pour permettre au composant liquide "CL" de s'évaporer en tombant successivement d'une plaque 24 sur l'autre. Cette configuration permet avantageusement de multiplier la capacité d'évaporation en composant liquide "CL" de l'organe 15 12 aval d'évaporation en multipliant le nombre de plaques 24. Quel que soit le nombre de plaques 24 employées, chaque plaque 24 est d'épaisseur réduite. Cette configuration permet de provoquer son échauffement rapide dans le flux de gaz d'échappement "G", configuration qui permet notamment lors des 20 phases de démarrage du moteur de chauffer rapidement la plaque 24 pour qu'elle vaporise rapidement le composant liquide "CL". Avantageusement, l'épaisseur réduite de la plaque 24 permet aussi, à la différence des dispositifs connus de l'état de la technique, de ne pas opposer de résistance au flux de gaz 25 d'échappement "G". La plaque 24 est agencée sensiblement dans une zone médiane du conduit 22, de manière à être chauffée rapidement de part et d'autre par le flux de gaz "G" d'échappement. Par rapport à d'autres dispositifs connus de l'état de la technique qui sont liés 30 aux parois 26 du conduit 22, cette configuration permet aussi d'éviter le refroidissement de la plaque 24, ou du moins le ralentissement de l'élévation de température de ladite plaque 24, 2906305 8 par l'interaction des parois 26 du conduit 22 avec le milieu extérieur. Selon des modes de réalisation en variante qui ont été représentés aux figures 3 et suivantes, au moins une partie amont 5 28 de la plaque 24, qui est agencée dans une zone 30 de diffusion du dispositif 10 amont de libération du composant liquide "CL" comporte au moins sur une de ses faces 32 un bossage 34 destiné à créer dans la veine d'écoulement associée un flux "Ga" de gaz d'échappement accéléré par effet venturi favorisant io l'évaporation dudit composant liquide "CL" et son mélange avec les gaz "G" d'échappement. Ainsi, selon un troisième mode réalisation de l'invention qui a été représenté en particulier à la figure 3, la plaque 24 peut comporter un unique bossage 34. Dans ce cas, le flux accéléré 15 étant crée du côté de la plaque 24 qui comporte le bossage, ce côté sera tourné de préférence du côté de la zone 30 de libération du composant liquide "CL" afin que le maximum de ce composant soit diffusé sur le bossage 34 et ensuite vaporisé. Selon un quatrième mode de réalisation qui a été 20 représenté à la figure 4, la plaque 24 peut comporter un bossage 34 sur chacune de ses faces 32 opposées. Cette configuration est particulièrement avantageuse car elle permet la vaporisation par effet venturi du composant liquide CL qui atteindrait la plaque sur sa face 32 située du côté opposé à la zone 30 de libération. 25 Quel que soit le mode de réalisation envisagé, la plaque 24 comporte une partie aval 36 qui est destinée à provoquer un écoulement tourbillonnaire "T" du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé. Selon un cinquième mode de réalisation qui a été 30 représenté à la figure 5, le conduit 22 comporte sur sa paroi 26, en amont du bossage 34 de la partie amont 28 de la plaque 24 et du côté de la face 32 de la plaque 24 qui porte le bossage 34, un appendice 38 en saillie qui est destiné à dévier le flux de gaz "G" 2906305 9 d'échappement vers le bossage 34 pour accélérer le chauffage de la plaque. En effet, cet appendice 38 est plus particulièrement destiné à accélérer le chauffage de la plaque 24 lorsque le 5 conduit 22 est parcouru par des gaz "G" d'échappement de débit réduit, ce qui est le cas pour des vitesses réduites de rotation du moteur qui correspondent de surcroît à une production de gaz d'échappement de température réduite. L'appendice 38 en saillie permet de compenser la température relativement réduite des gaz io d'échappement en les orientant sur le bossage 34 de manière à accélérer son réchauffement. Sur la figure 5, il a été représenté une plaque 24 ne comportant qu'un seul bossage 34, mais il sera compris que cette appendice 38 peut être associé à une plaque 24 à deux bossages 15 34 ou à tout autre forme de plaque 24 qui sera décrite dans la suite de la présente description. Il existe aussi d'autres possibilités de pallier à un débit de gaz "G" ne permettant qu'insuffisamment de réchauffer la plaque 24. 20 Ainsi, en variante, comme l'illustre la figure 4, l'agence-ment peut comporter des moyens 40 supplémentaires de chauffage du bossage 34 de la partie amont 28 de la plaque 24. Ces moyens peuvent consister en des moyens rapportés à l'intérieur du bossage, par exemple une résistance électrique 25 incluse dans le bossage ou tout autre moyen de chauffage. Il est aussi possible, en variante (non représentée) d'utiliser dans l'agencement des moyens de diffusion sur la plaque 24 d'un composé chimique supplémentaire permettant d'abaisser la température d'évaporation du composant liquide, de 30 sorte qu'un réchauffement élevé de la plaque 24 ne soit plus nécessaire. Une autre caractéristique avantageuse des modes de réalisation de l'invention comportant des bossages 24 est que 2906305 i0 chaque bossage 24 peut comporter une face aval 42 dont la pente décroît progressivement jusqu'à la partie aval 36, pour que la plaque 24 présente sensiblement un profil d'ailette. Cette configuration a été représentée en particulier aux 5 figures 6 et 7, qui illustrent par ailleurs des sixième et septième modes de réalisation de l'invention. Sur ces figures on a représenté une pluralité de plaques 24 reliées au porte-plaque 48 pour chaque conduit 22, mais il sera compris que le conduit 22 peut ne comporter qu'une plaque 24 du type précédemment io décrit. Selon un sixième mode de l'invention qui a été représenté à la figure 6, le dispositif 10 amont de libération du composant liquide "CL" peut comporter au moins un injecteur 44 de composant liquide qui est destiné à pulvériser le composant 15 liquide sous forme de gouttelettes selon un cône 30 de pulvérisation formant la zone de diffusion 30 dans laquelle est agencée la partie amont 28 de la plaque 24. En variante, selon un septième mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 7, le dispositif 10 20 amont de libération du composant liquide "CL" peut comporter au moins un dispositif 46 de goutte à goutte qui est destiné à délivrer du composant liquide sous forme de gouttes au droit d'une zone 30 de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont 28 de la plaque 24. 25 L'invention permet donc d'améliorer sensiblement les performances d'un organe de dépollution. REVENDICATIONS 1. Agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile, du type qui comporte au moins une ligne d'échappement, agencée en aval d'un moteur thermique du véhicule, qui comporte au moins un organe de dépollution qui est destiné à être traversé par les gaz d'échappement pour en assurer la dépollution, et du type dans lequel la ligne d'échappement comporte en amont de l'organe de dépollution, un dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) io destiné à améliorer l'efficacité de l'organe de dépollution, et un dispositif (12) aval d'évaporation qui est destiné à permettre la vaporisation du composant liquide (CL) libéré et son mélange avec les gaz (G) d'échappement préalablement à son introduction dans l'organe de dépollution, 15 caractérisé en ce que le dispositif (10) aval d'évaporation comporte au moins un conduit (22) au sein duquel est agencée au moins une plaque (24) qui est orientée sensiblement axialement dans le sens de l'écoulement du flux de gaz (G) d'échappement, qui est distante des parois (26) du conduit (22), qui délimite dans 20 le conduit (22) deux veines d'écoulement du flux de gaz (G) d'échappement, et qui est fixée à un porte-plaque (48), notamment par soudage ou par emboutissage dudit porte-plaque (48), le porte-plaque (48) étant maintenu par une bride (50) de jonction interposée entre l'extrémité aval (16) d'un conduit 25 comportant le dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) et l'extrémité (18) amont du conduit (22) comportant le dispositif (12) aval d'évaporation. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie amont (28) de la plaque (24), qui est 30 agencée dans une zone (30) de diffusion du dispositif (10) amont de libération du composant liquide comporte au moins sur une de ses faces (32) un bossage (34) destiné à créer dans la veine d'écoulement associée un flux (Ga) de gaz d'échappement 2906305 12 accéléré par effet venturi favorisant l'évaporation dudit composant liquide (CL) et son mélange avec les gaz (G) d'échappement. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque (24) comporte un bossage (34) 5 sur chacune de ses faces (32) opposées. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (24) comporte une partie aval (36) qui est destinée à provoquer un écoulement tourbillonnaire (T) du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé. 5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque bossage (34) comporte une face aval (42) dont la pente décroît progressivement jusqu'à la partie aval (36), pour que la plaque (24) présente sensiblement un profil d'ailette. 6. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (24) est d'épaisseur réduite pour d'une part provoquer son échauffement rapide dans le flux de gaz (G) d'échappement et d'autre part pour ne pas opposer de résistance au flux de gaz (G) d'échappement. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (24) est agencée sensiblement dans une zone médiane du conduit (22), de manière à être chauffée rapidement de part et d'autre par le flux de gaz (G) d'échappement. 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (22) comporte sur sa paroi (26), en amont du bossage (34) de la partie amont (28) de la plaque (24) et du côté de la face (32) de la plaque (24) qui porte le bossage (34), un appendice (38) en saillie qui est destiné, notamment pour des débits de gaz (G) d'échappement réduits, à dévier le flux (G) de gaz d'échappement vers le bossage (34) pour accélérer le chauffage de la plaque (24). 2906305 13 9. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (40) supplémentaires de chauffage du bossage (34) de la partie amont (28) de la plaque (24). 5 10. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de diffusion sur la plaque (24) d'un composé chimique permettant d'abaisser la température d'évaporation du composant liquide. 11. Agencement selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) comporte au moins un injecteur (44) de composant liquide (CL) qui est destiné à pulvériser ledit composant liquide sous forme de gouttelettes selon un cône (30) de pulvérisation formant la zone de diffusion 15 dans laquelle est agencée la partie amont (28) de la plaque (24). 12. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) comporte au moins un dispositif (46) de goutte à goutte de composant liquide qui est destiné à délivrer 20 du composant liquide (CL) sous forme de gouttes au droit d'une zone (30) de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont (28) de la plaque (24). 13. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (22) comporte une 25 pluralité de plaques (24) qui sont fixées au porte plaque (48), qui sont décalées verticalement unes par rapport aux autres et qui se chevauchent au moins en partie deux à deux axialement, pour permettre au composant liquide (CL) de s'évaporer en tombant successivement d'une plaque (24) sur l'autre. 30