Brevet FR2921438A1 — publié le 20090327

Dispositif de vaporisation de carburant. L'invention concerne un dispositif de vaporisation de carburant, en particulier pour injecter du carburant dans une tubulure d'échappement. Les systèmes de dépollution prévus pour les véhicules automobile, tel qu'un filtre à particules, nécessitent des phases de fonctionnement à haute température, par exemple dans une phase de régénération du filtre à particules. Pour cela il est connu d'injecter du carburant vaporisé dans la tubulure d'échappement, lequel carburant augmente la température des gaz d'échappement en brûlant. Le document EP 1 643 092 montre par exemple un dispositif de vaporisation de carburant pour injecter du carburant dans une tubulure d'échappement. Le dispositif comporte une chambre de préchauffage alimentée en carburant, une vanne de commande et une chambre de vaporisation dans laquelle une bougie alimentée électriquement fait saillie. Le carburant en provenance du réservoir passe par la chambre de préchauffage puis par la chambre de vaporisation où il se vaporise sous l'effet de la chaleur produite par la bougie. La vapeur du carburant passe alors dans la tubulure d'échappement. Ce système nécessite une puissance électrique importante pour vaporiser un débit suffisant de carburant. C'est donc un objectif de fournir un dispositif de vaporisation de carburant dont la consommation électrique soit contrôlée. C'est aussi un autre objectif de proposer une construction simple du dispositif. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de vaporisation de carburant comportant une chambre de vaporisation, une tubulure d'échappement d'un moteur à combustion interne, des moyens de préchauffage dans la chambre pour vaporiser du carburant. Au moins une paroi de la chambre est commune avec une paroi de la tubulure d'échappement. La paroi de la tubulure est chauffée par les gaz d'échappement issu du moteur. En mettant une paroi de la chambre de vaporisation en commun avec la tubulure, on permet le transfert de chaleur des gaz d'échappement vers la chambre de vaporisation, ce qui permet de diminuer les besoins en énergie électrique du dispositif. Selon un premier mode de réalisation, la chambre est formée par une cloche rapportée sur la tubulure d'échappement. La tubulure réalise la paroi de fermeture de la cloche. D'un côté de la tubulure se trouve le passage des gaz d'échappement, de l'autre la chambre de vaporisation délimitée par la cloche. La cloche est fixée par exemple par soudure sur la tubulure d'échappement. La technique de soudure est parfaitement adaptée aux techniques actuelles utilisées pour la fabrication des tubulures d'échappement. Selon une disposition particulière, le dispositif comporte un tube de sortie reliant la chambre de vaporisation et l'intérieur de la tubulure d'échappement. Le tube de sortie permet le passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure. Selon un perfectionnement, le tube de sortie est débouchant en forme de biseau, l'ouverture étant orientée vers l'aval. On crée ainsi une aspiration au niveau du tube de sortie, ce qui facilite le transfert du carburant vaporisé vers la tubulure. Selon un deuxième mode de réalisation, la chambre est délimitée par un tube de vaporisation traversant l'intérieur de la tubulure. Le tube de vaporisation se trouvant dans le flux des gaz d'échappement, il est également réchauffé par ceux-ci et il participe à la vaporisation du carburant lorsque celui-ci s'écoule dans le tube. De manière particulière, le tube de vaporisation est percé pour former un passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure. Selon une disposition constructive, la tubulure d'échappement comporte au moins un bossage pour le passage du tube d'évaporation. Le bossage est réalisé de préférence par déformation plastique de la tubulure, par exemple par fluotournage. Pour les deux modes de réalisation, le dispositif comporte au moins une bougie de préchauffage comme moyens de chauffage, une partie active de la bougie faisant saillie dans la chambre de vaporisation. L'utilisation d'une bougie de préchauffage, du type utilisé pour faire saillie à l'intérieur des chambres de combustion d'un moteur Diesel, ne nécessite pas de développement spécifique de ces moyens de chauffage, ce qui limite les coûts d'adoption d'une telle solution. De manière particulière, le dispositif comporte un support tubulaire pour la fixation de la bougie. La bougie est apte à être logée dans le support tubulaire, et fixée par exemple par vissage. Selon une disposition spécifique, le support tubulaire est fixé par soudure à la chambre de vaporisation. Dans le cas d'une tubulure avec au moins un bossage, le support tubulaire est fixé au niveau du bossage, par exemple par la soudure. Le dispositif comporte également un tube d'amenée de carburant débouchant dans la chambre de vaporisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur thermique incorporant un dispositif conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; -la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 ; -la figure 7 est une vue du détail VII de la figure 6 ; - les figures 8 à 11 sont des vues similaires à la figure 6 de variantes du premier ou du deuxième mode de réalisation. Un véhicule automobile comporte un moteur 3 thermique équipé d'un système de dépollution, tel qu'un filtre à particules 5. Le moteur 3 est représenté de manière schématique sur la figure 1. Le moteur 3 comporte un collecteur d'échappement 4 pour recevoir les gaz d'échappement issus de la combustion, suivi par une tubulure 2 d'échappement qui amène les gaz d'échappement vers le filtre à particules 5. Le système de dépollution comporte un dispositif de vaporisation 1 de carburant conforme à l'invention pour injecter du carburant dans la tubulure 2. Une pompe 6 reliée à un réservoir 7 de carburant permet de mettre du carburant sous pression et de le distribuer au dispositif de vaporisation 1. Un premier mode de réalisation du dispositif 1 selon l'invention est représenté sur les figures 2 à 4. La tubulure 2 d'échappement comporte une bride 20 à chacune de ses extrémités. Une chambre de vaporisation 11 est formée par une cloche 12 rapportée et soudée sur la tubulure 2 d'échappement. Ainsi, une partie 21 de la paroi de la tubulure 2 est commune avec la chambre de vaporisation 11. Deux supports tubulaires 13, 14 débouchant dans la chambre de vaporisation 11 sont fixés par soudure sur la cloche 12. Chaque support tubulaire 13, 14 comporte une bougie de préchauffage 15 vissée dans le support tubulaire 13, 14 et qui sert de moyens de chauffage. Une partie active 130, 140 de la bougie fait saillie dans la chambre de vaporisation 11. Les parties actives 130, 140 sont susceptibles d'être chauffées par des moyens électriques intégrés aux bougies 15 et alimentés par des fils électriques, non représentés, connectés sur des cosses 131, 141 à l'extrémité des bougies opposée à la partie active 130, 140. Un tube d'amenée 16 de carburant est rapporté également par soudure sur la cloche 12 et débouche dans la chambre de vaporisation 11. Le tube d'amenée 16 est destiné à être connecté à la pompe 6 à carburant par un tuyau souple 8. Un tube de sortie 17 relie la chambre de vaporisation 11 et l'intérieur de la tubulure 2 d'échappement en traversant la paroi commune 21. Le tube de sortie 17 est débouchant dans la tubulure 2 en forme de biseau 170, l'ouverture étant orientée vers l'aval. Les supports tubulaires 13, 14 et le tube d'amenée 16 sont réalisés par exemple par fluotournage. En fonctionnement normal, les gaz d'échappement circulent dans la tubulure 2 dans le sens de la flèche F1 de la figure 2. La température des gaz d'échappement permet de maintenir la paroi de la tubulure 2, et en particulier la paroi commune 21 à la tubulure 2 et à la chambre de vaporisation 11 à une température élevée. Lorsqu'il est souhaité d'injecter du carburant dans la tubulure 2, la pompe 6 est activée et du carburant est amené par le tuyau souple 8 dans le tube d'amenée 16. Dans le même temps, les bougies de préchauffage 15 sont activées et la partie active 150 de celles-ci monte en température. Le carburant pénètre dans la chambre de vaporisation 11 où il est vaporisé par la chaleur apportée par les bougies de préchauffage 15 et par la paroi commune 21. La vapeur de carburant s'échappe alors de la chambre de vaporisation 11 par le tube de sortie 17 et pénètre à l'intérieur de la tubulure 2 où elle est emportée par le flux des gaz d'échappement. Dans un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 10, représenté sur les figures 5 à 7, un tube de vaporisation 100 de forme cintrée traverse l'intérieur de la tubulure 20 en deux endroits, la chambre de vaporisation 110 étant délimitée par l'intérieur du tube de vaporisation 110. Ainsi la paroi du tube de vaporisation 100 à l'intérieur de la tubulure 20 est commune à la chambre de vaporisation 110 et à la tubulure 20 et est en contact direct avec les gaz d'échappement qui traversent la tubulure 20. Le tube de vaporisation 100 comporte des perçages 112 pour former un passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure 2. La tubulure 20 d'échappement comporte deux bossages 201 pour le passage du tube de vaporisation 100. Un support tubulaire 103, 104 est fixé en bout sur le bossage 201 et en étant emmanché sur l'extrémité du tube de vaporisation 100 faisant saillie à l'extérieur du bossage 201. Un cordon de soudure 109 fixe ensembles le bossage 201, le tube de vaporisation 100 et le support tubulaire 103, 104. Un tube d'amenée 106, 107 de carburant est fixé également par soudure sur chaque support tubulaire 103, 104 et débouche radialement à l'intérieur du support tubulaire 103, 104. Une bougie 15 est fixée par vissage à l'intérieur de chaque support tubulaire 103, 104, avec une partie active 150 en regard du débouché du tube d'amenée 106, 107. En fonctionnement normal, les gaz d'échappement circulent dans la tubulure 2 dans le sens de la flèche F2 de la figure 5. La température des gaz d'échappement permet de maintenir la paroi de la tubulure 20, et en particulier la paroi du tube de vaporisation 100 à une température élevée. Lorsqu'il est souhaité d'injecter du carburant dans la tubulure 20, la pompe 6 est activée et du carburant est amené par le tuyau souple 8 dans les tubes d'amenée 106, 107. Dans le même temps, les bougies de préchauffage 15 sont activées et la partie active 150 de celles-ci monte en température. Le carburant pénètre dans la chambre de vaporisation 110 où il est d'abord vaporisé par la chaleur apportée par les bougies de préchauffage, et si une partie du carburant n'est pas encore vaporisée, par la chaleur amenée par le tube de vaporisation. La vapeur de carburant s'échappe alors de la chambre de vaporisation par les perçages du tube de vaporisation et pénètre à l'intérieur de la tubulure 2 où elle est emportée par le flux des gaz d'échappement. La figure 8 montre une variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 201. La chambre de vaporisation 210 est formée par les extrémités des supports tubulaires 203, 204 connectés entre eux en angle, et prolongée par un tube de sortie 217. La chambre de vaporisation 210 fait saillie dans la tubulure 202 et le tube de sortie 217 est entièrement dans la tubulure 202. Dans une autre variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 301, montrée sur la figure 9, la chambre de vaporisation 310 est formée par un tube coudé 312 dont les extrémités reçoivent deux supports tubulaires 303, 304. La partie externe 3120 du tube coudé fait saillie à l'intérieur de la tubulure 2. Le tube de sortie 317 est fixé sur ladite partie externe 3120 du tube coudé 312. Une autre variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 401 est représentée sur la figure 10. Contrairement à la variante précédente de la figure 9, le tube 412 formant la chambre de vaporisation 410 est droit et fait saillie partiellement dans la tubulure 402, de manière tangentielle. Dans une variante du deuxième mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 501, représentée sur la figure 11, le tube de vaporisation 10 512 est droit et traverse la tubulure 502 de part en part selon un diamètre. Les supports tubulaires 503, 504 sont fixés de part et d'autre du tube de vaporisation 512, de manière sensiblement symétrique. Le tube de vaporisation 512 est percé sensiblement au centre de la tubulure 2, le perçage 5120 étant orienté vers l'aval. REVENDICATIONS 1. Dispositif de vaporisation de carburant comportant une chambre de vaporisation (11), une tubulure (2) d'échappement d'un moteur (3) à combustion interne, des moyens de préchauffage (15) dans la chambre pour vaporiser du carburant, caractérisé en ce que au moins une paroi de la chambre est commune avec une paroi de la tubulure (2) d'échappement. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la chambre est formée par une cloche (12) rapportée sur la tubulure (2) d'échappement. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la cloche (12) est fixée par soudure sur la tubulure (2) d'échappement. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un tube de sortie (17) reliant la chambre de vaporisation (11) et l'intérieur de la tubulure (2) d'échappement. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le tube de sortie (17) est débouchant en forme de biseau, l'ouverture étant orientée vers l'aval. 6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la chambre (110) est délimitée par un tube de vaporisation (100) traversant l'intérieur de la tubulure (2). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le tube de vaporisation (100) est percé pour former un passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure (2). 8. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la tubulure (2) d'échappement comporte au moins un bossage (201) pour le passage du tube de vaporisation (100). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bougie de préchauffage (15) comme moyens de préchauffage, une partie active (150) de la bougie faisant saillie dans la chambre de vaporisation (11). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un support tubulaire (13, 14) pour la fixation de la bougie (15). 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le support tubulaire (13, 14) est fixé par soudure à la chambre de vaporisation (11). 12. Dispositif selon les revendications 11 et 8 prises en combinaison, dans lequel le support tubulaire (13, 14) est fixé au niveau du bossage (201). 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un tube d'amenée (16) de carburant débouchant dans la chambre de vaporisation (11).