Brevet FR2972763A1 — publié le 20120921

DISPOSITIF DE MELANGE ET D'IMPACTION D'UN REDUCTEUR DANS UNE CONDUITE D'ECHAPPEMENT [1] L'invention concerne un dispositif de mélange et d'impaction d'un réducteur dans une conduite d'échappement. [2] Un tel dispositif est usuellement disposé dans une conduite d'échappement, en aval d'un injecteur de réducteur et en amont d'un dispositif catalytique de réduction des oxydes d'azote, et permet de pulvériser les gouttes de réducteur qui viennent à son contact et d'améliorer le mélange de réducteur avec les gaz d'échappement environnant afin d'augmenter les performances de la réduction catalytique des oxydes d'azote par le dispositif catalytique de réduction. [3] Cependant un tel dispositif présente l'inconvénient principal d'augmenter les pertes de charge dans la conduite d'échappement et donc d'augmenter la consommation en carburant du moteur à combustion. [4] Afin de limiter cet inconvénient, la forme et la position du dispositif sont habituellement optimisées afin d'aboutir au meilleur compromis entre, d'une part, l'efficacité de pulvérisation des gouttes et de mélange du réducteur, ce qui se traduit par une tendance vers une forme ayant une surface d'impact importante, et, d'autre part, la minimisation de la perte de charge, ce qui se traduit par une tendance opposée à la précédente. [5] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients, et notamment d'avoir un dispositif permettant d'avoir une bonne impaction des gouttes de réducteur sans augmenter de façon importante les pertes de charge de la conduite d'échappement. [6] L'invention porte ainsi sur un dispositif de mélange et d'impaction d'un réducteur dans une conduite d'échappement, disposé en aval d'un injecteur de réducteur et en amont d'un dispositif catalytique de réduction des oxydes d'azote, comprenant un mixeur adapté à impacter le réducteur et à le mélanger aux gaz d'échappement, caractérisé en ce que le mixeur est monté de façon pivotante dans la conduite autour d'un axe de rotation, le dispositif comprenant des moyens d'orientation adaptés à conférer au mixeur un angle d'ouverture en fonction d'au moins une caractéristique des gaz d'échappement. [007] De ce fait, il peut être possible d'orienter le mixeur selon un angle d'ouverture plus ou moins important qui dépend notamment des caractéristiques des gaz d'échappement qui influencent directement ou indirectement (tel que la pulvérisation du réducteur et son homogénéisation avec les gaz d'échappement) la réaction de réduction catalytique. [8] Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'orientation sont adaptés à conférer au mixeur un angle d'ouverture compris entre 0 et 90°. [9] Selon un second mode de réalisation, les moyens d'orientation sont des moyens passifs. Selon une variante de ce mode de réalisation, les moyens d'orientation passifs sont formés par un ressort de rappel sollicitant le mixeur dans une position de pivotement de repos. Selon un mode préférentiel, en position de pivotement de repos, le mixeur a un angle d'ouverture nul. [0010] Selon un troisième mode de réalisation, les moyens d'orientation sont des moyens actifs. Selon une variante de ce mode de réalisation, les moyens d'orientation actifs comprennent un actionneur adapté à orienter le mixeur, un capteur adapté à mesurer la caractéristique des gaz d'échappement, et un organe de commande adapté à commander l'actionneur en fonction de la valeur mesurée par le capteur. [0011] Selon un mode de réalisation particulier, la caractéristique des gaz d'échappement influençant l'angle d'ouverture du mixeur est leur débit. Selon une variante, les moyens d'orientation sont adaptés à conférer au mixeur un angle d'ouverture d'autant plus important que le débit des gaz est important. [0012] Selon un autre mode de réalisation particulier, la caractéristique des gaz d'échappement influençant l'angle d'ouverture du mixeur est leur température. [0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé illustrant un dispositif conforme à la présente invention, disposé dans une conduite d'échappement. [0014] Un véhicule automobile comprend un moteur à combustion interne duquel débouche une conduite d'échappement 1 dans laquelle est disposé, d'amont en aval, un injecteur de réducteur 2, un mixeur 3 et un dispositif catalytique de réduction des oxydes d'azote. Le mixeur 3 est disposé dans la conduite d'échappement 1, l'injecteur de réducteur 2 étant disposé hors de la trajectoire des gaz d'échappement 4 provenant du moteur, et orienté de sorte que le flux de réducteur 5 impacte le mixeur 3. Le mixeur 3 est adapté à impacter le réducteur de façon à réduire la taille de ses gouttes et à améliorer le mélange de réducteur dans les gaz d'échappement afin d'augmenter l'efficacité de la réaction catalytique de réduction, [0015] Comme illustré à la figure, le mixeur 3 est monté de façon pivotante dans la conduite d'échappement 1 autour d'un axe de rotation 6. [0016] Par ailleurs, des moyens d'orientation (non illustrés) sont adaptés à orienter le mixeur selon un angle d'ouverture en fonction d'au moins une caractéristique des gaz d'échappement 4. Le mixeur 3 et les moyens d'orientation forment un dispositif de mélange et d'impaction. [0017] Dans le présent mode de réalisation, les moyens d'orientation sont adaptés à conférer au mixeur un angle d'ouverture compris entre 0 et 90°, l'angle d'ouverture étant défini par le plan général du mixeur 3 et la section droite de la conduite d'échappement 1 au niveau de l'axe de rotation 6. Ainsi, quand le mixeur 3 a un angle d'ouverture nul, il s'étend selon la section droite de la conduite 1 et entraîne une perte de charge maximale. Au contraire, quand le mixeur 3 un angle d'ouverture de 90°, il s'étend selon l'axe de la conduite 1 et entraîne une perte de charge minimale. [0018] La caractéristique des gaz d'échappement influençant l'angle d'ouverture du mixeur 3 peut être leur débit et/ou leur température. [0019] Ainsi, quand le débit des gaz d'échappement 4 influence l'orientation du mixeur 3, il est préférable que l'angle d'ouverture du mixeur 3 soit d'autant plus important que le débit est important. De même, quand la température des gaz d'échappement 4 influence l'orientation du mixeur 3, il est préférable que l'angle d'ouverture du mixeur 3 soit d'autant plus important que la température est élevée. [0020] A faible débit (ainsi qu'à faible température), il est important d'avoir une forte impaction du mixeur afin de compenser le peu d'effet du débit (et de la température) sur l'homogénéisation du réducteur dans la conduite d'échappement (typiquement, le plan du mixeur 3 est perpendiculaire au vecteur vitesse et définit un angle d'ouverture nul). Au contraire, à fort débit (ainsi qu'à haute température), l'homogénéisation « naturelle » du réducteur est beaucoup plus importante et donc le mixeur 3 est beaucoup moins utile, ce qui permet d'avoir une perte de charge d'autant plus faible que le régime du moteur est élevé (typiquement, le plan du mixeur 3 est parallèle au vecteur vitesse et définit un angle d'ouverture de 90°). [0021] En ayant une orientation variable, il est possible d'avoir un mixeur 3 générant une forte perte de charge quand il a un angle d'ouverture nul (et donc ayant un pouvoir d'impaction particulièrement élevé), cette perte de charge n'étant aussi importante qu'à cet angle particulier et devenant de moins en moins importante que l'angle d'ouverture croît. [0022] Les moyens d'orientation peuvent être des moyens passifs (par exemple, un ressort de rappel sollicitant le mixeur 3 dans une position de pivotement de repos qui, de préférence, correspond à un angle d'ouverture nul), ou des moyens actifs (typiquement, comprenant un actionneur adapté à orienter le mixeur 3, un capteur adapté à mesurer la caractéristique des gaz d'échappement, et un organe de commande adapté à commander l'actionneur en fonction de la valeur mesurée par le capteur). [0023] Par la présente invention, pour un moteur 1 L6 diesel de 110kW, il est ainsi possible la performance du moteur de l'ordre de l kW. De plus, étant donné que le mixeur 3 peut être conçu sans compromis sur la perte de charge, les risques d'encrassement sont réduits, et le rendement de la réaction de réduction par rapport à la quantité de réducteur injecté est augmenté (du fait de la diminution de la quantité de réducteur venant encrasser les différents éléments. REVENDICATIONS1. Dispositif de mélange et d'impaction d'un réducteur (5) dans une conduite d'échappement (1), disposé en aval d'un injecteur de réducteur (2) et en amont d'un dispositif catalytique de réduction d'oxydes d'azote, comprenant un mixeur (3) adapté à impacter le réducteur (5) et à le mélanger aux gaz d'échappement, caractérisé en ce que le mixeur (3) est monté de façon pivotante dans la conduite (1) autour d'un axe de rotation (6), le dispositif comprenant des moyens d'orientation adaptés à conférer au mixeur (3) un angle d'ouverture en fonction d'au moins une caractéristique des gaz d'échappement (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'orientation sont adaptés à conférer au mixeur (3) un angle d'ouverture compris entre 0 et 90°. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'orientation sont des moyens passifs. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'orientation passifs sont formés par un ressort de rappel sollicitant le mixeur (3) dans une position de pivotement de repos. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en position de pivotement de repos, le mixeur (3) a un angle d'ouverture nul. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'orientation sont des moyens actifs. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'orientation actifs comprennent un actionneur adapté à orienter le mixeur (3), un capteur adapté à mesurer la caractéristique des gaz d'échappement (4), et un organe de commande adapté à commander l'actionneur en fonction de la valeur mesurée par le capteur. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la caractéristique des gaz d'échappement (4) influençant l'angle d'ouverture du mixeur (3) est leur débit. 40 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'orientation sont adaptés à conférer au mixeur (3) un angle d'ouverture d'autant plus important que le débit des gaz (4) est important.8.10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la caractéristique des gaz d'échappement (4) influençant l'angle d'ouverture du mixeur (3) est leur température.5