Brevet FR3146954A1 — publié le 20240927

Mélangeur de fluide réducteur pour ligne d’échappement L’invention concerne un mélangeur (1) de fluide réducteur pour ligne d’échappement, apte à être parcouru par une circulation de gaz d’échappement, comprenant un injecteur (2) de fluide réducteur apte à pulvériser du fluide réducteur dans la circulation de gaz d’échappement, disposé selon un axe (A), un support (3) d’injecteur (2) sensiblement discoïdal autour du même axe (A) et une chambre de mélange (4) creuse sensiblement tronconique ou cylindrique autour du même axe (A), disposée en regard et coaxialement avec le support (3), caractérisé en ce qu’il comprend encore un matelas (5) élastique disposé entre le support (3) et la chambre de mélange (4). Figure d’abrégé : Figure 1 Mélangeur de fluide réducteur pour ligne d’échappement L’invention concerne un mélangeur de fluide réducteur pour ligne d’échappement. Une ligne d’échappement transporte des gaz d’échappement, depuis la sortie d’un moteur à combustion interne, jusqu’à une canule débouchant à l’air libre. Le long de la ligne d’échappement sont disposés des équipements de purification des gaz d’échappement de manière à ce que les gaz rejetés au niveau de la canule soit les moins polluants possibles. Un équipement de purification peut être un catalyseur par réduction sélective ou SCR (de l’anglais : « selective catalytic reductor »). Un tel catalyseur purifie, par réduction catalytique, un mélange de gaz d’échappement et de fluide réducteur, en ce qu’il transforme les oxydes d’azote, NOx, qu’il contient en composés non polluants tels qu’azote, N2 et eau, H2O. Pour cela il convient, en amont du catalyseur d’utiliser un mélangeur, apte à mélanger intimement les gaz d’échappement avec le fluide réducteur. Le fluide réducteur est typiquement du gaz ammoniac ou un de ses précurseurs, tel une solution aqueuse d’urée. Un mélangeur est parcouru par une circulation de gaz d’échappement. Il comprend un injecteur de réducteur apte à pulvériser du fluide réducteur dans la circulation de gaz d’échappement. Selon un mode de réalisation possible, l’injecteur est disposé selon un axe. L’injecteur est porté par un support sensiblement discoïdal autour du même axe. Le mélangeur comprend encore une chambre de mélange creuse sensiblement tronconique ou cylindrique autour du même axe. Cette chambre de mélange est disposée en regard et coaxialement avec le support. Les gaz d’échappement pénètrent dans la chambre de mélange pour y être mélangés avec le fluide réducteur, via des perforations pratiquées dans le support ou dans les parois de la chambre de mélange ou via un intervalle ménagé entre le support et la chambre de mélange. Les tolérances de fabrication, tant du support que de la chambre de mélange, peuvent conduire à des écarts sur les dimensions de cet intervalle trop importantes. Aussi il est recherché un moyen de produire un intervalle entre le support et la chambre de mélange répétable. Le mélangeur, en ce qu’il est intégré à une ligne d’échappement et parcouru par des gaz d’échappement, est soumis à des variations de température très importantes. Aussi, le mélangeur et les solutions techniques mises en œuvre doivent être apte à supporter d’importantes variations dimensionnelles par dilation thermique et des températures élevées. Pour cela, l’invention a pour objet un mélangeur de fluide réducteur pour ligne d’échappement, apte à être parcouru par une circulation de gaz d’échappement, comprenant un injecteur de fluide réducteur apte à pulvériser du fluide réducteur dans la circulation de gaz d’échappement, disposé selon un axe, un support d’injecteur sensiblement discoïdal autour du même axe et une chambre de mélange creuse sensiblement tronconique ou cylindrique autour du même axe, disposée en regard et coaxialement avec le support, où le mélangeur comprend encore un matelas élastique disposé entre le support et la chambre de mélange. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le matelas est en treillis métallique, - le matelas présente une section sensiblement plane et sensiblement perpendiculaire à l’axe, - le support comprend une couronne cylindrique selon l’axe, coaxiale avec une extrémité axiale de la chambre de mélange et le matelas présente une section en « L », une branche du « L » étant sensiblement perpendiculaire à l’axe et l’autre branche du « L » s’intercalant entre l’extrémité axiale de la chambre de mélange et la couronne, - la couronne comprend au moins une première ouverture et l’extrémité axiale de la chambre de mélange comprend au moins une deuxième ouverture, disposée sensiblement en regard de ladite au moins une première ouverture, - l’extrémité axiale de la chambre de mélange comprend au moins une jambe apte à venir axialement en appui sur le matelas, - ladite au moins une jambe comprend au moins deux jambes, - la chambre de mélange comprend au moins une perforation, préférentiellement circulaire ou oblongue. Selon un deuxième aspect de l’invention, une ligne d’échappement comprenant un tel mélangeur. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : montre, en vue perspective, un mélangeur selon un premier mode de réalisation, montre, en vue perspective, un mélangeur selon un autre mode de réalisation, montre, en vue de dessus, un mélangeur comprenant plusieurs jambes, montre, en demi vue sectionnelle axiale, le détail d’un mélangeur avec un matelas plan, montre, en demi vue sectionnelle axiale, le détail d’un mélangeur avec un matelas en « L », montre, en vue perspective, une chambre de mélange comprenant une jambe, montre, en vue perspective, un mélangeur avec une jambe, montre, en vue de dessus, un mélangeur avec une jambe, montre, en vue perspective, un mélangeur selon un autre mode de réalisation, montre, en vue perspective, un mélangeur selon un autre mode de réalisation. En référence à la , l’invention concerne un mélangeur 1 de fluide réducteur pour ligne d’échappement. Le mélangeur 1 comprend une chambre de mélange 4 creuse et sensiblement tronconique ou cylindrique selon un axe A. Il comprend encore un support 3 d’injecteur, sensiblement discoïdal autour du même axe A, disposé en regard et coaxialement avec la chambre de mélange 4. Il comprend encore un injecteur 2 de réducteur apte à pulvériser du fluide réducteur dans la chambre de mélange 4 afin de pulvériser dans la circulation de gaz d’échappement. L’injecteur 2 est disposé selon le même axe A, de manière à pulvériser le fluide réducteur selon cet axe A. Le mélangeur 1 est apte à être parcouru par une circulation de gaz d’échappement. Les gaz d’échappement pénètrent radialement dans la chambre de mélange 4, de l’extérieur vers l’intérieur. Les gaz d’échappement entrent par la génératrice du cylindre ou du tronc de cône, par exemple au moyen d’évents 14. Des ailettes 15 bordant les évents 14 permettent de créer un tourbillonnement qui favorise le mélange des gaz d’échappement avec le fluide réducteur. Ils pénètrent encore dans la chambre de mélange 4 via un espace de séparation ménagé entre une extrémité axiale 9 de la chambre de mélange 2 et le support 3 d’injecteur disposé en regard. Au niveau de cet espace de séparation, des ouvertures 12, 13 et/ou des perforations 11 peuvent être ménagées pour permettre l’entrée des gaz d’échappement. Dans la chambre de mélange 4 les gaz d’échappement se mélange avec le fluide réducteur. Le mélange obtenu sort de la chambre de mélange 4 par l’autre extrémité axiale de la chambre de mélange 4. La chambre de mélange 4 est disposée en regard du support 3. Ces deux pièces ne sont pas fixées l’une à l’autre. Or, il convient de maitriser la distance entre la chambre de mélange 4 et le support 3, en ce que cette distance conditionne, au moins partiellement, un débit de gaz d’échappement entrant dans la chambre de mélange 4. Il est important de maitriser ce débit en ce qu’il détermine le débit de fluide réducteur qu’il faut injecter. Aussi, selon une caractéristique, le mélangeur 1 comprend encore un matelas 5 élastique disposé entre le support 3 et la chambre de mélange 4. Ce matelas, en ce qu’il possède une résistance à la compression, permet un positionnement répétable de la chambre de mélange 4 relativement au support 3. De plus, l’élasticité du matelas 5 permet d’absorber les variations dimensionnelles causées par la dilatation thermique. Selon une autre caractéristique, le matelas 5 est en treillis métallique. Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la , le matelas 5 présente une section sensiblement plane et sensiblement perpendiculaire à l’axe A. Un tel matelas 5 permet de former une butée permettant de positionner axialement, de manière répétitive, la chambre de mélange 4 relativement au support 3. Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la , le matelas 5 présente une section en « L ». Une branche 6 du « L » est sensiblement perpendiculaire à l’axe A. Cette partie du matelas 5 forme une butée permettant de positionner axialement, de manière répétitive, la chambre de mélange 4 relativement au support 3. Le support 3 comprend avantageusement une couronne 8 cylindrique selon l’axe A, coaxiale avec l’extrémité axiale 9 de la chambre de mélange 4. L’autre branche 7 du « L » est sensiblement parallèle à l’axe A. Ainsi, elle s’intercale entre l’extrémité axiale 9 de la chambre de mélange 4 et la couronne 8. Cette partie du matelas forme un guide de centrage permettant de positionner radialement, de manière répétitive, la chambre de mélange 4 relativement au support 3 L’entrée des gaz d’échappement dans la chambre de mélange 4 s’effectue par la génératrice de la chambre de mélange 4. Différents types de traversées 11-14 sont prévues afin de permettre, lors de la conception, de varier les niveaux et les débits d’entrée. Selon une autre caractéristique, la couronne 8 comprend au moins une première ouverture 12. L’extrémité axiale 9 de la chambre de mélange 4, en regard du support 3, comprend au moins une deuxième ouverture 13. Avantageusement, ladite au moins une première ouverture 12 est disposée sensiblement en regard de ladite au moins une deuxième ouverture 13. Ceci permet l’entrée des gaz d’échappement dans la chambre de mélange 5 en passant radialement par les ouvertures 12, 13 entre la couronne 8 et la chambre de mélange 4. Selon une autre caractéristique, l’extrémité axiale 9 de la chambre de mélange 4 comprend au moins une jambe 10 apte à venir axialement en appui sur le matelas 5. Une telle jambe unique, plus particulièrement illustrée aux figures 6-8, forme une butée axiale, en appui contre le matelas 5, afin de positionner la chambre de mélange 4 relativement au support 3. Selon une autre caractéristique, ladite au moins une jambe 10 comprend au moins deux jambes 10. Cette caractéristique, plus particulièrement illustrée aux figures 1-3 assure la même fonction que précédemment. L’augmentation du nombre de jambes permet d’améliorer l’équilibre latéral de la chambre de mélange 4, en multipliant les appuis contre le matelas 5. Selon une autre caractéristique, la chambre de mélange 4 comprend au moins une perforation 11, préférentiellement circulaire ou oblongue. L’invention concerne encore une ligne d’échappement comprenant un tel mélangeur 1. L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. Mélangeur (1) de fluide réducteur pour ligne d’échappement, apte à être parcouru par une circulation de gaz d’échappement, comprenant un injecteur (2) de fluide réducteur apte à pulvériser du fluide réducteur dans la circulation de gaz d’échappement, disposé selon un axe (A), un support (3) d’injecteur (2) sensiblement discoïdal autour du même axe (A) et une chambre de mélange creuse (4) disposée en regard et coaxialement avec le support (3), le mélangeur (1) comprenant encore un matelas (5) élastique disposé entre le support (3) et la chambre de mélange (4), caractérisé en ce que la chambre de mélange (4) est sensiblement tronconique autour du même axe (A). Mélangeur (1) selon la revendication 1, où le matelas (5) est en treillis métallique. Mélangeur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, où le matelas (5) présente une section sensiblement plane et sensiblement perpendiculaire à l’axe (A). Mélangeur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, où le support (3) comprend une couronne (8) cylindrique selon l’axe (A), coaxiale avec une extrémité axiale (9) de la chambre de mélange (4). Mélangeur (1) selon la revendication 4, où le matelas (5) présente une section en « L », une branche (6) du « L » étant sensiblement perpendiculaire à l’axe (A) et l’autre branche (7) du « L » s’intercalant entre une extrémité axiale (9) de la chambre de mélange (4) et la couronne (8). Mélangeur (1) selon la revendication 4, dans lequel : - la couronne (8) comprend au moins une première ouverture (12), et - l’extrémité axiale (9) de la chambre de mélange (4) comprend au moins une deuxième ouverture (13), disposée sensiblement en regard de ladite au moins une première ouverture (12). Mélangeur (1) selon la revendication 6, comprenant un espace de séparation ménagé entre une extrémité axiale (9) de la chambre de mélange (4) et le support (3) disposé en regard, les ouvertures (12, 13) étant ménagées au niveau de cet espace de séparation. Mélangeur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, où la chambre de mélange (4) comprend au moins une perforation (11), préférentiellement circulaire ou oblongue. Mélangeur (1) selon la revendication 8, comprenant un espace de séparation ménagé entre une extrémité axiale (9) de la chambre de mélange (4) et le support (3) disposé en regard, les perforations (11) étant ménagées au niveau de cet espace de séparation pour permettre l’entrée des gaz d’échappement. Mélangeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la chambre de mélange (4) comporte une extrémité axiale (9) comprenant au moins une jambe (10) apte à venir axialement en appui sur le matelas (5), par exemple au moins deux jambes (10). Mélangeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre de mélange (4) comporte une pluralité d’évents (14). Mélangeur (1) selon la revendication 11, dans lequel la chambre de mélange comporte des ailettes (15) bordant les évents (14).