FR2957117A1 - Chambre de melange d'un produit reducteur a des gaz d'echappement - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une chambre de mélange (231) d'un produit réducteur à des gaz d'échappement, comprenant : • un conduit de guidage (232) d'un écoulement de gaz d'échappement ; • un dispositif d'injection (30) d'un produit réducteur dans le conduit de guidage ; • une paroi (233) de forme conique disposée dans le conduit (232) en aval du dispositif d'injection et dont le sommet est orienté vers le dispositif d'injection, la paroi (233) présentant plusieurs orifices (211, 212, 213, 214, 221, 222, 223) traversants placés à différents niveaux suivant l'axe du cône, les orifices étant configurés pour que toute génératrice du cône intersecte un orifice entre le sommet et la base de la paroi.

Description

CHAMBRE DE MELANGE D'UN PRODUIT REDUCTEUR A DES GAZ D'ECHAPPEMENT
[0001] L'invention concerne la dépollution de gaz d'échappement, et en particulier la dépollution de gaz d'échappement issus d'un moteur à combustion interne. [0002] Les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne équipant la plupart des véhicules automobiles contiennent un certain nombre de polluants dont il est souhaitable de réduire les rejets dans l'atmosphère (notamment des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés et des particules). Les réglementations applicables en matière de pollution par des véhicules automobiles abaissent régulièrement les plafonds de rejets acceptables. [0003] Une grande partie des polluants générés par un moteur à combustion interne est due à une combustion incomplète du carburant. Une première stratégie de réduction des rejets polluants consiste à réduire la quantité des polluants pénétrant dans la ligne d'échappement. Une deuxième stratégie de réduction des rejets polluants consiste à réaliser un post-traitement des gaz traversant la ligne d'échappement. [0004] Pour réaliser un post-traitement, la plupart des véhicules sont désormais équipés d'un convertisseur catalytique comprenant un catalyseur d'oxydation (pour oxyder le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés) et un catalyseur de réduction (pour réduire les oxydes d'azote en des molécules non nocives). [0005] Le catalyseur d'oxydation est disposé dans un boîtier monté dans la ligne d'échappement. Le boîtier renferme un support ou substrat revêtu d'un matériau actif. Le substrat est généralement constitué d'un corps monolithique en céramique en forme de nid d'abeille formant des canaux destinés à être traversés par les gaz d'échappement. Les principaux composants du corps sont généralement de l'alumine ou des alumino-silicates dopés par de la zircone (cordiérite, mullite, mullite-zircone). Le revêtement en matériaux actifs peut être composé de métaux précieux combinés tels que le platine, le palladium ou le rhodium. [0006] Le catalyseur de réduction est disposé en aval du catalyseur d'oxydation dans le flux des gaz d'échappement, du fait que le catalyseur d'oxydation oxyde le monoxyde d'azote en dioxyde d'azote. Le catalyseur de réduction est fréquemment constitué d'un support poreux revêtu d'une couche de zéolithe. [0007] Afin de réduire au maximum les émissions d'oxyde d'azote, un procédé appelé SCR (pour Selective Catalyst Reduction en langue anglaise) est mis en oeuvre. Un tel procédé consiste à injecter dans les gaz d'échappement, en amont du catalyseur de réduction, un produit ayant des propriétés chimiques réductrices. Il est notamment connu de réaliser l'injection d'une solution aqueuse d'urée (produits précurseurs de l'ammoniac NH3) ou l'injection d'ammoniac gazeux dans les gaz d'échappement. [0008] Les procédés de type SCR nécessitent une température du catalyseur de réduction relativement importante (au moins supérieure à 100°C) pour que le rendement de réduction des oxydes d'azote soit optimal. Ainsi, pour favoriser une dépollution rapide après un démarrage du moteur à combustion interne, par exemple pour des véhicules utilisés en milieu urbain, certains véhicules comprennent un boîtier incluant le catalyseur d'oxydation et le catalyseur de réduction, ce boîtier étant disposé dans le flux des gaz échappement à proximité du moteur. La déperdition de chaleur des gaz d'échappement étant réduite avant d'atteindre le boîtier, la montée en température du catalyseur de réduction est plus rapide. [0009] Pour réaliser un procédé de type SCR, le boîtier comprend une chambre de mélange traversée par les gaz d'échappement et dans laquelle le produit réducteur est injecté. La chambre de mélange est interposée entre le catalyseur d'oxydation et le catalyseur de réduction. [0010] L'utilisation d'un boîtier à proximité du moteur favorise une dépollution rapide et une réduction de la consommation de carburant. Cependant, le volume disponible dans le compartiment moteur est sans cesse plus réduit. La taille du boîtier contenant les catalyseurs doit donc être réduite au maximum, souvent au détriment de la qualité du mélange entre le produit réducteur et les gaz d'échappement. Lorsque le mélange atteignant l'entrée du catalyseur de réduction est moins homogène, son rendement de réduction des oxydes d'azote est abaissé. Du fait du rendement de réduction réduit, il est nécessaire de réduire la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement générés lors de la combustion. Le moteur fonctionne pour cela avec des paramètres réduisant la température des gaz d'échappement et son rendement énergétique. La consommation du moteur en carburant est alors accrue. Par ailleurs, le produit réducteur ne peut pas être injecté en amont du catalyseur d'oxydation sans générer une quantité importante d'oxydes d'azote. [0011] En pratique, l'injection d'une solution aqueuse d'urée a été favorisée industriellement. En effet, l'alimentation du circuit d'injection en urée au niveau du compartiment moteur s'avère relativement aisée en implantant un réservoir d'urée compact. L'injection d'urée nécessite cependant un ensemble de processus physico-chimiques séquentiels assez longs : tout d'abord l'injection de la solution aqueuse d'urée, l'atomisation du jet d'urée en gouttes puis en gouttelettes, l'évaporation et la décomposition chimique de ces gouttelettes en ammoniac gazeux et enfin le mélange de l'ammoniac gazeux avec les gaz d'échappement. Dans le volume disponible dans le compartiment moteur, ces processus physico-chimiques sont mis en oeuvre dans un volume réduit, dans lequel l'homogénéisation de l'urée injectée s'avère insuffisante. [0012] Les solutions consistant à injecter de l'ammoniac sous forme gazeuse dans la chambre de mélange ont été développées mais ne donnent pas entièrement satisfaction en ce qui concerne l'homogénéisation de l'ammoniac dans les gaz d'échappement. Pour des raisons de coût, on favorise le plus souvent l'utilisation d'un unique injecteur d'ammoniac présentant une buse d'injection centrée dans le conduit d'écoulement de la chambre de mélange. Un tel injecteur ne favorise pas une répartition homogène du mélange sur toute la section d'entrée du catalyseur de réduction. [0013] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur une chambre de mélange d'un produit réducteur à des gaz d'échappement, comprenant : [0014] -un conduit de guidage d'un écoulement de gaz d'échappement ; [0015] -un dispositif d'injection d'un produit réducteur dans le conduit de guidage ; [0016] -une paroi de forme conique disposée dans le conduit en aval du dispositif d'injection et dont le sommet est orienté vers le dispositif d'injection, la paroi présentant plusieurs orifices traversants placés à différents niveaux suivant l'axe du cône, les orifices étant configurés pour que toute génératrice du cône intersecte un orifice entre le sommet et la base de la paroi. [0017] Selon une variante, les orifices sont configurés pour que toute section transversale de la paroi intersecte au moins un desdits orifices. [0018] Selon encore une variante, la paroi est de forme tronconique, une lumière étant ménagée au niveau de son sommet, la chambre de mélange présentant un organe présentant une surface de guidage de forme hélicoïdale, l'organe de guidage étant disposé au niveau de ladite lumière. [0019] Selon une autre variante, ledit organe comprend une paroi périphérique taraudée formant ladite surface hélicoïdale. [0020] Selon encore une autre variante, les orifices sont disposés selon au moins deux rangées, les orifices d'une même rangée étant disposés à un même niveau suivant l'axe du cône. [0021] Selon une variante, les orifices d'une rangée sont décalés angulairement autour de l'axe du cône par rapport aux orifices d'une autre rangée. [0022] Selon une autre variante, la base de la paroi épouse la section intérieure du conduit de guidage. [0023] Selon encore une variante, la chambre comprend une bande de fixation périphérique solidarisant la paroi au conduit de guidage et interposée entre l'orifice le plus en aval du conduit et le conduit de guidage. [0024] Selon encore une autre variante, le dispositif d'injection présente une buse d'injection d'un produit réducteur selon la direction de l'écoulement des gaz d'échappement, la buse étant disposée au milieu de la section transversale du conduit de guidage en vis-à-vis du sommet de la paroi. [0025] L'invention porte également sur un convertisseur catalytique de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant : [0026] -une chambre de mélange telle que décrite ci-dessus; [0027] -un catalyseur de réduction destiné à recevoir l'écoulement de gaz d'échappement provenant de la chambre de mélange. [0028] Selon une variante, le convertisseur comprend un boîtier dans lequel sont logés le catalyseur de réduction et la chambre de mélange. [0029] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un véhicule au niveau de son compartiment moteur ; • la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un moteur à combustion interne muni d'un convertisseur catalytique à couplage rapproché ; • la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une première variante d'une chambre de mélange de produit réducteur selon l'invention ; • la figure 4 est une vue en coupe axiale de la chambre de mélange de la figure 3 ; • la figure 5 est une vue de face d'une paroi conique de la chambre de mélange illustrant différents trajets d'écoulement des gaz jusqu'à des orifices ; • la figure 6 est une vue en coupe transversale d'une deuxième variante d'une chambre de mélange de produit réducteur selon l'invention ; • la figure 7 est une vue en coupe axiale du sommet d'une paroi conique disposée dans la chambre de mélange de la figure 6 ; • la figure 8 est une vue schématique d'un écoulement de gaz à l'intérieur de la paroi conique de la figure 7. [0030] L'invention propose une chambre de mélange d'un produit réducteur (tel que de l'ammoniac gazeux) à un écoulement de gaz d'échappement. La chambre de mélange présente un conduit de guidage de l'écoulement de gaz d'échappement et un dispositif d'injection injecte du produit réducteur dans le conduit de guidage. Une paroi de forme conique est disposée dans le conduit en aval du dispositif d'injection et son sommet est orienté vers le dispositif d'injection. La paroi présente plusieurs orifices traversants placés à différents niveaux suivant l'axe du cône, les orifices étant configurés pour que toute génératrice du cône intersecte un orifice entre le sommet et la base de la paroi. [0031] Malgré la présence d'un seul injecteur, on peut ainsi réaliser une bonne homogénéisation radiale du produit réducteur dans les gaz d'échappement, tout en limitant les pertes de charge dans l'écoulement. L'invention permet ainsi de réaliser un mélange optimal entre les gaz d'échappement et le produit réducteur dans la chambre de mélange. Le mélange des gaz d'échappement avec le produit réducteur est alors particulièrement homogène lorsqu'il atteint le catalyseur de réduction. Une optimisation de l'homogénéité du mélange permet d'utiliser des réglages du moteur augmentant son rendement de combustion et réduisant sa consommation. Ainsi, le moteur pourra générer des gaz d'échappement à plus haute température et contenant plus d'oxydes d'azote, ce qui sera compensé par l'efficacité améliorée du catalyseur de réduction. Ce mélange ne nécessite en outre pas une chambre de mélange de grande dimension, ce qui est favorable à l'optimisation de l'encombrement dans le compartiment moteur. L'invention s'avère donc particulièrement avantageuse dans un convertisseur catalytique du type à couplage rapproché (désigné par `close coupled' en langue anglaise). [0032] La figure 1 est une vue schématique de dessus d'un véhicule automobile 1. Le véhicule 1 comprend dans sa partie avant un compartiment moteur 50 placé entre des passages de roues 13. Un moteur à combustion interne 10 est logé dans le compartiment moteur 50. Le moteur 10 présente des chambres de combustion débouchant dans un collecteur d'échappement 11. Le collecteur d'échappement 11 est raccordé à un convertisseur catalytique 20. Le convertisseur catalytique 20 est placé dans le compartiment moteur 50, et est donc situé à proximité du moteur 10. Le convertisseur catalytique 20 est donc du type à couplage rapproché du moteur. Le convertisseur catalytique 20 comprend un catalyseur d'oxydation 201, une chambre de mélange 231 et un catalyseur de réduction 251, disposés dans cet ordre d'amont en aval dans l'écoulement des gaz d'échappement. Le catalyseur de réduction 251 débouche sur une tubulure d'échappement 12. La tubulure d'échappement 12 débouche dans un filtre à particules 281 au niveau de l'extrémité arrière du véhicule 1 [0033] Selon une variante du dispositif le convertisseur catalytique 20 peut également comprendre un catalyseur d'oxydation 201, une chambre de mélange 221 et un catalyseur de réduction des oxydes d'azote 251 et un filtre à particules 281, les deux derniers regroupés sur une brique, disposés dans cet ordre d'amont en aval dans l'écoulement des gaz d'échappement. Le convertisseur catalytique 20 débouche alors sur une tubulure d'échappement 12. Le catalyseur de réduction 251 peut être spécifiquement conçu pour mettre en oeuvre un procédé SCR. [0034] Le moteur 10 illustré est un moteur de type diesel. Le catalyseur d'oxydation 201 est en l'occurrence un catalyseur d'oxydation diesel. L'invention s'applique bien entendu également à un moteur à allumage commandé. [0035] La figure 2 est une vue en coupe partielle du moteur à combustion 10 associé au convertisseur catalytique 20. Le moteur 10 comprend une structure connue en soi et ne sera pas détaillé davantage. Comme illustré à la figure 2, le convertisseur catalytique 20 est du type à couplage rapproché du moteur, ce qui favorise sa vitesse de montée en température et la réduction de la consommation de carburant. [0036] Le convertisseur catalytique 20 présente un injecteur d'ammoniac gazeux 30 formant un dispositif d'injection dans la chambre de mélange 231. L'injecteur 30 est commandé par un circuit de commande 40 et alimenté en produit réducteur tel que de l'ammoniac gazeux par un circuit non représenté. [0037] Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d'une première variante d'une chambre de mélange 231 selon l'invention. La chambre de mélange 231 est destinée à mélanger des gaz d'échappement avec un produit réducteur injecté dans cette chambre. La chambre de mélange 231 comprend un conduit de guidage 232 destiné à canaliser l'écoulement des gaz d'échappement d'amont en aval. Sur la figure 4, les flèches illustrent l'écoulement des gaz d'échappement à l'entrée de la chambre de mélange 231. [0038] L'injecteur 30 présente une buse d'injection 31 du produit réducteur vers l'aval. La buse 31 est disposée au milieu de la section transversale du conduit de guidage 232. Une paroi 233 de forme conique est disposée transversalement dans le conduit 232. La paroi 233 est disposée en aval du dispositif d'injection 30. Le sommet de la paroi 233 est orienté vers la buse 31. Ainsi, la paroi 233 a pour fonction de diffuser radialement le produit réducteur injecté par la buse 31 au centre du conduit 232. Une partie du produit réducteur et des gaz d'échappement va ainsi s'écouler le long de la paroi 233 pour être dévié radialement vers l'extérieur. Le sommet de la paroi 233 est placé en vis-à-vis de la buse 31 pour optimiser la diffusion radiale du produit réducteur. L'utilisation d'une paroi 233 de forme conique permet de réduire les pertes de charge dans la chambre de mélange 231 en évitant d'inclure des obstacles transversaux formant un barrage à l'écoulement. [0039] Des orifices 211, 212, 213, 214, 221, 222 et 223 sont ménagés dans la paroi conique 233. Ces orifices sont disposés de façon que toute génératrice du cône intersecte au moins l'un de ces orifices entre le sommet et la base de la paroi 233. Ainsi, on garantit que tout écoulement sur la paroi 233 depuis sa partie médiane atteindra un de ces orifices, et traversera ainsi la paroi 233 pour s'écouler vers l'aval de la chambre de mélange 231. Lorsque le produit réducteur s'écoule sur la paroi 233, il se mélange progressivement aux gaz d'échappement. Un mélange entre le produit réducteur et les gaz d'échappement se poursuit également en aval ou à l'intérieur du cône formé par la paroi de guidage 233. La paroi 233 permet ainsi d'homogénéiser à la fois radialement et angulairement (autour de l'axe du cône) le mélange entre le produit réducteur et les gaz d'échappement même malgré l'utilisation d'une unique buse 31. [0040] Pour optimiser l'homogénéité radiale du mélange entre le produit réducteur et les gaz d'échappement, la paroi 233 est avantageusement prévue pour que toutes ses sections transversales intersectent au moins un des orifices, en partant de l'orifice le plus en amont jusqu'à l'orifice le plus en aval. [0041] Comme illustré aux figures 3 et 4, les orifices sont avantageusement disposés selon au moins deux rangées, les orifices d'une même rangée étant disposés à un même niveau suivant l'axe du cône. Ainsi, les orifices 211, 212, 213 et 214 sont disposés selon une première rangée placée en amont, et les orifices 221, 222, 223 sont disposés selon une deuxième rangée placée en aval. Comme illustré à la figure 3, les orifices d'une rangée sont décalés angulairement autour de l'axe du cône par rapport aux orifices de l'autre rangée. La position angulaire d'un orifice autour d'un axe du cône sera définie par la position angulaire du centre géométrique de cet orifice par rapport à l'axe du cône. Les orifices présentent avantageusement une section suffisante pour réduire la perte de charge dans la chambre 231. [0042] Avantageusement, la base de la paroi 233 épouse la section intérieure de la conduite de guidage 232. Ainsi, l'écoulement du produit réducteur et des gaz d'échappement est forcé de traverser les orifices ménagés dans la paroi 233. Un contact prolongé entre le produit réducteur et les gaz d'échappement est ainsi obtenu pour optimiser l'homogénéité de leur mélange. Ce contact peut encore être prolongé en solidarisant la paroi 233 à la conduite 232 par une bande de fixation périphérique 239 interposée entre le ou les orifices les plus en aval et le conduit 232. Une telle bande de fixation périphérique 239 permet également d'optimiser la résistance mécanique de la fixation entre la paroi 233 et le conduit 232. La paroi 233 est avantageusement réalisée en acier ou en tout autre matériau apte à résister aux températures des gaz d'échappement. [0043] La figure 5 illustre schématiquement différents écoulements de gaz sur la paroi 233, en partant du sommet de la paroi sur laquelle le produit réducteur est injecté. Les différents écoulements illustrés suivent la paroi 233 jusqu'à ce qu'ils atteignent un orifice respectif ménagé dans cette paroi. [0044] Avantageusement, le catalyseur d'oxydation 201, la chambre de mélange 231 et le convertisseur de réduction 251 sont logés dans un même boîtier dans lequel est formée la paroi de guidage 232 de la chambre de mélange 231. Avantageusement, un filtre à particule est également disposé dans ce même boîtier. L'encombrement global et le coût de fabrication du convertisseur catalytique 20 sont alors optimisés. La chambre de mélange 231 peut être délimitée de part et d'autre par le catalyseur de réduction 251 et par le catalyseur d'oxydation 201. La chambre de mélange 231 raccorde ainsi directement le catalyseur de réduction 251 et le catalyseur d'oxydation 201. [0045] La figure 6 est une vue en coupe transversale d'une chambre de mélange 231 selon une seconde variante de l'invention. La figure 7 est une vue en coupe axiale de la paroi 233 de la chambre 231 au niveau de son sommet. La paroi 233 a une forme tronconique. Des orifices 211, 212, 213, 214, 221, 222 et 223 sont ménagés dans la paroi conique, de façon similaire à la première variante. Une lumière 238 est ménagée au sommet de la paroi 233 de forme tronconique. La chambre de mélange 231 présente en outre un organe 234 présentant une surface de guidage des gaz hélicoïdale 235, l'organe 234 étant disposé au niveau de la lumière 238. La surface hélicoïdale 235 est conformée afin d'induire une rotation autour de l'axe de la forme tronconique dans l'écoulement des gaz ayant franchi la paroi 233. L'homogénéité du mélange entre le produit réducteur et les gaz d'échappement est ainsi améliorée. L'axe selon lequel s'étend la surface hélicoïdale 235 est avantageusement confondu avec l'axe de la surface tronconique. Dans l'exemple illustré, la surface hélicoïdale 235 est formée par une paroi périphérique interne taraudée de l'organe 234. L'organe 234 pourra par exemple présenter une forme de base cylindrique ou conique. Les flèches en traits discontinus représentent l'écoulement de gaz franchissant la paroi 233 au niveau des orifices 211 et 213 et au niveau de la lumière 238. [0046] La figure 8 illustre l'écoulement rotatif des gaz ayant franchi la paroi 233. L'écoulement rotatif initié au niveau de la lumière 238 permet d'entraîner en rotation les gaz franchissant les orifices 211, 212, 213, 214, 221, 222 et 223 plus en aval. Le franchissement de la paroi 233 au niveau des orifices 211, 212, 213, 214, 221, 222 et 223 est illustré par les flèches en traits discontinus. [0047] Afin que le produit réducteur injecté par la buse 31 se répartisse à la fois en un écoulement contre la paroi 233 et en un écoulement à travers la lumière 238, la buse 31 présente avantageusement une section élargie. La buse 31 pourra par exemple présenter une section de passage s'étendant radialement au-delà de la lumière 238. La section de passage de la buse sera avantageusement conformée pour que la majeure partie du produit réducteur s'écoule contre la paroi 233 plutôt qu'à travers la lumière 238. [0048] Le dispositif d'injection peut être prévu pour être alimenté en ammoniac gazeux ou en tout autre produit réducteur, en phase gazeuse ou liquide. [0049] L'invention n'est bien entendu pas limitée à l'implantation de la chambre de mélange décrite. La chambre de mélange peut ainsi être accolée à un catalyseur de réduction distant du moteur, ou à une ligne d'échappement dans laquelle le catalyseur d'oxydation est distant de la chambre de mélange.10

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Chambre de mélange (231) d'un produit réducteur à des gaz d'échappement, comprenant : -un conduit de guidage (232) d'un écoulement de gaz d'échappement ; - un dispositif d'injection (31) d'un produit réducteur dans le conduit de guidage ; caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - une paroi (233) de forme conique disposée dans le conduit (232) en aval du dispositif d'injection (31) et dont le sommet est orienté vers le dispositif d'injection (31), la paroi (233) présentant plusieurs orifices (211, 212, 213, 214, 221, 222, 223) traversants placés à différents niveaux suivant l'axe du cône, les orifices étant configurés pour que toute génératrice du cône intersecte un orifice entre le sommet et la base de la paroi.
  2. 2. Chambre de mélange (231) selon la revendication 1, dans laquelle les orifices (211, 212, 213, 214, 221, 222, 223) sont configurés pour que toute section transversale de la paroi (233) intersecte au moins un desdits orifices.
  3. 3. Chambre de mélange selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la paroi est de forme tronconique, une lumière (238) étant ménagée au niveau de son sommet, la chambre de mélange (231) présentant un organe (234) présentant une surface de guidage de forme hélicoïdale (235), l'organe de guidage étant disposé au niveau de ladite lumière (238).
  4. 4. Chambre de mélange selon la revendication 3, dans laquelle ledit organe (234) comprend une paroi périphérique taraudée (235) formant ladite surface hélicoïdale.
  5. 5. Chambre de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les orifices (211, 212, 213, 214, 221, 222, 223) sont disposés selon au moins deux rangées, les orifices d'une même rangée étant disposés à un même niveau suivant l'axe du cône.
  6. 6. Chambre de mélange selon la revendication 5, dans laquelle les orifices d'une rangée (211, 212, 213, 214) sont décalés angulairement autour de l'axe du cône par rapport aux orifices d'une autre rangée (221, 222, 223).
  7. 7. Chambre de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la base de la paroi (233) épouse la section intérieure du conduit de guidage (232).
  8. 8. Chambre de mélange selon la revendication 7, comprenant une bande de fixation périphérique solidarisant la paroi (233) au conduit de guidage (232) et interposée entre l'orifice le plus en aval du conduit (221, 222, 223) et le conduit de guidage.
  9. 9. Chambre de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'injection présente une buse (31) d'injection d'un produit réducteur selon la direction de l'écoulement des gaz d'échappement, la buse (31) étant disposée au milieu de la section transversale du conduit de guidage (232) en vis-à-vis du sommet de la paroi (233).
  10. 10. Convertisseur catalytique de gaz d'échappement (20) d'un moteur à combustion interne (10), comprenant : -une chambre de mélange (231) selon l'une quelconque des revendications précédentes ; -un catalyseur de réduction (251) destiné à recevoir l'écoulement de gaz d'échappement provenant de la chambre de mélange (231).
  11. 11. Convertisseur catalytique de gaz d'échappement (20) selon la revendication 10, comprenant un boîtier (232) dans lequel sont logés le catalyseur de réduction et la chambre de mélange (231).
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295458A (en) * 1976-11-16 1981-10-20 Albert Pellerin Device for increasing the uniformity of the air-fuel mixture in internal combustion engines
US5590523A (en) * 1994-06-10 1997-01-07 Fox; Bryce J. Flow focusing and mixing device
US20050281731A1 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Powell Technologies Llc Concurrent low-pressure manufacture of hypochlorite
US20070095056A1 (en) * 2005-09-26 2007-05-03 Pacemaker Headers Pty Ltd Exhaust extractor manifold improvements
FR2903731A1 (fr) * 2006-07-12 2008-01-18 Renault Sas Dispositif d'evaporation et de melange d'un liquide dans des gaz d'echappement
US20090266064A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295458A (en) * 1976-11-16 1981-10-20 Albert Pellerin Device for increasing the uniformity of the air-fuel mixture in internal combustion engines
US5590523A (en) * 1994-06-10 1997-01-07 Fox; Bryce J. Flow focusing and mixing device
US20050281731A1 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Powell Technologies Llc Concurrent low-pressure manufacture of hypochlorite
US20070095056A1 (en) * 2005-09-26 2007-05-03 Pacemaker Headers Pty Ltd Exhaust extractor manifold improvements
FR2903731A1 (fr) * 2006-07-12 2008-01-18 Renault Sas Dispositif d'evaporation et de melange d'un liquide dans des gaz d'echappement
US20090266064A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein

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