FR2921438A1 - Fuel vaporizing device for e.g. particle filter, of heat engine of motor vehicle, has vaporizing chamber formed by bell connected and welded on exhaust manifold, where wall of chamber is joined with wall of exhaust manifold - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de vaporisation de carburant. L'invention concerne un dispositif de vaporisation de carburant, en particulier pour injecter du carburant dans une tubulure d'échappement. Fuel vaporization device The invention relates to a fuel spraying device, in particular for injecting fuel into an exhaust pipe.
Les systèmes de dépollution prévus pour les véhicules automobile, tel qu'un filtre à particules, nécessitent des phases de fonctionnement à haute température, par exemple dans une phase de régénération du filtre à particules. Pour cela il est connu d'injecter du carburant vaporisé dans la tubulure d'échappement, lequel carburant augmente la température des gaz d'échappement en brûlant. Le document EP 1 643 092 montre par exemple un dispositif de vaporisation de carburant pour injecter du carburant dans une tubulure d'échappement. Le dispositif comporte une chambre de préchauffage alimentée en carburant, une vanne de commande et une chambre de vaporisation dans laquelle une bougie alimentée électriquement fait saillie. Le carburant en provenance du réservoir passe par la chambre de préchauffage puis par la chambre de vaporisation où il se vaporise sous l'effet de la chaleur produite par la bougie. La vapeur du carburant passe alors dans la tubulure d'échappement. The pollution control systems provided for motor vehicles, such as a particulate filter, require high temperature operating phases, for example in a regeneration phase of the particulate filter. For this it is known to inject vaporized fuel into the exhaust pipe, which fuel increases the temperature of the exhaust gas while burning. For example, EP 1 643 092 shows a fuel spraying device for injecting fuel into an exhaust manifold. The device comprises a fuel-fed preheating chamber, a control valve and a vaporization chamber in which an electrically powered spark plug projects. The fuel from the tank passes through the preheating chamber and then through the vaporization chamber where it vaporizes under the effect of the heat produced by the candle. The fuel vapor then passes into the exhaust manifold.
Ce système nécessite une puissance électrique importante pour vaporiser un débit suffisant de carburant. This system requires a large electrical power to vaporize a sufficient flow of fuel.
C'est donc un objectif de fournir un dispositif de vaporisation de carburant dont la consommation électrique soit contrôlée. C'est aussi un autre objectif de proposer une construction simple du dispositif. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de vaporisation de carburant comportant une chambre de vaporisation, une tubulure d'échappement d'un moteur à combustion interne, des moyens de préchauffage dans la chambre pour vaporiser du carburant. Au moins une paroi de la chambre est commune avec une paroi de la tubulure d'échappement. La paroi de la tubulure est chauffée par les gaz d'échappement issu du moteur. En mettant une paroi de la chambre de vaporisation en commun avec la tubulure, on permet le transfert de chaleur des gaz d'échappement vers la chambre de vaporisation, ce qui permet de diminuer les besoins en énergie électrique du dispositif. It is therefore an objective to provide a fuel vaporization device whose power consumption is controlled. It is also another objective to propose a simple construction of the device. With these objectives in view, the invention relates to a fuel vaporization device comprising a vaporization chamber, an exhaust pipe of an internal combustion engine, preheating means in the chamber for vaporizing fuel. At least one wall of the chamber is common with a wall of the exhaust manifold. The wall of the tubing is heated by the exhaust gas from the engine. By putting a wall of the vaporization chamber in common with the tubing, the heat transfer from the exhaust gases to the vaporization chamber is allowed, which makes it possible to reduce the electrical energy requirements of the device.
Selon un premier mode de réalisation, la chambre est formée par une cloche rapportée sur la tubulure d'échappement. La tubulure réalise la paroi de fermeture de la cloche. D'un côté de la tubulure se trouve le passage des gaz d'échappement, de l'autre la chambre de vaporisation délimitée par la cloche. La cloche est fixée par exemple par soudure sur la tubulure d'échappement. La technique de soudure est parfaitement adaptée aux techniques actuelles utilisées pour la fabrication des tubulures d'échappement. According to a first embodiment, the chamber is formed by a bell attached to the exhaust pipe. The tubing forms the closing wall of the bell. On one side of the tubing is the passage of the exhaust gas, on the other the vaporization chamber defined by the bell. The bell is fixed for example by welding on the exhaust pipe. The welding technique is perfectly adapted to the current techniques used for the manufacture of exhaust pipes.
Selon une disposition particulière, le dispositif comporte un tube de sortie reliant la chambre de vaporisation et l'intérieur de la tubulure d'échappement. Le tube de sortie permet le passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure. Selon un perfectionnement, le tube de sortie est débouchant en forme de biseau, l'ouverture étant orientée vers l'aval. On crée ainsi une aspiration au niveau du tube de sortie, ce qui facilite le transfert du carburant vaporisé vers la tubulure. Selon un deuxième mode de réalisation, la chambre est délimitée par un tube de vaporisation traversant l'intérieur de la tubulure. Le tube de vaporisation se trouvant dans le flux des gaz d'échappement, il est également réchauffé par ceux-ci et il participe à la vaporisation du carburant lorsque celui-ci s'écoule dans le tube. De manière particulière, le tube de vaporisation est percé pour former un passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure. Selon une disposition constructive, la tubulure d'échappement comporte au moins un bossage pour le passage du tube d'évaporation. Le bossage est réalisé de préférence par déformation plastique de la tubulure, par exemple par fluotournage. Pour les deux modes de réalisation, le dispositif comporte au moins une bougie de préchauffage comme moyens de chauffage, une partie active de la bougie faisant saillie dans la chambre de vaporisation. L'utilisation d'une bougie de préchauffage, du type utilisé pour faire saillie à l'intérieur des chambres de combustion d'un moteur Diesel, ne nécessite pas de développement spécifique de ces moyens de chauffage, ce qui limite les coûts d'adoption d'une telle solution. De manière particulière, le dispositif comporte un support tubulaire pour la fixation de la bougie. La bougie est apte à être logée dans le support tubulaire, et fixée par exemple par vissage. According to a particular arrangement, the device comprises an outlet tube connecting the vaporization chamber and the interior of the exhaust manifold. The outlet tube allows the vaporized fuel to pass into the interior of the tubing. According to an improvement, the outlet tube is opening in the form of bevel, the opening being oriented downstream. This creates a suction at the outlet tube, which facilitates the transfer of vaporized fuel to the tubing. According to a second embodiment, the chamber is delimited by a vaporization tube passing through the inside of the tubing. The vaporization tube is in the flow of the exhaust gas, it is also heated by them and it participates in the vaporization of the fuel when it flows into the tube. In particular, the vaporization tube is pierced to form a vaporized fuel passage to the inside of the tubing. According to a constructive arrangement, the exhaust pipe has at least one projection for the passage of the evaporation tube. The boss is preferably made by plastic deformation of the tubing, for example by spinning. For both embodiments, the device comprises at least one glow plug as heating means, an active portion of the candle projecting into the steam chamber. The use of a glow plug, of the type used to project inside the combustion chambers of a diesel engine, does not require specific development of these heating means, which limits the costs of adoption. such a solution. In particular, the device comprises a tubular support for fixing the candle. The candle is adapted to be housed in the tubular support, and fixed for example by screwing.
Selon une disposition spécifique, le support tubulaire est fixé par soudure à la chambre de vaporisation. Dans le cas d'une tubulure avec au moins un bossage, le support tubulaire est fixé au niveau du bossage, par exemple par la soudure. According to a specific provision, the tubular support is fixed by welding to the vaporization chamber. In the case of a tubing with at least one boss, the tubular support is fixed at the boss, for example by welding.
Le dispositif comporte également un tube d'amenée de carburant débouchant dans la chambre de vaporisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur thermique incorporant un dispositif conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; -la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 ; -la figure 7 est une vue du détail VII de la figure 6 ; - les figures 8 à 11 sont des vues similaires à la figure 6 de variantes du premier ou du deuxième mode de réalisation. Un véhicule automobile comporte un moteur 3 thermique équipé d'un système de dépollution, tel qu'un filtre à particules 5. Le moteur 3 est représenté de manière schématique sur la figure 1. Le moteur 3 comporte un collecteur d'échappement 4 pour recevoir les gaz d'échappement issus de la combustion, suivi par une tubulure 2 d'échappement qui amène les gaz d'échappement vers le filtre à particules 5. Le système de dépollution comporte un dispositif de vaporisation 1 de carburant conforme à l'invention pour injecter du carburant dans la tubulure 2. Une pompe 6 reliée à un réservoir 7 de carburant permet de mettre du carburant sous pression et de le distribuer au dispositif de vaporisation 1. Un premier mode de réalisation du dispositif 1 selon l'invention est représenté sur les figures 2 à 4. La tubulure 2 d'échappement comporte une bride 20 à chacune de ses extrémités. Une chambre de vaporisation 11 est formée par une cloche 12 rapportée et soudée sur la tubulure 2 d'échappement. Ainsi, une partie 21 de la paroi de la tubulure 2 est commune avec la chambre de vaporisation 11. Deux supports tubulaires 13, 14 débouchant dans la chambre de vaporisation 11 sont fixés par soudure sur la cloche 12. Chaque support tubulaire 13, 14 comporte une bougie de préchauffage 15 vissée dans le support tubulaire 13, 14 et qui sert de moyens de chauffage. Une partie active 130, 140 de la bougie fait saillie dans la chambre de vaporisation 11. Les parties actives 130, 140 sont susceptibles d'être chauffées par des moyens électriques intégrés aux bougies 15 et alimentés par des fils électriques, non représentés, connectés sur des cosses 131, 141 à l'extrémité des bougies opposée à la partie active 130, 140. Un tube d'amenée 16 de carburant est rapporté également par soudure sur la cloche 12 et débouche dans la chambre de vaporisation 11. Le tube d'amenée 16 est destiné à être connecté à la pompe 6 à carburant par un tuyau souple 8. Un tube de sortie 17 relie la chambre de vaporisation 11 et l'intérieur de la tubulure 2 d'échappement en traversant la paroi commune 21. Le tube de sortie 17 est débouchant dans la tubulure 2 en forme de biseau 170, l'ouverture étant orientée vers l'aval. Les supports tubulaires 13, 14 et le tube d'amenée 16 sont réalisés par exemple par fluotournage. The device also comprises a fuel supply tube opening into the vaporization chamber. The invention will be better understood and other features and advantages will become apparent on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of a heat engine incorporating a device according to the invention; FIG. 2 is a perspective view of a device according to a first embodiment of the invention; - Figure 3 is a sectional view along the line III-III of Figure 2; - Figure 4 is a sectional view along the line IV-IV of Figure 3; FIG. 5 is a perspective view of a device according to a second embodiment of the invention; FIG 6 is a sectional view along the line VI-VI of Figure 5; FIG. 7 is a view of detail VII of FIG. 6; - Figures 8 to 11 are views similar to Figure 6 variants of the first or second embodiment. A motor vehicle comprises a thermal engine 3 equipped with a pollution control system, such as a particulate filter 5. The engine 3 is shown schematically in FIG. 1. The engine 3 comprises an exhaust manifold 4 for receiving the exhaust gases from the combustion, followed by an exhaust pipe 2 which brings the exhaust gases to the particle filter 5. The pollution control system comprises a fuel vaporization device 1 according to the invention for injecting fuel into the tubing 2. A pump 6 connected to a fuel tank 7 makes it possible to put fuel under pressure and to distribute it to the vaporization device 1. A first embodiment of the device 1 according to the invention is represented on Figures 2 to 4. The exhaust pipe 2 comprises a flange 20 at each of its ends. A vaporization chamber 11 is formed by a bell 12 attached and welded to the exhaust pipe 2. Thus, a portion 21 of the wall of the pipe 2 is common with the vaporization chamber 11. Two tubular supports 13, 14 opening into the vaporization chamber 11 are fixed by welding on the bell 12. Each tubular support 13, 14 comprises a glow plug 15 screwed into the tubular support 13, 14 and which serves as heating means. An active portion 130, 140 of the candle protrudes into the vaporization chamber 11. The active parts 130, 140 are capable of being heated by electrical means integrated with the candles 15 and supplied by electrical wires, not shown, connected to lugs 131, 141 at the end of the spark plugs opposite to the active portion 130, 140. A fuel supply tube 16 is also attached by welding on the bell 12 and opens into the steam chamber 11. The tube 16 is intended to be connected to the fuel pump 6 by a flexible hose 8. An outlet tube 17 connects the vaporization chamber 11 and the inside of the exhaust pipe 2 through the common wall 21. The tube outlet 17 opens into the bevel-shaped pipe 2 170, the opening being oriented downstream. The tubular supports 13, 14 and the feed tube 16 are made for example by spinning.
En fonctionnement normal, les gaz d'échappement circulent dans la tubulure 2 dans le sens de la flèche F1 de la figure 2. La température des gaz d'échappement permet de maintenir la paroi de la tubulure 2, et en particulier la paroi commune 21 à la tubulure 2 et à la chambre de vaporisation 11 à une température élevée. Lorsqu'il est souhaité d'injecter du carburant dans la tubulure 2, la pompe 6 est activée et du carburant est amené par le tuyau souple 8 dans le tube d'amenée 16. Dans le même temps, les bougies de préchauffage 15 sont activées et la partie active 150 de celles-ci monte en température. Le carburant pénètre dans la chambre de vaporisation 11 où il est vaporisé par la chaleur apportée par les bougies de préchauffage 15 et par la paroi commune 21. La vapeur de carburant s'échappe alors de la chambre de vaporisation 11 par le tube de sortie 17 et pénètre à l'intérieur de la tubulure 2 où elle est emportée par le flux des gaz d'échappement. Dans un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 10, représenté sur les figures 5 à 7, un tube de vaporisation 100 de forme cintrée traverse l'intérieur de la tubulure 20 en deux endroits, la chambre de vaporisation 110 étant délimitée par l'intérieur du tube de vaporisation 110. Ainsi la paroi du tube de vaporisation 100 à l'intérieur de la tubulure 20 est commune à la chambre de vaporisation 110 et à la tubulure 20 et est en contact direct avec les gaz d'échappement qui traversent la tubulure 20. Le tube de vaporisation 100 comporte des perçages 112 pour former un passage du carburant vaporisé vers l'intérieur de la tubulure 2. In normal operation, the exhaust gases circulate in the pipe 2 in the direction of the arrow F1 of FIG. 2. The temperature of the exhaust gases makes it possible to maintain the wall of the pipe 2, and in particular the common wall 21 to the tubing 2 and the vaporization chamber 11 at an elevated temperature. When it is desired to inject fuel into the tubing 2, the pump 6 is activated and fuel is fed through the hose 8 into the feed tube 16. At the same time, the glow plugs 15 are activated. and the active portion 150 thereof rises in temperature. The fuel enters the vaporization chamber 11 where it is vaporized by the heat supplied by the glow plugs 15 and the common wall 21. The fuel vapor then escapes from the vaporization chamber 11 through the outlet tube 17 and penetrates inside the pipe 2 where it is carried by the flow of the exhaust gas. In a second embodiment of a spraying device 10, shown in FIGS. 5 to 7, a spraying tube 100 of curved shape passes through the inside of the tubing 20 in two places, the vaporization chamber 110 being delimited by the inside of the evaporation tube 110. Thus, the wall of the evaporation tube 100 inside the tubing 20 is common to the vaporization chamber 110 and to the tubing 20 and is in direct contact with the exhaust gases which through the tubing 20. The spraying tube 100 has holes 112 to form a vaporized fuel passage to the inside of the tubing 2.
La tubulure 20 d'échappement comporte deux bossages 201 pour le passage du tube de vaporisation 100. Un support tubulaire 103, 104 est fixé en bout sur le bossage 201 et en étant emmanché sur l'extrémité du tube de vaporisation 100 faisant saillie à l'extérieur du bossage 201. Un cordon de soudure 109 fixe ensembles le bossage 201, le tube de vaporisation 100 et le support tubulaire 103, 104. Un tube d'amenée 106, 107 de carburant est fixé également par soudure sur chaque support tubulaire 103, 104 et débouche radialement à l'intérieur du support tubulaire 103, 104. Une bougie 15 est fixée par vissage à l'intérieur de chaque support tubulaire 103, 104, avec une partie active 150 en regard du débouché du tube d'amenée 106, 107. En fonctionnement normal, les gaz d'échappement circulent dans la tubulure 2 dans le sens de la flèche F2 de la figure 5. La température des gaz d'échappement permet de maintenir la paroi de la tubulure 20, et en particulier la paroi du tube de vaporisation 100 à une température élevée. Lorsqu'il est souhaité d'injecter du carburant dans la tubulure 20, la pompe 6 est activée et du carburant est amené par le tuyau souple 8 dans les tubes d'amenée 106, 107. Dans le même temps, les bougies de préchauffage 15 sont activées et la partie active 150 de celles-ci monte en température. Le carburant pénètre dans la chambre de vaporisation 110 où il est d'abord vaporisé par la chaleur apportée par les bougies de préchauffage, et si une partie du carburant n'est pas encore vaporisée, par la chaleur amenée par le tube de vaporisation. La vapeur de carburant s'échappe alors de la chambre de vaporisation par les perçages du tube de vaporisation et pénètre à l'intérieur de la tubulure 2 où elle est emportée par le flux des gaz d'échappement. The exhaust pipe 20 has two bosses 201 for the passage of the vaporization tube 100. A tubular support 103, 104 is attached end to the boss 201 and being fitted on the end of the evaporation tube 100 projecting from the nozzle. Outside the boss 201. A weld bead 109 fixes together the boss 201, the spraying tube 100 and the tubular support 103, 104. A fuel supply pipe 106, 107 is also fixed by welding on each tubular support 103 , 104 and opens radially inside the tubular support 103, 104. A candle 15 is fixed by screwing inside each tubular support 103, 104, with an active portion 150 facing the outlet of the supply tube 106 , 107. In normal operation, the exhaust gases circulate in the pipe 2 in the direction of the arrow F2 of Figure 5. The temperature of the exhaust gas keeps the wall of the pipe 20, and in particular the wall of you be spraying 100 at a high temperature. When it is desired to inject fuel into the tubing 20, the pump 6 is activated and fuel is fed through the hose 8 into the supply tubes 106, 107. At the same time, the glow plugs 15 are activated and the active part 150 thereof increases in temperature. The fuel enters the vaporization chamber 110 where it is first vaporized by the heat provided by the glow plugs, and if a portion of the fuel is not yet vaporized, by the heat supplied by the vaporization tube. The fuel vapor then escapes from the vaporization chamber through the bores of the vaporization tube and penetrates inside the pipe 2 where it is carried away by the flow of the exhaust gas.
La figure 8 montre une variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 201. La chambre de vaporisation 210 est formée par les extrémités des supports tubulaires 203, 204 connectés entre eux en angle, et prolongée par un tube de sortie 217. La chambre de vaporisation 210 fait saillie dans la tubulure 202 et le tube de sortie 217 est entièrement dans la tubulure 202. Dans une autre variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 301, montrée sur la figure 9, la chambre de vaporisation 310 est formée par un tube coudé 312 dont les extrémités reçoivent deux supports tubulaires 303, 304. La partie externe 3120 du tube coudé fait saillie à l'intérieur de la tubulure 2. Le tube de sortie 317 est fixé sur ladite partie externe 3120 du tube coudé 312. Une autre variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 401 est représentée sur la figure 10. Contrairement à la variante précédente de la figure 9, le tube 412 formant la chambre de vaporisation 410 est droit et fait saillie partiellement dans la tubulure 402, de manière tangentielle. Dans une variante du deuxième mode de réalisation d'un dispositif de vaporisation 501, représentée sur la figure 11, le tube de vaporisation FIG. 8 shows a variant of the first embodiment of a vaporization device 201. The vaporization chamber 210 is formed by the ends of the tubular supports 203, 204 connected to each other at an angle, and extended by an outlet tube 217. The vaporization chamber 210 projects into the tubing 202 and the outlet tube 217 is entirely in the tubing 202. In another variant of the first embodiment of a vaporization device 301, shown in FIG. vaporization 310 is formed by a bent tube 312 whose ends receive two tubular supports 303, 304. The outer portion 3120 of the bent tube protrudes inside the tubing 2. The outlet tube 317 is fixed on said outer portion 3120 Another variant of the first embodiment of a spraying device 401 is shown in FIG. 10. Unlike the preceding variant of FIG. 9, the tube 412 forming the vaporization chamber 410 is straight and projects partially into the tubing 402, tangentially. In a variant of the second embodiment of a vaporization device 501, shown in FIG. 11, the vaporization tube
10 512 est droit et traverse la tubulure 502 de part en part selon un diamètre. Les supports tubulaires 503, 504 sont fixés de part et d'autre du tube de vaporisation 512, de manière sensiblement symétrique. 512 is straight and passes through the tubing 502 from one side to another according to a diameter. The tubular supports 503, 504 are fixed on either side of the vaporization tube 512, in a substantially symmetrical manner.
Le tube de vaporisation 512 est percé sensiblement au centre de la tubulure 2, le perçage 5120 étant orienté vers l'aval. The vaporization tube 512 is drilled substantially in the center of the tubing 2, the bore 5120 being oriented downstream.
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FR0757843A FR2921438A1 (en) | 2007-09-25 | 2007-09-25 | Fuel vaporizing device for e.g. particle filter, of heat engine of motor vehicle, has vaporizing chamber formed by bell connected and welded on exhaust manifold, where wall of chamber is joined with wall of exhaust manifold |
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FR0757843A FR2921438A1 (en) | 2007-09-25 | 2007-09-25 | Fuel vaporizing device for e.g. particle filter, of heat engine of motor vehicle, has vaporizing chamber formed by bell connected and welded on exhaust manifold, where wall of chamber is joined with wall of exhaust manifold |
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DE102017217001A1 (en) * | 2017-09-26 | 2019-03-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Exhaust system for an internal combustion engine |
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- 2007-09-25 FR FR0757843A patent/FR2921438A1/en active Pending
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