FR2900441A1

FR2900441A1 - Dispositif d'injection d'un agent reducteur dans un conduit d'echappement

Info

Publication number: FR2900441A1
Application number: FR0603772A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Fasolo
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-02
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: WO2007125230A1; FR2900441B1

Abstract

Dispositif d'injection d'un agent réducteur dans un écoulement des gaz formé dans un conduit d'échappement et orienté vers la sortie de la ligne d'échappement, comportant- un injecteur relié à une source d'agent réducteur et formé par un canal d'injection de l'agent réducteur débouchant dans le conduit d'échappement, l'axe privilégié du canal d'injection étant incliné d'un angle ϕ par rapport à l'axe privilégié du conduit d'échappement,- un moyen d'activation d'un jet d'agent réducteur via le canal d'injection,caractérisé en ce que l'axe privilégié du canal d'injection est orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz dans le conduit d'échappement et forme un angle ϕ aigu ou nul avec l'axe privilégié du conduit d'échappement et le dispositif d'injection comprend un obstacle mélangeur disposé dans le conduit d'échappement en amont de l'injecteur par rapport au sens d'écoulement des gaz.

Description

Dispositif d'in'iection d'un aqent réducteur dans un conduit d'échappement

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne, dans le domaine des moteurs à combustion interne, notamment du type Diesel, un injecteur d'un agent réducteur (par exemple, hydrocarbure) dans un conduit d'échappement faisant partie d'un dispositif antipollution des gaz brûlés. L'invention concerne plus particulièrement un injecteur disposé dans un conduit d'échappement permettant de favoriser l'échange thermique entre les gaz brûlés et l'agent réducteur injecté et d'améliorer l'homogénéité de leur mélange, tout en réduisant le temps nécessaire pour y parvenir. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les contraintes dues aux normes, par exemple les normes européennes dites Euro V, relatives aux niveaux des émissions polluantes liées au fonctionnement des moteurs à combustion interne, notamment Diesel, deviennent de plus en plus sévères, notamment en ce qui concerne les émissions des suies polluantes dites particules, d'oxyde d'azote, NOx, d'oxyde de souffre, SOx, etc. De manière connue, pour réduire le niveau des émissions polluantes, les constructeurs des véhicules utilisent des dispositifs antipollution comprenant des éléments filtrants, par exemple, des filtres à particules (FAP), des pièges à NOx, installés en aval de la sortie moteur dans la ligne d'échappement. L'accumulation de particules dans l'élément filtrant finit par le boucher en créant une forte contre-pression dans la ligne d'échappement ce qui diminue considérablement les performances du moteur. Ainsi, la principale difficulté relative au bon fonctionnement de ces éléments filtrants réside dans la nécessité de régénérer périodiquement les pollutions qui s'y déposent. Pour résoudre ce problème, on utilise généralement des catalyseurs, par exemple des catalyseurs d'oxydation. Un tel catalyseur d'oxydation peut être placé dans le conduit d'échappement en aval de l'élément filtrant (FAP) par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés. De même, le matériau catalytique peut être disposé directement au sein du filtre à particules que l'on nomme alors le filtre à particules catalytique (FAPC). L'idée consiste à provoquer des réactions chimiques sur le catalyseur (par exemple, d'oxydation) à l'aide des hydrocarbures présents dans les gaz brûlés. Ces réactions chimiques ont comme effet la régénération de l'élément filtrant (par exemple, en y apportant une chaleur nécessaire pour brûler les particules). Cependant, le faible taux des hydrocarbures présents dans les gaz brûlés lors du fonctionnement normal du moteur à combustion interne, notamment Diesel, ne permet pas d'obtenir le rendement sur le catalyseur de réaction chimique nécessaire pour produire une régénération satisfaisante de l'élément filtrant. Pour contourner cette difficulté, les gaz brûlés sont enrichis en hydrocarbure en modifiant les réglages du moteur, par exemple : en réduisant le débit d'air à l'admission, en décalant les phases et/ou les durées des injections du carburant dans les chambres de combustion, en réduisant le taux de recirculation des gaz d'échappement à l'admission, dit EGR (en anglais Exhaust Gas Recirculation ) etc. Ces solutions connues ne sont cependant pas satisfaisantes car elles provoquent de nombreux problèmes, par exemple, une dilution du carburant dans l'huile du moteur en réduisant ainsi la fiabilité de ce dernier. En outre, ces solutions génèrent une surconsommation de carburant, ce qui in fine réduit les performances du moteur. Par ailleurs, les réglages du moteur restent délicats et longs à effectuer sans pour autant garantir des variations optimales de la richesse de mélange gaz brûlés/hydrocarbures en fonction de l'état d'encrassement réel des dispositifs antipollution. Pour contourner ces difficultés, une autre approche connue consiste en l'injection d'un agent réducteur (par exemple, un hydrocarbure comme le carburant utilisé par le moteur, l'alcool etc.) directement dans le conduit d'échappement à l'aide d'un injecteur spécifiquement dédié à cette tâche et placé en amont du catalyseur par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés. Par exemple, dans le cas d'un moteur Diesel, le gazole injecté directement dans le conduit d'échappement réagit dans le catalyseur d'oxydation en produisant la chaleur. Cette dernière permet d'atteindre la température de l'ordre de 650 C nécessaire à la combustion des particules dans le filtre à particules (FAP). A titre de complémentarité notons que l'agent réducteur peut être de nature chimique différente de celle d'un hydrocarbure. C'est le cas, par exemple, des disposi':ifs antipollution utilisant la technologie de la réduction catalytique des oxydes d'azote dite SCR (en anglais Selective Catalytic Reduction ) qui nécessitent l'injection de l'urée dans le conduit d'échappement en amont du catalyseur. Dans ce cas, la présence de l'injecteur dans le conduit d'échappement devient alors incontournable car l'urée est incompatible avec le carburant et ne peut pas de ce fait transiter par le moteur. De manière connue, l'injection de l'agent réducteur, par exemple, dans un état liquide ou atomisé, s'opère de manière perpendiculaire à l'axe privilégié (par exemple, l'axe de symétrie) du conduit d'échappement.

Le jet liquide ou atomisé pénétrant, par exemple sous pression, à l'intérieur du conduit d'échappement n'a pas suffisamment de temps pour se mélanger avec les gaz brûlés. En traversant le conduit d'échappement, le jet impacte alors la paroi interne du conduit d'échappement en vis-à-vis de l'injecteur en y créant un film liquide qui coule vers le catalyseur. Le mélange gaz brûlés/agent réducteur en aval de l'injecteur et en amont du catalyseur n'est donc pas homogène. L'intensité de la réaction chimique diffère alors d'une partie à l'autre du catalyseur. II en résulte une distribution très hétérogène du gradient, par exemple thermique, au sein du catalyseur. Cela provoque une régénération insuffisante de l'élément filtrant et la surconsommation de l'agent réducteur. De même, les contraintes dues au gradient thermique hétérogène provoquent un vieillissement accéléré et/ou une fatigue prématurée du revêtement catalytique du catalyseur d'oxydation et/ou de l'élément filtrant, voire leur désintégration, par exemple, par fissuration. Une autre géométrie d'injection traitant le problème de mélange gaz brûlés/agent réducteur est décrite dans le brevet japonais JP 61164017.

L'injecteur d'agent réducteur est implanté à l'intérieur du conduit d'échappement à l'entrée du filtre à particules (FAP) de manière que l'axe privilégié de l'injecteur, par exemple son axe de symétrie, coïncide avec l'axe privilégié du conduit d'échappement, par exemple, avec l'axe de symétrie du conduit d'échappement. L'injecteur dispose à son extrémité d'un diffuseur pour générer un jet d'agent réducteur orienté vers le filtre à particules (FAP). Le diffuseur est muni d'un canal d'injection dont l'axe privilégié, par exemple, l'axe de symétrie du diffuseur, coïncide avec l'axe privilégié du conduit d'échappement, par exemple, l'axe de symétrie du conduit d'échappement. L'agent réducteur se présente comme une émulsion comprenant un hydrocarbure et une solution catalytique à base d'eau. L'injection de l'agent réducteur s'effectue dans le conduit d'échappement vers l'aval de l'injecteur par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés. En d'autres termes, le jet généré par le diffuseur et sortant du canal d'injection agencé dans le corps du diffuseur est toujours orienté dans le sens de l'écoulement des gaz brûlés. En outre, le diffuseur est équipé de moyens pouvant changer un angle de l'ouverture du jet d'agent réducteur sortant du canal d'injection. Ainsi, le diffuseur peut asperger de manière homogène et indépendamment du débit des gaz brûlés dans le conduit d'échappement, toute la paroi de l'élément filtrant se trouvant à l'entrée (par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés) du filtre à particules (FAP). Cette géométrie d'injection vers l'aval de l'injecteur a plusieurs inconvénients. En effet, le vecteur de la vitesse d'écoulement des gaz brûlés sur l'axe privilégié du conduit d'échappement et le vecteur de la vitesse du jet sur cet axe privilégié sont colinéaires, ce qui réduit d'autant leur résultante.

En clair, l'impact du jet injecté dans le sens de l'écoulement est amorti au moins partiellement ,par la vitesse de l'écoulement. Les échanges gaz brûlés/agent réducteur en sont réduits d'autant. Tous les autres paramètres restant constants, cela : diminue l'homogénéité du mélange à temps comparable (ce qui signifie que le problème technique posé n'est donc pas réellement résolu) ou nécessite un temps plus long pour mélanger les gaz brûlés avec l'agent réducteur à homogénéité de mélange comparable. Or, pour des raisons d'encombrement, tout allongement de la ligne d'échappement ou tout éloignement de l'injecteur du catalyseur pour augmenter la distance parcourue par le mélange (et donc le temps d'échange gaz brûlés/agent réducteur) n'est pas envisageable. D'autres géométries d'injection traitant le problème de mélange gaz brûlés/agent réducteur sont décrites dans la demande de brevet européen EP 1 314 864 Al. L'injecteur dispose à son extrémité d'un gicleur pour générer le jet d'agent réducteur dans le conduit d'échappement. Cette extrémité est prolongée vers l'intérieur du conduit d'échappement par un diffuseur. Ce dernier est muni d'un canal d'injection dont l'axe privilégié, par exemple, l'axe de symétrie, est incliné ou même parallèle par rapport à l'axe privilégié du conduit d'échappement, ce qui améliore le mélange gaz brûlés/agent réducteur (colonne 8, lignes 26-28 ; colonne 10, lignes 2-4).

En outre, le diffuseur peut être équipé de moyens augmentant la vitesse et/ou le tourbillonnement du jet sortant en favorisant ainsi davantage le mélange de l'agent réducteur avec les gaz brûlés (colonne 9, lignes 5-6). Cependant, dans tous les modes de réalisation divulgués dans EP 1 314 864 Al l'injection s'effectue dans le conduit d'échappement vers l'aval de l'injecteur par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés (colonne 7, lignes 56-58 ; colonne 8, lignes 13-15, 23-25, 53-56 ; colonne 9, lignes 37-43). Ainsi, le dispositif selon EP 1 314 864 Al présente les mêmes inconvénients que ceux discutés précédemment en rapport avec le dispositif selon JP 61164017.

Une autre géométrie d'injection traitant le problème de mélange gaz brûlés/agent réducteur est décrite dans le brevet japonais JP 2005 214100. L'injecteur d'agent réducteur est implanté dans un coude de la ligne d'échappement. L'injecteur dispose à son extrémité d'un diffuseur pour générer le jet d'agent réducteur. Ce diffuseur est prolongé vers l'intérieur du coude. Le diffuseur est muni d'un canal d'injection dont l'axe privilégié, par exemple, l'axe de symétrie du diffuseur, coïncide avec l'axe privilégié du conduit d'échappement en aval du coude par rapport au sens de l'écoulement des gaz nrûlés. L'injection de l'agent réducteur s'effectue dans le conduit d'échappement vers l'aval de l'injecteur par rapport au sens de l'écoulement des gaz brûlés. Il en résulte immédiatement que le dispositif selon JP 2005 214100 présente les mêmes inconvénients que ceux discutés précédemment en rapport avec les dispositifs selon JP 61164017 et EP 1 314 864 Al. Pour améliorer le mélange de l'agent réducteur avec les gaz brûlés, le dispositif selon JP 2005 214100 dispose d'une grille dans le conduit d'échappement en aval du coude avec l'injecteur par rapport au sens de l'écoulement des gai: brûlés. La grille est orientée perpendiculairement à l'axe privilégié du conduit d'échappement en aval du coude avec l'injecteur et l'obture complètement. La grille est disposée dans le conduit d'échappement en aval de l'injecteur, de manière à piéger l'ensemble d'agent réducteur sortant du diffuseur sous forme du jet. La grille est orientée perpendiculairement à l'axe privilégié de l'injecteur. De ce fait, le jet d'agent réducteur est orienté perpendiculairement à la grille. La grille forme un obstacle à l'écoulement de gaz brûlés dans le conduit d'échappement. Or, cela augmente la centre pression à l'échappement et, donc, dégrade le rendement du moteur Enfin, la plupart des émissions polluantes est formée lors d'une période relativement brève, dit période de fonctionnement à froid, depuis le démarrage du moteur jusqu'au moment où la température du moteur franchit un seuil de température prédéterminé, par exemple 90 C, pour atteindre la température dite de fonctionnement normale du moteur. Or, les dispositifs antipollution deviennent opérationnels uniquement à partir d'une certaine température prédéterminée, par exemple, d'environ 300 C. Ainsi, pendant la période de fonctionnement du moteur à froid, avec un mélange air/carburant, à l'admission du moteur riche en carburant et générant de ce fait un rejet massif des émissions polluantes, les dispositifs antipollution de la ligne d'échappement sont peu efficaces, voire complètement inopérants. Les dispositifs selon JP 61164017, EP 1 314 864 Al et JP 2005 214100 ne répondent pas aux besoins particuliers du dispositif antipollution installé dans le conduit d'échappement lors du démarrage à froid. Ils n'apportent aucun enseignement pertinent susceptible de réduire les émissions polluantes dans la ligne d'échappement pendant la période de fonctionnement du moteur à froid et ne suggère aucune solution en ce sens.

Le problème de réduction des émissions polluantes pendant la période de fonctionnement du moteur à froid est traité dans le brevet européen EP 0 594 794 B1. La solution proposée concerne un moteur à combustion interne à injection et allumage par étincelle électrique. L'idée consiste à réduire la richesse du mélange air/carburant à l'admission du moteur en préchauffant le carburant à l'aide d'un élément chauffant disposé dans un conduit d'admission en amont d'une soupape d'admission (colonne 1, lignes 26-40 ; colonne 2, lignes 44-46). L'élément chauffant se présente sous forme d'une plaquette métallique émaillée, sur laquelle est imprimée une matière conductrice de courant (colonne 2, lignes 56-58 ; colonne 3, lignes 1-2). Cette solution a plusieurs inconvénients. En effet, le dispositif selon EP 0 594 794 B1 agit en amont du moteur et n'apporte aucun enseignement pertinent par rapport à des dispositifs antipollution installés dans la ligne d'échappement en aval du moteur susceptibles de réduire les émissions polluantes dans les gaz brûlés. En outre, le cas d'un moteur Diesel n'est pas traité, ni même évoqué dans EP 0 594 794 B1. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un injecteur disposé dans un conduit d'échappement permettant de favoriser l'échange thermique entre les gaz brûlés et l'agent réducteur injecté et d'améliorer l'homogénéité de leur mélange, tout en réduisant le temps nécessaire pour y parvenir.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'injection pour injecter un agent réducteur dans un écoulement des gaz brûlés, d'une part, formé dans un conduit d'échappement en aval d'un moteur à combustion interne et, d'autre part, orienté de la sortie du moteur vers la sortie de la ligne d'échappement, comportant au moins une source d'agent réducteur, au moins un injecteur relié à la source d'agent réducteur et formé par au moins un canal d'injection de l'agent réducteur débouchant dans le conduit d'échappement, l'axe privilégié du canal d'injection étant incliné d'un angle (p par rapport à l'axe privilégié du conduit d'échappement, au moins un moyen d'activation d'un jet d'agent réducteur provenant de la source d'agent réducteur via le canal d'injection, caractérisé en ce que l'axe privilégié du canal d'injection est orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés dans le conduit d'échappement et forme un angle (p aigu ou nul avec l'axe privilégié du conduit d'échappement et en ce que le dispositif d'injection comprend un obstacle mélangeur disposé dans le conduit d'échappement en amont de l'injecteur par rapport au sens d'écoulement: des gaz brûlés à une distance prédéterminée du canal d'injection. Selon une autre particularité, l'ouverture du canal d'injection est disposée à l'extrémité de l'injecteur débouchant dans le conduit d'échappement de façon que l'axe du jet d'agent réducteur provenant du canal d'injection soit orienté dans le sens opposé à celui de l'écoulement de gaz brûlés dans le conduit d'échappement. Selon une autre particularité, l'obstacle mélangeur forme un moyen piége d'agent réducteur. Selon une autre particularité, le conduit d'échappement est obturé par le corps formant l'obstacle mélangeur.

Selon une autre particularité, l'obstacle mélangeur est formé par un corps perméable à l'écoulement des gaz brûlés dans le conduit d'échappement. Selon une autre particularité, l'obstacle mélangeur est formé par au moins une partie d'une turbine agencée dans le conduit d'échappement. Selon une autre particularité, la turbine produit en son aval un filet de gaz brûlés de puissance prédéterminée et ce filet de gaz brûlés impacte le jet d'agent réducteur provenant du canal d'injection de l'injecteur à une autre distance prédéterminée en amont du canal d'injection.

Selon une autre particularité, l'injecteur est disposé dans un coude en forme de L réalisé par la jonction des deux portions du conduit d'échappement, les axes privilégiés de ces deux portions formant un angle a, et l'axe privilégié du canal d'injection est orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés dans la portion du conduit d'échappement en amont du coude et forme un angle cp aigu ou nul avec l'axe privilégié de cette portion. Selon une autre particularité, l'ouverture du canal d'injection est disposée à l'extrémité de l'injecteur débouchant dans le conduit d'échappement de façon que l'axe du jet d'agent réducteur provenant du canal d'injection soit orienté dans le sens opposé à celui de l'écoulement de gaz brûlés dans la portion du conduit d'échappement en amont du coude en forme de L et coïncide avec l'axe privilégié de cette portion. Selon une autre particularité, au moins un dispositif antipollution des gaz d'échappement est agencé dans la portion du conduit d'échappement en aval du coude en forrne de L à une autre distance prédéterminée du canal d'injection. Selon une autre particularité, le dispositif antipollution des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état d'encrassement comrnuniquant avec le moyen d'activation du jet d'agent réducteur, et le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur est régulé(e) par le moyen d'activation du jet d'agent réducteur en fonction de l'état d'encrassement du dispositif antipollution des gaz d'échappement. Selon une autre particularité, le dispositif antipollution des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état de régénération communiquant avec le moyen d'activation du jet d'agent réducteur, et le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur est régulé(e) par le moyen d'activation du jet d'agent réducteur en fonction de l'état de régénération du dispositif antipollution des gaz d'échappement. Selon une autre particularité, le canal d'injection débouchant dans le conduit d'échappement est disposé à l'extrémité de l'injecteur, cette extrémité formant un corps saillant à l'intérieur du conduit d'échappement. Selon une autre particularité, l'obstacle mélangeur est incliné d'un angle 0 < R < 180 par rapport à l'axe privilégié du conduit d'échappement. L'invention avec ses caractéristiques et avantages ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lequel les figures 1, 2, 3 représentent de manière schématique les trois variantes du dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION L'invention présente un dispositif d'injection pour injecter un agent réducteur dans un écoulement des gaz brûlés formé dans un conduit d'échappement. L'injection s'effectue à l'aide d'un injecteur agencé dans un coude du conduit d'échappement entre une turbine et un dispositif antipollution. L'injection s'effectue à contre courant, c'est-à-dire, vers l'amont de l'injecteur par rapport au sens de l'écoulement de gaz brûlés, de préférence directement sur une roue de la turbine obturant le conduit d'échappement. Tel qu'il est illustré sur les figures 1 à 3, le dispositif selon l'invention comprend le conduit d'échappement (1) comportant au moins deux portions (11, 10). Leur jonction forme au moins un coude (5) en forme de L. Ce dernier est tel que les axes privilégiés de ces deux portions (11, 10), par exemple leur axes de symétrie respectifs (AB), (EF), forment un angle a, par exemple un angle a droit (figures 1, 3). Dans une variante de la réalisation de l'invention non représentée sur les figures, l'angle a peut être aigu ou obtus.

Le conduit d'échappement (1) transporte des gaz brûlés (G) entre une sortie (SI) d'un moteur (M) à combustion interne, par exemple, un moteur Diesel, et une sortie (S2) de la ligne d'échappement. Le sens d'écoulement des gaz brûlés est ind qué : par une flèche (G) transparente en double ligne dans la portion (11) reliant la sortie (Si) du moteur (M) avec le coude (5) et s'opère du bas vers le haut sur les figures 1 à 3, par une flèche (GHC) colorée d'un motif en briques noirs et blancs, dans la portion (10) reliant le coude (5) avec la sortie (S2) de la ligne d'échappement et s'opère de gauche à droite sur les figures 1 à 3.

De manière connue, le conduit d'échappement (1) se présente comme un corps tubulaire dont la section dans le plan perpendiculaire à l'axe privilégié (AB), (EF) du conduit (1) peut présenter des profils quelconques compatibles à l'écoulement d'un fluide tel qu'un gaz d'échappement. Un injecteur (2) pour injecter un agent réducteur (par exemple, hydrocarbure, urée) à l'intérieur du conduit d'échappement (1) directement dans l'écoulement de gaz brûlés (G) est disposé dans le coude (5) en forme de L. L'injecteur (2) est relié à au moins une source (6) d'agent réducteur. L'injecteur (2) comporte au moins un canal d'injection (3) de l'agent réducteur débouchant dans le conduit d'échappement (1). Le jet de l'agent réducteur pénétrant dans le conduit d'échappement (1) via le canal d'injection (3) est représenté schématiquement sur les figures 1-2 à l'aide de deux lignes en double pointillé référencée (HC). L'angle de l'ouverture du jet (HO) est illustré à l'aide de la référence (y).

Le canal d'injection (3) dispose d'un axe privilégié (CD). Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) se confond : avec son axe de symétrie, ù avec l'axe privilégié de l'injecteur (2). En outre, l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) est avantageusernent orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans la portion (11) clu conduit d'échappement (1) en amont du coude (5). Dans les deux modes de réalisation de l'invention représentés sur les figures 1 et 3, l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) coïncide avec l'axe privilégié (AB) de cette portion (11). Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) est incliné d'un angle p, par exemple aigu, par rapport à l'axe privilégié (AB) de la portion (11) du conduit d'échappement (1) en amont du coude (5).

Dans une autre variante de réalisation de l'invention, le canal d'injection (3) débouchant dans le conduit d'échappement (1) est disposé à l'extrémité (4) de l'injecteur (2), cette extrémité (4) formant un corps saillant à l'intérieur du conduit d'échappement (1). Cette extrémité (4) peut être formée, par exemple, à l'aide d'un diffuseur du type décrit dans le brevet japonais JP 61164017 équipé de moyens pouvant changer l'angle de l'ouverture (y) du jet d'agent réducteur sortant du canal d'injection (3). De même, l'extrémité (4) de l'injecteur (2) selon l'invention peut être formée, par exemple, à l'aide d'un diffuseur de type décrit dans l'état de l'art de la demande de brevet européen EP 1 314 864 Al.

Dans une autre variante de réalisation de l'invention, l'architecture de l'injecteur (2) correspond à celle détaillée, par exemple, dans la demande de brevet européen EP 1 314 864 Al. L'injecteur (2) comporte au moins un moyen d'activation d'un jet (HC) d'agent réducteur provenant de la source (6) d'agent réducteur via le canal d'injection (3) dans le conduit d'échappement (1).

Au moins un dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement est agencé dans la portion (10) du conduit d'échappement (1) en aval du coude (5) en forme de L par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés. Le dispositif antipollution comprend au moins un module, par exemple, un filtre à particules (FA!') et/ou un piège à NOx et/ou un module SCR (en anglais Selective Catalytic Reduction ) et/ou un autre dispositif similaire. Il s'agit des moyens antipollution connus par un homme du métier pour réduire les émissions polluantes (NOx, SOx, des particules etc.) lors de la traversée du conduit d'échappement par les gaz brûlés sortant du moteur (M) à combustion interne. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, le dispositif antipollution comprend au moins deux modules, à savoir, le filtre à particules (FAP) et un catalyseur (C) de régénération du dispositif antipollution, par exemple, un catalyseur (C) d'oxydation. Ce dernier est disposé en amont du filtre à particules (FAP) par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés et en aval du coude (5) en forme de L. Le canal d'injection (3) de l'injecteur (2) débouchant dans le conduit d'échappement (1) est agencé à une distance prédéterminée (X) du catalyseur (C), comrne le montre les figures 1 et 3. Cette distance prédéterminée (X) est mesurée entre la source du jet (HC) formée par la sortie ou l'ouverture du canal d'injection (3) et l'entrée du catalyseur (C). Dans l'exemple sur les figures 1 et 3, la source du jet (HC) est située à l'extrémité (4) de l'injecteur (2) formant le corps saillant à l'intérieur du conduit d'échappement (1).

Le dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état d'encrassement (P). Il s'agit, par exemple, d'un capteur (P) mesurant une pression différentielle aux bornes d'entrée et de sortie du filtre à particules (FAP), comme le montrent schématiquement les figures 1 à 3. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, les moyens d'appréciation de son état d'encrassement (P) communique avec le rnoyen d'activation du jet (HC) d'agent réducteur. Ainsi, le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur peut être avantageusernent régulé(e) par le moyen d'activation du jet (HC) d'agent réducteur en fonction de l'état d'encrassement du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, le dispositif antipollution (C, FAR) des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état de régénération (7, 8) communiquant avec le moyen d'activation du jet (HC) d'agent réducteur. Il s'agit, par exemple, d'un capteur (7) de température positionné en amont du catalyseur (C) et d'un autre capteur (8) de :empérature positionné àl'entrée du filtre à particules (FAP). Ainsi, le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur est régulé(e) par le moyen d'activation du jet (HC) d'agent réducteur en fonction de l'état de régénération du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, la communication entre le moyen d'activation du jet (HC) d'agent réducteur, les moyens d'appréciation de l'état d'encrassement (P) du dispositif antipollution (C, FAP), les moyens d'appréciation de l'état de régénération (7, 8) du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement, s'opère via un équipement de gestion du véhicule. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, seulement certains de ces moyens communiquent entre eux via un équipement de gestion du véhicule. Cet équipement de gestion comprend de manière classique un calculateur doté d'une unité de traitement à microprocesseur du type CPU (en anglais Computer Processing Unit). Le calculateur dispose d'une architecture en plusieurs couches. Il est associé aux différents capteurs mesurant les grandeurs physiques, par exemple, aux capteurs mesurant directement ou indirectement l'état d'encrassement du dispositif antipollution des gaz d'échappement. En outre, le calculateur (CPU) est couplé aux moyens de contrôle et de commande. Ces derniers sont donc activables par le calculateur et peuvent piloter différents systèmes et circuits du véhicule, par exemple, commander un système d'injection à l'admission du moteur (M), l'activation du jet (HC) d'agent réducteur de l'injecteur (2), ce dernier faisant partie du système d'échappement du véhicule, etc. Les capteurs, le calculateur ainsi que les moyens de contrôle et de commande peuvent comprendre des objets essentiellement électroniques à microcircuit et mémoire disposant ou non d'une architecture en plusieurs couches et/ou des cartes d'acquisition et/ou de transmission-réception de données pouvant communiquer entre elles et/ou avec d'autres éléments du véhicule à l'aide d'un réseau, par exemple, un réseau compatible avec le protocole dit CAN, ur réseau sans fil compatible avec une technologie de courte portée, c'est-à-dire, essentiellement quelques dizaines de mètres, par exemple, une technologie radio de type Bluetooth ou une autre technologie de transmission de données par des ondes s'appuyant sur une partie du spectre de fréquence (et de longueurs d'ondes) autre que la partie du spectre dite radio .

Dans une autre variante de réalisation de l'invention, l'ouverture du canal d'injection (3) est disposée à l'extrémité (4) de l'injecteur débouchant dans le conduit d'échappement (1) de façon que l'axe du jet (HC) d'agent réducteur provenant du canal d'injection (3) soit orienté dans le sens opposé à celui de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans la portion (11) du conduit d'échappement (1) en amont du coude (5) en forme de L et coïncide avec l'axe privilégié (AB) de cette portion (11). Dans cette configuration le positionnement relatif de l'injecteur (2) par rapport au conduit d'échappement (1) peut être quelconque, l'orientation précise de l'ouverture du canal d'injection (3) étant assurée par l'extrémité (4) de l'injecteur (2). De même, au moins une partie de l'injecteur (2) peut être placée en dehors de la paroi du conduit d'échappement (1) à l'extérieur de ce dernier, comme le montrent schématiquement les figures 1 à 3. Le dispositif d'injection selon l'invention comprend avantageusement un obstacle mélangeur (T) distinct de l'injecteur (2). L'obstacle mélangeur (T) est disposé dans le conduit d'échappement, par exemple en amont de l'injecteur (2) par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés (G), et coopère avec l'injecteur (2) et l'écoulement des gaz brûlés (G). Comme le montrent les figures 1 à 3, l'obstacle mélangeur (T) est disposé dans la portion (11) du conduit d'échappement (1) reliant la sortie (SI) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L. Dans les exemples sur les figures 1 à 3, l'axe privilégié de l'obstacle mélangeur (T) coïncide avec l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement (1). Dans une autre variante de réalisation de l'invention non représentée sur les figures, l'axe privilégié de l'obstacle mélangeur (T) est parallèle à l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement (1). L'obstacle mélangeur (T) est un corps, par exemple, bidimensionnel ou tridimensionnel, avec un plan privilégié (OP). Ce dernier est incliné d'un angle 0 < 13 < 180 par rapport à l'axe privilégié de la portion (11) du conduit d'échappement (1) reliant la sortie (Si) du moteur (M) (par exemple son axe de symétrie (AB)) avec: le coude (5) en forme de L. L'obstacle mélangeur (T) est donc disposé dans le conduit d'échappement (1) au moins partiellement à travers l'écoulement des gaz brûlés (G). Dans les exemples sur les figures 1 et 3, le plan privilégié (OP) de l'obstacle mélangeur (T) forme l'angle R = 90 avec axe de symétrie (AB) de la portion (11) du conduit d'échappement (1) reliant la sortie (SI) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L.

Le conduit d'échappement (1) est obturé au moins partiellement par le corps formant l'obstacle mélangeur (T). Dans les exemples illustrés sur les figures 1 à 3, le conduit d'échappement (1) est obturé complètement par le corps formant l'obstacle mélangeur (5). Le corps formant l'obstacle mélangeur (T) est perméable (par exemple, poreux) ou non à l'écoulement des gaz brûlés (G). Dans le cas où le corps formant l'obstacle mélangeur (T) serait imperméable à l'écoulement des gaz brûlés (G), par exemple le corps en forme d'une plaque métallique, il ne pourra obturer le conduit d'échappement (1) que partiellement. Ainsi, les gaz brûlés pourront toujours traverser le conduit d'échappement (1) sans que la contre pression créée dans conduit d'échappement (1) par le corps imperméable à l'écoulement des gaz brûlés (G) formant l'obstacle mélangeur (T), dépasse un seuil prédéterminé réduisant le rendement du moteur au-delà d'une certaine limite prédéfinie. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, le corps formant l'obstacle mélangeur (T) peut disposer des parties de forme, par exemple, ondulée, courbée ou similaire, favorisant la formation de tourbillons (et/ou niveau de la turbulence) dans l'écoulement des gaz brûlés en aval de l'obstacle mélangeur (T). L'obstacle mélangeur (T) est disposé à une distance prédéterminée (Y) de l'injecteur (2). Cette distance prédéterminée (Y) est mesurée le long de l'axe privilégié de la portion (11) du conduit d'échappement (1) reliant la sortie (SI) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L, par exemple le long de l'axe de symétrie (AB) de la portion (11). La distance prédéterminée (Y) est mesurée entre la source du jet (HC) formée par la sortie ou l'ouverture du canal d'injection (3) et le point d'intersection du plan privilégié (OP) de l'obstacle mélangeur (T) avec l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement (1). La distance prédéterminée (Y) entre l'injecteur (2) et l'obstacle mélangeur (T) peut être choisie de manière que le jet (HC) d'agent réducteur sortant du canal d'injection forme un lien fluidique entre l'injecteur (2) et l'obstacle mélangeur (T). De même, la distance prédéterminée (Y) entre l'injecteur (2) et l'obstacle mélangeur (T) peut être choisie en fonction des paramètres tels que, par exemple, le débit des gaz brûlés (G) dans le conduit d'échappement (1), le débit d'agent réducteur via le canal d'injection (2), l'angle (y) de I"ouverture du jet (HC) etc., de façon que l'obstacle mélangeur (T) forme un moyen piège de l'agent réducteur. Cela signifie que la totalité de l'agent réducteur dispersé par l'injecteur (2) dans le jet (HC) se dépose sur l'obstacle mélangeur (T) avant d'atteindre une paroi interne du conduit d'échappement (1), comme le montrent à titre d'illustration les figures 1 et 2. Ainsi, aucun film liquide pouvant perturber le bon fonctionnement du catalyseur (C) ne se crée sur la paroi interne du conduit d'échappement (1). L'obstacle mélangeur (T) est disposé à une autre distance prédéterminée (non représenté sur les figures) du catalyseur (C) dans le sens de l'écoulement des gaz brûlés (G). Cette autre distance prédéterminée est mesurée le long de l'axe privilégié du conduit d'échappement (1), entre le point d'intersection du plan privilégié (OP) de l'obstacle mélangeur (T) avec l'axe privilégié du conduit d'échappement (1) et l'entrée du catalyseur (C). La distance prédéterminée entre l'obstacle mélangeur (T) et le catalyseur (C) est choisie en fonction des paramètres tels que, par exemple, le débit des gaz brûlés dans le conduit d'échappement (1), le débit d'agent réducteur via l'injecteur (2), la température de l'obstacle mélangeur (T) etc., de manière à garantir un mélange (GHC) homogène gaz brûlés/agent réducteur à l'entrée du catalyseur (C). Dans une variante de réalisation de l'invention illustré sur la figure 2, l'axe privilégié du canal d'injection (CD) est incliné d'un angle par exemple obtus, par rapport au plan privilégié (OP) de l'obstacle mélangeur (T). Cet angle d'inclinaison !A est choisi en prenant en considération l'angle (y) de l'ouverture du jet (HC), de manière à éviter tout dépôt d'un film liquide de l'agent réducteur sur la paroi interne du conduit d'échappement (1) pouvant perturber le bon fonctionnement du catalyseur (C). En d'autres termes, l'angle d'inclinaison entre l'axe privilégié du canal d'injection (CD) et le plan privilégié (OP) de l'obstacle mélangeur (T) doit être tel que l'obstacle mélangeur (T) continue à former un moyen piége de l'agent réducteur. L'obstacle mélangeur (T) comprend un ou plusieurs des moyens suivants coopérant ou non entre eux et/ou avec d'autres moyens du dispositif d'injection : (a) moyens chauffants de l'obstacle mélangeur (T), par exemple similaire à ceux décrits dans le brevet européen EP 0 594 794 B1 ; (b) moyens d'activation des moyens chauffants de l'obstacle mélangeur (T) ; (c) moyens d'appréciation de la température de l'obstacle mélangeur (T). Dans une autre variante de réalisation de l'invention, le moyen d'activation des moyens chauffants de l'obstacle mélangeur (T) piloté ou non par le calculateur (CPU), régule un ou plusieurs paramètres suivants en fonction de l'état d'encrassement du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement et/ou en fonction de l'état de régénération du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement : (a) moment d'activation de chauffage de l'obstacle mélangeur (T) ; (b) température de l'obstacle mélangeur (T) ; (c) durée de chauffage de l'obstacle mélangeur (T) ; (d) débit des gaz brûlés (G) dans le conduit d'échappement (1) ; (e) débit d'agent réducteur via l'injecteur (2) ; (f) quantité des pollutions dans la ligne d'échappement (par exemple, en amont ou en aval du dispositif antipollution). Dans une autre variante de réalisation de l'invention, l'obstacle mélangeur (T) est formé par une grille (non représentée sur les figures) en matière conductrice ou non d'un courant électrique. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, l'obstacle mélangeur (T) est forrné par au moins une partie d'une turbine (T) agencée dans le conduit d'échappement (1), par exemple, une roue de la turbine (T). La rotation de la roue de la turbine (T) entraînée par l'écoulement des gaz brûlés permet de faire l'office de mélangeur tourbillonnant les gaz brûlés de manière à augmenter la turbulence de l'écoulement à la sortie de la turbine. De même, la rotation de la roue de la turbine (T) permet de centrifuger le film liquide d'agent réducteur déversé par le jet (HC) de l'injecteur (2) sur au moins certains éléments de la roue de la turbine (T), par exemple sur ses aubes. Par ailleurs, la roue de la turbine (T) et, notamment ses aubes, se trouve en contact direct avec les gaz brûlés sortant de la sortie (Si) du moteur (M) dès le démarrage du moteur (M). Grâce à l'échange thermique entre les gaz brûlés et la roue de la turbine (T) cette dernière se chauffe quasi instantanément après le démarrage à froid du moteur. L'agent réducteur issu du jet (HC) et atterrissant directement sur les parties chaudes de la roue (aubes) s'évapore donc plus rapidement, en particulier pendant la période de fonctionnement du moteur à froid. Le mélange des gaz brûlés s'opère donc avantageusement avec l'agent réducteur en phase gazeuse. Il en résulte l'homogénéité élevée de ce mélange (GHC) en aval du coude (5) en forme de L à l'entrée du catalyseur (C). Dans une autre variante de réalisation de l'invention non représentée sur les figures, l'obstacle mélangeur (T) est formé par la grille selon l'invention installée en amont de l'injecteur (2) à une distance prédéterminée de l'injecteur et en aval de la turbine (T) par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, l'obstacle mélangeur (T) est formé par la roue de la turbine (T) qui dispose dans sa partie orientée vers l'injecteur (2) de la grille reliée au corps de la turbine et/ou à la paroi interne du conduit d'échappement (1). Dans ces configurations, la grille faisant ou non partie de la turbine forme un écran protégeant, par exemple, les aubes de la roue de la turbine (T) du jet (HC), de manière que le film liquide d'agent réducteur déversé par le jet (HC) de l'injecteur (2) se forme sur la grille au lieu de se former sur la roue de la turbine. La capacité de la grille d'attraper les gouttes de la phase liquide du jet (HC) d'agent réducteur varie selon l'angle entre la grille et l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3). En effet, lorsque le jet (HC) d'agent réducteur est perpendiculaire à la grille, cette dernière apparaît comme un objet sensiblement bidimensionnel. Il en résulte que l'aire réelle de contact entre la grille et la phase liquide du jet (HC) qui sert pour attraper les gouttes de la phase liquide du jet (HC), est réduite aux seuls noeuds de connexion de la grille. Par contre, lorsque le jet (HC) d'agent réducteur est incliné par rapport à la grille, la sructure sensiblement bidimensionnelle de la grille est complétée par la troisième dimension, à savoir, l'épaisseur de la grille. L'épaisseur de la grille contribue donc dans l'augmentation de l'aire réelle de contact entre la grille et la phase liquide du jet (HC) ce qui renforce davantage la capacité de la grille d'attraper les gouttes de la phase liquide du jet (HC) d'agent réducteur. L'avantage de cette variante de réalisation (avec la grille insérée dans le conduit d'échappement entre la turbine (T) et l'injecteur (2) et servant d'écran pour le jet (HC) d'agent réducteur injecté dans la direction de la turbine (T)) est d'éviter l'agression, par exemple de nature chimique ou mécanique, des éléments sensibles de la turbine (T), par exemple, de sa roue, de ses aubes, par l'agent réducteur et/ou la formation incontrôlable du dépôt rigide (amas d'oxydation) d'agent réducteur sur les aubes de la roue pouvant perturber l'équilibre de la roue à hautes vitesses de rotation. Comme mentionné précédemment la grille peut être réalisée en matière conductrice ou non d'un courant électrique. Ainsi, elle peut être chauffée, par exemple de manière continue, pour favoriser l'évaporation plus rapide du film liquide d'agent réducteur présent sur la grille. Dans une autre variante de ce mode de réalisation, la grille peut être chauffée, par exemple de manière ponctuelle pour favoriser l'évaporation plus rapide du film liquide d'agent réducteur présent sur la grille uniquement lors du fonctionnement du moteur (M) à froid. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté schématiquement sur la figure 3. L'obstacle mélangeur (T) y est représenté par la seule turbine (T) qui produit en son aval un filet (GT) de gaz brûlés de puissance prédéterminée. Ce filet (GT) de gaz brûlés est représenté schématiquement à l'aide d'une flèche correspondante en triple ligne en aval de la turbine (T). Le jet de l'agent réducteur pénétrant dans le conduit d'échappement (1) vie( le canal d'injection (3) est représenté sur la figure 3 à l'aide d'une flèche pleine référencée (HC). Le débit de l'injecteur (2) à travers le canal (3) est régulé en fonction de la vitesse et/ou de la température de l'écoulement de gaz brûlés (G) en amont de la turbine (T) et/ou de la puissance du filet (G1) de gaz brûlés (G) en aval de la turbine (T) dans le conduit d'échappement (1). Cette régulation du débit de jet (HC) est opérée de manière à permettre une dispersion totale du jet (HC) d'agent réducteur dans l'écoulement de gaz brûlés (G) en amont de l'injecteur (2) par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés (G) avant d'atteindre une paroi interne du conduit d'échappement (1), ni l'obstacle mélangeur (la roue de la turbine (T)). Ainsi, aucun film liquide pouvant perturber le bon fonctionnement du catalyseur (T) ne se cirée sur la paroi interne du conduit d'échappement (1). De même, aucun film liquide pouvant perturber le bon fonctionnement de la turbine (T) ne se crée sur la roue de la turbine (T). En effet, le filet (GT) de gaz brûlés impacte le jet (HO) d'agent réducteur provenant du canal d'injection (3) de l'injecteur (2) à une distance prédéterminée (Z) en amont du canal d'injection (3). Par exemple, la dispersion totale du jet (HC) d'agent réducteur dans l'écoulement de gaz brûlés (G) peut se produire au milieu du conduit d'échappement (1) illustré schématiquement sur la figure 3 par une forme pleine (K) située à une distance prédéterminée (Z) du canal d'injection le long de l'axe de symétrie (AB) de la portion (11) du conduit d'échappement reliant la sortie (Si) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L. Notons que cette distance (Z) est plus courte que celle (Y2) entre le canal d'injection (2) et la turbine (T). Bien entendu, ce même résultat (la désintégration totale du jet d'agent réducteur (HC) avant d'atteindre de la turbine (T)) peut être obtenu sans régulation du débit de l'injecteur (2) à travers le canal (3) en allongeant simplement la distance entre le canal d'injection (2) et la turbine (T). En d'autres termes, au débit de l'injecteur (2) à travers le canal (3) équivalent dans les deux modes de réalisation de l'invention sur les figures 1 à 3, la distance (Y) entre le canal d'injection (2) et la turbine (T) dans le mode sur la figure 1 et 2 est inférieure à celle (Y2) entre le canal d'injection (2) et la turbine (T) dans le mode sur la figure 3 : Y < Y2.

Ce mode de réalisation de l'invention illustré schématiquement sur la figure 3 où la désintégration totale du jet d'agent réducteur (HC) se produit avant d'atteindre de la turbine (T), permet d'éviter avantageusement l'agression, par exemple de nature chimique ou mécanique, des éléments sensibles de la turbine (T), par exemple, de sa roue, de ses aubes, par l'agent réducteur et/ou la formation incontrôlable du dépôt rigide (amas d'oxydation) d'agent réducteur sur les aubes de la roue pouvant perturber l'équilibre de la roue à hautes vitesses de rotation sans qu'aucun autre objet, par exemple la grille évoquée précédemment, ne soit installé entre la turbine (T) et l'injecteur (2). En effet, la présence de tout objet intermédiaire (grille) entre la turbine (T) et l'injecteur (2) provoque inévitablement une contre pression dans le conduit d'échappement (1) qui réduit le rendement du moteur (M). Ainsi, l'absence d'objet intermédiaire (grille) entre la turbine (T) et l'injecteur (2) génère automatiquement un gain en rendement du moteur (M).

Outre les avantages déjà évoqués ci-dessus, les modes de réalisation de l'invention décrits précédemment ont plusieurs autres points forts comparés à l'état de la technique. En effet, le vecteur (ou sa projection) de la vitesse d'écoulement des gaz brûlés (G) sur l'axe privilégié du conduit d'échappement (1), par exemple, l'axe de symétrie (AB) de la portion (11) reliant la sortie (Si) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L, et le vecteur (ou sa projection) de la vitesse du jet (HO) d'agent réducteur sur cet même axe privilégié sont directement opposées. Leur résultante est donc supérieure à chacune de ces deux projections. En clair, le choc (K) représenté sur la figure 3 entre le jet (HO) d'agent réducteur lancé le long de l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) de l'injecteur (2) à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés (G) évoluant le long de l'axe de symétrie (AB) de la portion (11) reliant la sortie (Si) du moteur (M) avec le coude (5) en forme de L, n'est aucunement amorti par la vitesse de l'écoulement de gaz brûlés (G) (ou celle du filet (GT)) mais, bien au contraire, est augmenté par elle. Par conséquent, la turbulence de l'écoulement de gaz brûlés (G) croit en favorisant des phénomènes propices au mélange gaz brûlés/agent réducteur (GHC) dans le conduit d'échappement (1). D'abord, l'augmentation de la turbulence de l'écoulement dans le conduit d'échappement (1) rend plus homogène la diffusion de l'agent réducteur dans le flux des gaz brûlés (G). La phase liquide de l'agent réducteur y est donc dispersée de manière plus fine (la taille moyenne des particules liquides de l'agent réducteur est donc abaissée). Cela signifie que l'aire de contact effectif entre la phase liquide et la phase gazeuse du mélange (GHC) augmente, en réduisant ainsi le temps d'évaporation de l'agent réducteur et, donc, in fine, le temps nécessaire pour mélanger l'agent réducteur avec les gaz brûlés, en particulier lors du fonctionnement à froid du moteur (M). Deuxièmement, l'augmentation de la turbulence de l'écoulement améliore l'échange, par exemple thermique, entre les gaz brûlés et l'agent réducteur. Cela est également favorable à la réduction du temps d'évaporation de l'agent réducteur et, donc, in fine, à la réduction du temps nécessaire pour mélanger l'agent réducteur avec les gaz brûlés. Notons que dans une variante ce réalisation portant sur l'obstacle mélangeur (T) chauffant, il est possible d'accentuer l'échange thermique en chauffant l'obstacle mélangeur (T) ce qui fait évaporer l'agent réducteur plus rapidement. C'est le cas de la grille chauffée. Il en y a de même pour les aubes de la roue de la turbine réchauffées par les gaz brûlés dès les premiers instants qui suivent le démarrage à froid du moteur (M). Il en résulte que la température du mélange (GHC) augmente plus rapidement, ce qui favorise la mise en fonctionnement plus rapide du dispositif antipollution en aval de l'obstacle mélangeur (T), surtout lors du démarrage à froid du moteur (M). On peut donc diminuer la quantité d'agent réducteur injecté dans le conduit (1) via l'injecteur (2) en réduisant in fine la consommation d'agent réducteur. Troisièmement, le choc (K) entre le jet (HC) d'agent et l'écoulement de gaz brûlés se produit sensiblement en amont de l'injecteur (2), c'est-à-dire, à une distance du catalyseur (C) supérieure à celle (X) prédéterminée entre l'injecteur (2) et le catalyseur (C), comme mentionné ci-dessus. Ainsi, la distance parcourue par le mélange gaz brûlés/agent réducteur (GHC) avant d'atteindre le catalyseur (C) est plus longue que celle (X) séparant le catalyseur (C) de l'injecteur (2). Comparé à l'état de l'art (JP 2005 214100, JP 61164017, EP 1 314 634 Al), à tous les autres paramètres constants, l'agent de réduction introduit via l'injecteur (2) selon l'invention, dispose donc de plus de temps pour' se mélanger avec les gaz brûlés (G) avant d'atteindre l'entrée du catalyseur (C). Cela est particulièrement important lors du fonctionnement à froid du moteur (M). Dans la variante de réalisation de l'invention évoquée précédemment, avec l'obstacle mélangeur (T) formé par un corps perméable, par exemple, la grille ou la roue de la turbine (T), l'agent réducteur est distribué sur toute la surface du corps perméable de manière homogène en facilitant le mélange d'agent réducteur avec les gaz brûlés traversant l'obstacle mélangeur (T). La juxtaposition de ces phénomènes obtenue avantageusement grâce au dispositif d'injection selon l'invention permet de favoriser l'échange thermique entre les gaz brûlés et l'agent réducteur injecté dans le conduit d'échappement et d'améliorer l'homogénéité de leur mélange (GHC), tout en réduisant le temps nécessaire pour y parvenir, notamment lors du démarrage à froid. De même, grâce au dispositif d'injection selon l'invention, il est possible d'installer l'injecteur (2) d'agent réducteur plus près du catalyseur (C). Cela permet de libérer de la place disponible le long du conduit d'échappement pour, par exemple : réduire l'encombrement de la ligne d'échappement, et/ou augmenter les tailles linéaires du dispositif antipollution le long du conduit d'échappement, et/ou installer dans le conduit d'échappement d'autres équipements (par exemple, des capteurs de température, de vitesse et/ou des analyseurs des gaz brûlés, etc.). Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'injection pour injecter un agent réducteur dans un écoulement des gaz brûlés (G), d'une part, formé dans un conduit d'échappement (1) en aval d'un moteur (M) à combustion interne et, d'autre part, orienté de la sortie (Si) du moteur (M) vers la sortie (S2) de la ligne d'échappement, comportant au moins une source (6) d'agent réducteur, au moins un injecteur (2) relié à la source (6) d'agent réducteur et formé par au moins un canal d'injection (3) de l'agent réducteur débouchant dans le conduit d'échappement (1), l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (2) étant incliné d'un angle (p par rapport à l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement (1), au moins un moyen d'activation (CPU) d'un jet d'agent réducteur provenant de la source (6) d'agent réducteur via le canal d'injection (3), caractérisé en ce que l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (2) est orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans le conduit d'échappement (1) et forme un angle (p aigu ou nul avec l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement et en ce que le dispositif d'injection comprend un obstacle mélangeur (T) disposé dans le conduit d'échappement (1) en amont de l'injecteur (2) par rapport au sens d'écoulement des gaz brûlés (G) à une distance prédéterminée (Y) du canal d'injection (3).

2. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture du canal d'injection (3) est disposée à l'extrémité (4) de l'injecteur (2) débouchant dans le conduit d'échappement (1) de façon que l'axe du jet (HC) d'agent réducteur provenant du canal d'injection (3) soit orienté dans le sens opposé à celui de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans le conduit d'échappement (1).

3. Dispositif d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'obstacle mélangeur (T) forme un moyen piége d'agent réducteur.

4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit d'échappement (1) est obturé par le corps formant l'obstacle mélangeur (T).

5. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'obstacle mélangeur (T) est formé par un corps perméable à l'écoulement des gaz brûlés (G) dans le conduit d'échappement (1).

6. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obstacle mélangeur (T) est formé par au moins une partie d'une turbine (T) agencée dans le conduit d'échappement (1).

7. Dispositif d'injection selon la revendication 6, caractérisé en ce que la turbine (T) produit en son aval un filet (GT) de gaz brûlés de puissance prédéterminée et en ce que ce filet (GT) de gaz brûlés impacte le jet (HC) d'agent réducteur provenant cu canal d'injection (3) de l'injecteur (2) à une autre distance prédéterminée (Z) en amont du canal d'injection (3).

8. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'injecteur (2) est disposé dans un coude (5) en forme de L réalisé par la jonction des deux portions (11, 10) du conduit d'échappement (1), les axes privilégiés (AB), (EF) de ces deux portions (11, 10) formant un angle a, et en ce que l'axe privilégié (CD) du canal d'injection (3) est orienté à l'encontre de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans la portion (11) du conduit d'échappement (1) en amont du coude (5) et forme un angle cp aigu ou nul avec l'axe privilégié (AI3) de cette portion (11).

9. Dispositif d'injection selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture du canal d'injection (3) est disposée à l'extrémité (4) de l'injecteur débouchant dans le conduit d'échappement (1) de façon que l'axe du jet (HO) d'agent réducteur provenant du canal d'injection (3) soit orienté dans le sens opposé à celui de l'écoulement de gaz brûlés (G) dans la portion (11)du conduit d'échappement (1) en amont du coude (5) en forme de L et coïncide avec l'axe privilégié (AB) de cette portion (11).

10. Dispositif d'injection selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement est agencé dans la portion (10) du conduit d'échappement (1) en aval du coude (5) en forme de L à une autre distance prédéterminée (X) du canal d'injection (3).

11. Dispositif d'injection selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état d'encrassement (P) communiquant avec le moyen d'activation (CPU) du jet (HC) d'agent réducteur, et en ce que le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur est régulé(e) par le moyen d'activation (CPU) du jet (HC) d'agent réducteur en fonction de l'état d'encrassement du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement.

12. Dispositif d'injection selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement comprend des moyens d'appréciation de son état de régénération (7, 8) communiquant avec le moyen d'activation (CPU) du jet (HC) d'agent réducteur, et en ce que le moment et/ou la durée de l'injection d'agent réducteur est régulé(e) par le moyen d'activation (CPU) du jet (HC) d'agent réducteur en fonction de l'état de régénération du dispositif antipollution (C, FAP) des gaz d'échappement.

13. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le canal d'injection (3) débouchant dans le conduit d'échappement (1) est disposé à l'extrémité (4) de l'injecteur (2), cette extrémité formant un corps saillant à l'intérieur du conduit d'échappement (1).

14. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'obstacle mélangeur (T) est incliné d'un angle0 < 13 < 180" par rapport à l'axe privilégié (AB) du conduit d'échappement (1).