FR2953558A1 - Dispositif de preparation d'un melange dans les conduites de gaz d'echappement d'un moteur thermique - Google Patents

Dispositif de preparation d'un melange dans les conduites de gaz d'echappement d'un moteur thermique Download PDF

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Abstract

Dispositif de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique (10) comportant un segment de canal de gaz d'échappement (20) traversé par les gaz d'échappement et un élément d'alimentation (22) associé au segment de canal de gaz d'échappement (20) pour fournir un milieu auxiliaire (23) assistant le post-traitement ; le segment de canal de gaz d'échappement (20) comporte des moyens pour générer un effet de rotation dans les gaz d'échappement, de façon à soutenir le mélange du milieu auxiliaire (23) avec les gaz d'échappement. Le segment de canal de gaz d'échappement (20) comporte au moins deux moyens (24) installés l'un à la suite de l'autre dans la direction principale d'écoulement, pour communiquer à la veine principale des gaz d'échappement au passage du segment de canal (20), un changement de direction générant un effet de rotation.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique comportant un segment de canal de gaz d'échappement traversé par les gaz d'échappement et un élément d'alimentation associé au segment de canal de gaz d'échappement pour fournir un milieu auxiliaire assistant le post-traitement, le segment de canal de gaz d'échappement comportant des moyens pour générer un effet de rotation dans les gaz d'échappement, de façon à soutenir le mélange du milieu auxiliaire avec les gaz d'échappement. Etat de la technique Un tel dispositif est déjà appliqué à des moteurs thermiques (moteurs à combustion interne), notamment de moteur à pistons linéaires et allumage non commandé, pour avoir un mélange régulier des gaz d'échappement du moteur avec au moins un fluide fourni au gaz d'échappement en amont d'une unité de nettoyage des gaz d'échappement du moteur thermique. Le document DE 44 36 397 décrit un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement qui, pour améliorer le fonctionnement d'un catalyseur réducteur, introduit un agent réducteur dans les gaz d'échappement arrivant dans le catalyseur. En outre par exemple, selon le document DE 100 60 808 Al on connaît une installation de nettoyage des gaz d'échappement servant au post-traitement des gaz d'échappement selon lequel, des moyens sont prévus en aval d'un mélangeur de gaz d'échappement pour fournir un milieu auxiliaire servant au post-traitement des gaz d'échappement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un dispositif de post- traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique, du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement comporte au moins deux moyens installés l'un à la suite de l'autre dans la direction principale d'écoulement, pour communiquer à la veine principale des gaz d'échappement au passage du segment de canal, un changement de direction générant ainsi un effet de rotation.
2 Ainsi on réalise un excellent mélange entre le milieu auxiliaire et la veine des gaz d'échappement pour soutenir le post-traitement des gaz d'échappement. Cela constitue la base d'une grande efficacité de l'installation de post-traitement des gaz d'échappement.
De façon avantageuse, le segment de canal de gaz d'échappement présente un rétrécissement maximum de 10 % au moins dans la zone des deux moyens pour générer l'effet de rotation. Par comparaison avec des mélangeurs qui bloquent des surfaces plus importantes de la section du segment de canal des gaz d'échappement, cela permet de réduire la contre-pression des gaz d'échappement et d'avoir un rendement plus élevé pour le moteur thermique car un niveau de pression plus faible s'oppose à l'expulsion des gaz d'échappement du moteur thermique. Un développement avantageux du dispositif de post- traitement des gaz d'échappement du moteur thermique est caractérisé en ce que la section d'écoulement dans le segment de canal des gaz d'échappement est constante pour sa forme géométrique et/ ou la surface de la section entre une zone située en amont au moins des deux moyens selon le sens de passage des gaz d'échappement jusqu'à une zone située en aval au moins des deux moyens. Ainsi la vitesse moyenne d'écoulement dans la direction principale de l'écoulement reste pratiquement constante et on ne rencontre pas d'effet secondaire négatif lié à une accélération ou à un ralentissement de la veine des gaz d'échappement.
Un développement avantageux est caractérisé en ce que la section d'écoulement du segment de canal de gaz d'échappement est comprise entre 700 mm2 et 31500 mm2 de préférence elle est comprise entre 1950 mm2 et 10000 mm2. Le segment de canal de gaz d'échappement de section circulaire correspond dans ce cas à un diamètre intérieur compris avantageusement entre environ 30 mm et environ 200 mm et de préférence entre 50 mm et 110 mm. Une section d'écoulement plus petite que 700 mm2 peut, pour certains points de fonctionnement du moteur thermique, par exemple en pleine charge, faire que les gaz d'échappement traversent le segment de canal sous une pression élevée
3 se traduisant par des pertes de charge augmentées et des pertes plus importantes d'expulsion des gaz d'échappement du moteur thermique. Pour une section d'écoulement plus grande que 31500 mm2, le segment de canal de gaz d'échappement serait trop grand et encombrant, ce qui compliquerait l'installation de ce segment de canal dans un véhicule automobile. En outre, augmenter la section d'écoulement augmente également la quantité de matière nécessaire pour la réalisation du segment de canal, ce qui se traduit par un coût plus élevé. En parallèle, la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement à travers le segment de canal diminue en fonction de l'augmentation de la section d'écoulement. Si on utilise des sections d'écoulement très grandes, on a le risque potentiel d'une forte chute de la température des gaz d'échappement entre le moteur thermique et l'élément de post-traitement des gaz d'échappement, ce qui réduit l'efficacité de cet élément de post- traitement des gaz d'échappement. Un bon compromis entre une section d'écoulement suffisante et un faible encombrement ou une faible quantité de matière est celui de segment de canal de gaz d'échappement ayant une section d'écoulement libre comprise entre 1950 mm2 et 10000 mm2.
Un développement avantageux est caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement et la conduite des gaz d'échappement qui comporte au moins deux moyens, se suivent dans la direction principale d'écoulement, pour générer une rotation, ces moyens étant des coudes installés dans la conduite des gaz d'échappement. Ce développement avantageux se distingue par la simplicité et l'économie de sa réalisation. Un autre développement avantageux est caractérisé par deux coudes dans la conduite des gaz d'échappement, ces coudes se développant chacun dans un plan et les deux plans se coupent suivant un angle d'au moins 60°, de préférence un angle droit. Les cintrages ou les coudes dont les plans sous-tendus se coupent suivant un angle d'au moins 60°, améliorent le développement du mouvement de rotation. L'angle de coupe est le plus petit des deux angles entre les deux plans. De manière particulièrement avantageuse
4 pour générer l'effet de rotation, les cintrages ou coudes se situent dans des plans orthogonaux. Selon un autre développement avantageux, le flux principal des gaz d'échappement sur au moins deux moyens subit dans la direction principale d'écoulement, une déviation chaque fois de 60° à 120°, de préférence de l'ordre de 90°. A mesure que l'angle de déviation diminue, l'effet de rotation diminue. Pour un angle supérieur à 60°, on a constaté un effet de rotation suffisant. Comme chaque déviation d'une veine de fluide est liée à des pertes de charge, une déviation n'est intéressante que dans la mesure où elle est nécessaire pour générer un effet de rotation. Une déviation d'un angle supérieur à 120° augmenterait les pertes de charge sans améliorer de manière significative l'effet recherché d'un écoulement en rotation. Pour des raisons de simplicité de fabrication et pour avoir un bon rapport entre l'effet de rotation généré et les pertes de charge, il est particulièrement avantageux d'utiliser un angle de déviation de 90°. Selon un autre développement avantageux, le rayon de courbure rk du segment de canal de gaz d'échappement au niveau au moins des deux moyens, mesuré au niveau de l'axe du segment de canal, est compris entre 0,5 et 2,5 fois et de préférence entre 0,5 et 1,0 fois le diamètre intérieur d; du segment de canal. Cette plage est avantageuse ; un rayon de courbure trop grand se traduit par un effet de rotation insuffisant et/ ou par un segment de canal de gaz d'échappement inutilement long et ainsi inutilement coûteux. De manière particulièrement avantageuse pour générer l'effet de rotation, les rayons de courbure sont compris entre 0,5 et 1,0 fois le diamètre intérieur du segment de canal de gaz d'échappement. Selon un développement avantageux l'élément d'alimentation est installé en amont au moins des deux moyens selon le sens de passage des gaz d'échappement, et le milieu auxiliaire introduit par l'élément d'alimentation est un liquide. L'installation de l'élément d'alimentation en amont au moins des deux moyens générant un effet de rotation permet de développer de petites gouttes par pulvérisation/contact avec la paroi pour le milieu auxiliaire, en particulier au niveau des deux moyens et ces petites gouttes, du fait de leur faible inertie, peuvent bien suivre l'écoulement en rotation. On peut ainsi avoir des chemins de mélange relativement courts avec un degré d'évaporation élevé et un excellent mélange transversal entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire. 5 Un autre développement avantageux est caractérisé en ce que l'élément d'alimentation est installé en aval au moins des deux moyens ou au niveau au moins des deux moyens selon le sens de passage des gaz d'échappement, le milieu auxiliaire étant un gaz et/ou l'élément d'alimentation étant un brûleur.
Cette disposition est avantageuse notamment pour un milieu auxiliaire gazeux car l'écoulement avec effet de rotation à travers le segment de canal des gaz d'échappement est accentué déjà au niveau de l'élément d'alimentation et permet d'assurer sur un trajet relativement court, un excellent mélange transversal entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire. Cette disposition offre la possibilité d'un excellent mélange transversal entre le milieu auxiliaire et les gaz d'échappement si le montage de l'élément d'alimentation en amont des deux emplacements n'est pas possible ou seulement avec une mise en oeuvre de moyens importants. Un brûleur qui augmente la température de la veine des gaz d'échappement supporte l'effet d'un autre élément de post-traitement des gaz d'échappement pour certains points de fonctionnement, par exemple pour une faible charge partielle. Selon un autre développement avantageux l'élément d'alimentation est installé dans le segment de canal de gaz d'échappement de façon que l'alimentation en milieu auxiliaire se fasse suivant un angle compris entre 15° et 45° et de préférence un angle de l'ordre de 30° par rapport à l'axe du segment de canal de gaz d'échappement dans la direction d'écoulement principal. La probabilité d'un mouillage non souhaitable de la paroi augmente en fonction de la diminution de l'angle. Pour un angle supérieur à 15°, le mouillage et le dépôt de milieu auxiliaire, sur la paroi sont négligeables. A mesure que l'angle augmente, la probabilité que le milieu auxiliaire arrive sur la paroi du segment de canal en regard de l'élément d'alimentation augmente et se dépose. Un angle de 30° convient tout particulièrement pour introduire le milieu auxiliaire dans le segment de canal de gaz
6 d'échappement et avoir un bon mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire sans que cela ne se traduise par un dépôt significatif. Un autre développement avantageux est caractérisé par une conduite de gaz d'échappement de préférence droite, d'une longueur d'au moins 50 cm, de préférence d'au moins 80 cm, en aval du dernier des deux moyens selon le sens de passage des gaz d'échappement et en aval de l'élément d'alimentation selon le sens de passage des gaz d'échappement. On au pu observer un mélange excellent entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire pour une longueur de la conduite des gaz d'échappement en aval du dernier des deux moyens, si cette longueur était d'au moins 50 cm. Si la longueur de la conduite des gaz d'échappement diminue, le mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire deviendra toujours plus irrégulier dans le segment de canal des gaz d'échappement. Pour avoir un mélange régulier entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire, il est particulièrement avantageux que la longueur soit d'au moins 80 cm. Un développement particulièrement avantageux est caractérisé en ce que la longueur de la conduite de gaz d'échappement de préférence droite, installée en aval du dernier des deux moyens et en aval de l'élément d'alimentation, correspond au moins à dix fois le diamètre intérieur d; de la conduite des gaz d'échappement. D'une manière particulièrement avantageuse dans cette réalisation, la longueur assure un excellent mélange entre le milieu auxiliaire et les gaz d'échappement. L'utilisation d'une conduite de gaz d'échappement, droite se traduit par un excellent mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire dans la section d'écoulement du segment de canal et un écoulement régulier arrivant sur l'autre élément du dispositif de post-traitement des gaz d'échappement en aval, selon le sens de passage des gaz d'échappement. Un autre développement avantageux est caractérisé en ce qu'au niveau de l'élément d'alimentation, le segment de canal de gaz d'échappement comporte une zone en forme de rampe de façon que le milieu auxiliaire arrive sur la zone en forme de rampe en sortant de l'élément d'alimentation. La zone en forme de rampe installée dans le
7 segment de canal des gaz d'échappement permet d'augmenter localement la vitesse d'écoulement et de réduire ainsi le risque de dépôt du milieu auxiliaire au niveau de l'élément d'alimentation, c'est-à-dire sur la paroi du segment de canal située dans la zone du cône de pulvérisation. En outre, lorsque les gouttelettes de l'agent auxiliaire (état liquide) arrivent sur la paroi du segment de canal de gaz d'échappement dans la zone de la rampe, les interactions entre les gouttelettes et la paroi servent à réduire la taille des gouttelettes. De façon générale, la zone d'impact de l'agent auxiliaire (additif) peut servir à augmenter l'angle de pulvérisation de l'agent auxiliaire (additif) renvoyé par la paroi et/ou de mieux faire passer le milieu auxiliaire (des additifs) ainsi dosé, dans des zones dans lesquelles la veine des gaz d'échappement a une vitesse élevée et/ou un fort gradient de vitesse. Un dispositif avantageux selon l'invention est caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement est installé en amont d'un autre élément de post-traitement de gaz d'échappement, notamment d'un catalyseur d'oxydation, filtre à particules et/ou d'un catalyseur assurant au moins la réduction sélective des oxydes d'azote. Dans ce dispositif, l'efficacité de l'élément de post- traitement des gaz d'échappement est améliorée et se traduit par un excellent mélange des gaz d'échappement et du milieu auxiliaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique, - la figure 2 montre la forme des moyens pour générer l'effet de rotation du dispositif selon l'invention.
Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique 10 comprenant un segment de canal de gaz d'échappement 20 traversé par les gaz d'échappement et un élément d'alimentation 22 associé au segment de canal 20 pour fournir un milieu auxiliaire (additif) 23
8 servant à soutenir l'effet de post-traitement ; le segment de canal de gaz d'échappement 20 comporte des moyens 24 pour générer un effet de rotation dans les gaz d'échappement pour améliorer le mélange entre le milieu auxiliaire 23 et les gaz d'échappement. Ces moyens sont caractérisés par la mise en forme du segment de canal de gaz d'échappement 20 pour que la veine principale des gaz d'échappement, au passage du segment de canal 20 sur au moins deux moyens 24 installés l'un derrière l'autre, dans la direction de passage de la veine principale, subisse un changement de direction générant un effet de rotation. Le segment de canal de gaz d'échappement 20 constitue en soi un dispositif de post-traitement des gaz d'échappement du moteur thermique 10 ; toutefois ce segment est associé à un autre élément de post-traitement des gaz d'échappement 40 ; l'autre élément de post-traitement des gaz d'échappement 40 est notamment un catalyseur d'oxydation, un filtre à particules et/ou un catalyseur pour assurer en particulier la réduction sélective des oxydes d'azote. Le segment de canal de gaz d'échappement 20 se compose d'un premier segment de canal 21 comportant des moyens 24 pour générer un effet de rotation dans les gaz d'échappement, ainsi qu'un élément d'alimentation 22 en aval ou en variante au niveau des moyens 24 ou en aval des moyens 24 pour fournir le milieu auxiliaire 23 et dans le post-traitement des gaz d'échappement, ainsi qu'une conduite de gaz d'échappement 28 de longueur 11. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le segment de canal de gaz d'échappement 20 se compose d'un corps creux, par exemple d'un tuyau ou conduite ayant une section de conduite de préférence circulaire constituant la section d'écoulement 26 ; le segment de canal des gaz d'échappement 20 comporte une réduction maximale de 10 % au niveau d'au moins deux moyens 24 servant à générer un effet de rotation. La réduction signifie la réduction de la section d'écoulement 26 par des organes installés dans la section d'écoulement 26. En variante, la section d'écoulement ou section de passage 26 peut également comporter un élément de blocage tel que par exemple un mélangeur de gaz d'échappement avec des diaphragmes ou
9 des volets constituant un moyen 24 générant un effet de rotation. En outre, la section d'écoulement ou section de passage 26 des gaz d'échappement 20 est constante du point de vue de sa forme géométrique et/ ou de sa section entre une zone située en amont au moins des deux moyens 24 jusqu'à une zone en aval de ces deux moyens 24, selon le sens de passage des gaz d'échappement. En variante, pour les gaz d'échappement, la section d'écoulement 26 peut également être essentiellement constante dans tout le segment de canal 20. Suivant la réalisation des moyens 24, il est possible d'augmenter ou de diminuer la section d'écoulement 26 au niveau des moyens 24, par exemple en utilisant des diaphragmes ou des volets pour mélanger les gaz d'échappement comme moyen 24 servant à générer un effet de rotation, par rapport à la section de passage 26 dans d'autres zones du segment de canal des gaz d'échappement 20, par exemple dans la conduite des gaz d'échappement 28. Le segment de canal de gaz d'échappement 20 a un diamètre intérieur d; 32 et un axe 25 dans la direction principale d'écoulement ; la section de la conduite est de préférence circulaire. En variante, le segment de canal des gaz d'échappement 20 peut également avoir n'importe quelle autre forme de section de corps creux, notamment une section ovale, une section carrée, rectangulaire ou une section polygonale. Il est avantageux que la section d'écoulement 26 du segment de canal de gaz d'échappement 20 soit comprise entre 700 mm2 et 31500 mm2 et de préférence qu'elle soit comprise entre 1950 mm2 et 10000 mm2. Une telle section d'écoulement 26 permet le passage des débits usuels de gaz d'échappement émis par un moteur thermique 10 à travers le segment de canal 20 vers l'élément de post-traitement des gaz d'échappement 40. En variante, on peut également avoir des sections de passage 26 plus grandes ou plus petites pour le segment de canal 20 que 700 mm2 ou 31500 mm2 ; pour les petites sections d'écoulement, la contre-pression des gaz d'échappement augmente avec la diminution de la section d'écoulement et le rendement du moteur thermique 10 diminue ; pour des sections d'écoulement 26 plus grandes, le risque est celui de segments de canal plus coûteux et plus encombrants.
10 L'exemple de réalisation de la figure 1 montre que le segment de canal de gaz d'échappement 20 est réalisé comme conduite de gaz d'échappement 20 et au moins les deux moyens 24 installés l'un derrière l'autre dans la direction d'écoulement principal pour générer un effet de rotation, sont des coudes ou des cintrages de la conduite des gaz d'échappement. A la figure 1, on a un exemple de réalisation comportant deux moyens 24 pour générer l'effet de rotation, sous la forme de deux coudes à 90°. En variante, on peut également avoir un segment de canal de gaz d'échappement 20 ayant au moins trois coudes. L'écoulement avec effet de rotation, souhaité, est amélioré par deux coudes dans la conduite des gaz d'échappement et qui définissent un plan et les plans se coupent suivant un angle d'au moins 60° de préférence un angle droit. L'angle de coupe des plans est le plus petit des deux angles entre les plans. La figure 2 montre une telle disposition des coudes, à titre d'exemple dans un segment de canal de gaz d'échappement comportant trois coudes. Les plans passant par les trois coudes sont à chaque fois, orthogonaux. Les trois droites d'intersection constituent un système de coordonnées cartésiennes.
Le dispositif selon l'invention peut également comporter des dispositions des moyens 24 générant l'effet de rotation, en particulier le montage de deux coudes dans un plan, dans deux plans parallèles ou dans des plans qui se coupent suivant un angle intérieur à 60°.
Pour générer l'effet de rotation, le segment de canal de gaz d'échappement 20 comporte au moins deux moyens 24 générant un effet de rotation ; ces moyens se présentent par exemple sous la forme de coudes ou de cintrages de la conduite des gaz d'échappement, avec un rayon de courbure rk 31 déviant la veine des gaz d'échappement chaque fois de 60° à 120° ; dans l'exemple représenté il s'agit d'environ 90° par rapport à la direction principale d'écoulement. Le segment de canal de gaz d'échappement 20 est cintré pour que le rayon de courbure rk 31 du segment de canal 20, au niveau d'un coude de cintrage mesuré au niveau de l'axe 25 du segment de canal, soit compris entre 0,5 fois et 2,5 fois et de préférence entre 0,5 fois et 1,0 fois le diamètre intérieur d;
11 32 du segment de canal de gaz d'échappement 20. C'est ainsi que par exemple pour un diamètre intérieur d; 32 du segment de canal de gaz d'échappement 20 de 80 mm, il est avantageux d'avoir un rayon de courbure rk 31 compris entre 40 mm et 80 mm. En variante, on peut également utiliser des plus grands rayons de courbure rk31, mais l'effet de rotation diminue de manière non souhaitable avec l'augmentation du rayon de courbure. Les gaz d'échappement émis par le moteur thermique 10 arrivent dans le segment de canal de gaz d'échappement 20. En variante, entre le moteur thermique 10 et le segment de canal de gaz d'échappement 20, on peut avoir un turbo compresseur de gaz d'échappement non représenté et/ou un autre élément (non représenté) pour le post-traitement des gaz d'échappement, par exemple un catalyseur d'oxydation. Les gaz d'échappement arrivent dans le segment de canal 20 et l'élément d'alimentation 22 introduit le milieu auxiliaire 23 pour aider ou assister le post-traitement dans la veine des gaz d'échappement ; le milieu auxiliaire 23 est par exemple une solution aqueuse d'urée ou du gazole. Grâce à la déviation multiple, prévue des gaz d'échappement dans les coudes, on aura une veine de gaz avec effet de rotation. Dans le cas de l'alimentation d'un milieu auxiliaire liquide 23, le montage de l'élément d'alimentation 22 se fait de préférence en amont du premier moyen 24 générant l'effet de rotation ; le dosage du milieu auxiliaire 23 se fait de préférence suivant un angle compris entre 15° et 45° et notamment un angle de 30° par rapport à l'axe 25 du segment de canal 20. La déviation génère de petites gouttes sur les moyens 24 par l'effet de pulvérisation/contact de paroi. Ces petites gouttes, du fait de leur faible inertie, suivent bien l'écoulement avec effet de rotation. Cela permet d'avoir un effet de pulvérisation, poussé, du milieu auxiliaire 23 et ainsi un excellent mélange transversal entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire 23 sur un trajet court, en particulier dans la conduite des gaz d'échappement 28. En variante, l'élément d'alimentation 22 peut également doser en aval ou au niveau des deux coudes (ou cintrages) le milieu auxiliaire 23, en particulier si celui-ci est à l'état d'agrégat gazeux dans le segment de canal de gaz d'échappement 20, dans l'écoulement déjà
12 mis en rotation. En variante, le segment de canal de gaz d'échappement 20 peut être équipé d'un brûleur 30 qui fournit au segment de canal des gaz plus chauds que les gaz d'échappement et augmente ainsi la température de la veine des gaz d'échappement, pour augmenter l'effet de l'élément de post-traitement des gaz d'échappement 40. Le brûleur 30 est installé de préférence au niveau des coudes ou cintrages du segment de canal 20, en particulier de façon préférentielle au niveau d'un coude du segment de canal 20. En variante, le brûleur peut également être installé en amont au moins des deux moyens 24 selon le sens de passage des gaz d'échappement pour générer l'effet de rotation ou en aval du dernier des deux moyens 24. Pour éviter les dépôts du milieu auxiliaire 23 sur une paroi du segment de canal de gaz d'échappement 20, le milieu auxiliaire 23 est dosé par l'élément d'alimentation 22 sous un angle de préférence compris entre 15° et 45° par rapport à l'axe 25 du segment de canal de gaz d'échappement 20 ; le milieu auxiliaire assure le dosage de préférence suivant un cône de pulvérisation dont le jet marginal le plus proche du segment de canal 20 arrive suivant un angle d'au moins 5° sur la paroi du segment de canal. En option, dans la zone de l'élément d'alimentation 22, en particulier au niveau de la paroi du segment de canal 20 en regard de l'élément d'alimentation 22, on a une rampe 33 qui augmente localement la vitesse d'écoulement au niveau de l'alimentation du milieu auxiliaire et influence de manière ciblée l'interaction entre les gouttes et la paroi. L'angle entre le milieu auxiliaire 23 et l'axe 25 est choisi de préférence pour que le milieu auxiliaire arrive au moins en partie sur la rampe et peut ainsi se situer au-delà de la plage angulaire donnée ci-dessus, à savoir, comprise entre 15° et 45°. En passant le premier segment de canal 21, les gaz d'échappement traversent la conduite des gaz d'échappement 28 avec la poursuite du mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire. La conduite des gaz d'échappement doit être de préférence droite et avoir avantageusement une longueur 11 d'au moins 50 cm et de préférence d'au moins 80 cm ou au moins dix fois le diamètre intérieur d; 32 de la conduite des gaz d'échappement 28, pour réaliser un
13 mélange aussi homogène que possible entre le milieu auxiliaire 23 et les gaz d'échappement. En variante, on peut également utiliser des conduites de gaz d'échappement 28 plus courtes, mais le mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire 23 diminue avec la réduction de la longueur 11. L'utilisation d'une conduite droite 28 des gaz d'échappement se traduit par un bon mélange entre les gaz d'échappement et le milieu auxiliaire dans la section d'écoulement du segment de canal de gaz d'échappement et a un écoulement régulier à l'entrée de l'autre élément de post-traitement des gaz d'échappement 40 en aval, selon le sens de passage des gaz d'échappement dans la conduite.15 NOMENCLATURE
10 moteur thermique 20 segment de canal de gaz d'échappement 22 élément d'alimentation 23 milieu auxiliaire 24 moyen générant un effet de rotation 25 axe 26 section de passage 28 conduite de gaz d'échappement 30 brûleur 31 rayon de courbure 32 diamètre intérieur 33 rampe 40 élément de post-traitement des gaz d'échappement
11 longueur de la conduite de gaz d'échappement20

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 °) Dispositif de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique (10) comportant un segment de canal de gaz d'échappement (20) traversé par les gaz d'échappement et un élément d'alimentation s (22) associé au segment de canal de gaz d'échappement (20) pour fournir un milieu auxiliaire (23) assistant le post-traitement, le segment de canal de gaz d'échappement (20) comportant des moyens (24) pour générer un effet de rotation dans les gaz d'échappement, de façon à soutenir le mélange du milieu auxiliaire (23) avec les gaz 10 d'échappement, dispositif caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement (20) comporte au moins deux moyens (24) installés l'un à la suite de l'autre dans la direction principale d'écoulement, pour communiquer à la veine principale des 15 gaz d'échappement un changement de direction générant ainsi un effet de rotation au passage du segment de canal (20). 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 le segment de canal de gaz d'échappement présente un rétrécissement maximum de 10 % au moins dans la zone des deux moyens (24) pour générer l'effet de rotation. 3°) Dispositif selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que la section d'écoulement (26) dans le segment de canal (20) pour les gaz d'échappement est constante pour sa forme géométrique et/ou la surface de la section entre une zone située en amont au moins des deux moyens (24) selon le sens de passage des gaz d'échappement jusqu'à 30 une zone située en aval au moins des deux moyens (24). 4°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce quela section d'écoulement (26) du segment de canal de gaz d'échappement (20) est comprise entre 700 mm2 et 31500 mm2, de préférence elle est comprise entre 1950 mm2 et 10000 mm2. 5°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement (20) et la conduite des gaz d'échappement qui comporte au moins deux moyens (24) se suivent dans la direction principale d'écoulement, pour générer une rotation, ces moyens étant des coudes installés dans la conduite des gaz d'échappement. 6°) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par deux coudes dans la conduite des gaz d'échappement, ces coudes se développant chacun dans un plan et les deux plans se coupent suivant un angle d'au moins 60°, de préférence un angle droit. 7°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la veine principale des gaz d'échappement subit au niveau d'au moins deux moyens (24), dans la direction d'écoulement principal, une déviation respective comprise entre 60° et 120° et de préférence une déviation de l'ordre de 90°. 8°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure rk (31) du segment de canal de gaz d'échappement (20) dans la zone d'au moins l'un des moyens (24), mesuré au niveau de l'axe (25) du segment (20), est compris entre 0,5 et 2,5 fois, de préférence entre 0,5 et 1,0 du diamètre intérieur di (32) du segment de canal de gaz d'échappement (20). 9°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 17 l'élément d'alimentation (22) est installé en amont au moins des deux moyens (24) selon le sens de passage des gaz d'échappement, le milieu auxiliaire (23) introduit par l'élément d'alimentation (22) étant un liquide. 10°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'alimentation (22) est installé en aval au moins des deux moyens (24) ou au niveau au moins des deux moyens (24) selon le sens 10 de passage des gaz d'échappement, le milieu auxiliaire (23) étant un gaz et/ou l'élément d'alimentation (22) étant un brûleur (30). 11°) Dispositif selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que l'élément d'alimentation (22) est installé dans le segment de canal de gaz d'échappement (20) de façon que l'alimentation en milieu auxiliaire se fasse suivant un angle compris entre 15° et 45° et de préférence un angle de l'ordre de 30° par rapport à l'axe (25) du segment de canal de 20 gaz d'échappement (20) dans la direction principale d'écoulement. 12°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par une conduite de gaz d'échappement (28) de préférence droite, d'une 25 longueur 11 d'au moins 50 cm, de préférence d'au moins 80 cm, en aval du dernier des deux moyens (24) selon le sens de passage des gaz d'échappement et en aval de l'élément d'alimentation (22) selon le sens de passage des gaz d'échappement. 30 13°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur 11 de la conduite de gaz d'échappement (28) de préférence droite, installée en aval du dernier des deux moyens (24) et en aval de l'élément d'alimentation, correspond au moins à dix fois le diamètre 35 intérieur d; (32) de la conduite des gaz d'échappement (28). 18 14°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au niveau de l'élément d'alimentation (22), le segment de canal de gaz d'échappement (20) comporte une zone en forme de rampe (33) de façon que le milieu auxiliaire (23) arrive sur la zone en forme de rampe (33) en sortant de l'élément d'alimentation (22). 15°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment de canal de gaz d'échappement (20) est installé en amont d'un autre élément de post-traitement de gaz d'échappement (40), notamment d'un catalyseur d'oxydation, filtre à particules et/ou d'un catalyseur assurant au moins la réduction sélective des oxydes d'azote.15
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