FR3097590A1 - Dispositif de mélange entre un liquide et un flux de gaz et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
Dispositif de mélange entre un liquide et un flux de gaz et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif Le dispositif de mélange comprend : - une enveloppe (11); - un injecteur (27) de liquide disposé en face de la sortie de gaz d’échappement (23) et orienté vers la sortie de gaz d’échappement (23);- une cloison interne (15) comportant deux orifices (39), agencés de manière à créer en aval de la cloison interne (15) deux vortex (41) de gaz d’échappement rabattant le ou chaque jet de liquide (29) contre la cloison interne (15). Figure pour l'abrégé : Figure 6
Description
L’invention concerne en général les dispositifs de mélange entre un liquide et un flux de gaz d’échappement.
Certaines lignes d’échappement de véhicule comprennent un catalyseur de type SCR (Selective Catalytic Reduction, ou Reduction Catalytique Sélective), avec un dispositif de mélange entre un liquide contenant un réducteur d’oxydes d’azote et le gaz d’échappement, placé en amont du catalyseur.
Dans certains cas, les constructeurs de véhicules automobiles imposent un agencement du dispositif de mélange dans lequel l’injecteur de liquide est disposé en face de la sortie des gaz d’échappement.
Un tel dispositif est connu par exemple de FR 3010137.
Ce dispositif comporte une enveloppe délimitant intérieurement un volume interne, avec une entrée des gaz d’échappement et une sortie de gaz d’échappement débouchant l’une et l’autre dans ce volume interne. L’injecteur de réducteur liquide est disposé en face de la sortie de gaz d’échappement. Une plaque de protection est interposée entre l’injecteur et la sortie de gaz d’échappement, pour éviter que des gouttelettes de liquide s’échappent directement par la sortie de gaz d’échappement, sans auparavant avoir été évaporées et que le produit réducteur ait été dispersé dans le flux de gaz d’échappement.
Par ailleurs, plusieurs déflecteurs sont disposés dans le volume interne. Un premier déflecteur est prévu pour canaliser le flux de gaz d’échappement pénétrant par l’entrée de telle sorte qu’il s’écoule au travers du jet de produit réducteur. Le second déflecteur est configuré pour dévier le flux de gaz d’échappement chargé en produit réducteur, de manière à former deux flux tourbillonnaires (vortex) de part et d’autre du premier déflecteur.
Une telle configuration n’est pas adaptée pour un flux de gaz d’échappement et un flux de liquide élevés.
Les gaz d’échappement subissent plusieurs changements de direction. Ils s’écoulent à travers plusieurs passages de section réduite. Le dispositif de mélange impose donc une perte de charge importante aux gaz d’échappement quand le débit de gaz est élevé.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un dispositif de mélange qui soit efficace et qui ne crée pas de perte de charge importante, même quand le débit des gaz d’échappement est élevé.
A cette fin, l’invention porte sur un dispositif de mélange d’un liquide et d’un flux de gaz d’échappement, , le dispositif de mélange comprenant :
- une enveloppe délimitant intérieurement un volume interne;
- une cloison interne divisant le volume interne en un volume amont et un volume aval;
- une entrée de gaz d’échappement débouchant dans le volume amont;
- une sortie de gaz d’échappement débouchant dans le volume aval;
- un injecteur de liquide disposé en face de la sortie de gaz d’échappement et orienté de manière à injecter dans le volume aval au moins un jet de liquide s’étendant à partir de l’injecteur vers la sortie de gaz d’échappement suivant une direction d’injection, sans interposition d’un impacteur entre l’injecteur et la sortie de gaz d’échappement;
- une enveloppe délimitant intérieurement un volume interne;
- une cloison interne divisant le volume interne en un volume amont et un volume aval;
- une entrée de gaz d’échappement débouchant dans le volume amont;
- une sortie de gaz d’échappement débouchant dans le volume aval;
- un injecteur de liquide disposé en face de la sortie de gaz d’échappement et orienté de manière à injecter dans le volume aval au moins un jet de liquide s’étendant à partir de l’injecteur vers la sortie de gaz d’échappement suivant une direction d’injection, sans interposition d’un impacteur entre l’injecteur et la sortie de gaz d’échappement;
- la cloison interne comportant deux orifices mettant en communication le volume amont et le volume aval l’un avec l’autre, agencés de manière à créer dans le volume aval deux vortex de gaz d’échappement rabattant le ou chaque jet de liquide contre la cloison interne.
Dans ce dispositif, les gaz d’échappement ne subissent qu’une perte de charge réduite. Ceci est dû notamment au fait qu’il n’est pas prévu un impacteur ou une plaque entre l’injecteur et la sortie de gaz d’échappement, en vue d’intercepter les gouttelettes de liquide qui pourraient s’échapper par la sortie avant d’être évaporées.
Une telle plaque ou un tel impacteur n’est pas utile du fait de la présence des vortex de gaz d’échappement qui rabattent le ou chaque jet de liquide contre la cloison interne.
Un tel résultat est obtenu simplement, en prévoyant une cloison interne avec deux orifices. La section de passage de ces orifices peut être importante, de telle sorte qu’il n’est pas créé de restriction le long du parcours des gaz d’échappement depuis l’entrée jusqu’à la sortie des gaz d’échappement. De telles restrictions créent des pertes de charge élevées.
Le dispositif de mélange peut présenter en outre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
le gaz d’échappement, dans chaque vortex, circule autour d’un axe de rotation, les axes de rotation des deux vortex étant sensiblement parallèles à la direction d’injection ;
le gaz d’échappement, dans les deux vortex, circule autour de l’axe de rotation correspondant suivant des sens de rotation opposés l’un à l’autre ;
l’enveloppe présente une paroi amont portant l’entrée de gaz d’échappement et l’injecteur, et une paroi aval opposée à la paroi amont portant la sortie de gaz d’échappement ;
l’enveloppe présente deux parois intermédiaires opposées l’une à l’autre et raccordant chacune l’une à l’autre la paroi amont et la paroi aval, les deux orifices de la cloison interne s’étendant le long des deux parois intermédiaires ;
les orifices sont allongés chacun parallèlement à la direction d’injection et présentent, perpendiculairement à la direction d’injection, chacun une hauteur croissante depuis l’injecteur vers la sortie de gaz d’échappement ;
la cloison interne est disposée dans un plan incliné par rapport à la direction d’injection, de telle sorte que la section de passage offerte au gaz d’échappement dans le volume amont diminue à partir de l’entrée de gaz d’échappement ;
l’entrée de gaz d’échappement et la sortie de gaz d’échappement présentent des axes centraux respectifs sensiblement parallèles l’un à l’autre mais décalés l’un par rapport à l’autre.
Selon un second aspect, l’invention porte sur un dispositif de purification de gaz d’échappement, comprenant un dispositif de mélange ayant les caractéristiques ci-dessus, et un organe de purification du gaz d’échappement raccordé fluidiquement à la sortie de gaz d’échappement.
Selon un troisième aspect, l’invention porte sur une ligne d’échappement de véhicule comprenant un dispositif de purification ayant les caractéristiques ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d’une ligne d’échappement incorporant un dispositif de mélange conforme à l’invention ;
la figure 2 est une vue schématique, de dessus, du dispositif de mélange de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue schématique de côté du dispositif de mélange de la figure 2, en section, considérée dans un plan contenant l’axe central de l’entrée de gaz d’échappement ;
la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, sur laquelle la vitesse des gaz d’échappement au niveau des orifices de la cloison interne a été représentée ;
la figure 5 est une vue de dessus similaire à celle de la figure 2, montrant le trajet respectivement des gouttelettes légères, intermédiaires et lourdes ; et
la figure 6 est une représentation schématique des lignes de flux du gaz d’échappement circulant dans le dispositif de mélange des figures 2 à 5, prises en section suivant l’incidence des flèches VI de la figure 5.
Le dispositif de mélange 1 est destiné typiquement à être intercalé sur une ligne d’échappement 3 du type représenté sur la figure 1. Cette ligne d’échappement 3 comporte un collecteur 5, destiné à capter le gaz d’échappement provenant des chambres de combustion du moteur thermique 7, typiquement d’un moteur thermique d’un véhicule.
Le dispositif de mélange 1 est particulièrement adapté pour de gros moteurs diesel. Le véhicule est donc typiquement un bateau, un train, ou encore un gros engin de chantier. En variante, le véhicule est un véhicule automobile, par exemple une voiture, un camion ou un deux-roues. Selon une autre variante, le dispositif de mélange 1 est intercalé sur la ligne d’échappement d’un groupe électrogène, notamment d’un groupe électrogène fixe.
La ligne d’échappement 3 comporte par ailleurs un dispositif de purification du gaz d’échappement, comprenant un organe de purification du gaz d’échappement 9, en plus du dispositif de mélange 1. Dans le cas où le moteur 7 est un moteur diesel, l’organe de purification 9 est par exemple un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote connu sous le sigle SCR (de l’anglaisSélective Catalytique ReductionouRéduction Catalytique Sélective).
Le dispositif de mélange 1 est disposé immédiatement en amont de l’organe de purification 9. Il est dans ce cas prévu pour mélanger un liquide contenant un produit réducteur d’oxyde d’azote ou une substance produisant un tel réducteur, avec le gaz d’échappement. Le réducteur peut être un ou des hydrocarbures, des espèces hydrocarbonées partiellement oxydées, de l’ammoniac, ou un composé générant de l’ammoniac par des compositions chimiques. De préférence, le dispositif 1 est prévu pour mélanger un mélange d’eau et d’urée avec le gaz d’échappement.
Le dispositif de mélange 1 comprend :
- une enveloppe 11 délimitant intérieurement un volume interne 13 ;
- une cloison interne 15 divisant le volume interne 13 en un volume amont 17 et un volume aval 19 ;
- une entrée de gaz d’échappement 21 débouchant dans le volume amont 17 ;
- une sortie de gaz d’échappement 23 débouchant dans le volume aval 19.
Dans la présente description, l’amont et l’aval sont entendus relativement au sens de circulation normal du gaz d’échappement.
L’entrée 21 est raccordée fluidiquement au collecteur 5, avec éventuellement interposition d’autres équipements comme par exemple un turbocompresseur ou un organe de purification des gaz d’échappement.
La sortie 23 est raccordée fluidiquement à l’organe de purification 9. Vers l’aval, cet organe de purification 9 est raccordé à une canule 25 par l’intermédiaire de laquelle les gaz d’échappement purifiés sont relâchés dans l’atmosphère. D’autres équipements tels que des silencieux sont interposés entre l’organe de purification 9 et la canule 25.
Le dispositif de mélange 1 comporte encore un injecteur de liquide 27, disposé en face de la sortie 23. L’injecteur 27 est orienté de manière à injecter dans le volume aval 19 au moins un jet de liquide 29, s’étendant à partir de l’injecteur 27 vers la sortie des gaz d’échappement 23 suivant une direction d’injection J.
Par exemple, l’injecteur de liquide 27 injecte un jet unique de liquide. La direction d’injection correspondant donc ici à l’axe central du jet de liquide. Par exemple, le jet est conique, la direction d’injection correspondant à l’axe du cône.
En variante, l’injecteur de liquide injecte plusieurs jets de liquide 29, la direction d’injection correspond à la droite située à équidistance des différents jets, ou passant par le barycentre des différents jets.
La sortie des gaz d’échappement 23 est située en face de l’injecteur 27 suivant la direction d’injection J.
Plus précisément, l’enveloppe 1 présente une paroi amont 29 portant l’entrée de gaz d’échappement 21 et l’injecteur 27, et une paroi aval 31 portant la sortie des gaz d’échappement 23.
Elle comporte également deux parois intermédiaires 33 opposées l’une à l’autre et raccordant l’une à l’autre la paroi amont 29 et la paroi aval 31. Elle comporte par ailleurs deux parois latérales 35, opposées l’une à l’autre, et raccordant elles aussi l’une à l’autre la paroi amont 29 et la paroi aval 31.
Les parois amont et aval 29, 31 sont espacées l’une de l’autre suivant la direction d’injection J. Dans l’exemple représenté, elles sont sensiblement parallèles l’une à l’autre.
Les parois intermédiaires 33 sont espacées l’une de l’autre suivant une direction normale N. Dans l’exemple représenté, elles sont sensiblement parallèles l’une à l’autre. Elles se raccordent aux parois latérales 35 par des portions arquées 37, visibles sur la figure 6.
Les parois 35 sont espacées l’une de l’autre selon une direction transversale T. Dans l’exemple représenté, elles sont sensiblement parallèles l’une à l’autre.
Typiquement, les directions J, T et N sont sensiblement perpendiculaires les unes aux autres.
La cloison interne 15 est délimitée par un bord périphérique qui s’étend le long des deux parois intermédiaires 33, le long de la paroi amont 29 et le long de la paroi aval 31. Elle est située sensiblement à mi-distance entre les parois transversale 35 suivant la direction transversale T.
Ainsi, le volume amont 17 est délimité par les deux parois intermédiaires 33, par la paroi amont 29, par la paroi aval 31, par l’une des deux parois latérales 35 et par la cloison interne 15.
Le volume aval 19 est délimité par les deux parois intermédiaires 33, par les parois amont et aval 29, 31, par l’autre paroi latérale 35 et par la cloison interne 15.
L’entrée de gaz d’échappement 21 et la sortie de gaz d’échappement 23 présentent des axes centraux respectifs sensiblement parallèles l’un à l’autre mais décalés l’un par rapport à l’autre. Ces axes centraux sont repérés par les lettres C et C’ sur la figure 2. Ils correspondent aux axes passant par le centre géométrique respectivement de l’entrée 21 et de la sortie 23 et qui sont perpendiculaires aux plans dans lesquels s’inscrivent l’entrée 21 et la sortie 23.
Les axes centraux C, C’ sont typiquement parallèles à la direction d’injection J.
Ils sont décalés l’un par rapport à l’autre au moins suivant la direction transversale T.
Comme visible sur les figures, aucun impacteur, aucune plaque, ou encore aucun obstacle n’est interposé entre l’injecteur 27 et la sortie de gaz d’échappement 23.
En d’autres termes, le trajet depuis l’injecteur 27 jusqu’à la sortie de gaz d’échappement 23 est entièrement libre, sans aucun obstacle pour arrêter les gouttelettes de liquide injectées ou pour dévier celles-ci.
Comme visible sur la figure 3, la cloison interne 15 comporte deux orifices 39, mettant chacun en communication le volume amont 17 et le volume aval 19 l’un avec l’autre. Les orifices 39 sont agencés de manière à créer dans le volume aval 19 deux vortex 41 de gaz d’échappement, visibles sur la figure 6, rabattant le ou chaque jet de liquide 29 contre la cloison interne 15.
Les deux orifices 39 s’étendent le long des parois intermédiaires 33.
Ils sont allongés parallèlement à la direction d’injection J.
Ils s’étendent sur la plus grande partie de la longueur de la cloison interne 15, prise parallèlement à la direction d’injection J.
Dans l’exemple représenté sur les figures, chaque orifice 39 présente une première extrémité 41 située à distance de la paroi amont 29, et une seconde extrémité 43, opposée à la première suivant la direction d’injection, qui atteint la paroi aval 31.
Les orifices 39 sont avantageusement découpés dans le bord périphérique de la cloison interne 15.
Chaque orifice 39 est ainsi partiellement délimité par la cloison interne 15. Il est délimité également par la paroi intermédiaire 33 et par la paroi aval 31.
Chaque orifice 39 s’étend sur au moins 50% de la longueur de la cloison interne 15 selon la direction d’injection J, de préférence sur au moins 75% de ladite longueur.
Chaque orifice 39 présente une hauteur croissante depuis l’injecteur 27 vers la sortie de gaz d’échappement 23. En d’autres termes, la hauteur de l’orifice 39, prise suivant la direction normale N, augmente de la première extrémité 41 à la seconde extrémité 43.
La section de passage offerte au gaz d’échappement augmente donc de l’injecteur 27 vers la sortie 23.
Comme visible notamment sur les figures 2, 4 et 6, la cloison interne 15 est disposée dans un plan incliné par rapport à la direction d’injection J. Ainsi, la section de passage offerte au gaz d’échappement dans le volume amont 17 diminue à partir de l’entrée de gaz d’échappement 21.
Le fonctionnement du dispositif de mélange va maintenant être détaillé.
Le gaz d’échappement pénètre dans le volume amont 17 par l’entrée de gaz d’échappement 21. Il s’écoule d’abord parallèlement à la direction d’injection J.
Le gaz d’échappement s’écoule ensuite du volume amont 17 dans le volume aval 19, à travers les orifices 39.
La vitesse des veines de gaz d’échappement s’écoulant à travers les orifices 39 a été représentée graphiquement sur la figure 4. Plusieurs zones ont été délimitées au niveau des orifices 39, et référencées de a à f. la zone a correspond à la zone où les veines de gaz d’échappement ont la vélocité la plus réduite, et la zone f à celle où les veines de gaz d’échappement ont la vélocité la plus élevée.
Il ressort de la figure 4 que la vélocité des gaz d’échappement est la plus élevée à proximité de la paroi aval 31, c’est-à-dire du côté de la sortie de gaz d’échappement 23. Au contraire, la vélocité des gaz d’échappement traversant les orifices 39 dans les zones les plus proches de l’injecteur 27 est relativement plus faible.
Ceci est dû au fait que la section de passage pour les gaz d’échappement est plus élevée vers la paroi aval 31, et plus réduite vers la paroi amont 29. Le débit de gaz d’échappement est donc plus élevé vers la paroi aval 31 que vers la paroi amont 29.
Par ailleurs, comme visible sur la figure 6, le gaz d’échappement traversant les orifices 39 forme deux vortex 41.
Les flux de gaz d’échappement s’écoulant à travers les deux orifices 39 s’écoulent le long des parois intermédiaires 33, jusqu’à la paroi latérale 35 délimitant le volume aval 19. Ces flux s’écoulent ensuite l’un vers l’autre le long de la paroi latérale 35, et se rencontrent sensiblement au centre de la paroi latérale 35. Ces deux flux sont alors déviés suivant la direction transversale, vers la partie pleine de la cloison interne. Cette partie pleine est située entre les deux orifices 39.
Ainsi, et comme visible sur la figure 6, le gaz d’échappement, dans chaque vortex 41, circule autour d’un axe de rotation, les axes de rotation des deux vortex 41 étant sensiblement parallèles à la direction d’injection J.
Dans les deux vortex 41, les gaz d’échappement circulent autour de l’axe de rotation correspondant suivant des sens de rotation opposés l’un à l’autre.
Les gouttelettes de liquide injecté par l’injecteur 27 sont déviées par les vortex 41 sur la cloison interne 15.
Les turbulences dues à la présence des deux vortex 41 sont suffisamment fortes pour dévier l’intégralité du ou des jets de liquide, aucune gouttelette de liquide n’atteignant la sortie de gaz d’échappement 23.
Comme illustré sur la figure 5, les gouttelettes de liquide les plus légères sont déviées par les vortex 41 vers la partie de la cloison interne 15 la plus proche de l’injecteur 27. Ce flux est référencé F1 sur la figure 5. Comme indiqué plus haut, la vitesse des gaz d’échappement traversant les zones des orifices 39 les plus proches de l’injecteur 27 est relativement plus faible. Ceci suffit à entraîner les gouttelettes légères, mais pas les gouttelettes plus lourdes.
Les gouttelettes de taille intermédiaire sont entraînées jusqu’à une zone de la cloison interne 15 située sensiblement au centre de la cloison interne 15 suivant la direction d’injection J. Ce flux est référencé F2 sur la figure 5. Il est entraîné par une portion du flux de gaz d’échappement ayant une vitesse plus élevée en traversant les orifices 39. Cette vitesse est suffisante pour dévier les gouttelettes de taille intermédiaire mais pas les gouttelettes les plus lourdes.
Les gouttelettes les plus lourdes, formant le flux F3 sur la figure 5, sont entraînées par les gaz d’échappement ayant la plus haute vélocité. Ceux-ci traversent les orifices 39 à l’extrémité de ces orifices située le plus loin de l’injecteur 27.
Ainsi, toutes les gouttelettes sont progressivement déviées vers la cloison interne 15 et impactent celle-ci. Les gouttelettes les plus légères impactent la cloison interne 15 dans une zone relativement proche de l’injecteur 27, et les gouttelettes les plus lourdes dans une zone relativement plus éloignée de l’injecteur 27.
La cloison interne 15 est maintenue à haute température par le flux de gaz d’échappement s’écoulant de l’entrée de gaz d’échappement 21 jusqu’à la sortie de gaz d’échappement 23. Le liquide est donc évaporé avec une grande efficacité du fait de la haute température à laquelle est maintenue la cloison interne 15.
Du fait du sens de circulation des gaz d’échappement dans les vortex 41, les risques de projection de liquide sur l’enveloppe 11 sont extrêmement réduits. L’enveloppe 11 est relativement plus froide que la cloison interne 15, du fait qu’elle est en contact avec l’atmosphère externe. D’éventuelles gouttelettes projetée sur l’enveloppe pourraient créer des dépôts nuisibles à terme au bon fonctionnement du dispositif de mélange.
Le fait que le flux de gaz d’échappement passant par les orifices 39 balaye les parois intermédiaires et la paroi latérale en rabattant les gouttelettes de liquide contre la cloison interne 15 fait que les risques de dépôts contre les parois intermédiaires 33 et les parois latérales 35 sont extrêmement réduits.
Les gaz d’échappement s’écoulant dans le volume interne 13 depuis l’entrée 21 jusqu’à la sortie 23 subissent peu de changements de direction marqués. Ils ne traversent pas de zone formant des restrictions, qui provoquent des pertes de charge importantes. Notamment, la section de passage cumulée des deux orifices 39 peut être ajustée pour être sensiblement égale à la section de passage de l’entrée 21 et à la section de passage de la sortie de gaz d’échappement 23.
Le dispositif de mélange 1 peut présenter de multiples variantes.
Les orifices 39 peuvent présenter des formes différentes de celles représentées sur les figures 2 à 5.
Par exemple, chaque orifice 39 n’est pas nécessairement continu. En variante, cet orifice 39 est divisé par des ponts de matière en plusieurs zones. Selon une autre variante, chaque orifice 39 est à contour fermé, au sens où il n’est pas ouvert vers la paroi intermédiaire 33 et la paroi aval 31 comme représenté sur les figures 3 et 4.
Avantageusement, la cloison interne 15 présente des orifices annexes, en plus des orifices 39, mettant en communication le volume amont et le volume aval. Ces orifices annexes ont une section faible par rapport aux orifices 39. Sur les figures 3 et 4, un orifice annexe unique a été représenté. Le ou les orifices annexes permettent de corriger la distribution du flux de gaz d’échappement dans le volume aval 19.
Les axes centraux C, C’ de l’entrée 21 et de la sortie 23 de gaz d’échappement ne sont pas nécessairement parallèles l’un à l’autre. Par exemple, ils sont légèrement inclinés l’un par rapport à l’autre, et forment un angle inférieur à 30° l’un avec l’autre.
La cloison interne 15 n’est pas forcément inclinée par rapport à la direction d’injection. Dans un exemple de réalisation, la cloison interne 15 est parallèle à la direction d’injection 5.
Dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, la cloison interne 15 est plane, au sens où elle s’inscrit dans un plan. En variante, elle n’est pas plane et présente une ou plusieurs sections incurvées.
De même, dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, les parois amont 29, aval 31, intermédiaire 33 et latérale 35 sont sensiblement planes. En variante, ces parois ne sont pas planes, et présentent par exemple une ou plusieurs portions incurvées.
Le fait de prévoir des angles 37 incurvés permet de faciliter la formation des vortex 41. En variante, il est possible de prévoir que les angles 37 ne sont pas incurvés mais sont à angle droit.
Il a été décrit ci-dessus que l’injecteur 27 et la sortie de gaz d’échappement 23 sont rigoureusement en vis-à-vis suivant la direction d’injection J. En variante, la sortie de gaz d’échappement 23 est légèrement décalée. Par exemple, le centre géométrique de la sortie de gaz d’échappement 23 est en vis-à-vis de l’injecteur 27 suivant une direction formant un angle inférieur à 30° avec la direction d’injection J.
Dans l’exemple décrit ci-dessus, l’injecteur 27 et l’entrée de gaz d’échappement 21 sont portés par la même paroi. En variante, elles sont prévues sur deux parois distinctes.
L’invention a été décrite dans un cas d’application où l’injecteur 27 injecte un produit réducteur des oxydes d’azote en amont d’un organe de purification du gaz d’échappement de type SCR.
En variante, le liquide est de tout autre type, et l’organe de purification n’est pas un catalyseur SCR.
Claims (10)
- Dispositif de mélange d’un liquide dans un flux de gaz d’échappement, le dispositif de mélange (1) comprenant :
- une enveloppe (11) délimitant intérieurement un volume interne (13) ;
- une cloison interne (15) divisant le volume interne (13) en un volume amont (17) et un volume aval (19) ;
- une entrée de gaz d’échappement (21) débouchant dans le volume amont (17) ;
- une sortie de gaz d’échappement (23) débouchant dans le volume aval (19) ;
- un injecteur (27) de liquide disposé en face de la sortie de gaz d’échappement (23) et orienté de manière à injecter dans le volume aval (19) au moins un jet de liquide (29) s’étendant à partir de l’injecteur (27) vers la sortie de gaz d’échappement (23) suivant une direction d’injection (J), sans interposition d’un impacteur entre l’injecteur (27) et la sortie de gaz d’échappement (23) ;
- la cloison interne (15) comportant deux orifices (39) mettant en communication le volume amont (17) et le volume aval (19) l’un avec l’autre, agencés de manière à créer dans le volume aval (19) deux vortex (41) de gaz d’échappement rabattant le ou chaque jet de liquide (29) contre la cloison interne (15). - Dispositif de mélange selon la revendication 1, dans lequel le gaz d’échappement, dans chaque vortex (41), circule autour d’un axe de rotation, les axes de rotation des deux vortex (41) étant sensiblement parallèles à la direction d’injection (5).
- Dispositif de mélange selon la revendication 2, dans lequel le gaz d’échappement, dans les deux vortex (41), circule autour de l’axe de rotation correspondant suivant des sens de rotation opposés l’un à l’autre.
- Dispositif de mélange selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’enveloppe (11) présente une paroi amont (29) portant l’entrée de gaz d’échappement (17) et l’injecteur (27), et une paroi aval (31) opposée à la paroi amont (29) portant la sortie de gaz d’échappement (23).
- Dispositif de mélange selon la revendication 4, dans lequel l’enveloppe (11) présente deux parois intermédiaires (33) opposées l’une à l’autre et raccordant chacune l’une à l’autre la paroi amont (29) et la paroi aval (31), les deux orifices (39) de la cloison interne (15) s’étendant le long des deux parois intermédiaires (33).
- Dispositif de mélange selon la revendication 5, dans lequel les orifices (39) sont allongés chacun parallèlement à la direction d’injection (5) et présentent, perpendiculairement à la direction d’injection (5), chacun une hauteur croissante depuis l’injecteur (27) vers la sortie de gaz d’échappement (23).
- Dispositif de mélange selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cloison interne (15) est disposée dans un plan incliné par rapport à la direction d’injection (5), de telle sorte que la section de passage offerte au gaz d’échappement dans le volume amont (17) diminue à partir de l’entrée de gaz d’échappement (21).
- Dispositif de mélange selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entrée de gaz d’échappement (21) et la sortie de gaz d’échappement (23) présentent des axes centraux respectifs (C, C’) sensiblement parallèles l’un à l’autre mais décalés l’un par rapport à l’autre.
- Dispositif de purification de gaz d’échappement, comprenant un dispositif de mélange (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un organe de purification du gaz d’échappement (9) raccordé fluidiquement à la sortie de gaz d’échappement (23).
- Ligne d’échappement de véhicule comprenant un dispositif de purification selon la revendication 9.
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2019
- 2019-06-21 FR FR1906724A patent/FR3097590A1/fr not_active Withdrawn
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