FR2847301A1 - Systeme de regulation des emissions de gaz d'echappement pour moteur - Google Patents

Systeme de regulation des emissions de gaz d'echappement pour moteur Download PDF

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Abstract

Dans un système de régulation des émissions de gaz d'échappement pour un moteur, comprenant un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement (53) placé dans un pot d'échappement (36) dont l'intérieur est divisé en une pluralité de chambres, au moins une partie de l'intérieur du pot d'échappement est divisé en une première chambre (43) destinée à convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement et une deuxième chambre (44) destinée à convertir le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement. Le pot d'échappement (36) comprend : une paroi de séparation (40) ayant un conduit (49) pour guider le gaz d'échappement de la première chambre (43) à la deuxième chambre (44) ; une entrée de gaz d'échappement (46) pour introduire le gaz d'échappement dans la première chambre (43) ; des moyens d'aspiration d'air externe (50) pour aspirer de l'air externe dans la deuxième chambre (44) ; et un tuyau d'évacuation (47) pour évacuer l'air externe et le gaz d'échappement s'écoulant à travers la deuxième chambre (44).

Description

SYSTEME DE REGULATION DES EMISSIONS DE GAZ
D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte à un système de régulation des émissions de gaz d'échappement pour un moteur, comprenant un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement placé dans un pot d'échappement dont l'intérieur est divisé en une
pluralité de chambres.
DESCRIPTION DE L'ART CONCERNE
D'après la demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique No. 11-303623, par exemple, on connaît déjà un système de régulation des émissions de gaz d'échappement comprenant un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement placé dans un pot d'échappement dont l'intérieur est divisé
en une pluralité de chambres.
Le NOx, le HC et le CO sont contenus, en tant que composants qui doivent être convertis, dans un gaz d'échappement provenant d'un moteur, et un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement favorise la réaction de réduction de NOx et la réaction d'oxydation de HC et de CO. D'après la demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique No. 9-273419, par exemple, on connaît déjà un système de régulation des émissions de gaz d'échappement, qui est conçu de telle sorte que de l'air externe est introduit dans un pot d'échappement afin de favoriser
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la réaction d'oxydation en compensant le manque d'une
quantité d'oxygène contenue dans un gaz d'échappement.
Dans le système de régulation des émissions de gaz d'échappement décrit dans la demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique No. 9273419, l'intérieur du pot d'échappement est divisé en une première chambre dans laquelle est introduit le gaz d'échappement provenant du moteur et une deuxième chambre conduisant à un orifice d'évacuation de gaz d'échappement, et l'air externe est introduit dans la première chambre. Cependant, dans un état dans lequel une quantité d'oxygène est importante, la réaction de réduction de NOx présent dans le gaz d'échappement ne progresse pas. Par conséquent, dans la technique classique dans laquelle l'air externe est introduit immédiatement dans le gaz d'échappement qui est introduit depuis le moteur dans le pot d'échappement,
il est difficile de convertir suffisamment le NOx.
RESUME DE L'INVENTION
En conséquence, un but de la présente invention est de réaliser un système de régulation des émissions de gaz d'échappement pour un moteur, dans lequel le NOx, le HC et le CO présents dans un gaz d'échappement
peuvent être convertis de façon efficace.
Pour atteindre le but ci-dessus, selon la présente invention, il est proposé un système de régulation des émissions de gaz d'échappement pour un moteur, comprenant un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement placé dans un pot d'échappement dont l'intérieur est divisé en une pluralité de chambres, caractérisé en ce qu'au moins
SR24069JP/ND
une partie de l'intérieur du pot d'échappement est divisée en une première chambre destinée à convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement et une deuxième chambre destinée à convertir le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement, et est munie d'une paroi de séparation ayant un conduit pour guider le gaz d'échappement de la première chambre à la deuxième chambre, et en ce que le pot d'échappement comprend une entrée de gaz d'échappement pour introduire le gaz d'échappement dans la première chambre; des moyen s d'aspiration d'air externe pour aspirer de l'air externe dans la deuxième chambre; et un tuyau d'évacuation pour évacuer l'air externe et le gaz d'échappement s'écoulant à travers la deuxième
chambre.
Avec cet agencement, le traitement de réduction principalement destiné au NOx peut être effectué dans la première chambre compte tenu du fait que la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement introduit depuis le moteur dans la première chambre est relativement faible, et le traitement d'oxydation destiné au HC et au CO peut être favorisé en utilisant l'effet tenant en ce que la teneur en oxygène est augmentée par la production d'oxygène dans le traitement de réduction et par l'aspiration de l'air externe à travers les moyens d'aspiration d'air externe. Par conséquent, le NOx, le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement peuvent
être convertis de façon efficace.
Les buts, caractéristiques et avantages ci30 dessus de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront
à la lecture de la description détaillée qui suit du
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mode de réalisation préféré en relation avec les
dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue de face avec arrachement partiel d'une partie d'un moteur d'usage général. La figure 2 est une vue en coupe prise suivant
une ligne 2 - 2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe prise suivant
une ligne 3 - 3 de la figure 2.
La figure 4 est un graphique montrant des variations du taux de conversion en fonction du rapport air-combustible.
DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE
La présente invention va maintenant être décrite au moyen d'un mode de réalisation préféré en se référant aux figures 1 à 4. En se référant tout d'abord à la figure 1, un moteur d'usage général est un moteur monocylindrique à refroidissement par air utilisé, par exemple, dans une machine motrice ou équivalent, et comporte un corps de moteur 21 qui comprend: un carter-moteur 22; un bloc-cylindres 23 légèrement incliné vers le haut et faisant saillie d'un côté du carter-moteur 22; et une culasse 24 couplée à une tête du bloc-cylindres 23. Un grand nombre d'ailettes de refroidissement par air 23a et 24a sont prévues sur des surfaces extérieures du bloc-cylindres 23 et de la culasse 24. Le cartermoteur 22 est installé sur une culasse d'une machine motrice quelconque, par
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l'intermédiaire d'une surface d'installation 22a de sa
face inférieure.
Un alésage 26 est formé dans le bloc-cylindres 23, et reçoit de façon coulissante un piston 25. Une chambre de combustion 27 est formée entre le bloccylindres 23 et la culasse 24, de sorte qu'une face supérieure du piston 25 est tournée vers la chambre de
combustion 27.
Le piston 25, un vilebrequin 28 supporté en rotation dans le cartermoteur 22, et un arbre de support 29 qui est supporté dans le cartermoteur 22 du corps de moteur 21 et qui peut être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin 28, sont reliés les uns aux autres par un mécanisme d'articulation 30. Par conséquent, le rapport de compression du moteur varie avec une variation de la position de l'arbre de support 29 dans le plan
perpendiculaire à l'axe du vilebrequin 28.
Un orifice d'admission 31 et un orifice d'échappement (non représenté) pouvant mener à la chambre de combustion 27 sont formés dans la culasse 24. Dans la culasse 24 sont disposées une soupape d'admission 32 pouvant s'ouvrir et se fermer pour permettre une connexion et une déconnexion entre l'orifice d'admission 31 et la chambre de combustion 27 de même qu'une soupape d'échappement (non représentée) pouvant s'ouvrir et se fermer pour permettre une connexion et une déconnexion entre l'orifice d'échappement et la chambre de combustion 27. Une bougie d'allumage 33 est montée en étant vissée sur la culasse 24 avec ses électrodes tournées vers la chambre
de combustion 27.
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Un tuyau d'échappement 34 conduisant à l'orifice d'échappement est relié à une partie supérieure de la culasse 24, et est relié également à un pot d'échappement 36 recouvert d'un couvercle 35. De plus, un réservoir de carburant 37 est placé au-dessus du carter-moteur 22, de telle sorte qu'il est supporté
sur le carter-moteur 22.
En se référant aux figures 2 et 3, le pot d'échappement 36 comprend des premier et second éléments d'enveloppe 38 et 39, chacun d'eux étant formé en une forme de cuvette, et dont les bords ouverts sont accolés par sertissage pour serrer entre eux un bord périphérique d'une paroi de séparation 40. La paroi de séparation 40 comprend une paire d'éléments de plaque
de séparation 41 et 42 superposés l'un sur l'autre.
L'intérieur du pot d'échappement 36 est divisé par la paroi de séparation 40 en une première chambre 43 destinée à convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement et une deuxième chambre 44 destinée à convertir le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement, et une troisième chambre 45 est définie entre les éléments de plaque de séparation 41
et 42 de la paroi de séparation 40.
Le premier élément d'enveloppe 38 du pot d'échappement 36 est muni d'une entrée de gaz d'échappement 46 à laquelle est relié le tuyau d'échappement 34, de telle sorte que le gaz d'échappement guidé depuis le moteur à travers le tuyau d'échappement 34 est introduit dans la première chambre
43.
Des bombements 41a et 42a faisant saillie sur des côtés opposés sont formés sur des parties des
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premier et second éléments de plaque de séparation 41 et 42, respectivement. La troisième chambre 45 est définie par les bombements 41a et 42a, et un tuyau d'échappement 47 conduisant à la troisième chambre 45 est formé par les bombements 41a et 42a. Le tuyau d'échappement 47 dépasse à l'extérieur depuis des parties assemblées des premier et second éléments d'enveloppe 38 et 39. Une pluralité de petits alésages 48 sont formés dans le bombement 42a du second élément de plaque de séparation 42, pour permettre à la deuxième chambre 44 de communiquer avec la troisième chambre 45, de telle sorte que le gaz d'échappement est guidé depuis la deuxième chambre 44 à travers les petits alésages 48 jusque dans la troisième chambre 45, et est évacué à l'extérieur à travers le tuyau
d'échappement 47.
Un conduit 49 destinée à guider le gaz d'échappement de la première chambre 43 à la deuxième chambre 44 est formé d'un seul tenant sur le premier élément de plaque de séparation 41 de la paroi de séparation 40, en une position décalée par rapport à la troisième chambre 45, pour faire saillie vers la deuxième chambre 44, de telle sorte que le gaz d'échappement est guidé à travers le conduit 49 vers la
deuxième chambre 44.
Le pot d'échappement 36 comprend des moyens d'aspiration d'air externe 50 pour aspirer de l'air externe dans la deuxième chambre 44. Les moyens d'aspiration d'air externe 50 comprennent: une chambre d'introduction d'air externe 51 qui est définie entre les premier et second éléments de plaque de séparation 41 et 42 de la paroi de séparation 40 pour entourer
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coaxialement le conduit 49 et conduire à l'extérieur; et un tube d'aspiration 52 formé d'un seul tenant sur le second élément de plaque de séparation 42 pour communiquer avec la chambre d'introduction d'air externe 51. Les moyens d'aspiration d'air externe 50 permettent que l'air externe à l'extérieur du pot d'échappement 36 soit aspiré dans la deuxième chambre 44 par une pression négative générée autour du conduit 49, c'est-à-dire, dans le tube d'aspiration 52 quand le gaz d'échappement présent dans la première chambre 43 est éjecté vigoureusement du conduit 49 jusque dans la
deuxième chambre 44.
Dans un tel pot d'échappement 36, un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement 53 est appliqué sur des surfaces intérieures des premier et second éléments d'enveloppe 38 et 39. Un catalyseur ternaire, favorisant la réaction de réduction du NOx présent dans le gaz d'échappement et la réaction d'oxydation du HC et du CO présents dans le gaz d'échappement, peut être utilisé de façon appropriée à titre du catalyseur de régulation des émissions de gaz
d'échappement 53.
Les taux de conversion de NOx, de HC et de CO varient en fonction de la concentration en oxygène dans le gaz d'échappement. Quand la concentration en oxygène est faible, le taux de conversion de NOx peut être augmenté, mais les taux de conversion de HC et de CO sont diminués. Quand la concentration en oxygène est élevée, les taux de conversion de HC et de CO peuvent être augmentés, mais le taux de conversion de NOx est diminué. Comme la concentration en oxygène dans la première chambre 43 dans laquelle le gaz d'échappement
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est introduit directement depuis le moteur est relativement faible, la première chambre 43 est utilisée pour convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement. Comme l'air externe est aspiré dans la deuxième chambre 44, et comme de l'oxygène produit par la réaction de réduction de NOx est également contenu dans le gaz d'échappement, de telle sorte que la concentration en oxygène dans la deuxième chambre 44 devient relativement élevée, la deuxième chambre 44 est utilisée pour convertir le HC
et le CO présents dans le gaz d'échappement.
De cette manière, le traitement de réduction principalement pour le NOx peut être effectué dans la première chambre 43 compte tenu du fait que la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement introduit depuis le moteur dans la première chambre 43 est relativement faible, et le traitement d'oxydation de HC et de CO peut être favorisé dans la deuxième chambre 44 en utilisant le fait que la teneur en oxygène est augmentée à une valeur relativement importante par la production d'oxygène dans le traitement de réduction et par l'aspiration de l'air externe à travers les moyens d'aspiration d'air externe 50. Par conséquent, le NOx, le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement
peuvent être convertis de manière efficace.
Bien que le mode de réalisation de la présente invention ait été décrit en détail, on comprendra que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, et que diverses modifications de conception peuvent être réalisées sans s'écarter du cadre de l'invention défini dans les
revendications.
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Par exemple, l'exemple utilisant le catalyseur ternaire à titre du catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement 53 a été décrit dans le mode de réalisation, mais un catalyseur de réduction peut être utilisé dans une section tournée vers la première chambre 43 pour convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement, et un catalyseur d'oxydation peut être utilisé dans une section tournée vers la deuxième chambre 44 pour convertir le HC et le
CO présents dans le gaz d'échappement.
SR 24069 JP/D
il

Claims (1)

REVENDICATION
1. Système de régulation des émissions de gaz d'échappement pour un moteur, comprenant un catalyseur de régulation des émissions de gaz d'échappement (53) placé dans un pot d'échappement (36) dont l'intérieur est divisé en une pluralité de chambres, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'intérieur du pot d'échappement (36) est divisée en une première chambre (43) destinée à convertir principalement le NOx présent dans le gaz d'échappement et une deuxième chambre (44) destinée à convertir le HC et le CO présents dans le gaz d'échappement, et est munie d'une paroi de séparation (40) ayant un conduit (49) pour guider le gaz d'échappement de la première chambre (43) à la deuxième chambre (44), et en ce que le pot d'échappement (36) comprend une entrée de gaz d'échappement (46) pour introduire le gaz d'échappement dans la première chambre (43); des moyens d'aspiration d'air externe (50) pour aspirer de l'air externe dans la deuxième chambre (44); et un tuyau d'évacuation (47) pour évacuer l'air externe et le gaz d'échappement s'écoulant à travers la deuxième
chambre (44).
SR24069 JPVD
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