Brevet FR2925583A3 — publié le 20090626

FR 2925583 A3 20090626 FR 0760212 A 20071221 DISPOSITIF DE DEPOLLUTION DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, et plus particulièrement les dispositifs de dépollution qui comportent : - un moyen d'injection d'un agent réducteur sous forme liquide dans un conduit traversé par les gaz d'échappement ; - un moyen d'oxydation des HC et CO contenu dans les gaz d'échappement, disposé en aval du moyen d'injection. Dans certains modes de fonctionnement du moteur, les gaz d'échappement ne possèdent pas une température suffisante pour que la vaporisation de l'agent réducteur injecté à l'échappement s'effectue correctement. L'agent réducteur ainsi projeté, qui est préférentiellement du carburant, ne se vaporise pas toujours, peut ruisseler sur les parois de la ligne d'échappement et ne participe pas au réchauffement et/ou à l'augmentation de richesse des gaz d'échappement. Il est alors nécessaire d'injecter plus de carburant, ce qui augmente la consommation du moteur et provoque plus de carburant imbrûlé rejeté dans l'atmosphère. Pour pallier à cet inconvénient, les dispositifs comportent en plus - une cible de pulvérisation de l'agent réducteur ; - et des moyens de chauffage de la cible. Les moyens de chauffage connus comportent de manière générale une résistance permettant de chauffer électriquement la cible de pulvérisation. Un inconvénient de ce moyens de chauffage et qu'il faut un apport énergie électrique extérieur. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus, en fournissant un dispositif dans lequel les moyens de chauffage de la cible comportent : un premier élément accumulant la chaleur des gaz d'échappement qui sortent du moyen d'oxydation ; et un deuxième élément conducteur de chaleur et relié d'une part au premier élément et d'autre part à la cible. 2 L'invention fournit également un procédé de dépollution des gaz d'échappement consistant à traiter les HC CO des gaz d'échappement par oxydation, puis à prélever une partie de la chaleur des gaz d'échappement traité pour chauffer un agent réducteur introduit en amont du traitement des HC et CO des gaz d'échappement. Mais l'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre illustratif, et dans lesquels : la figure 1 montre de façon schématique un premier mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention ; la figure 2 montre de façon schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention ; la figure 3 montre de façon schématique un exemple du premier élément accumulant la chaleur des gaz d'échappement. Sur les figures et dans la description qui va suivre, les éléments identiques ou ayant la même fonction sont indiqués avec la même référence numérique. Le moteur à combustion interne comporte une ligne d'échappement traversée par les gaz d'échappement et qui comporte notamment le dispositif de dépollution. Le dispositif comporte, conformément aux figures 1 et 2, un conduit 1 traversé par les gaz d'échappement. Il comporte également un moyen d'oxydation 2 des HC et CO contenu dans les gaz d'échappement. II peut s'agir d'un catalyseur d'oxydation bien connu de l'homme du métier. Le catalyseur peut se trouver dans un boîtier prévu à cet effet et relié au conduit 1. Le dispositif comporte un moyen d'injection 3 d'un agent réducteur sous forme liquide. Ce moyen, pouvant correspondre à un injecteur de carburant 3, injecte du carburant sous forme liquide dans le conduit 1 traversé par les gaz d'échappement. Le catalyseur d'oxydation 2 est disposé en aval de l'injecteur de carburant 3, pris par rapport au sens de circulation du flux de gaz d'échappement. L'injecteur 3 est placé pour injecter le carburant vers une cible de pulvérisation 4. Cette cible 4 peut être de formes diverses, elle peut par exemple consister en une plaque rapportée dans le conduit 1. La cible 4 possède des dimensions qui sont définies pour vaporiser un débit de carburant prédéfini à une température de cible prédéfinie. La cible 4 est également conçue de sorte que les pertes thermiques par conduction avec la ligne d'échappement, notamment le conduit 1, soit les plus petites possibles. La cible 4 est disposée entre le moyen d'injection 3 et le moyen d'oxydation 2. Le dispositif comporte des moyens de chauffage de la cible. Conformément à l'invention, ces moyens de chauffage comportent un premier 3 élément 10 accumulant la chaleur des gaz d'échappement qui sortent du moyen d'oxydation 2 et un deuxième élément 20 qui est conducteur de chaleur et qui est relié d'une part au premier élément 10 et d'autre part à la cible 4. Les matériaux utilisés pour les deux éléments sont par exemple des matériaux métalliques, tels que le l'aluminium ou encore le cuivre, car ils sont de bons conducteurs de chaleur. Le premier élément 10 est de préférence disposé dans le flux de gaz d'échappement sortant du catalyseur d'oxydation 2, et il est conçu de sorte à minimiser les perturbations du flux de gaz d'échappement. Le dispositif selon l'invention fait appel au procédé inventif qui consiste à traiter les HC CO des gaz d'échappement par une réaction d'oxydation, puis à prélever une partie de la chaleur des gaz d'échappement traité pour chauffer un agent réducteur introduit en amont du traitement des HC et CO des gaz d'échappement. Les HC et CO qui sont traités peuvent provenir du moteur ou encore de l'injecteur de carburant 3 dans le conduit 1. La particularité du catalyseur d'oxydation 2 est que la réaction d'oxydation des HC et CO qui s'y déroule est exothermique, ce qui rend les gaz d'échappement plus chaud en aval du catalyseur 2 qu'en amont. On peut ainsi utiliser cette chaleur pour réchauffer la cible de pulvérisation 4 et favoriser la vaporisation du carburant lorsque les conditions ne le permettent pas. La partie de chaleur des gaz d'échappement peut de préférence se faire par une perturbation du flux, la plus petite possible. Conformément à la figure 3, le premier élément 10 peut être constitué d'ailettes 11 disposées autour d'une pièce centrale 12. Les ailettes 11 augmentent la surface d'échange avec le flux de gaz d'échappement qui sortent du catalyseur d'oxydation 2, pour chauffer le premier élément 10 le plus rapidement possible à la température des gaz d'échappement. Le deuxième élément 20 peut être réalisé sous la forme d'une barre conductrice, de préférence métallique, et qui peut être recouvert d'une couche en matériau isolant thermiquement, afin de renvoyer la chaleur prélevée aux gaz d'échappement sans déperdition de chaleur vers la cible 4. La barre conductrice peut comporter la pièce centrale 12 autour de laquelle sont disposées les ailettes 11, cette partie n'étant alors pas recouverte de la couche en matériau isolant. L'extrémité opposée peut être reliée à la cible, ou encore constituer elle-même la cible. L'inertie thermique du deuxième élément 20 est de préférence inférieure à celle du conduit 1. Selon le mode de réalisation de la figure 1, le deuxième élément 20 des moyens de chauffage traverse le catalyseur d'oxydation 2. Le catalyseur d'oxydation 2 est réalisé de sorte qu'il définisse un orifice traversant pour le passage du deuxième élément 20. L'avantage est que le deuxième élément 20 peut ainsi avoir une inertie thermique la plus petite possible car il relie le premier élément 10 à la cible 4 par le chemin le plus court. Selon le mode de réalisation de la figure 2, le deuxième élément 20 des moyens de chauffage traverse la paroi du conduit 1 et relie le premier élément 10 à la cible 4 par l'extérieur du conduit 1. Pour y parvenir, le deuxième élément 20 traverse la paroi du conduit 1 en amont et en aval du catalyseur 2. L'avantage de ce mode de réalisation est que le catalyseur 2 est plus simple, car le deuxième élément 20 en fait le tour sans le traverser, et donc que cette solution est plus économique. Revendications 1) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un moyen d'injection (3) d'un agent réducteur sous forme liquide dans un conduit (1) traversé par les gaz d'échappement ; un moyen d'oxydation (2) des HC et CO contenu dans les gaz d'échappement, disposé en aval du moyen d'injection (3) ; une cible (4) de pulvérisation de l'agent réducteur ; des moyens de chauffage de la cible ; caractérisé en ce que les moyens de chauffage de la cible comportent : un premier élément (10) accumulant la chaleur des gaz d'échappement qui sortent du moyen d'oxydation (2) ; et un deuxième élément (20) conducteur de chaleur, relié d'une part au premier élément (10) et d'autre part à la cible (4). 2) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément (10) est métallique. 3) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième élément (20) est une barre conductrice, de préférence métallique, et est recouvert d'une couche en matériau isolant thermiquement. 4) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément (10) est constitué d'ailettes (11) disposées autour d'une pièce centrale (12). 5) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième élément (20) traverse le moyen d'oxydation (2). 6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième élément (20) traverse la paroi du conduit (1) et relie le premier élément (10) à la cible (4) par l'extérieur du conduit (1). 5 5 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent réducteur est du carburant. 8) Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9) Procédé de dépollution des gaz d'échappement consistant à traiter les HC CO des gaz d'échappement par oxydation, puis à prélever une partie de la chaleur des gaz d'échappement traité pour chauffer un agent réducteur introduit en amont du traitement des HC et CO des gaz d'échappement.