Brevet FR2906303A1 — publié le 20080328

"Agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile muni d'une plaque recourbée d'évaporation" 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 io 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 amont de libération d'un composant liquide destiné à améliorer l'efficacité de l'organe de 15 dépollution, et un dispositif aval d'évaporation qui est destiné à 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 20 type pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule 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 25 actuels des dispositifs de libération d'un composant liquide qui est 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 30 réduire la longueur de tubulures disponible en amont de l'organe de dépollution. De ce fait, le composant liquide libéré en amont de l'organe de dépollution par le dispositif d'injection d'un composant 2906303 2 liquide ne parvient généralement à être vaporisé correctement 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. 5 Or, l'efficacité et la durabilité de l'organe de dépollution est directement liée 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 io des dispositifs favorisant l'évaporation du composant liquide 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 15 ligne d'échappement. Cette solution n'est pas acceptable car elle 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 dispositifs destinés à provoquer un 20 mouvement aérodynamique tourbillonnaire, mais qui sont disposés de manière perpendiculaire à l'écoulement des gaz. De ce fait, ils imposent 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 25 internes, sont 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 30 liquide. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le dispositif aval d'évaporation comporte au moins un conduit au sein duquel est 2906303 3 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, dont au moins une partie amont est agencée dans une zone de diffusion 5 du dispositif amont de libération du composant liquide et est destinée à favoriser l'évaporation dudit composant liquide et son mélange avec les gaz d'échappement, et dont une partie aval recourbée est destinée à provoquer un écoulement tourbillonnaire du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé. io Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -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 au flux de gaz d'échappement, 15 - 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, - le dispositif amont de libération d'un composant liquide comporte au moins un injecteur de composant liquide qui est 20 destinée à pulvériser ledit composant liquide sous forme de 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 25 liquide qui est destiné à délivrer du composant liquide sous forme de gouttes au droit d'une zone de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont de la plaque, - la partie aval recourbée de la plaque est susceptible d'être aplanie dans le prolongement de la partie amont et du flux 30 de gaz d'échappement lorsque la température des gaz d'échappement est supérieure à une température déterminée. - au moins la partie aval recourbée de la plaque est réalisée dans un matériau thermiquement déformable à partir 2906303 4 d'une température déterminée, pour que ladite partie aval recourbée s'aplanisse dans le prolongement de la partie amont et du flux de gaz d'échappement lorsque la plaque est soumise à des gaz d'échappement de température supérieure à la 5 température déterminée, - au moins la partie aval recourbée de la plaque est susceptible d'être aplanie dans le prolongement de la partie amont et du flux de gaz d'échappement par un dispositif mécanique d'actionnement extérieur qui est commandé en io réponse à la détection d'une température de gaz d'échappement supérieure à une température déterminée. 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 15 dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un agencement selon un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel la partie aval de la plaque occupe une configuration recourbée, - la figure 2 est une vue schématique de l'agencement de 20 la figure 1 dans laquelle la partie aval de la plaque occupe une configuration aplanie - la figure 3 est une vue schématique d'un agencement selon un second mode de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence 25 identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté sur les figures une partie d'un agencement pour la dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile. 30 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 2906303 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 5 liquide 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" et son mélange avec les gaz "G" d'échappement préalablement à son introduction dans l'organe de dépollution. io Il sera donc compris que le dispositif 12 amont de libération du composant liquide "CL" 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 15 dans l'extrémité amont 18 de l'organe 12 aval d'évaporation qui est 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 10 aval d'évaporation comporte au moins un conduit 22 au sein duquel est 20 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, dont au moins une partie amont 28 est agencée dans une zone 30 de diffusion du dispositif 10 amont de libération du composant liquide 25 et est destinée à favoriser l'évaporation dudit composant liquide "CL" et son mélange avec les gaz "G" d'échappement, et dont une partie aval 32 recourbée est destinée à provoquer un écoulement tourbillonnaire "T" du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé. 30 Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la partie aval 32 recourbée se courbe progressivement vers l'aval de la plaque 32 de telle sorte qu'elle détermine dans le conduit 22 une 2906303 6 section de passage restreinte 34 des gaz "G" qui assure un brassage des gaz d'échappement "G" et du composant vaporisé. Le composant liquide "CL" qui est diffusé sur la plaque 24 progresse d'amont en aval sur la plaque 24 tout en s'évaporant, et 5 la partie aval 32 de la plaque 24 crée dans une zone aval 36, agencée immédiatement en aval de la section de passage restreinte 34, un écoulement tourbillonnaire "T" du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé qui améliore encore le mélange. io Par ailleurs, la plaque plane 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 phases de démarrage du moteur de chauffer rapidement la plaque plane 24 pour qu'elle vaporise rapidement le 15 composant liquide "CL". Avantageusement, l'épaisseur réduite de la plaque plane 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 d'échappement "G". 20 La plaque plane 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 aux parois 26 du conduit 22, cette 25 configuration permet aussi d'éviter le refroidissement de la plaque plane 24, ou du moins le ralentissement de l'élévation de température de ladite plaque plane 24, par l'interaction des parois 26 du conduit 22 avec le milieu extérieur. Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui a 30 été représenté aux figures 1 et 2, le dispositif 10 amont de libération d'un composant liquide "CL" comporte au moins un injecteur 38 de composant liquide qui est destiné à pulvériser ledit composant liquide "CL" sous forme de gouttelettes selon un 2906303 7 cône 30 de pulvérisation formant la zone de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont 28 de la plaque 24. Selon un second mode de réalisation en variante qui a été représenté à la figure 3, le dispositif 10 amont de libération du 5 composant liquide "CL" comporte au moins un dispositif 40 de goutte à goutte de composant liquide 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. Cette configuration permet de libérer dans les gaz io d'échappement "G" des quantités supérieures de composant liquide. Une autre caractéristique essentielle de l'invention est que la partie aval 32 de la plaque peut être sélectivement recourbée ou non. En effet, la partie aval 32 recourbée de la plaque 24 est 15 susceptible d'être aplanie dans le prolongement de la partie amont 28 et du flux de gaz "G" d'échappement lorsque la température des gaz "G" d'échappement est supérieure à une température déterminée. En effet, les points de fonctionnement du moteur les plus 20 sensibles aux pertes de charge sont aussi les points de fonctionnement du moteur où les gaz "G" d'échappement sont les plus chauds, et pour lesquels la partie aval 32 recourbée n'est pas nécessaire à une bonne vaporisation du composant liquide "CL" dans les gaz "G" d'échappement. Il importe donc de pouvoir 25 aplanir la partie aval 32 recourbée pour toute température supérieure à une température déterminée correspondant au point de fonctionnement du moteur précédemment décrit. Ainsi, selon une configuration qui a été représentée à titre d'exemple aux figures 1 et 2, au moins la partie aval 32 recourbée 30 de la plaque 24 peut être réalisée dans un matériau thermiquement déformable à partir d'une température déterminée, pour que ladite partie 32 aval recourbée s'aplanisse dans le prolongement de la partie amont 28 et du flux de gaz 2906303 8 d'échappement lorsque la plaque est soumise à des gaz d'échappement de température supérieure à la température déterminée, comme représenté à la figure 2. En variante (non représentée), la partie aval recourbée de 5 la plaque pourrait être aplanie dans le prolongement de la partie amont 28 et du flux de gaz "G" d'échappement par un dispositif mécanique d'actionnement extérieur qui serait commandé en réponse à la détection d'une température de gaz d'échappement supérieure à une température déterminée. io 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), dont au moins 20 une partie amont (28) est agencée dans une zone (30) de diffusion du dispositif (10) amont de libération du composant liquide et est destinée à favoriser l'évaporation dudit composant liquide (CL) et son mélange avec les gaz (G) d'échappement, et dont une partie aval (32) recourbée est destinée à provoquer un 25 écoulement tourbillonnaire (T) du mélange de gaz d'échappement et de composant vaporisé. 2. Agencement selon la revendication 1, 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) 30 d'échappement et d'autre part pour ne pas opposer de résistance au flux de gaz (G) d'échappement. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque (24) est agencée sensiblement 2906303 i0 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. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) comporte au moins un injecteur de composant liquide qui est destiné à pulvériser ledit composant liquide sous forme de gouttelettes selon un cône de pulvérisation formant la zone de diffusion dans laquelle est io agencée la partie amont de la plaque. 5. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif (10) amont de libération d'un composant liquide (CL) comporte au moins un dispositif de goutte à goutte de composant liquide qui est destiné à délivrer du 15 composant liquide sous forme de gouttes au droit d'une zone de diffusion dans laquelle est agencée la partie amont de la plaque. 6. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie aval (32) recourbée de la plaque (24) est susceptible d'être aplanie dans le 20 prolongement de la partie amont (28) et du flux de gaz (G) d'échappement lorsque la température des gaz (G) d'échappement est supérieure à une température déterminée. 7. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que au moins la partie aval recourbée (32) de 25 la plaque (24) est réalisée dans un matériau thermiquement déformable à partir d'une température déterminée, pour que ladite partie aval (32) recourbée s'aplanisse dans le prolongement de la partie amont (28) et du flux de gaz (G) d'échappement lorsque la plaque (24) est soumise à des gaz (G) d'échappement de 30 température supérieure à la température déterminée. 8. Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins la partie aval (32) recourbée de la plaque (24) est susceptible d'être aplanie dans le prolongement de la partie 2906303 Il amont (28) et du flux de gaz (G) d'échappement par un dispositif mécanique d'actionnement extérieur qui est commandé en réponse à la détection d'une température de gaz (G) d'échappement supérieure à une température déterminée. 5