FR2904363A1

FR2904363A1 - Dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2904363A1
Application number: FR0653098A
Authority: FR
Inventors: Hamid Lahjaily; Sebastien Capelle; Benoit Bouvier
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-02-01

Abstract

Dispositif de dépollution des gaz d'échappement (G) d'un moteur à combustion interne (1) d'un véhicule automobile, comportant, en particulier :- un conduit d'échappement (2) reliant la sortie du moteur (1) à l'entrée d'un organe de dépollution (3, 5) des gaz (G),- un système d'injection d'un agent réducteur en amont de l'organe de dépollution (3, 5),caractérisé en ce que le système d'injection comporte un conduit secondaire (9) débouchant dans le conduit d'échappement (2), et en ce que ledit conduit secondaire (9) est apte à recevoir un injecteur (8) dont au moins une partie (A), incluant au moins le nez (10) de l'injecteur (8), est mobile entre une position escamotée, dans laquelle elle est totalement immergée dans le conduit secondaire (9), et une position déployée dans laquelle elle est insérée dans le flux des gaz (G) circulant dans le conduit d'échappement (2).

Description

DISPOSITIF DE DEPOLLUTION DES GAZ D' ECHAPPEMENT D' UN MOTEUR A COMBUSTION

INTERNE La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de dépollution des gaz issus de la combustion dans le moteur d'un véhicule 5 automobile. De tels dispositifs comportent fréquemment au moins un filtre destiné à piéger les suies et particules contenues dans ces gaz d'échappement. Or, pour une efficacité optimale, ces filtres doivent être régulièrement régénérés en cours de fonctionnement, opération durant laquelle les suies et particules 10 piégées sont thermiquement détruites : une augmentation de la température des gaz en entrée de ces filtres permet de favoriser cette régénération. Plusieurs solutions sont connues et peuvent être mises en oeuvre pour réaliser cette augmentation de température. L'une de ces solutions consiste à associer à l'injection principale une ou plusieurs post-injections tardives afin 15 d'augmenter la température en sortie de culasse. Ces injections tardives peuvent être associées à une ou plusieurs post-injections très tardives destinées à augmenter le niveau d'imbrûlés en sortie de culasse, et qui permettront d'augmenter la température à l'entrée du filtre à particules. Une autre solution consiste à implanter dans la ligne d'échappement, en 20 amont d'un organe de dépollution, un injecteur qui alimentera celui-ci en imbrûlés. La présente invention se rapporte plus précisément à cette dernière solution. Implanté dans le conduit d'échappement du moteur, un tel injecteur est 25 exposé à toutes les variations de température que subit cette ligne : en particulier, en pleine charge du moteur, la température au nez de cet injecteur peut être temporairement très élevée, et l'alternance des variations de température peut, à la longue, conduire à des détériorations de l'injecteur ou à une perte de fiabilité dans ses performances. 30 De même, un tel injecteur est également exposé à toutes les suies et particules véhiculées par les gaz d'échappement, ce qui peut conduire à son 2904363 2 encrassement, et, à nouveau, à une diminution de sa fiabilité et de ses performances. Enfin, placé dans le conduit d'échappement, un tel injecteur est source de perturbations dans l'écoulement des gaz issus du moteur, et peut générer 5 des pertes de charge indésirables. Il est connu, afin de protéger un tel injecteur des particules et suies véhiculées par les gaz issus de la combustion dans le moteur, de placer ledit injecteur légèrement en retrait de la ligne d'échappement, dans un conduit secondaire, éventuellement refroidi (voir, par exemple, de manière non 10 exhaustive, le document US4744217), ou d'implanter l'injecteur de telle manière que la perte de charge induite par sa présence dans le conduit d'échappement soit réduite (voir, par exemple, de manière non limitative, le document US2005210869). De telles solutions n'éliminent toutefois pas les risques d'encrassement du nez de l'injecteur au contact des particules ou suies 15 transportées par les gaz d'échappement, ainsi que les détériorations potentielles induites par l'exposition de l'injecteur aux variations de température dans le conduit d'échappement. La présente invention propose une solution alternative permettant d'implanter un injecteur sur le conduit d'échappement du moteur à combustion 20 interne d'un véhicule automobile, en amont d'un organe de traitement des gaz issus de la combustion dans ledit moteur, de telle manière que cet injecteur ne soit exposé ni aux variations de température dans le conduit d'échappement ni au risque d'encrassement par les particules et suies véhiculées par lesdits gaz d'échappement. 25 La présente invention atteint son but grâce à un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comportant, en particulier : un conduit d'échappement disposé entre la sortie du moteur à l'entrée d'un organe de dépollution des gaz, 30 un système d'injection d'un agent réducteur en amont de l'organe de dépollution, caractérisé en ce que le système d'injection comporte un conduit secondaire débouchant dans le conduit d'échappement, et en ce que ledit conduit 2904363 3 secondaire est apte à recevoir un injecteur dont au moins une partie, incluant au moins le nez de l'injecteur, est mobile entre une position escamotée, dans laquelle elle est immergée dans le conduit secondaire, et une position déployée dans laquelle elle est insérée dans le flux des gaz circulant dans le conduit d'échappement. Avantageusement, le déplacement de la partie mobile de l'injecteur de l'ensemble selon l'invention s'effectue selon la direction générale de l'axe dudit injecteur, lequel est sensiblement confondu avec l'axe du conduit secondaire. Avantageusement, un logement, sensiblement cylindrique, dont l'axe est sensiblement confondu avec l'axe de l'injecteur de l'ensemble selon l'invention, est ménagé dans le conduit secondaire de telle manière qu'il forme, à son intersection avec le conduit secondaire, un premier épaulement apte à accueillir la surface d'extrémité du corps de l'injecteur à partir de laquelle s'étend le nez dudit injecteur, et, à l'opposé, un deuxième épaulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un ressort est inséré, dans ledit logement, autour du nez de l'injecteur, et l'une des extrémités dudit ressort est en appui sur le deuxième épaulement du logement décrit ci-dessus. Selon un premier mode de réalisation de l'invention : une bague ajustée est insérée, dans le logement précédemment décrit, 20 entre le nez de l'injecteur et le ressort, un joint, sensiblement cylindrique, d'axe confondu avec l'axe de l'injecteur, est inséré autour d'une partie de la bague ajustée, de telle manière que l'une des extrémités du joint est en appui sur l'une des extrémités du ressort et que l'extrémité opposée du joint est en appui 25 sur la surface du corps de l'injecteur à partir de laquelle s'étend le nez de l'injecteur. Selon ce mode particulier de réalisation, lors de son déplacement dans le conduit secondaire, la partie mobile de l'injecteur selon l'invention entraîne le joint en translation, et celui-ci comprime alors le ressort. 30 lon un autre mode de réalisation de l'invention, une pièce unique de forme et de dimensions appropriées regroupe les fonctions de la bague et du joint évoqués ci-dessus, et est entraînée en translation par la partie mobile de 2904363 4 l'injecteur selon l'invention lors du déplacement de celle-ci, comprimant le ressort de manière analogue au premier mode de réalisation de l'invention. Avantageusement, l'invention peut également présenter l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes : 5 le déplacement de la partie mobile de l'injecteur entre ses deux positions est obtenu grâce à un actionneur piloté par des moyens électriques, pneumatiques, ou mécaniques appropriés, le passage de la partie mobile de l'injecteur de sa position escamotée à sa position déployée est obtenu grâce à un actionneur piloté par des 10 moyens électriques, pneumatiques, ou mécaniques appropriés, et le passage de sa position déployée à sa position escamotée est obtenu grâce à la force de rappel exercée par le ressort précédemment mentionné. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture 15 de la description qui suit, en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique générale d'un dispositif selon l'invention, les figures 2A et 2B sont des vues de détail d'un injecteur selon le premier mode de réalisation particulier de l'invention évoqué ci-dessus, respectivement dans les positions escamotée et déployée de sa partie mobile dans le conduit d'échappement, les figures 3A et 3B sont des vues de détail d'un injecteur selon un autre mode de réalisation de l'invention, respectivement dans les positions escamotée et déployée de sa partie mobile dans le conduit d'échappement. De manière connue, et ainsi que le présente la figure 1, les gaz G issus de la combustion dans le moteur 1 d'un véhicule automobile sont acheminés, via un conduit d'échappement 2, jusqu'à un ou plusieurs organes de traitement, puis sont dirigés, par un ensemble de conduits appropriés 6, jusqu'à un dispositif de rejet vers l'atmosphère 7. Selon le mode de réalisation connu décrit ci-après, non limitatif, les gaz G circulant dans le conduit d'échappement 2 sont dirigés vers un premier catalyseur de traitement 3, dans lequel une partie des substances polluantes qu'ils contiennent est traitée, puis, par un conduit 4, 2904363 5 jusqu'à un filtre 5 destiné à piéger les particules et suies qu'ils transportent. Il est à noter que le nombre et la nature des organes de dépollution placés sur la ligne d'échappement du moteur peuvent être quelconques au regard de l'invention, et que l'invention s'applique sans inconvénient, par exemple et de 5 manière non limitative, au cas d'un organe de dépollution unique placé sur le conduit d'échappement 2. Il est connu, afin de favoriser la régénération du filtre à particules 5, c'est-à-dire la destruction thermique des particules et suies piégées au sein de celui-ci, d'implanter, dans le conduit d'échappement 2, en amont du catalyseur de 10 traitement 3, un injecteur 8 destiné à alimenter le catalyseur 3 en imbrûlés, et permettant ainsi une augmentation de la température à l'entrée du filtre à particules 5. Préférentiellement, l'injecteur 8 est inséré dans un conduit secondaire 9 débouchant dans le conduit d'échappement 2, afin, en particulier, de limiter la 15 pénétration de l'injecteur dans le flux des gaz d'échappement G et les perturbations dans l'écoulement de ceux-ci qui pourraient en résulter. Selon l'invention, au moins une partie A de l'injecteur 8, incluant au moins le nez 10 de celui-ci, est mobile dans le conduit secondaire 9, entre une position escamotée dans laquelle elle est immergée dans le conduit secondaire 20 9, et une position déployée dans laquelle elle est insérée dans le flux de gaz G circulant dans le conduit d'échappement 2. Selon différents modes de réalisation, seul le nez 10 de l'injecteur 8 est mobile entre lesdites positions escamotée et immergée, ou la totalité de l'injecteur 8, ou encore seule une partie de l'injecteur 8, incluant son nez 10, est mobile entre lesdites positions.

25 Pour plus de clarté dans la description, on considérera dans ce qui suit que seul le nez 10 de l'injecteur 8 est mobile. Avantageusement, le nez 10 de l'injecteur 8 est apte à coulisser dans le conduit secondaire 9 selon la direction générale de son axe Z, sensiblement confondu avec l'axe de l'injecteur 8 et du conduit secondaire 9. Il est à noter 30 que si, selon les modes de réalisation représentés par les figures, l'axe Z est sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit d'échappement 2, l'inclinaison de l'axe Z par rapport à l'axe du conduit d'échappement 2 peut être 2904363 6 quelconque: plus précisément, elle sera déterminée lors de la mise au point du moteur et de l'ensemble de traitement des gaz qui y est associé. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, présenté de manière plus détaillée par les figures 2A et 2B, le nez 10 de l'injecteur 8 est 5 inséré dans une bague ajustée 11, placée dans le conduit secondaire 9. L'étanchéité du conduit d'échappement 2 est alors assurée grâce à un joint 12, sensiblement cylindrique d'axe Z. Le joint 12 est avantageusement, mais de manière non exclusive, réalisé dans un matériau métallique du même type que ceux utilisés sur les culasses des moteurs avec les injecteurs à haute pression : 10 typiquement, il pourra être réalisé en cuivre. De diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la bague ajustée 11, et de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre du corps de l'injecteur 8, le joint 12 est inséré, dans un logement 13 approprié ménagé dans le conduit 9, autour de la bague ajustée 11, et l'une de ses extrémités est en appui sur la surface 15 d'extrémité du corps de l'injecteur 8 à partir de laquelle s'étend le nez 10 dudit injecteur 8, également placé dans le logement 13 ménagé dans le conduit secondaire 9. L'extrémité opposée du joint 12 est en appui sur la première extrémité d'un ressort 14, sensiblement cylindrique d'axe Z, inséré, dans le logement 13, autour de la bague ajustée 11. Le diamètre intérieur du 20 logement 13 est légèrement inférieur au diamètre extérieur du corps de l'injecteur 8, et le logement 13 est non débouchant dans le conduit d'échappement 2, de telle manière que son intersection avec le conduit secondaire 9, forme, d'une part, un épaulement 15 sur lequel vient reposer la surface d'extrémité du corps de l'injecteur 8 à partir de laquelle s'étend le nez 25 10 dudit injecteur 8, et, à l'opposé, un épaulement 16 sur lequel la deuxième extrémité du ressort 14 est placée en appui. Le diamètre extérieur du joint 12 est très légèrement inférieur au diamètre intérieur du logement 13, de manière à permettre son coulissement au sein de celui-ci. Lorsque le nez 10 de l'injecteur 8 du dispositif selon l'invention coulisse, 30 selon la direction générale de son axe Z, dans le conduit secondaire 9, le joint 12 est entraîné en translation et coulisse également autour de la bague ajustée 11, en écrasant le ressort 14, tout en restant appliqué contre le corps de 2904363 7 l'injecteur 8 grâce audit ressort 14, assurant ainsi l'étanchéité de l'ensemble, ainsi que le présentent lesfigures2Aet 2B. Selon un mode de réalisation alternatif de l'invention, présenté par les figures 3A et 3B, une pièce unique 17, composée de deux parties sensiblement 5 cylindriques creuses d'axe Z et de diamètres différents, regroupe les fonctions décrites ci-dessus de la bague ajustée 11 et du joint 12, et assure l'étanchéité du conduit d'échappement 2 muni du conduit secondaire 9 dans lequel se déplace le nez 10 de l'injecteur 8. La partie de plus faible diamètre, 171, de la pièce 17, présente un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre 10 extérieur du nez 10 de l'injecteur 8, et le diamètre extérieur de la partie de plus grand diamètre, 172, de la pièce 17, est très légèrement inférieur au diamètre intérieur du logement 13 dans lequel est inséré le ressort 14 précédemment décrit. Lorsque le nez 10 de l'injecteur 8 du dispositif selon l'invention coulisse 15 selon la direction générale de son axe Z au sein du conduit secondaire 9, la pièce 17 est, dans sa totalité, entraînée en translation et coulisse également. La partie de plus grand diamètre 172 de la pièce 17 appuie alors sur le ressort 14 et comprime celui-ci, de la même manière que, selon le premier mode de réalisation évoqué, le joint 12 comprime le ressort 14, assurant l'étanchéité de 20 l'ensemble. Ce mode de réalisation, en simplifiant la réalisation des éléments assurant l'étanchéité du conduit d'échappement 2, permet de diminuer le coût de réalisation de l'invention. L'invention ainsi décrite permet la mise en place, au sein de la ligne 25 d'échappement du moteur, d'un injecteur 8 sans que celui-ci risque d'être soumis aux variations importantes de température des gaz issus de la combustion dans le moteur, à l'encrassement par les particules et suies véhiculées par ces gaz, et sans qu'il n'induise, au sein du flux G desdits gaz, de perte de charge nuisible à leur écoulement.

30 Il est à noter que, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le passage du nez 10 de l'injecteur 8 de sa position escamotée dans le conduit secondaire 9 à sa position déployée dans le conduit d'échappement 2, et le retour depuis sa position déployée vers sa position escamotée pourra 2904363 8 être réalisée au moyen d'un actionneur piloté par des moyens électriques, pneumatiques, ou mécaniques appropriés. Le coulissement du nez de l'injecteur 8 de sa position escamotée à sa position déployée pourra également, selon d'autres modes de réalisation de 5 l'invention, être obtenu par un actionneur du type évoqué ci-dessus, le retour à la position escamotée étant réalisé grâce à la force de rappel exercée par le ressort 14 précédemment décrit.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de dépollution des gaz d'échappement (G) d'un moteur à 5 combustion interne (1) d'un véhicule automobile, comportant : un conduit d'échappement (2) disposé entre la sortie du moteur (1) et l'entrée d'un organe de dépollution (3, 5) des gaz (G), un système d'injection d'un agent réducteur en amont de l'organe de dépollution (3, 5), 10 caractérisé en ce que le système d'injection comporte un conduit secondaire (9) débouchant dans le conduit d'échappement (2), et en ce que ledit conduit secondaire (9) est apte à recevoir un injecteur (8) dont au moins une partie (A), incluant au moins le nez (10) de l'injecteur (8), est mobile entre une position escamotée, dans laquelle elle est immergée dans le conduit secondaire 15 (9), et une position déployée dans laquelle elle est insérée dans le flux des gaz (G) circulant dans le conduit d'échappement (2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement de la partie mobile (A) de l'injecteur (8) s'effectue selon la direction générale de 20 l'axe (Z) dudit injecteur (8), sensiblement confondu avec l'axe du conduit secondaire (9).

3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un logement (13), sensiblement cylindrique de même axe (Z) que l'injecteur 25 (8) est ménagé dans le conduit secondaire (9) et en ce que le logement (13) forme, à son intersection avec le conduit secondaire (9), d'une part, un épaulement (15) apte à accueillir la surface d'extrémité du corps de l'injecteur (8) à partir de laquelle s'étend le nez (10) dudit injecteur (8), et, d'autre part, à l'opposé, un épaulement (16). 30

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ressort (14) est inséré, dans le logement (13), autour du nez (10) de l'injecteur (8), et en ce que l'une des extrémités du ressort (14) est en appui sur l'épaulement (16). 2904363 10

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une bague ajustée (11) est insérée, dans le logement (13), autour du nez (10) de l'injecteur (8).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un joint (12), sensiblement cylindrique d'axe confondu avec l'axe (Z) de l'injecteur (8), est inséré autour d'une partie de la bague ajustée (11), de telle manière que l'une des extrémités du joint (12) est en appui sur l'une des extrémités du ressort (14) et que l'extrémité opposée du joint (12) est en appui sur la surface du corps de l'injecteur (8) à partir de laquelle s'étend le nez (10) dudit injecteur (8).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lors de son déplacement dans le conduit secondaire (9), la partie mobile (A) de l'injecteur (8) entraîne le joint (12) en translation selon la même direction, et en ce que celui-ci comprime alors le ressort (14).

8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pièce unique (17), de forme générale sensiblement cylindrique, creuse, d'axe confondu avec l'axe (Z) de l'injecteur (8), est insérée autour du nez (10) de l'injecteur (8) au sein du logement (13), et en ce que la pièce (17) comporte une première partie (171) dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du nez (10) de l'injecteur (8), et une deuxième partie (172), dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du logement (13).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce (17) est insérée autour du nez (10) de l'injecteur (8) de telle manière que l'épaulement formé par l'intersection des parties (171) et (172) de la pièce (17) est en appui sur l'une des extrémités du ressort (14).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le déplacement de la partie mobile (A) de l'injecteur (8) entre sa position escamotée et sa position 2904363 11 déployée entraîne la translation de la pièce (17) selon la direction de l'axe (Z) et la compression du ressort (14) dans le logement (13).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en 5 ce que le déplacement de la partie mobile (A) de l'injecteur (8) entre ses deux positions est obtenu grâce à un actionneur piloté par des moyens électriques, pneumatiques, ou mécaniques appropriés.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en 10 ce que le passage de la partie mobile (A) de l'injecteur (8) de sa position escamotée à sa position déployée est obtenu grâce à un actionneur piloté par des moyens électriques, pneumatiques, ou mécaniques appropriés, et en ce que le passage de la partie mobile (A) de l'injecteur (8) de sa position déployée à sa position escamotée est obtenu grâce à la force de rappel exercée par le 15 ressort (14).