Brevet FR3092363A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Dispositif pour l'élimination de particules dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. [0001] La présente invention concerne un dispositif pour l'élimination de particules carbonées appelées aussi suies, dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. [0002] Dans le but de réduire la pollution atmosphérique, au fur et à mesure des années, des normes de plus en plus strictes et contraignantes s'appliquent aux véhicules automobiles neufs concernant les différents polluants émis par les tuyaux d'échappement de ces véhicules automobiles. [0003] Le problème des polluants émis à l'échappement concerne aussi tous les moteurs à combustion interne équipant d'autres engins comme les véhicules à deux roues, les camions, les bateaux, les groupes électrogènes etc. [0004] Dans les normes appliquées aux automobiles, une tolérance est toutefois accordée afin que les constructeurs, tout en faisant évoluer leur technologie, puissent continuer à produire de tels véhicules. [0005] Le dispositif de la présente invention a pour but de réduire la quantité de particules rejetées par les moteurs à combustion interne de type essence ou diesel en récupérant le maximum de particules restantes après traitement par les dispositifs existants par exemple sur les automobiles et en stockant ces particules sur ces automobiles puis à les éliminer périodiquement par exemple au rythme des vidanges de l'huile du moteur. [0006] A titre d'ordre de grandeur, la norme européenne impose actuellement un maximum de particules rejetées de 4,5 mg par kilomètre parcouru par le véhicule. Cc qui correspond à 4,5 grammes pour mille kilomètres parcourus et 400 grammes pour cent mille kilomètres parcourus. Le poids de ces particules stockées n'influencera pas la marche du véhicule comportant le présent dispositif [0007] Le dispositif selon l'invention permet de retirer un maximum de particules restantes après le passage par un traitement classique comme un filtre à particules et de tendre vers un rejet zéro émissions concernant les particules. [0008] Le dispositif comporte selon une première caractéristique un boîtier comportant une entrée et une sortie des gaz d'échappement et une forme particulière imposant aux gaz d'échappement qui le traversent, un parcours obligé qui met en contact les gaz et les particules qu'ils contiennent avec le maximum possible de surfaces dans le boîtier. [0009] Une grande partie de ces surfaces est couverte d'un liquide, les particules restent collées, sont capturées et sont regroupées par le déplacement voulu du liquide. [0010] Ce déplacement du liquide est actionné par la gravité vers le bas et par une pompe 2 qui peut être, de préférence, électrique qui remonte le liquide qui est dirigé vers les parois du boîtier. [0011] Les gaz débarrassés en tout ou partie des particules s'échappent en direction de la sortie d'échappement. [0012] Selon des modes particuliers de réalisation : [0013] - Le liquide peut être vidangé du dispositif par un bouchon en partie basse. [0014] - Le liquide peut être tout liquide ne s'enflammant pas ni ne s'évaporant pas fa- cilement. Cc peut être de l'eau mais il est préféré avantageusement en tout ou partie l'huile de ricin pure ou comportant au moins un additif. [0015] L'huile de ricin possède des particularités très utiles pour être efficace dans cet uti- lisation : elle est très mouillante, elle résiste à de hautes température, elle est difficilement miscible avec l'eau, c'est une huile végétale biodégradable et renouvelable. [0016] Après avoir retiré suffisamment de particules, elle peut être vidangée du dispositif et mélangée à du gazole comme apport d'une partie d'huile végétale dans le carburant d'un moteur. Bien que la température d'auto-inflammation de l'huile de ricin soit très élevée et qu'elle soit ici destinée à un milieu comportant peu d'oxygène, des dispositifs de sécurité doivent être mis en place en cas de dysfonctionnement pour détecter et arrêter une inflammation dans le dispositif, par exemple par arrêt du moteur après une alarme temporisée. [0017] - Ledit boîtier comporte au moins une chicane dans le passage des gaz d'échappement, [0018] - Ledit boîtier comporte au moins une pale, de préférence inclinée, positionnée sur le parcours des gaz d'échappement, [0019] - Ledit boîtier comporte au moins une pale entraînée en rotation par le passage des gaz d'échappement, [0020] - Ledit boîtier comporte au moins une pale entraînée en rotation par un moyen tel qu'un moteur électrique. [0021] - Ledit parcours obligé des gaz passe à travers au moins une grille perforée sur laquelle circule au moins une partie dudit liquide ou qui est plongée dans ledit liquide. [0022] - Le liquide peut être un gel dans certaines phases actives ou une colle à séchage très lent comme la glu, il est toujours mentionné dans le présent texte sous le nom de « liquide ». Ledit liquide peut être disposé sur un support enroulé dans une cassette comportant deux rouleaux. [0023] - Lesdits rouleaux et/ou ledit support peuvent soit être imprégnés dudit liquide soit baigner au moins en partie dans ledit liquide. [0024] Les dessins annexés illustrent schématiquement l'invention : Brève description des dessins 3 [0025] [fig.1] représente le dispositif de l'invention sous l'une de ses formes, [0026] [fig.2] représente le dispositif de l'invention avec un parcours différent des gaz d'échappement, [0027] [fig.3] représente la coupe AÀ du dispositif selon la figure 2, [0028] [fig.4] représente une variante du dispositif comportant au moins une pale, [0029] [fig.5] représente une variante du dispositif dans laquelle les gaz sont contraints à traverser ledit liquide, [0030] [fig.6] représente une variante du dispositif dans laquelle les gaz sont contraints à traverser ledit liquide et au moins une plaque perforée. [0031] [fig.7] représente une variante du dispositif dans laquelle une cassette munie de deux rouleaux capture les particules. [0032] [fig.8] représente la coupe BB du dispositif selon la figure 7. [0033] [fig.9] représente en coupe une variante du dispositif selon les figures 7 et 8. [0034] En référence à la figure 1, dans une première forme de réalisation non limitative, le dispositif comporte un boîtier (1) comportant une entrée (2) et une sortie (3) des gaz d'échappement et une forme particulière imposant aux gaz d'échappement qui le traversent, un parcours obligé (4) qui met en contact les gaz et les particules qu'ils contiennent avec le maximum possible de surfaces dans le boîtier. [0035] Une grande partie de ces surfaces (10) est couverte d'un liquide sur lequel les particules restent collées et sont regroupées par le déplacement voulu du liquide dont une réserve (5) est située en partie basse du boîtier (1). [0036] Ce déplacement du liquide est actionné par la gravité et par une pompe (6) qui peut être, de préférence, électrique qui remonte le liquide qui est dirigé vers les parois du boîtier par des sorties appropriées telles que (8). [0037] Les gaz (9) débarrassés en tout ou partie des particules s'échappent en direction de la sortie d'échappement (3). [0038] Un bouchon (7) permet la vidange du liquide ; un orifice de remplissage du liquide ainsi que la possibilité de capteurs ou de sondes ainsi qu'une alarme ou un voyant de saturation ou de colmatage sont possibles mais ne sont pas représentés. [0039] Dans une variante non illustrée du dispositif, l'huile contenue dans le dispositif est mélangée au carburant du véhicule comportant le dispositif, en continu ou par périodes ou en fonction de la détection d'un contenu important de particules. Un réservoir embarqué d'huile permet de remplacer l'huile retirée du dispositif. [0040] Dans une autre variante du dispositif, ce sont toutes les particules qui sont traitées dans les gaz d'échappement en remplacement d'un filtre à particules classique. [0041] Que le dispositif soit utilisé en complément ou en totalité pour le traitement et la sup- pression des particules des gaz d'échappement, il est préférable de refroidir la canalisation avant son arrivée au dispositif par de l'air ambiant seul ou associé à un fluide liquide. [0042] Dans une autre variante illustrée par les figures 2 et 3, le boîtier comporte au moins une chicane (11) qui augment la longueur du parcours des gaz et la surface de contact avec les parois et les surfaces du boîtier. Au moins un gicleur (12) permet de répartir le liquide sur les surfaces de contact. Plusieurs gicleurs peuvent être associés comme (13). [0043] Dans une autre variante illustrée par la figure 4, le boîtier comporte au moins une pale (15), de préférence inclinée, positionnée sur le parcours des gaz d'échappement. De préférence cette inclinaison est à la fois dans les sens longitudinal et transversal de manière à produire d'une part un meilleur passage des gaz (14) avec un contact optimal avec les surfaces de la pale et d'autre part de permettre au liquide de s'écouler vers le bas et vers les parois du boîtier. L'apport du liquide se fait d'une part sur les parois du boîtier et d'autre part sur la(les) pale(s) comme en (16). [0044] Dans une autre variante non illustrée, le boîtier comporte au moins une pale entraînée en rotation par le passage des gaz d'échappement ce qui augmente les contacts entre la pale et les gaz. D'autre part le liquide est projeté de la pale vers les parois du boîtier ce qui facilite l'éjection des particules capturées vers les parois et vers le bas. [0045] Dans une autre variante non illustrée, le boîtier comporte au moins une pale entraînée en rotation par un moteur électrique ce qui augmente encore plus les contacts entre la pale et les gaz. D'autre part le liquide est projeté en plus grand volume de la pale vers les parois du boîtier ce qui facilite l'éjection des particules capturées vers les parois et vers le bas. [0046] Dans une autre variante illustrée par la figure 5, les gaz sont contraints comme en (17) à traverser ledit liquide au moins une fois comme en (18). Une partie de leur parcours final dans le boîtier, comme en (19), facilite la séparation des gaz et du liquide, qui reste dans le boîtier, par les mouvement impulsés aux gaz par la forme de leur parcours et par gravité. [0047] Dans une autre variante illustrée par la figure 6, le parcours obligé des gaz passe à travers au moins une grille perforée (20) sur laquelle circule au moins une partie dudit liquide ou qui est plongée dans ledit liquide. Cette possibilité de disposer au moins une grille perforée peut être appliquée à la version initiale et à toutes les variantes. Les gaz qui circulent à travers les perforations sont plus facilement en contact avec le liquide présent sur la plaque. [0048] Dans une autre variante illustrée par la figure 7, Ledit liquide, qui peut être sous forme de gel ou de colle et disposé sur un support (26) enroulé dans une cassette comportant deux rouleaux (23) et (29). Cette cassette, non illustrée en totalité, peut être remplacée en la sortant du boîtier et en en mettant une autre à sa place. [0049] Les deux rouleaux sont entraînés en rotation lente par un moteur électrique et en- traînent le support dans le sens (27) de leur rotation lorsque le moteur à combustion interne est en fonctionnement et produit des gaz d'échappement. Un des rouleaux comporte ledit support enduit dudit liquide et se dévide offrant la surface dudit support, qui peut être une toile ou un papier, au contact des particules pendant que l'autre rouleau enroule le même support à une vitesse compatible avec le déroulement du premier rouleau pour que ledit support reste suffisamment tendu. Ici aussi les formes du boîtier comme (25) contraignent les gaz à un parcours obligé comme en (21), (22) et (24) qui les fait entrer en contact avec ledit support. Lorsque le support est sous le point d'être complètement déroulé et/ou lorsqu'il est complètement déroulé, un indicateur indique au conducteur du véhicule que la cassette doit être remplacée par une cassette vierge de particules. Dans cette variante le compartiment (28) ne nécessite pas la présence dudit liquide. [0050] Dans une variante non illustrée du dispositif selon les figures 7 et 8, le compartiment tel que (28) de la figure 8 contient une quantité suffisante dudit liquide pour que les deux rouleaux et ledit support soient en contact permanent avec ledit liquide. Ledit support n'a pas besoin ici d'être pré-imprégné par ledit liquide. [0051] Dans une autre variante illustrée par la figure 9, variante du dispositif selon les figures 7 et 8, les deux rouleaux (30) et (31) sont reliés par un support continu (32) qui est en contact permanent avec le liquide dans le compartiment (33). Ainsi, au fur et à mesure de son passage en rotation autour des rouleaux, le support continu (33) collecte des particules lorsqu'il est en contact avec les gaz d'échappement et les cède au liquide lorsqu'il baigne dans le liquide dans sa position inférieure du compartiment (33). Il régénère ainsi sa surface pour être efficace de façon optimale dans la phase du passage des gaz sur sa surface. Ici aussi les formes comme (34) du boîtier contraignent les gaz à venir en contact avec le support continu (32) comme en (35) pour une meilleure efficacité. La disposition de circulation du support continu fait qu'on n'est pas obligé dans cette variante de remplacer le support continu mais il sera préférable de vidanger périodiquement ledit liquide. [0052] La première forme de réalisation et au moins une variante, ou au moins deux variantes peuvent être combinées pour réaliser une nouvelle variante qui fait aussi partie de la présente invention. [0053] La première forme de réalisation ou chacune des variantes peut être réalisée avec un axe principal sensiblement vertical ou sensiblement horizontal. [0054] La forme, les dimensions, les proportions et le nombre des divers éléments peut/ peuvent varier sans pour autant changer le principe de l'invention qui a été décrite ci-dessus. [0055] Le dispositif permet une élimination importante des particules carbonées dans les gaz d'échappement des automobiles et d'autres véhicules ou engins comme les véhicules à 6 deux roues, les camions, les bateaux, les groupes électrogènes etc. [0056] Concernant les particules, on peut se rapprocher d'une dépollution totale des gaz d'échappement ce qui est un progrès écologique. D'autre part les moteurs ayant un dispositif initial de dépollution insuffisant peuvent entrer dans les normes grâce à une dépollution complémentaire par le dispositif objet de l'invention. 7