Brevet FR3128487A1 — publié le 20230428

L’invention concerne un dispositif d’injection d’air caractérisé en ce qu’il comprend un conduit annulaire (8) creux comportant une entrée (9) d’air dans le conduit annulaire (8), cette entrée (9) d’air étant disposée sur la surface externe (7b) longitudinale du conduit annulaire (8), deux sorties d’air (7c) aménagée en vis-à-vis sur la surface interne (7a) longitudinale du conduit annulaire (8). Figure 2 DISPOSITIF D’INJECTION D’AIR POUR ECHAPPEMENT L’invention se rapporte au domaine des échappements de véhicules à moteur thermiques, plus particulièrement aux systèmes d’injection d’air dans la ligne d’échappement. La production de véhicules automobiles à moteur thermique, nécessite aujourd’hui une limitation significative des gaz polluants émis par les moteurs pour respecter les normes de dépollution en vigueur et à venir. Ainsi, il a été proposé d’équiper les lignes d’échappement des moteurs thermiques de catalyseurs. Ces catalyseurs requièrent une température élevée pour pouvoir fonctionner efficacement. La montée en température générée par les gaz d’échappement chauds ou par un équipement extérieur tel que, à l’exemple du document DE4241494A1, par un dispositif de chauffage électrique est plus ou moins rapide selon le substrat du catalyseur et ou la puissance du dispositif de chauffage électrique. Afin d’aider ces catalyseurs à atteindre la température d’amorçage et/ ou maintenir leur température lorsque le moteur thermique est à l’arrêt il peut être prévu des systèmes d'injection d'air qui comprennent une pompe permettant de propulser de l'air vers le circuit d'échappement, en entrée amont du catalyseur, à l’exemple du document FR3068388A1. Cependant cette injection d’air en entrée amont du catalyseur pose un problème d’homogénéité d’arrosage en air du pain du catalyseur et donc de chauffage de ce dernier. Afin de résoudre les inconvénients de l’art antérieur, il est prévu selon l’invention un dispositif d’injection d’air caractérisé en ce qu’il comprend : -un conduit annulaire creux comportant une entrée d’air dans le conduit annulaire, cette entrée d’air étant disposée sur la surface externe longitudinale du conduit annulaire, -deux sorties d’air aménagée en vis-à-vis sur la surface interne longitudinale du conduit annulaire. L’effet technique est d’obtenir des flux d’air diffusés radialement en opposition, ce qui permet de réduire la vitesse du flux, d’éviter que les flux d’air suivent une direction prépondérante, de provoquer un brassage pour faciliter une répartition plus homogène sur l’élément chauffant. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons : Selon une réalisation, le dispositif d’injection d’air ne comprend que deux sorties d’air. Selon une réalisation, les deux sorties d’air présentent une forme de fente s’étendant dans un plan transversal perpendiculaire à la direction longitudinale et sont symétriques par rapport à un axe de symétrie appartenant à ce plan transversal. Selon une réalisation, l’entrée d’air est placée sur l’axe de symétrie. Selon une réalisation, le dispositif d’injection d’air comprend une bride de connexion. Selon une réalisation, la bride de connexion et le conduit annulaire forment une pièce unique monobloc. L’invention a aussi pour objet un ensemble d’échappement comportant un organe de dépollution, une turbine de turbocompresseur, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’injection d’air selon l’une des variantes précédemment décrites disposé directement entre une sortie de gaz d’échappement de la turbine et une entrée de gaz d’échappement de l’organe de dépollution. Selon une réalisation, le dispositif d’injection d’air est soudé à l’entrée de l’organe de dépollution ou à la sortie de gaz d’échappement de la turbine, au niveau de la surface externe longitudinale du conduit annulaire. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est équipé d’un ensemble d’échappement selon l’une quelconque des variantes précédemment décrites. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : : cette figure représente un ensemble d’échappement conforme à l’invention. : cette figure représente une vue en coupe d’un mode de réalisation du dispositif d’injection d’air de l’invention assemblé au cône d’entrée de gaz de l’organe de dépollution. : cette figure représente le même mode de réalisation de l’invention que celui présenté en , en vue éclatée. Sur la est représenté un ensemble d’échappement comprenant un organe de dépollution 1, par exemple un catalyseur. Cet organe de dépollution 1 comporte une brique 3 de dépollution. En amont de cette brique 3 de dépollution est disposé un élément chauffant 2, par exemple une résistance électrique. L’amont et l’aval sont ici définis relativement au sens d’écoulement des gaz d’échappement. L’enveloppe présente à ses extrémités un cône 4 d’entrée et un cône 5 de sortie des gaz d’échappement. Le terme cône désigne ici une forme générale due au fait que la section d’entrée et la section de sortie des gaz de l’organe de de dépollution est inférieure à la section de passage des gaz dans la brique de dépollution. L’ensemble d’échappement comprend encore une turbine 6 de turbocompresseur et un dispositif 7 d’injection d’air tel que prévu dans l’invention. Ce dispositif 7 d’injection d’air est directement intercalé entre la sortie 6a de gaz d’échappement de la turbine 6 et l’entrée 4a de gaz d’échappement dans l’organe 1 de dépollution. Les et 3 présentent plus précisément un mode de réalisation de ce dispositif 7 d’injection d’air. Ce dispositif 7 d’injection d’air présente la forme d’un anneau comprenant un conduit 8 annulaire creux s’étendant longitudinalement selon un axe central A. Le conduit 8 annulaire creux comprend une surface cylindrique externe 7b et une surface cylindrique interne, 7a. Ces deux surfaces sont concentriques, s’étendent longitudinalement parallèlement à l’axe central A, le diamètre du cylindre de la surface interne, 7A étant inférieur à celui du cylindre de la surface externe 7b. En fonctionnement la surface interne 7a voit passer les gaz d’échappement. Le dispositif 7 d’injection d’air est de préférence métallique, par exemple en acier, pour résister à la température des gaz d’échappement. Le conduit 8 annulaire creux comprend une entrée d’air 9, avec une interface de connexion d’alimentation en air. Cette interface de connexion peut être par exemple un embout tubulaire, destiné à recevoir un tube d’alimentation en air. Cette entrée d’air 9 est disposée sur la surface cylindrique externe 7b du conduit 8 annulaire creux. Le conduit 8 annulaire creux comprend encore deux sorties d’air 7c, en vis-à-vis, aménagée sur la surface cylindrique interne, 7a. Dans ce mode de réalisation, le conduit 8 annulaire creux ne possède que deux sorties d’air 7c, en vis-à-vis. Les deux sorties 7c d’air ont une forme de fente s’étendant selon un plan transversal T perpendiculaire à l’axe central A. Les deux fentes sont symétriques par rapport à un axe de symétrie appartenant au plan transversal T. Afin que l’air entrant dans le conduit 8 ait un trajet symétrique pour chaque fente 7c, l’entrée d’air 9 est de préférence placée sur cet axe de symétrie. La forme de fente permet de diffuser un rideau d’air et de répartir cet air dans la section de passage des gaz. Le dispositif 7 d’injection d’air peut être soudé à l’entrée 4a de l’organe de dépollution 1. Comme le montre la , l’organe de dépollution 1 comprend à son entrée 4a une collerette 4b dans laquelle s’insère la surface externe (7b) longitudinale du conduit annulaire (8) du dispositif 7 d’injection d’air. La soudure est ensuite réalisée entre le bord de la collerette 4b et la surface externe (7b). Ceci facilite l’intégration car le conduit annulaire 8 fait alors office d’interface de connexion ce qui évite de prévoir une bride spécifique supplémentaire. Le dispositif 7 d’injection d’air peut être soudé à la sortie 6a de la turbine. Pour cela on peut prévoir au dispositif 7 d’injection d’air une bride 10 de connexion adaptée pour s’interfacer avec la sortie 6a de la turbine 6. En variante, on pourrait également prévoir au dispositif 7 d’injection d’air une bride 10 de connexion pour le relier à l’entrée 4a de l’organe de dépollution 1. La bride 10 de connexion peut être soudée au conduit annulaire 8 ou mieux, ne former avec le conduit annulaire 8 qu’une pièce unique monobloc. Un tel ensemble d’échappement peut équiper moteur à combustion interne. Un tel moteur peut équiper un véhicule automobile pour sa propulsion. Le dispositif d’injection d’air de l’invention à l’avantage de pouvoir s’adapter aux pièces existantes pour définir le meilleur arrosage possible de l’élément chauffant. Le placement du dispositif d’injection d’air en aval de la turbine de turbocompresseur permet de ne pas impacter le fonctionnement de cette pièce. Dispositif d’injection d’air (1) caractérisé en ce qu’il comprend : - un conduit annulaire (8) creux comportant une entrée (9) d’air dans le conduit annulaire (8), cette entrée (9) d’air étant disposée sur la surface externe (7b) longitudinale du conduit annulaire (8), - deux sorties d’air (7c) aménagée en vis-à-vis sur la surface interne (7a) longitudinale du conduit annulaire (8). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il ne comprend que deux sorties d’air (7c). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux sorties d’air (7c) présentent une forme de fente s’étendant dans un plan transversal (T) perpendiculaire à la direction longitudinale et sont symétriques par rapport à un axe de symétrie appartenant à ce plan transversal (T). Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’entrée (9) d’air est placée sur l’axe de symétrie. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une bride (10) de connexion. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en que la bride (10) de connexion et le conduit annulaire (8) forment une pièce unique monobloc. Ensemble d’échappement comportant un organe de dépollution (1), une turbine (6) de turbocompresseur, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’injection d’air (7) selon l’une des revendications 1 à 6 disposé directement entre une sortie (6a) de gaz d’échappement de la turbine (6) et une entrée (4a) de gaz d’échappement de l’organe de dépollution (1). Ensemble d’échappement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (7) d’injection d’air est soudé à l’entrée (4a) de l’organe de dépollution (1) ou à la sortie (6a) de gaz d’échappement de la turbine (6), au niveau de la surface externe (7b) longitudinale du conduit annulaire (8). Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est équipé d’un ensemble d’échappement selon la revendication 7 ou la revendication 8.