FR2901309A3 - Ensemble et procede de traitement de gaz d'echappement - Google Patents

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Abstract

Ensemble de traitement des gaz (G) issus de la combustion interne du moteur (1) d'un véhicule automobile, comportant, en particulier :- un catalyseur (3) de traitement des gaz (G),- un filtre à particules (5) placé en aval du catalyseur de traitement,- un ensemble de canalisations (2, 4, 6) reliant respectivement l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur (3), le catalyseur (3) au filtre à particules (5), et le filtre à particules (5) à un dispositif d'évacuation (7) des gaz (G) vers l'atmosphère,- un injecteur basse pression (8), placé sur la canalisation (2) reliant l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur (3),caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (9), dont l'une des extrémités (91) est reliée à un dispositif d'alimentation en air (10), et dont l'extrémité opposée (92) débouche dans la canalisation (2) reliant l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur de traitement (3), au voisinage du nez de l'injecteur (8).

Description

Un tel dispositif est toutefois d'une réalisation mécanique relativement
complexe, et nécessite, en outre, un contrôle précis du flux d'air de refroidissement injecté, afin que celui-ci n'induise pas de perturbation dans le fonctionnement propre de l'injecteur.
Le but de l'invention est de réaliser un système simple et peu coûteux permettant de refroidir un tel injecteur, afin d'en augmenter la durée de vie, la fiabilité, et d'en améliorer les performances. A cet effet, elle prévoit de disposer un conduit, dont l'une des extrémités est reliée à un dispositif d'alimentation en air, et dont l'extrémité opposée débouche ro dans la canalisation reliant l'échappement du moteur à l'entrée du catalyseur de traitement, au voisinage du nez de l'injecteur. Avantageusement, l'injection d'air est réalisée en amont du nez de l'injecteur, selon le sens de circulation des gaz d'échappement. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un clapet anti-retour est 15 placé dans le conduit, afin d'éviter toute remontée de gaz d'échappement vers le dispositif d'alimentation en air. Selon un deuxième mode de réalisation alternatif de l'invention, le clapet anti-retour évoqué ci-dessus est remplacé par un volet, mobile d'une position ouverte dans laquelle il autorise le passage de l'air, à une position fermée dans laquelle il 20 interdit le passage de l'air. Le pilotage de la position du volet, entre sa position ouverte et sa position fermée, permet d'ajuster le débit d'air injecté au voisinage du nez de l'injecteur. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, l'air injecté au voisinage du nez de l'injecteur peut être prélevé directement dans l'atmosphère au moyen d'un 25 compresseur, être prélevé en aval du compresseur d'un turbocompresseur, ou encore être prélevé directement à l'atmosphère ou en aval du compresseur d'un turbocompresseur, selon le régime de fonctionnement du moteur. L'invention a également pour objet une ligne d'échappement comportant un tel ensemble de traitement, et s'étend en outre au procédé de refroidissement d'un 30 injecteur basse pression d'un ensemble tel que décrit ci-dessus, dans lequel l'air utilisé pour le refroidissement est alternativement prélevé directement à l'atmosphère ou en aval du compresseur d'un turbocompresseur, selon le régime de fonctionnement du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, ressortiront à la lecture 35 de la description qui suit, en référence aux figures annexées dans lesquelles : -3- - la figure 1 est une vue schématique simplifiée d'ensemble de la ligne d'échappement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, et - la figure 2 est une vue schématique détaillée de l'invention. En référence à la figure 1, les gaz G issus de la combustion dans le moteur 1 d'un véhicule automobile sont acheminés, via une première canalisation 2, vers un catalyseur de traitement 3, puis, au moyen d'une deuxième canalisation 4, vers un filtre à particules 5, et enfin, par un ensemble de canalisations 6, vers un dispositif approprié 7 d'évacuation vers l'atmosphère. Un injecteur basse pression 8 peut être inséré sur la canalisation 2, en amont du catalyseur de traitement 3, pour permettre une élévation de la température des gaz d'échappement, en particulier à l'entrée du filtre à particules 5, notamment durant les phases de régénération de celui-ci. Dans ce circuit, est inséré un conduit 9, dont une extrémité 91 est reliée à un dispositif approprié d'alimentation en air 10, et dont l'extrémité opposée 92 débouche dans la canalisation 2, au voisinage du nez de l'injecteur 8 (voir figure 2).
L'injection d'air par le conduit 9, permet de refroidir le nez de l'injecteur 8, et ainsi de limiter l'impact des variations de température sur celui-ci, et d'améliorer sa durée de vie et sa fiabilité. Ble permet également de protéger le nez de l'injecteur 8, d'une partie des suies et particules véhiculées par les gaz G. Afin d'optimiser la répartition du flux d'air au voisinage de l'injecteur 8, l'extrémité 92 du conduit 9, débouchant dans la canalisation 2, est conformée de manière à diriger préférentiellement ledit flux d'air vers le nez de l'injecteur 8. De préférence, une distance minimale d sera respectée entre l'extrémité 92 du conduit 9 et le nez de l'injecteur 8, afin d'éviter tout contact entre ces deux éléments, qui pourrait perturber le refroidissement et la répartition thermique dans la zone considérée. air la figure 2, un clapet anti-retour 11 est placé dans le conduit 9, afin d'éviter toute remontée des gaz d'échappement G dans ledit conduit 9, vers le dispositif d'alimentation en air 10. En variante, le clapet anti-retour peut être remplacé par un volet (non représenté sur les schémas), mobile entre une première position extrême, fermée, dans laquelle il interdit l'arrivée d'air dans la canalisation 2, et une deuxième position extrême, ouverte, dans laquelle il dégage complètement le passage d'air par le conduit 9. Ce volet peut également prendre toutes les positions intermédiaires entre 35 ses deux positions extrêmes. Piloté par un dispositif approprié, il permet alors de -4- moduler le flux d'air injecté par le conduit 9, et d'adapter le refroidissement de l'injecteur 8 aux conditions de fonctionnement du moteur 1. La position du volet peut par exemple être pilotée par un dispositif électrique, électromagnétique, pneumatique, ou hydraulique relié au dispositif de contrôle et de commande du moteur 1. Le flux d'air introduit dans la canalisation 2 par le conduit 9 doit dans tous les cas, avoir une pression suffisante pour vaincre les éventuelles turbulences générées par la présente du nez de l'injecteur 8 dans la canalisation 2. Le dispositif d'alimentation en air 10 du conduit 9 peut être de divers types. io En premier lieu, l'air peut être directement prélevé dans l'atmosphère au moyen d'un compresseur, indépendamment du moteur 1 et de son régime de fonctionnement : dans ce cas, il est possible de refroidir le nez de l'injecteur 8, quel que soit le point de fonctionnement du moteur 1. De manière alternative, dans le cas où le moteur 1 est associé à un turbocompresseur, l'air injecté dans le conduit 9 peut être prélevé 15 en aval du compresseur du turbocompresseur : l'air ne peut alors être injecté dans le conduit 9, que lorsque la pression en aval du compresseur est suffisante, c'est-à-dire lorsque le moteur 1 fonctionne à forte charge. Ces deux modes d'alimentation en air peuvent être combinés selon les régimes de fonctionnement du moteur 1, permettant ainsi de réaliser, à moindre coût énergétique, le refroidissement du nez 20 de l'injecteur 8 quel que soit te point de fonctionnement du moteur 1.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Ensemble de traitement des gaz (G) issus de la combustion interne du moteur (1) 5 d'un véhicule automobile, comportant : un catalyseur (3) de traitement des gaz (G), un filtre à particules (5) placé en aval du catalyseur de traitement, un ensemble de canalisations (2, 4, 6) reliant respectivement l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur (3), le catalyseur (3) au filtre à 10 particules (5), et le filtre à particules (5) à un dispositif d'évacuation (7) des gaz (G) vers l'atmosphère, un injecteur basse pression (8), placé sur la canalisation (2) reliant l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur (3), caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (9), dont l'une des extrémités (91) est 15 reliée à un dispositif d'alimentation en air (10), et dont l'extrémité opposée (92) débouche dans la canalisation (2) reliant l'échappement du moteur (1) à l'entrée du catalyseur de traitement (3), au voisinage du nez de l'injecteur (8).
2. Ensemble de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (92) du conduit (9) débouche dans la canalisation (2) sensiblement en 20 amont du nez de l'injecteur (8).
3. Ensemble de traitement selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit (9) comporte un clapet anti-retour (11).
4. Ensemble de traitement selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit (9) comporte un volet, mobile entre une première 25 position extrême dans laquelle il obture complètement le conduit (9) et une deuxième position extrême dans laquelle il dégage complètement le conduit (9), et pouvant prendre toutes les positions intermédiaires entre ses deux positions extrêmes.
5. Ensemble de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la 30 position du volet est pilotée par un dispositif approprié en fonction du régime de fonctionnement du moteur (1).
6. Ensemble de traitement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en air (10) comporte un compresseur prélevant directement l'air atmosphérique.
7. Ensemble de traitement selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le moteur (1) est associé à un turbocompresseur, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en air (10) comporte un élément permettant de prélever l'air en aval du compresseur du turbocompresseur.
8. Ligne d'échappement du moteur (1) d'un véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle inclut un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour le traitement des gaz (G) issus de la combustion dans te moteur (1).
9. Procédé de refroidissement du nez d'un injecteur (8) basse pression placé sur la canalisation (2) reliant l'échappement du moteur (1) d'un véhicule automobile ~o et l'entrée d'un catalyseur (3) de traitement des gaz d'échappement (G), mis en oeuvre dans un ensemble de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moteur (1) est associé à un turbocompresseur, caractérisé en ce que l'air circulant dans le conduit (9) est prélevé directement à l'atmosphère lorsque le moteur (1) fonctionne à faible charge, et en ce que l'air circulant dans le conduit (9) 15 est prélevé en aval du compresseur du turbocompresseur lorsque le moteur (1) fonctionne à forte charge.
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