WO2010040923A1 - Bruleur pour la regeneration des filtres a particules de moteur a combustion interne et la mise en temperature de systeme catalytique et ligne d'echappement integrant un tel bruleur - Google Patents

Bruleur pour la regeneration des filtres a particules de moteur a combustion interne et la mise en temperature de systeme catalytique et ligne d'echappement integrant un tel bruleur Download PDF

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Definitions

  • BURNER FOR THE REGENERATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE PARTICLE FILTERS AND CATALYTIC SYSTEM TEMPERATURE AND EXHAUST LINE INTEGRATING SUCH A BURNER
  • the present invention generally relates to a burner intended to ensure the regeneration of particle filters present in internal combustion engines, and more particularly to diesel engines, and in particular a micro-burner operating according to a very particular process.
  • This method consists in supplying said burner with air and fuel by a pulsed flow rate, at a certain frequency, and directing this mixture on a hot ignition point.
  • the objective is to obtain for each impulse a variable richness of the fuel / air mixture, so as to scan a range of riches as wide as possible and thus ensure the ignition of this mixture on this incandescent point.
  • the latter can be constituted by a spark plug disposed on the path of said mixture.
  • ceramics in the form of honeycomb or grids or refractory metal fibers are arranged on the path of the combustion gases.
  • these elements can be impregnated with a catalyst of the oxidizing type which favors the combustion of said mixture as soon as combustion starts at the burner.
  • This burner is arranged upstream of a particle filter type assembly with the objective of carrying the filter media integrated in said filter at a temperature sufficient to burn the solid particles, such as soot, retained on this filter, whenever necessary.
  • This same process can also be implemented to reach faster the operating temperature of the catalysts on automotive engines, with the aim of obtaining optimum conversion efficiency.
  • the objective is to bring the particulate filter or the catalyst to its operating temperature by means of this burner, which can be placed directly in the vicinity of the filter or the catalyst, without being forced to carry a whole set to this. temperature.
  • This arrangement allows rapid warm-up for low fuel consumption.
  • catalytic converters usually made of a stainless steel casing, a thermal insulator and a honeycomb support impregnated with precious metals, such as platinum (Pt). or rhodium (Rh).
  • precious metals such as platinum (Pt). or rhodium (Rh).
  • Pt platinum
  • Rh rhodium
  • Such catalysts can reduce emissions of polycyclic hydrocarbons and carbon monoxide (CO), and this, in a proportion of the order of 90%.
  • the solid particles are generally trapped by a ceramic filtration cartridge, making up a particulate filter.
  • a particulate filter requires regeneration to burn the carbon particles trapped in its filtering parts, mainly in the filtration cartridge, intervening at regular intervals.
  • the main difficulty concerns the start of the combustion of these retained carbon particles, the temperature of the exhaust gas of these diesel engines being well below the temperature of 550 ° / 600 ° C required for this combustion to take place.
  • Many processes have been implemented to ensure the combustion of these particles combining the catalytic effects of additive, or the production of NO 2 from the nitrogen oxides present in the exhaust gas, or even by the setting up a diesel injection post-injection device on an oxidation catalyst arranged upstream of the particulate filter.
  • the known post-injection methods work satisfactorily only if a minimum exhaust gas temperature of about 300 ° C. is reached for at least 5% of the operating time. Consequently, the devices and processes implementing the post-injection of diesel into the exhaust gas upstream of an oxidation catalyst become insufficient when the temperature is too low.
  • the prior art also proposes to have a burner at the filter inlet and turn it on when the engine of the vehicle is stopped.
  • this involves many disadvantages, among which may be mentioned the difficulty of controlling or even simply initiate combustion in the burner, the difficulty of thermally insulating the filter, the significant rise in the temperature of the burner during the phase combustion (beyond 1,400 0 C) and the obligation to have a large filtration capacity to be able to provide a sufficiently long service, that is to say between two stops engine.
  • More recently burners have been proposed to completely overcome the operating conditions at low temperatures. However, none of them currently allows satisfactory operation for all operating conditions. In addition, these burners have some unacceptable defects, such as excessive size with often in this case an overconsumption of diesel fuel, the difficulty of operating satisfactorily when the engine is at full speed, the stability of the flame or a contribution in insufficient calories.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for burning solid particles from the internal combustion of a heat engine solving the disadvantages of the devices of the prior art.
  • the object of the invention is to obtain the increase of the temperature necessary for the complete combustion of the solid particles or soot deposited on the filtration cartridge, while reducing as much as possible the part of the calories which will be absorbed upstream of the filter. particles by allowing a reduction in the volume of the materials used, such as the envelope and the volume of the catalyst.
  • Another object of the invention is to provide a method and a device for burning solid particles, avoiding any risk of accumulation of particles in the filtration cartridge (clogging), and therefore any risk of inadvertent regeneration, whatever the engine operating conditions, in particular for urban transport applications.
  • the invention may advantageously be associated with the known means already used alone or in combination with other devices to start to oxidize the soot contained in the exhaust gas from the lowest temperatures (100 ° C.) and ensure complete combustion, whatever the operating conditions.
  • the use of an additive in the fuel, or the deposition of catalyst on the filter media can further reduce the heating duration and intensity, and thus further reduce overconsumption.
  • Another object of the invention is to provide a micro-burner for the quantitative reduction, or even the elimination of soot contained in the exhaust gases of heat engines, this micro-burner opening directly on the surface of the filter media, and especially at its center. It has reduced dimensions, which makes it compact and easily integrated on the particulate filter / exhaust line of a motor vehicle.
  • Another object of the invention is to allow the regeneration of the filtration means implemented without causing an excessive increase in the temperature of the gas at the outlet of the filtration device, or significant overconsumption of fuel.
  • the purpose of the invention is to achieve a quantitative reduction, or even elimination, of the particles contained in the exhaust gases of an internal combustion engine, without having to use a very specific oxidation catalyst, such as for post-injection, which allows the use of low precious metals concentration catalyst since only remains the oxidation function of hydrocarbons and residual carbon oxides to ensure.
  • Another object of the invention is to provide a solution for the quantitative reduction, or even elimination of soot contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, which is relatively inexpensive, reliable and flexible, and which delays the clogging of the engine as much as possible. filter, or eliminating it, regardless of the engine load, without being affected by the possible presence of sulfur compounds, such as sulfur dioxide in the exhaust gas.
  • the object of the invention thus makes it possible to use gas oils with a high sulfur content.
  • this micro-burner is advantageously used in combination with all the new catalytic processes implemented to meet the emissions imposed by the new standards, such as Euro 6.
  • the object of the invention therefore relates to a burner for heating at least one filter cartridge for exhaust gas of an internal combustion engine at a temperature above the oxidation temperature and / or the combustion temperature solid particles trapped in said filter cartridge, or to temperature a catalytic system, that is to say a treatment member of said exhaust gas.
  • This burner is fed with a mixture of fuel and oxidant, intended to generate a flame and corollary heat for heating said filter cartridge or said catalytic system. It comprises a burner body having a closed or partially closed end, and the opposite side to this end, an exhaust opening may be connected to a discharge pipe of said exhaust gas. It further comprises:
  • the burner - object of the invention comprises means for supplying it by a flow of air (oxidant) and fuel pulsed at a determined frequency, depending on the size of the burner and the flow rate air / fuel mixture, so as to automatically have in contact with the electric ignition means, a variable fuel richness.
  • the fuel richness of the oxidant / fuel mixture changes substantially from pure air to a very fuel-rich mixture at each flow rate, the advantage being that it is permanently in contact with the electrical ignition means and during each phase a period during which the mixture has the right range of richness to ignite in contact with said electrical ignition means located on the path of the mixture.
  • the means providing the injection of oxidant (air) and fuel must be open at most 80% of the time, and preferably with a duration of between 10 and 50%.
  • the flame resulting from the ignition fuel / oxidant opens on a refractory metal knit, able to promote the maintenance of the flame and further optimize the quality of combustion.
  • a jacket made of quartz or glass-ceramic material is positioned in the body of the burner, also in order to optimize the quality of the combustion.
  • a buffer of metal fibers is advantageously positioned in the body of the burner, in the vicinity of its discharge opening, advantageously coated with a catalyst (oxidation based on platinum, palladium , or other metals used in this type of catalyst) or a honeycomb structure made of ceramic or metallic material, able to obtain a more homogeneous heat flow and an optimum quality of the combustion, this honeycomb structure being able to be in the same way impregnated with an oxidation catalyst
  • the means for injecting the fuel and the oxidant respectively consist of an injector and a solenoid valve.
  • the adjustment of the fuel injection and oxidant injection frequency is advantageously carried out by means of a computer, the signal of the frequency being of square shape.
  • This calculator controls the injection rates of fuel (diesel) and oxidant (air) as a function of the signals delivered by temperature sensors, one of them being located in the body of the burner and the second to the other. input of the particulate filter, and by a differential pressure sensor which measures the pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter, and thus indicating the evolution of the pressure drop due to clogging of the filter media of said filter by solid particles.
  • This computer controls the opening of the solenoid valve ensuring the arrival of air at the right frequency, as well as the fuel injector, so that the air / diesel fuel mixture present at the ignition resistance at each phase of the frequency of the pits leading to pass through a wealth range with good flammability.
  • This calculator manages the resistance of the electric ignition means, both during the preheating, and during the entire operating period, as well as the adjustment of the intensity of the electric current which supplies said resistance, so that in spite of the flame, the temperature of the filaments which constitute it does not become excessive, with the risk of resulting in its destruction.
  • the optimized range of fuel / fuel mixture richness, for which it lights up perfectly, ranges from 0.6 (poor, with a 40% excess of oxidant) to 1, 2 (rich, 20% excess fuel). relative to the stoichiometric mixture).
  • the mixture of fuel and oxidant opens by means of a pipe in a pre-chamber, located upstream of the burner body, the electric ignition means of said mixture being positioned in the prechamber.
  • the burner further comprises one or more ceramic elements, in particular of honeycomb structure, or grids or refractory metal fibers, arranged at the outlet of the prechamber or on the the flame resulting from the contact between the oxidant / fuel mixture and the electric ignition means in the burner body.
  • the mixture of fuel and oxidant opens into the body of the burner by means of at least one duct in a direction substantially tangential to said burner body, so as to be able to print to said mixture a swirling motion within the burner body.
  • the burner body is essentially cylindrical in shape.
  • it may further comprise a second supply duct of the fuel and oxidant mixture opening into the burner body, also in a direction substantially tangential to the burner body, so that it can again print to said mixture a swirling motion within the burner body. This makes it possible to evenly distribute the mixture in the ignition zone.
  • This feed assembly provided with its ignition resistance, opens, or advantageously is contained in a blind cylindrical tube, equipped with a tangential secondary inlet of air or mixture, and containing ceramics or metal elements to promote the spread of combustion.
  • the burner body can form a right cylinder placed horizontally, vertically, or inclined if necessary.
  • the body of the burner may comprise a blind cylinder, substantially coaxial with said body, and open at its lower end, that is to say upstream of the flow of the exhaust gas, said cylinder having diametrically opposite lateral openings in the vicinity of its blind end, adapted to allow the exit at this level of said exhaust gas within the body of the burner by printing a tangential rotation movement.
  • the burner may further comprise two or more concentric pipes, one for the supply of fuel mixed with air, the other or the others for the supply of air or gas. exhaust, the pipes being disposed upstream of the supply duct of a mixture of fuel and oxidant opening into the burner body.
  • the adduction duct of a mixture of fuel and oxidant opening into the burner body may have a length determined so as to allow homogenization of the mixture upstream of the connection to the burner body.
  • the mixture becomes easier to ignite by the electric ignition means.
  • the burner may further comprise a second electric ignition means, also positioned within the burner body, these electric ignition means being constituted by conventional heating candles or electric arc candles.
  • the burner is disposed upstream of a particulate filter.
  • it may be mounted as a bypass of the exhaust duct, or even within such a duct, or may be incorporated in the particulate filter.
  • the burner is for example installed on a vehicle exhaust line, it can be controlled via the on-board computer.
  • the oxidant may be air from a turbocharger member. This provides a suitable air flow and a homogeneous mixture with a high air speed for mixing.
  • the invention relates to an exhaust line of an internal combustion engine, comprising at least one inlet for gases from internal combustion, at least one filtration cartridge for trapping the solid particles contained in the exhaust gases of said engine, and at least one exhaust port to the atmosphere of the gases, located downstream of the filtration cartridge.
  • this line comprises at least one burner as explained above.
  • this line comprises at least one burner as explained above.
  • Figure 1 is a schematic representation for illustrating the supply of air and diesel fuel in the prechamber of the burner according to a first embodiment of the invention to obtain ignition of the mixture on an incandescent electrical resistance;
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention, in which the air / diesel mixture is projected onto the resistor contained directly in the burner body, said burner is equipped with an inlet of secondary tangential air that can even be used to introduce additional fuel;
  • FIG. 3 is a schematic representation illustrating the implantation of the microburner of the invention directly into the envelope containing the catalysis and filtration system;
  • FIG. 4 is a schematic representation of another mode of implantation of the prechamber in the body of a burner according to the invention, illustrating the possibility of incorporating multiple inputs of the exhaust gas flow, these inlets opening tangentially into the body of the burner;
  • FIG. 5 is a schematic representation of the implantation of this miniaturized burner in an exhaust line of gases from an internal combustion engine for heating a nitrogen oxide reduction catalyst or a catalyst of oxidation;
  • FIG. 6a is a diagrammatic representation of a third embodiment of the burner according to the invention, FIG. 6b is a cross-sectional view;
  • FIG. 7 is a schematic representation illustrating another embodiment of FIG. burner of the invention in the exhaust line;
  • FIG. 8 is a schematic representation of a variant of the third embodiment of the burner of the invention shown in FIG. 6;
  • Figures 9a and 9b are schematic cross-sectional representations of the particle filter contained in the exhaust line, respectively of square and circular section.
  • the burner 9 comprises a prechamber 3 containing a spark plug 2 on which is injected an air / fuel mixture.
  • a computer 1 controls, from the significant counter-pressure information of the clogging and exhaust temperature collected by sensors, respectively temperature and pressure mounted on the exhaust line and the engine, the burner start according to the procedure described below.
  • a heating plug 2 preferably of the type with apparent turns, is supplied with electrical energy via the computer 1 during a preheating period, to bring to incandescence the filaments that constitute it.
  • This resistance is contained in the prechamber 3, so as to force the mixture air / diesel arriving via a feed tube 4 to bathe completely and ignite before being ejected to the body of the burner 9.
  • the air flow is admitted by a solenoid valve 5, also controlled by the computer 1 in the form of a square signal, of the pulsed type, at a frequency ranging from 0.5 hertz to 30 hertz, and whose opening percentage is proportional to the amount of diesel fuel injected.
  • a solenoid valve 5 also controlled by the computer 1 in the form of a square signal, of the pulsed type, at a frequency ranging from 0.5 hertz to 30 hertz, and whose opening percentage is proportional to the amount of diesel fuel injected.
  • it must not exceed 80% of the time in terms of the opening of the solenoid valve, in order to maintain the effect of the pulsations.
  • the choice of frequency depends on the size of the burner. Thus for a burner designed to provide up to 20 KW (power typically required to equip an engine of the order of 60 KW), contained in a cylinder 45 mm in diameter and 120 mm long, good combustion results and flame stability are obtained for an injection frequency of air and fuel of 10 to 12 hertz.
  • the diesel fuel is fed from an injector 6, then conveyed by a capillary 7 to open into the feed tube 4.
  • the opening of this injector 6 is controlled by the computer 1 at the same frequency as the solenoid valve 5 or at a different frequency, its opening percentage being slaved to the target temperature targets, controlled by the temperature sensor 8 located in the burner body.
  • the injection rate of the diesel fuel may represent only 5% of the nominal flow rate, or even less, this start-up flow rate being implemented for about twenty seconds to bring the entire body of the burner to temperature. Then the flow rate is gradually increased to the nominal flow rate in stages, after 20 and 40 seconds minimum, the nominal flow rate then being maintained as long as the temperature level at the inlet of the filter does not exceed 600 ° C.
  • the prechamber 3 preferably opens laterally into the cylindrical body of the burner 9 partially shown in cross section.
  • a ceramic honeycomb type 10 or a metal refractory steel grid is positioned opposite the outlet of this antechamber 3 (see Figure 3)
  • FIG. 3 represents the implantation of this schematic burner directly in the volume of a catalyst / particulate filter unit. This burner is arranged in the path of the exhaust gas, which arrives through the pipe 13 in a casing 14 containing a catalyst 15 and a particulate filter 16.
  • a back pressure or differential pressure sensor 17 intended to measure the evolution of the clogging of the filter, as well as a second temperature sensor 308, for regulating the temperature at the inlet of the system. and to be able to act on the fuel flow, in order to give the computer 1 the information necessary for managing the ignition of the burner.
  • FIG. 2 represents a second embodiment in which the air / diesel mixture is in this case directly injected via line 4 onto the ignition resistor 2, disposed directly in the body of the burner 9 near the closed orifice of the cylindrical tube constituting said burner body 9.
  • a secondary inlet pipe 11 intended to allow the introduction of additional air, or an air / fuel mixture.
  • This secondary pipe 11 opens tangentially at 12 into the burner body. It can even be envisaged to inject secondary fuel with air 206, through a capillary tube 207 in this tube 11.
  • variable frequency pulsed air since there is in the body of the burner a flame already stabilized by the main injection of the air / diesel fuel introduced in a manner. pulsed at low frequency.
  • Ceramics in the form of a honeycomb or metal fibers 10 are arranged near the resistor 2 in the path of the flame, but at a sufficient distance so that it does not disturb the start-up phase. In known manner, these ceramics or metal fibers promote the development of the flame.
  • FIG. 4 represents another possibility of implantation of the antechamber 3 containing the resistor 2 with its arrival of air / diesel mixture 4.
  • the antechamber is disposed in the center of the body of the burner and opens into it at its closed end.
  • a deflector 19 Faced with the outlet zone of said prechamber 3, a deflector 19 is positioned, whose function is to prolong the path of the flame and to distribute it over the entire periphery of the burner, in order to promote the contact of the flame with the ceramics or fibers metallic 10.
  • FIG. 4 also shows the possibility of introducing a part of the flow of the exhaust gases coming from the duct 13 through several pipes.
  • the heating candle 2 may, for example, be of the incandescent type (that is to say of the type used on the chambers of diesel engines) However, this candle may also be of apparent resistance type, which allows a direct contact of the fuel mixture with the incandescent filament.In any case, it is positioned to be intimately bathed by the mixture of fuel and oxidizer.
  • the oxidant is delivered by a solenoid valve 5 controlled by a pulsed type signal, and in particular a square signal, which may have an adjustable opening frequency of 0.5 hertz at 30 hertz, the duration of opening being adjusted according to the quantity of fuel injected.
  • the fuel is injected by an electromagnetic injector 6 of the type used on fuel injection vehicles.
  • the opening frequency of this injector can be exactly the same as that of the control of the air valve. However, we have seen previously that these frequencies could be different.
  • the heating candle and generally the electric ignition means is bathed in clean air, then by air with more and more fuel, until the mixture ideal for burning.
  • the proportion of air will then be reduced more and more to obtain a mixture too rich for which, theoretically, the flame should go out, but that is where the judicious choice of the opening control frequencies of the solenoid valve and the injector. Indeed, at the moment when the flame should go out due to an excess of fuel in the mixture, a new wave of air arrives, inducing the activation of the flame and so on.
  • thermocouple 8 disposed within the burner can also be used by the computer 1 for the ramp up of the burner and the control of the amount of fuel injected, the frequency being selected according to the size of the burner.
  • the temperature level detected by the temperature sensor 308 located just upstream of the particulate filter is taken into account by the computer 1 to adjust the fuel flow injected to regulate this temperature.
  • the supply of oxidant through the pipes 11, when the burner is provided with them, makes it possible to generate turbulence within the burner inherent to the centrifugal introduction movement of the oxidant, which contributes to improving the quality of the burner. combustion.
  • the pipes 11 allow to introduce air or diesel engine exhaust that today on modern engines, contain at least 10% oxygen, and will therefore help to finish the combustion
  • the ceramic elements are arranged so as to be on the path of the flame and thus contribute to the improvement of combustion.
  • These ceramic elements can be replaced by fibrous structures of refractory metal.
  • ceramics or metal fibrous structures may advantageously be impregnated with a catalytic deposit of the oxidizing type, this deposit promoting the quality of combustion at startup.
  • the ignition of the burner by the computer comprises the phases of: "to electrically supply the heating candle 2;
  • the flame heats the ceramic to more than 1100 0 C, and it is then the high radiation caused by this temperature of the ceramic which increases the temperature of the mixture before combustion then accelerates its combustion; to then simultaneously increase the diesel flow and the air flow rate controlled by the computer 1, in a quantity and in such proportions as the temperature of the exhaust gas, measured by the temperature sensor 308 at the inlet the filter cartridge remains below 600 0 C, this temperature being controlled by the computer which also has information on the operating conditions of the engine, "to stop the combustion in the burner by a control of the computer, in function of the operating time, the measurement of the clogging by the pressure sensor 16.
  • the invention is intended to ensure proper operation and especially a correct start of the burner, whatever the operating conditions of the engine, including at full power, that is to say when prevailing in the burner conditions of extreme turbulence.
  • this micro-burner can be implemented in the same way as for the regeneration of particulate filters, whenever the emission requirements for pollutants impose an optimum efficiency of the catalysts used for the aftertreatment of the exhaust gases from the start of the engines.
  • FIG. 5 shows the implantation of this miniaturized burner to bring the exhaust gas 20 up to temperature as soon as the engine is started, in order to raise the operating temperature of this catalyst 21 controlled by the temperature sensor 508 very rapidly.
  • the burner of the invention can advantageously be used upstream of a catalyst for reducing nitrogen oxides 21 by injecting ammonia or urea, since this can only occur at a minimum temperature of 180/190 0 C, that is to say that it is not possible to reduce the nitrogen oxides on this catalyst until the minimum temperature is reached.
  • said burner can also be used upstream of an oxidation catalyst 21 based on precious metals, such as platinum or palladium, so that the temperature at which the catalyst becomes effective is reached very rapidly, generally these catalysts only beginning to be effective in the vicinity of 200 ° C.
  • precious metals such as platinum or palladium
  • this burner 9 makes it possible for example to place it directly in front of the catalyst, or even in the conduit for the arrival of the exhaust gases at the level of this catalyst, so that it becomes possible to bring the temperature to room temperature.
  • catalyst in an extremely short time, typically a few seconds, compared to a duration of several minutes in the absence of this device.
  • FIGS. 6a and 6b show another embodiment of the burner according to the invention.
  • the body of the burner 9 comprises a blind cylinder 30, substantially coaxial with said body, and open 34 at its lower end, that is to say upstream of the flow of the exhaust gases, so that a part of these penetrates into said cylinder.
  • the latter has at least one, and advantageously two, diametrically opposite lateral openings 31 in the vicinity of its blind end, extending along a generatrix of said cylinder, and able to allow the exit at this level of said exhaust gases within the body of the cylinder. burner by printing a tangential rotation movement in the same direction as that initially generated by the injection means within the burner.
  • the fuel / oxidant mixture enters the vicinity of the base of the body of the burner 9 as for the previous embodiments, but the flame resulting from the passage of said mixture on the ignition means 2 leads directly to a refractory metal knit 32, typically made in Inconel ® , suitable to promote the maintenance of the flame and further to optimize the quality of combustion.
  • this knit is positioned according to a torus, around the base of the cylinder 30. This torus is held in place by means of fastening tabs 33 extending radially from the outer wall of the cylinder.
  • the constituent fibers of this metallic knit may advantageously be coated with a nitrogen oxide reduction catalyst or an oxidation catalyst, intended to reduce pollutants NOx, HC, CO contained in the exhaust gas.
  • an additional feed 11 of fuel / oxidant mixture is put in place, a tangential movement being printed on said mixture through the opening 35 formed laterally on the free end of said inlet 11 within the body of the burner.
  • a jacket 37 made of quartz or glass-ceramic material.
  • This shirt promotes combustion at a higher temperature and therefore more complete.
  • FIG. 7 shows the implantation of the burner previously described in an exhaust line, for example of the type described in connection with FIG. 3.
  • the exhaust duct containing the burner opens into a volume allowing to have a homogeneous flow, and then direct it to the inlet of the catalyst and the particulate filter.
  • FIGS. 9a and 9b show a cross-sectional view of the particulate filter.
  • this device makes it possible to very substantially reduce the amount of fuel consumed for the regeneration operation, since it allows in a certain way to carry only a small part of the flow of the exhaust gases at the temperature necessary to start carbon combustion on the filter. This optimizes the quality of the exhaust gas filtration.

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Abstract

Ce brûleur alimenté par un mélange de carburant et de comburant, est destiné à générer une flamme et corollairement de la chaleur, afin de chauffer au moins un élément de traitement ou un élément de fîltration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le brûleur comprend : un corps de brûleur (9) présentant une extrémité fermée ou partiellement fermée, et du côté opposé à cette extrémité, une ouverture d'évacuation susceptible d'être reliée à une conduite d'évacuation desdits gaz d'échappement; un moyen électrique d'allumage (2) dudit mélange; des moyens (5, 6) pour injecter indépendamment l'un de l'autre le carburant et le comburant de manière puisée dans le corps du brûleur au contact du moyen électrique d'allumage (2) selon une fréquence bien déterminée, la fréquence de commande desdits moyens étant identique ou différente, et étant comprise entre 0,5 et 30 hertz.

Description

BRULEUR POUR LA REGENERATION DES FILTRES A PARTICULES DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET LA MISE EN TEMPERATURE DE SYSTEME CATALYTIQUE ET LIGNE D'ECHAPPEMENT INTEGRANT UN TEL BRULEUR
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne de façon générale un brûleur destiné à assurer la régénération des filtres à particules présents dans les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs diesel, et notamment un micro-brûleur fonctionnant selon un procédé bien particulier. Ce procédé consiste à alimenter ledit brûleur en air et en combustible par un débit puisé, suivant une certaine fréquence, et à diriger ce mélange sur un point chaud d'allumage. L'objectif visé est d'obtenir pour chaque impulsion une richesse variable du mélange combustible/air, de manière à balayer une plage de richesses la plus large possible et ainsi garantir l'allumage de ce mélange sur ce point incandescent. Ce dernier peut être constitué par une bougie d'allumage disposé sur le parcours dudit mélange.
Pour finaliser la combustion de ce mélange combustible puisé après allumage, des céramiques sous forme de nid d'abeille ou encore des grilles, voire des fibres métalliques réfractaires sont disposés sur le parcours des gaz de combustion. Avantageusement ces éléments peuvent être imprégnés d'un catalyseur du type oxydant qui favorise la combustion dudit mélange dès le démarrage de la combustion au niveau du brûleur.
Ce brûleur est disposé en amont d'un ensemble du type filtre à particules avec pour objectif de porter le média filtrant intégré dans ledit filtre à une température suffisante pour brûler les particules solides, telles que les suies, retenues sur ce filtre, chaque fois que nécessaire.
Ce même procédé peut également être mis en œuvre pour atteindre plus rapidement la température de fonctionnement des catalyseurs sur les moteurs automobiles, avec pour objectif d'obtenir une efficacité optimum de conversion.
Dans les deux cas l'objectif est de porter le filtre à particules ou le catalyseur à sa température de fonctionnement grâce à ce brûleur, qui peut être disposé directement à proximité du filtre ou du catalyseur, sans être contraint de porter tout un ensemble à cette température. Cette disposition permet une mise en température rapide pour une faible consommation de carburant. ETAT ANTÉRIEURDE LA TECHNIQUE
Les pouvoirs publics ont instauré des normes de plus en plus draconiennes pour imposer aux constructeurs automobiles le développement de moteurs produisant de moins en moins d'émissions polluantes. Les constructeurs s'efforcent donc de mettre au point des moteurs thermiques, en particulier des moteurs diesel et des moteurs à mélange pauvre, rejetant le moins possible de particules non brûlées.
Dans ce but, outre la mise au point de nouveaux moteurs ayant une consommation en carburant toujours plus réduite, un effort tout particulier a été consenti sur le développement de nouveaux systèmes d'échappement, destinés à réduire les émissions de gaz polluants non brûlés et de particules solides.
Ainsi, les constructeurs automobiles ont mis au point des pots catalytiques, généralement constitués d'une enveloppe en acier inoxydable, d'un isolant thermique et d'un support en nid d'abeille imprégné de métaux précieux, tels que le platine (Pt) ou le rhodium (Rh). De tels catalyseurs permettent de réduire les émissions d'hydrocarbures polycycliques et de monoxyde de carbone (CO), et ceci, dans une proportion de l'ordre de 90 %.
Toutefois, ils n'ont aucune action sur les émissions de particules solides. Ainsi, de tels catalyseurs n'apportent pas d'amélioration notable quant aux émissions des moteurs diesels produisant de nombreuses particules solides.
Or, la modification de la combustion des moteurs n'est plus suffisante pour satisfaire aux directives sur les rejets. C'est pourquoi la mise en œuvre de procédés et de dispositifs de fîltration des gaz d'échappement avec régénération des filtres par combustion est désormais incontournable. Une telle fîltration permet de réduire de plus de 90 % la masse totale des particules émises par les moteurs diesels.
De manière connue, les particules solides sont généralement piégées par une cartouche de fîltration en céramique, composant un filtre à particules. Pour bien fonctionner, un filtre à particules nécessite une régénération permettant de brûler les particules de carbone piégées dans ses parties filtrantes, principalement dans la cartouche de fîltration, intervenant à intervalle régulier. La difficulté principale concerne le démarrage de la combustion de ces particules de carbone retenues, la température des gaz d'échappement de ces moteurs diesel étant bien inférieure à la température de 550°/600°C requise pour que cette combustion ait lieu. De nombreux procédés ont été mis en œuvre pour assurer la combustion de ces particules associant les effets catalytiques d'additif, ou encore la production de NO2 à partir des oxydes d'azote présent dans les gaz d'échappement, ou bien encore par la mise en place de dispositif de post injection de gazole sur un catalyseur d'oxydation disposé en amont du filtre à particules.
Cependant, la difficulté majeure pour assurer le fonctionnement de tels filtres à particules réside dans la possibilité ou non de réaliser les phases d'oxydation et de combustion des particules solides retenues par la cartouche de fîltration. En effet, sur un trajet urbain, les gaz d'échappement atteignent difficilement une température suffisante pour assurer la combustion régulière et/ou complète des particules solides et ainsi régénérer le filtre en limitant signifîcativement son colmatage. Même les procédés mettant en œuvre des dispositifs de post-injection n'assurent plus dans ces conditions sévère un service satisfaisant.
En outre, les procédés de post-injection connus ne fonctionnent de manière satisfaisante que si une température minimale des gaz d'échappement d'environ 3000C est atteinte durant au minimum 5% du temps de fonctionnement. Par conséquent, les dispositifs et procédés mettant en œuvre la post-injection de gazole dans les gaz d'échappement en amont d'un catalyseur d'oxydation deviennent insuffisants lorsque la température est trop basse.
Un autre inconvénient de ces systèmes réside dans les émissions parasites et polluantes d'hydrocarbures générées durant la phase d'injection, lorsque les températures sont trop basses, par exemple autour 3000C.
Pour réaliser la combustion des particules solides retenues sur le filtre, l'art antérieur propose également de disposer un brûleur à l'entrée du filtre et de l'allumer lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt. Or, cela implique de nombreux inconvénients, parmi lesquels on peut citer la difficulté de contrôler, voire simplement d'initier la combustion dans le brûleur, la difficulté d'isoler thermiquement le filtre, l'élévation importante de la température du brûleur durant la phase de combustion (au-delà de 1.4000C) ainsi que l'obligation de disposer d'une capacité de fîltration importante pour pouvoir assurer un service suffisamment long, c'est-à-dire entre deux arrêts du moteur. Plus récemment des brûleurs ont été proposés pour s'affranchir complètement des conditions de fonctionnement à basse température. Cependant, aucun d'entre eux ne permet à ce jour un fonctionnement satisfaisant pour toutes les conditions de fonctionnement. Au surplus, ces brûleurs présentent quelques défauts rédhibitoires, tels qu'une taille excessive avec souvent dans ce cas une surconsommation de gazole, la difficulté de fonctionner de manière satisfaisante lorsque le moteur est à plein régime, la stabilité de la flamme ou encore un apport en calories insuffisant.
De plus, de tels brûleurs rencontrent de réelles difficultés à fonctionner de manière satisfaisante durant le fonctionnement normal du moteur, en raison de la difficulté à allumer le brûleur, les fortes turbulences associées aux régimes puisés qui règne dans la ligne d'échappement et donc dans le brûleur rendant particulièrement instable la combustion. Des dispositifs sophistiqués de présence de flamme doivent être incorporés pour éviter les émissions parasites d'hydrocarbures qui s'en suivraient en cas d'extinction de celle-ci.
De tels brûleurs nécessitent en conséquence des systèmes volumineux et sophistiqués, donc coûteux, pour maîtriser ces problèmes.
L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour brûler des particules solides issues de la combustion interne d'un moteur thermique résolvant les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur.
L'objet de l'invention vise à obtenir l'augmentation de la température nécessaire à la combustion complète des particules solides ou suies déposées sur la cartouche de fïltration, tout en réduisant au maximum la partie des calories qui sera absorbée en amont du filtre à particules en permettant une réduction du volume des matériaux utilisés, tels que l'enveloppe et le volume du catalyseur.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour brûler des particules solides, évitant tout risque d'accumulation de particules dans la cartouche de fïltration (colmatage), et donc tout risque de régénération intempestive, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur, en particulier pour les applications de transport urbain. Par ailleurs, l'invention peut avantageusement être associée aux moyens connus déjà utilisés seuls ou en association avec d'autres dispositifs pour commencer à oxyder les suies contenues dans les gaz d'échappement à partir des températures les plus basses (1000C) et assurer une combustion complète, quelles que soient les conditions de fonctionnement. L'emploi d'un additif dans le combustible, ou le dépôt de catalyseur sur le média filtrant peuvent permettre de réduire encore le chauffage en durée et en intensité, et donc encore réduire la surconsommation.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un micro-brûleur pour la réduction quantitative, voire l'élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement de moteurs thermiques, ce micro-brûleur débouchant directement sur la surface du média filtrant, et plus particulièrement en son centre. Il présente des dimensions réduites, ce qui le rend compact et facilement intégrable sur l'ensemble filtre à particules/ligne d'échappement d'un véhicule automobile.
Un autre objectif de l'invention est de permettre la régénération des moyens de fîltration mis en œuvre sans entraîner une augmentation excessive de la température des gaz en sortie du dispositif de fîltration, ni de surconsommation significative de carburant.
Par ailleurs, l'invention a pour objectif de réaliser une réduction quantitative, voire l'élimination, des particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, sans avoir à utiliser un catalyseur d'oxydation très spécifique, comme pour la post-injection, ce qui permet l'utilisation de catalyseur à faible concentration de métaux précieux puisque seule demeure la fonction d'oxydation des hydrocarbures et des oxydes de carbone résiduels à assurer.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une solution de réduction quantitative, voire d'élimination des suies contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, relativement économique, fiable, flexible et retardant au maximum le colmatage du filtre, voire le supprimant, quelle que soit la charge du moteur, sans pour autant être affecté par la présence éventuelle de composés soufrés, comme le dioxyde de soufre dans les gaz d'échappement. L'objet de l'invention permet ainsi d'utiliser des gazoles à teneur élevée en soufre. Pour finir, ce micro-brûleur est avantageusement utilisé en association avec tous les nouveaux procédés catalytiques mis en œuvre pour satisfaire les émissions imposées par les nouvelles normes, telles que l'Euro 6. En effet pour satisfaire ces émissions, il faut associer des catalyseurs de réduction des oxydes d'azote par injection d'urée aux filtres à particules et assurer un fonctionnement optimum des deux fonctions, à savoir oxydation des imbrulés de la combustion et réduction des oxydes d'azote. Ces catalyseurs de réduction des oxyde d'azote (S. C. R) ne fonctionnant qu'à une température minimum de 2000C, le fonctionnement du micro brûleur dès le démarrage du moteur permet d'atteindre cette température rapidement et de satisfaire plus facilement les niveaux d'émissions à respecter.
Toujours dans le cadre de ces nouvelles normes Euro 6, il est aussi envisagé d'associer des catalyseurs d'oxydation à des catalyseurs de réduction des oxydes d'azote. Ce faisant, et dans le même but visant à atteindre rapidement les températures de fonctionnement de ces catalyseurs au démarrage, l'utilisation d'un ou de plusieurs micro -brûleurs conformes à l'invention permet de satisfaire ces normes.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention concerne donc un brûleur destiné à chauffer au moins une cartouche de filtration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à une température supérieure à la température d'oxydation et/ou à la température de combustion des particules solides piégées dans ladite cartouche de filtration, ou à mettre en température un système catalytique, c'est-à-dire un organe de traitement desdits gaz d'échappement.
Ce brûleur est alimenté par un mélange de carburant et de comburant, destiné à générer une flamme et corollairement de la chaleur destinée à chauffer ladite cartouche de filtration ou ledit système catalytique. Il comprend un corps de brûleur présentant une extrémité fermée ou partiellement fermée, et du côté opposé à cette extrémité, une ouverture d'évacuation susceptible d'être reliée à une conduite d'évacuation desdits gaz d'échappement. II comprend en outre :
" un moyen électrique d'allumage dudit mélange comburant/carburant ;
" des moyens pour injecter indépendamment l'un de l'autre le carburant et le comburant de manière puisée dans le corps du brûleur au contact du moyen électrique d'allumage selon une fréquence bien déterminée, la fréquence de commande desdits moyens étant identique ou différente et comprise entre 0,5 et
30 hertz.
En d'autres termes, le brûleur - objet de l'invention, comprend des moyens permettant de l'alimenter par un débit d'air (comburant) et de combustible puisé à une fréquence déterminée, fonction de la taille du brûleur et du débit du mélange air/combustible, de manière à automatiquement disposer au contact du moyen électrique d'allumage, d'une richesse du combustible variable. Ce faisant, la richesse en combustible du mélange comburant/combustible passe sensiblement de l'air pur à un mélange très riche en combustible à chaque impulsion de débit, l'intérêt étant de disposer en permanence au contact du moyen électrique d'allumage et durant chaque phase une période pendant laquelle le mélange présente la bonne plage de richesse pour s'enflammer au contact dudit moyen électrique d'allumage situé sur le parcours du mélange.
Afin de conserver un effet puisé, le moyen assurant l'injection en comburant (air) et en carburant, doit être ouvert au plus à 80 % du temps, et préférentiellement selon une durée comprise entre 10 et 50 %.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la flamme résultant de l'allumage carburant/comburant débouche sur un tricot métallique réfractaire, apte à favoriser le maintien de la flamme et en outre à optimiser la qualité de la combustion.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on positionne dans le corps du brûleur une chemise réalisée en quartz ou en matériau vitrocéramique, afin également d'optimiser la qualité de la combustion. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on positionne dans le corps du brûleur, au voisinage de son ouverture d'évacuation, un tampon de fibres métalliques, avantageusement revêtues d'un catalyseur (d'oxydation à base de platine, palladium, ou autres métaux utilisés dans ce type de catalyseur) ou une structure en nid d'abeille réalisée en matériau céramique ou métallique, propre à obtenir un flux thermique plus homogène et une qualité optimum de la combustion, cette structure en nid d'abeille pouvant être de la même manière imprégnée d'un catalyseur d'oxydation
Avantageusement, les moyens pour injecter le carburant et le comburant sont respectivement constitués d'un injecteur et d'une électrovanne.
De plus, l'ajustage de la fréquence d'injection de carburant et de comburant est avantageusement réalisé au moyen d'un calculateur, le signal de la fréquence étant de forme carré.
Ce calculateur, pilote les débits d'injection en combustible (gazole) et en comburant (air) en fonction des signaux délivrés par des capteurs de température, l'un d'entre eux étant situé dans le corps du brûleur et le second à l'entrée du filtre à particules, et par un capteur de pression différentiel qui mesure la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules, et donc indiquant l'évolution de la perte de charge due au colmatage du média filtrant dudit filtre par les particules solides.
Ce calculateur commande l'ouverture de l'électrovanne assurant l'arrivée d'air à la bonne fréquence, ainsi que l'injecteur de combustible, de manière à ce que le mélange air/gazole présente au niveau de la résistance d'allumage à chaque phase de la fréquence des puises conduisant à passer par une plage de richesse présentant une bonne inflammabilité.
Ce calculateur assure la gestion de la résistance du moyen d'allumage électrique, tant pendant le préchauffage, que durant toute la durée de fonctionnement, ainsi que l'ajustage de l'intensité du courant électrique qui alimente ladite résistance, de manière à ce que malgré la flamme, la température des filaments qui la constituent ne devienne excessive, au risque d'aboutir à sa destruction. La plage optimisée de richesse du mélange comburant/carburant, pour lequel il s'allume parfaitement varie de 0,6 (pauvre, présentant un excès de comburant de 40%) à 1 ,2 (riche, présentant un excès de carburant de 20% par rapport au mélange stœchio métrique) .
Selon un mode de réalisation de l'invention, le mélange de combustible et de comburant débouche au moyen d'un conduit dans une préchambre, située en amont du corps de brûleur, le moyen électrique d'allumage dudit mélange étant positionné dans la préchambre.
Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, le brûleur comporte en outre un ou des éléments céramiques, notamment de structure en nid d'abeilles, ou des grilles ou fibres métalliques réfractaires, disposés en sortie de la préchambre ou sur le parcours de la flamme résultant du contact entre le mélange comburant/combustible et le moyen électrique d'allumage dans le corps de brûleur.
Selon un autre mode avantageux de l'invention, le mélange de combustible et de comburant débouche au sein du corps du brûleur au moyen d'au moins un conduit selon une direction essentiellement tangentielle audit corps de brûleur, de manière à pouvoir imprimer audit mélange un mouvement tourbillonnant au sein du corps de brûleur. Le corps du brûleur est, dans cette hypothèse, de forme essentiellement cylindrique.
Dans cette configuration, il peut en outre comprendre un deuxième conduit d'adduction du mélange de combustible et de comburant débouchant dans le corps de brûleur, également selon une direction essentiellement tangentielle au corps de brûleur, de manière à pouvoir là encore imprimer audit mélange un mouvement tourbillonnant au sein du corps de brûleur. Cela permet de répartir de façon uniforme le mélange dans la zone d'allumage.
Cet ensemble d'alimentation muni de sa résistance d'allumage, débouche, ou avantageusement est contenu dans un tube cylindrique borgne, équipé d'une arrivée secondaire tangentielle d'air ou de mélange, et contenant des céramiques ou des éléments métalliques pour favoriser la propagation de la combustion. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le corps de brûleur peut former un cylindre droit placé horizontalement, verticalement, voire incliné si nécessaire.
En outre, selon une autre forme particulière de l'invention, le corps du brûleur peut comporter un cylindre borgne, sensiblement coaxiale avec ledit corps, et ouvert au niveau de son extrémité inférieure, c'est-à-dire en amont du flux des gaz d'échappement, ledit cylindre présentant des ouvertures latérales diamétralement opposées au voisinage de son extrémité borgne, apte à permettre la sortie à ce niveau desdits gaz d'échappement au sein du corps du brûleur en leur imprimant un mouvement de rotation tangentielle.
En pratique, le brûleur peut en outre comprendre deux canalisations concentriques voire plus, l'une pour l'adduction de combustible en mélange avec de l'air, l'autre ou les autres pour l'adduction d'air ou de gaz d'échappement, les canalisations étant disposées en amont du conduit d'adduction d'un mélange de combustible et de comburant débouchant dans le corps de brûleur.
De manière pratique, le conduit d'adduction d'un mélange de combustible et de comburant débouchant dans le corps de brûleur peut présenter une longueur déterminée de manière à permettre l'homogénéisation du mélange en amont du raccordement sur le corps de brûleur. Ainsi, le mélange devient plus facile à allumer par le moyen électrique d'allumage.
En pratique, le brûleur peut en outre comprendre un deuxième moyen électrique d'allumage, également positionné au sein du corps de brûleur, ces moyens électriques d'allumage étant constitués de bougies de chauffage conventionnelles ou de bougies à arc électrique.
Ces bougies représentent un moyen peu onéreux et de montage simple pour l'allumage du mélange.
Selon l'invention, le brûleur est disposé en amont d'un filtre à particules. Cependant, il peut être monté en dérivation du conduit d'échappement, voire à l'intérieur même d'un tel conduit, ou encore être incorporé dans le filtre à particules. Lorsque le brûleur est par exemple installé sur une ligne d'échappement d'un véhicule, cela permet de le piloter par l'intermédiaire de l'ordinateur de bord.
De manière pratique, le comburant peut être de l'air issu d'un organe turbocompresseur. Cela permet d'obtenir un débit d'air convenable et un mélange bien homogène avec une vitesse d'air élevé pour le mélange.
De plus, l'invention se rapporte à une ligne d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant au moins un orifice d'entrée des gaz issus de la combustion interne, au moins une cartouche de fîltration destiné à piéger les particules solides contenues dans les gaz d'échappement dudit moteur, et au moins un orifice d'échappement à l'atmosphère des gaz, situé en aval de la cartouche de fîltration. Selon l'invention, cette ligne comprend au moins un brûleur tel qu'exposé ci-dessus.
Elle vise également une ligne d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant au moins un orifice d'entrée des gaz issus de la combustion interne, au moins un catalyseur de réduction des oxyde d'azote ou un catalyseur d'oxydation, destiné à réduire les polluants NOx, HC, CO contenus dans lesdits gaz d'échappement, et au moins un orifice d'échappement à l'atmosphère desdits gaz situé en aval dudit catalyseur. Selon l'invention, cette ligne comprend au moins un brûleur tel qu'exposé ci-dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins qui représentent, de façon nullement limitative, des exemples de réalisation du dispositif associant un brûleur à un système de fîltration selon l'invention et dans lesquels :
" la figure 1 est une représentation schématique visant à illustrer l'alimentation en air et en gazole dans la préchambre du brûleur conforme à une première forme de réalisation de l'invention pour obtenir l'allumage du mélange sur une résistance électrique incandescente ;
" la figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel le mélange air/gazole est projeté sur la résistance contenue directement dans le corps du brûleur ; ledit brûleur est équipé d'une entrée d'air secondaire tangentielle pouvant même être utilisé pour introduire du combustible en complément ; " la figure 3 est une représentation schématique illustrant l'implantation du microbrûleur de l'invention directement dans l'enveloppe contenant le système de catalyse et de filtration ;
" la figure 4 est une représentation schématique d'un autre mode de d'implantation de la préchambre dans le corps d'un brûleur conforme à l'invention, illustrant la possibilité d'incorporer des entrées multiples du débit des gaz d'échappement, ces entrées débouchant tangentiellement dans le corps du brûleur ;
" la figure 5 est une représentation schématique de l'implantation de ce brûleur miniaturisé dans une ligne d'échappement des gaz issus d'un moteur à combustion interne pour mettre en température un catalyseur de réduction des oxydes d'azote ou un catalyseur d'oxydation ;
" la figure 6a est une représentation schématique d'une troisième forme de réalisation du brûleur conforme à l'invention, dont la figure 6b est une vue en section transversale ; " la figure 7 est une représentation schématique illustrant un autre mode d'implantation du brûleur de l'invention dans la ligne d'échappement ;
" la figure 8 est une représentation schématique d'une variante du troisième mode de réalisation du brûleur de l'invention représenté en figures 6 ;
" les figures 9a et 9b sont des représentations schématiques en section transversale du filtre à particules contenu dans la ligne d'échappement, respectivement de section carrée et circulaire.
MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, plus particulièrement décrit en relation avec la figure 1 , le brûleur 9 comporte une préchambre 3 contenant une bougie d'allumage 2 sur laquelle est injecté un mélange air/carburant.
Un calculateur 1 commande, à partir des informations contre-pression significative du colmatage et température d'échappement collectées par des capteurs, respectivement de température et de pression montés sur la ligne d'échappement et le moteur, le démarrage du brûleur suivant la procédure décrite ci-après.
Une bougie de chauffage 2, préférentiellement du type à spires apparentes, est alimentée en énergie électrique par l'intermédiaire du calculateur 1 durant une période de préchauffage, pour amener à l'incandescence les filaments qui la constituent. Cette résistance est contenue dans la préchambre 3, de manière à obliger le mélange air/gazole arrivant par un tube d'amenée 4 à la baigner complètement et à s'enflammer avant d'être éjecté vers le corps du brûleur 9.
Le débit d'air, avantageusement alimenté en air comprimé par un compresseur, le turbocompresseur du moteur ou les deux associés, est admis par une électrovanne 5, également commandée par le calculateur 1 sous forme d'un signal carré, du type puisé, à une fréquence pouvant varier de 0,5 hertz à 30 hertz, et dont le pourcentage d'ouverture est proportionnel à la quantité de gazole injecté. Il ne doit pas cependant dépasser 80% du temps en termes d'ouverture de l'électro vanne, afin de conserver l'effet des pulsations.
Le choix de la fréquence dépend de la taille du brûleur. Ainsi pour un brûleur prévu pour apporter jusqu'à 20 KW (puissance typiquement nécessaire pour équiper un moteur de l'ordre de 60 KW), contenu dans un cylindre de 45 mm de diamètre sur 120 mm de long, de bons résultats de combustion et de stabilité de la flamme sont obtenus pour une fréquence d'injection de l'air et du carburant de 10 à 12 hertz .
Pour un brûleur de taille plus importante, mis en œuvre pour apporter jusqu'à 80 KW, et contenu dans un cylindre de 60 mm de diamètre sur 150 mm de long, le meilleure fonctionnement est obtenu pour une fréquence comprise entre 5 et 7 hertz.
Cependant, de bons résultats ont été obtenus en mettant en œuvre des fréquences différentes, respectivement de l'air et du carburant. Ainsi, de bonnes qualités d'allumage ont été observées en introduisant de l'air selon une fréquence de pulsation de 5 Hertz, et du gazole selon une fréquence de pulsation de 0,5 Hertz. De la même manière, on a obtenu de bons résultats avec une fréquence de pulsation d'air voisine de 1 Hertz, et une fréquence de pulsation de gazole voisine de 10 Hertz.
Le gazole est alimenté à partir d'un injecteur 6, puis véhiculé par un capillaire 7 pour déboucher dans le tube d'amenée 4. L'ouverture de cet injecteur 6 est pilotée par le calculateur 1 à la même fréquence que l' électrovanne 5 ou à une fréquence différente, son pourcentage d'ouverture étant asservi aux objectifs de température à atteindre, contrôlé par le capteur de température 8 situé dans le corps du brûleur.
Ainsi pour le démarrage, le débit d'injection du gazole peut ne représenter que 5% du débit nominal, voire moins, ce débit de démarrage étant mis en œuvre durant une vingtaine de secondes pour porter l'ensemble du corps du brûleur en température. Puis le débit est augmenté graduellement jusqu'au débit nominal par paliers, après 20 et 40 secondes minimum, le débit nominal étant ensuite maintenu tant que le niveau de température à l'entrée du filtre ne dépasse pas 6000C.
Ensuite, par un système de régulation tout ou rien ou proportionnel, le débit est automatiquement ajusté pour avoisiner avec la température de consigne. En effet, par rapport à cette température de consigne, deux possibilités de régulation du débit de gazole peuvent être mis en œuvre :
" soit réduire arbitrairement le débit de combustible (par exemple 30%), puis rétablir le débit nominal lorsque la température descend en dessous de cette température de consigne,
" soit, de manière plus sophistiquée, commencer à réduire le débit nominal du combustible avant d'atteindre cette température de consigne et le réduire de plus en plus lorsqu'on s'en approche, et à l'inverse à nouveau augmenter ce débit de combustible lorsqu'on s'éloigne de cette température de consigne.
La préchambre 3 débouche de préférence latéralement dans le corps cylindrique du brûleur 9 partiellement représenté en section transversale.
Pour favoriser la combustion, une céramique du type nid d'abeille 10 ou une grille métallique en acier réfractaire est positionnée en face du débouché de cette préchambre 3 (voir figure 3)
La figure 3 représente l'implantation de ce brûleur schématisé directement dans le volume d'un ensemble catalyseur/filtre à particules. Ce brûleur est disposé sur le trajet des gaz d'échappement, qui arrive par la canalisation 13 dans une enveloppe 14 contenant un catalyseur 15 et un filtre à particules 16.
En amont du catalyseur 15, sont disposés un capteur de contre pression ou de pression différentielle 17, destiné à mesurer l'évolution du colmatage du filtre, ainsi qu'un deuxième capteur de température 308, pour réguler la température à l'entrée du système et pouvoir agir sur le débit de combustible, afin de donner au calculateur 1 les informations nécessaires à la gestion de l'allumage du brûleur.
Une plaque d'acier perforé ou un dispositif similaire 18, tel qu'un garnissage de fibres métalliques réfractaires est avantageusement disposé entre le brûleur et le catalyseur, de manière à disposer d'un flux plus homogène thermiquement. La figure 2 représente un second mode de réalisation dans lequel le mélange air/gazole est dans ce cas là directement injecté par la canalisation 4 sur la résistance d'allumage 2, disposée directement dans le corps du brûleur 9 à proximité de l'orifice fermé du tube cylindrique constitutif dudit corps du brûleur 9. Dans ce mode de réalisation, on a représenté une canalisation d'entrée secondaire 11, destinée à permettre l'introduction d'air complémentaire, voire un mélange air/carburant.
Cette canalisation secondaire 11 débouche tangentiellement en 12 dans le corps du brûleur. Il peut être même envisagé d'injecter de manière secondaire du combustible avec de l'air 206, par le biais d'un tube capillaire 207 dans ce tube 11.
Dans cette configuration, il n'est pas nécessaire de procéder à l'injection d'air puisé à fréquence variable, puisqu'il règne dans le corps du brûleur une flamme déjà stabilisée par l'injection principale du mélange air/gazole introduit de manière puisé à basse fréquence.
Des céramiques sous forme de nid d'abeille ou des fibres métalliques 10 sont disposées à proximité de la résistance 2 sur le trajet de la flamme, mais à une distance suffisante pour qu'elle ne perturbe pas la phase de démarrage. De manière connue, ces céramiques ou fibres métalliques favorisent le développement de la flamme.
Un capteur de température 8 placé dans le corps du brûleur 9, avantageusement à proximité de la sortie d'évacuation des gaz, est relié au calculateur 1, afin de permettre le contrôle de la présence et de l'allumage de la flamme.
La figure 4 représente une autre possibilité d'implantation de la préchambre 3 contenant la résistance 2 avec son arrivée de mélange air/gazole 4. Dans cette forme de réalisation, la préchambre est disposée au centre du corps du brûleur et débouche dans celui-ci au niveau de son extrémité fermée. Face à la zone de débouchement de ladite préchambre 3, on positionne un déflecteur 19 ayant pour fonction de prolonger le parcours de la flamme et de la répartir sur toute la périphérie du brûleur, afin de favoriser le contact de la flamme avec les céramiques ou fibres métalliques 10.
On a également représenté au sein de cette figure 4 la possibilité d'introduire une partie du débit des gaz d'échappement issus du conduit 13 par le biais de plusieurs tubulures
11 qui débouchent tangentiellement en 112 dans le corps du brûleur 9. Ce faisant, on confère aux gaz résultant de la combustion du mélange air/gazole un mouvement de rotation et on accélère ainsi la vitesse de combustion. Par « tangentiellement », on entend tangentiellement à une section circulaire du corps de brûleur 9 transversalement à l'axe de révolution du brûleur. Ainsi, quand bien même ledit mélange est déjà enflammé à ce niveau du brûleur, on optimise la propagation de ladite combustion dans toute la longueur dudit brûleur, et en raison de cette introduction tangentielle, on accélère de manière important la vitesse de combustion, typiquement de l'ordre de une à deux fois la vitesse du son.
La bougie chauffante 2 peut, par exemple, être du type à incandescence (c'est-à-dire du type de celles utilisées sur les chambres des moteurs diesels. Cependant, cette bougie peut également être du type à résistance apparente, ce qui permet un contact direct du mélange carburé avec le filament porté à incandescence. En tout état de cause, elle est positionnée pour être intimement baignée par le mélange de combustible et de comburant.
Selon une caractéristique de l'invention, le comburant est délivré par une électrovanne 5 commandée par un signal du type puisé, et notamment carré, pouvant présenter une fréquence d'ouverture ajustable de 0,5 hertz à 30 hertz, la durée d'ouverture étant ajustée en fonction de la quantité de combustible injecté. Parallèlement le combustible est injecté par un injecteur électromagnétique 6 du type de ceux utilisés sur les véhicules à injection essence. La fréquence d'ouverture de cet injecteur peut être exactement la même que celle de commande de l'électro vanne d'air. On a cependant vu précédemment que ces fréquences pouvaient être différentes.
Ce faisant, on obtient des variations synchronisées de la richesse du mélange.
Compte tenu des variations de densité, la bougie chauffante, et de manière générale le moyen d'allumage électrique est baigné par de l'air pur, puis par de l'air avec de plus en plus de combustible, jusqu'à obtenir le mélange idéal pour brûler. La proportion d'air va ensuite se réduire de plus en plus pour obtenir un mélange trop riche pour lequel, théoriquement la flamme devrait s'éteindre, mais c'est là qu'intervient le choix judicieux des fréquences de commande d'ouverture de l'électrovanne et de l'injecteur. En effet, au moment où la flamme devrait s'éteindre en raison d'un excès de carburant dans le mélange, une nouvelle vague d'air arrive, induisant l'activation de la flamme et ainsi de suite.
Pour mettre en régime ce brûleur, au démarrage le carburant est toujours injecté en très faible quantité pendant quelques secondes, afin que l'énergie de combustion libérée mette en température les céramiques ou fibres métalliques disposées sur le parcours de la flamme, de manière à obtenir une combustion la plus propre et la plus complète possible.
Le thermocouple 8 disposé au sein du brûleur peut également être utilisé par le calculateur 1 pour la montée en puissance du brûleur et le contrôle de la quantité de carburant injecté, la fréquence étant quant à elle choisie en fonction de la taille du brûleur.
Lorsque la puissance nominale du brûleur est atteinte, le niveau de température détectée par le capteur de température 308 situé juste en amont du filtre à particules est pris en considération par le calculateur 1 pour ajuster le débit de carburant injecté pour réguler cette température.
Dès le démarrage du brûleur, l'apport de comburant par les tubulures 11, lorsque le brûleur en est pourvu, permet de générer au sein du brûleur des turbulences inhérentes au mouvement centrifuge d'introduction du comburant, qui contribue à améliorer la qualité de la combustion. Avantageusement, même dans le cas ou de l'air comprimé est disponible en quantité illimité, il est intéressant de disposer de plusieurs tubulures 11 pour introduire une partie des gaz d'échappement, la température de ceux-ci contribuant à améliorer la qualité de la combustion. Les tubulures 11 permettent d'introduire de l'air ou des gaz d'échappement de moteur diesel qui aujourd'hui sur les moteurs modernes, contiennent au minimum 10 % d'oxygène, et vont donc contribuer à finir la combustion
De manière similaire, pour les brûleurs de forte puissance, il est avantageux dès que le brûleur monte en puissance, d'introduire du combustible en complément par l'électro vanne 206 puis le capillaire 207 dans la tubulure 11, au niveau de laquelle se forme un aérosol en mélange avec le comburant. En effet, afin de brûler des débits importants de mélange si l'on veut minimiser le volume du brûleur il est nécessaire d'introduire ledit mélange avec le plus de mouvement possible et à la température la plus élevée : c'est l'objectif recherché lorsque l'on injecte une proportion importante du mélange dans une flamme bien formée et suffisamment énergétique.
Au débouché de la préchambre au sein du brûleur, les éléments en céramique, notamment réalisés selon une structure en nid d'abeille, sont disposés de manière à se trouver sur le parcours de la flamme et ainsi contribuer à l'amélioration de la combustion. Ces éléments céramiques peuvent être remplacés par des structures fibreuses en métal réfractaire. Dans les deux cas, céramiques ou structures fibreuses métalliques peuvent avantageusement être imprégnées d'un dépôt catalytique du type oxydant, ce dépôt favorisant la qualité de la combustion au démarrage.
L'allumage du brûleur par le calculateur comporte les phases consistant : " à alimenter électriquement la bougie chauffante 2 ;
" après un temps prédéterminé correspondant sensiblement au temps nécessaire pour que la bougie chauffante 2 atteigne une température comprise entre 6000C et 8000C, à injecter dans la préchambre 3 un débit de mélange puisé via le conduit tubulaire 4, en procédant sous la commande du calculateur, à des microinjections de gazole à travers le capillaire 7 au moyen de l'injecteur 6, jusqu'à ce que le capteur de température 8 détecte une augmentation significative de la température : c'est ce capteur qui joue le rôle de détection de flamme ; par exemple le calculateur décide d'arrêter le processus si après 10 secondes, une augmentation de plus de 200C de la température régnant dans l'enceinte du brûleur n'a pas été mesurée ;
" la flamme en contact direct avec les éléments céramiques 10, atteint après quelques secondes seulement de fonctionnement une température très élevée favorisant une combustion parfaite. La flamme chauffe la céramique à plus de 11000C, et c'est ensuite le rayonnement élevé provoqué par cette température de la céramique qui augmente la température du mélange avant combustion puis accélère sa combustion ; " à augmenter alors simultanément le débit de gazole et le débit d'air commandés par le calculateur 1, en quantité et dans des proportions telles que la température des gaz d'échappement, mesurée par le capteur de température 308 au niveau de l'entrée de la cartouche de fïltration, demeure inférieure à 6000C, cette température étant contrôlée par le calculateur qui dispose par ailleurs d'informations sur les conditions de fonctionnement du moteur ; " à arrêter la combustion dans le brûleur par une commande du calculateur, en fonction de la durée de fonctionnement, de la mesure du colmatage par le capteur de pression 16.
Conformément à l'invention, on vise à assurer un fonctionnement et surtout un démarrage corrects du brûleur, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur, y compris à pleine puissance, c'est-à-dire lorsqu'il règne dans le brûleur des conditions de turbulence extrême.
Pour cela, le principe qui consiste à injecter dans une préchambre contenant une bougie chauffante, un mélange comburant/combustible de manière puisée à une fréquence contrôlée, permet en fait le passage au contact de cette bougie chauffante d'un mélange présentant une bonne inflammabilité à chaque pulsation, et génère ainsi à chaque pulsation un front de flamme qui se développe d'autant plus vite que la vitesse d'introduction des gaz est grande. Il ne peut donc pas y avoir interruption de la flamme puisque celle-ci est en permanence « ré-allumée ».
Comme indiqué dans l'état antérieur de la technique, ce micro-brûleur peut être mis en œuvre de la même manière que pour la régénération des filtres à particules, chaque fois que les exigences en matière d'émission en polluants imposent une efficacité optimum des catalyseurs utilisés pour le post traitement des gaz d'échappement dès le démarrage des moteurs.
La figure 5 représente l'implantation de ce brûleur miniaturisé pour porter en température, dès le démarrage du moteur, les gaz d'échappement 20, afin d'élever très rapidement la température de fonctionnement de ce catalyseur 21 contrôlée par le capteur de température 508. Ainsi le brûleur de l'invention peut avantageusement être mis en œuvre en amont d'un catalyseur de réduction des oxydes d'azote 21 par l'injection d'ammoniac ou d'urée, car celle-ci ne peut intervenir qu'à une température minimum de 180/190 0C, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible de réduire les oxydes d'azote sur ce catalyseur tant que ce minimum de température n'est pas atteint.
De la même manière, ledit brûleur peut aussi être utilisé en amont d'un catalyseur d'oxydation 21 à base de métaux précieux, tels que le platine ou le palladium, afin que la température à laquelle le catalyseur devienne efficace soit atteinte très rapidement, généralement ces catalyseurs ne commençant à être efficace qu'au voisinage des 2000C.
La très faible taille de ce brûleur 9 permettant de le disposer par exemple directement devant le catalyseur, voire dans le conduit d'arrivé des gaz d'échappement au niveau de ce catalyseur, de sorte qu'il devient alors possible de mettre en température ce catalyseur dans un temps extrêmement court, typiquement quelques secondes, à comparer à une durée de plusieurs minutes en l'absence de cet artifice.
On a représenté en relation avec les figures 6a et 6b une autre forme de réalisation du brûleur conforme à l'invention. Le corps du brûleur 9 comporte un cylindre borgne 30, sensiblement coaxiale avec ledit corps, et ouvert 34 au niveau de son extrémité inférieure, c'est-à-dire en amont du flux des gaz d'échappement, de sorte qu'une partie de ces derniers pénètre dans ledit cylindre. Ce dernier présente au moins une, et avantageusement deux ouvertures latérales diamétralement opposées 31 au voisinage de son extrémité borgne, s 'étendant selon une génératrice dudit cylindre, et aptes à permettre la sortie à ce niveau desdits gaz d'échappement au sein du corps du brûleur en leur imprimant un mouvement de rotation tangentielle du même sens que celui initialement généré par les moyens d'injection au sein du brûleur.
Le mélange carburant/comburant pénètre au voisinage de la base du corps du brûleur 9 comme pour les formes de réalisation précédentes, mais la flamme résultant du passage dudit mélange sur le moyen d'allumage 2 aboutit directement sur un tricot métallique réfractaire 32, typiquement réalisé en Inconel®, propre à favoriser le maintien de la flamme et en outre à optimiser la qualité de la combustion. En l'espèce, ce tricot est positionné selon un tore, autour de la base du cylindre 30. Ce tore est maintenu en place au moyen de pattes de fixation 33 s 'étendant radialement depuis la paroi extérieure du cylindre. Les fibres constitutives de ce tricot métallique peuvent avantageusement être revêtues d'un catalyseur de réduction des oxyde d'azote ou d'un catalyseur d'oxydation, destiné à réduire les polluants NOx, HC, CO contenus dans les gaz d'échappement.
Avantageusement, à l'instar de ce qui a été décrit en relation avec la figure 2, une arrivée supplémentaire 11 de mélange combustible/comburant est mise en place, un mouvement tangentielle étant imprimé audit mélange de par l'ouverture 35 ménagée latéralement à l'extrémité libre de ladite arrivée 11 au sein du corps du brûleur.
En raison de la présence de la ou des ouvertures ou fentes latérales 31 ménagées au sein du cylindre, et corollairement du passage par celles-ci d'une partie des gaz d'échappement, on optimise la combustion de la flamme du mélange carburant/comburant, cette dernière prélevant dans lesdits gaz d'échappement l'oxygène résiduel qu'ils comportent systématiquement en raison de la combustion incomplète résultant du cycle dans le moteur proprement dit.
Avantageusement, on positionne également au sein du corps du brûleur au niveau de sa sortie avale, et plus précisément le long des sa paroi latérale interne, une chemise 37 réalisée en quartz ou en matériau vitrocéramique. La présence de cette chemise favorise une combustion à plus haute température et donc plus complète.
On a représenté au sein de la figure 7 l'implantation du brûleur précédemment décrit dans une ligne d'échappement, par exemple du type de celle décrite en relation avec la figure 3. Le conduit d'échappement contenant le brûleur débouche dans un volume permettant de disposer d'un flux homogène, et de le diriger ensuite vers l'entrée du catalyseur et du filtre à particules.
On a représenté au sein de la figure 8 une variante du brûleur des figures 6a et 6b. Celui-ci repose sur le même principe. Toutefois, on intègre au sein du corps du brûleur au voisinage de sa sortie avale un tampon 36 constitué de fibres métalliques avantageusement revêtues d'un catalyseur de réduction des oxyde d'azote ou un catalyseur d'oxydation destiné à réduire les polluants du type NOx, HC, CO contenus dans les gaz d'échappement. La présence d'un tel tampon permet d'homogénéiser le flux thermique en sortie du brûleur, et partant d'améliorer la combustion. Ce tampon pourrait également être réalisé en céramique du type nid d'abeille. On a représenté en relation avec les figures 9a et 9b une vue en section transversale du filtre à particules. Celui-ci, qu'il soit de forme cylindrique ou parallélépipédique définit une canalisation centrale s'étendant sensiblement coaxialement avec l'axe de révolution du brûleur décrit en relation avec les figures 6 et 8. Ce faisant, le brûleur en question débouche à proximité immédiate du média filtrant contenu dans le filtre, de telle sorte à chauffer directement limitativement la partie centrale dudit média. Celui-ci étant porté à la température suffisante pour brûler les particules de carbone retenues au niveau dudit filtre, et, en raison de l'énergie résultant de cette combustion, il y a propagation de toute la combustion dans tout le volume dudit filtre.
Ce faisant, ce dispositif permet de réduire très sensiblement la quantité de combustible consommé pour l'opération de régénération, puisqu'il permet en quelques sortes de ne porter qu'une faible partie du débit des gaz d'échappement à la température nécessaire pour démarrer la combustion du carbone sur le filtre. On optimise ainsi la qualité de la filtration des gaz d'échappement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Brûleur alimenté par un mélange de carburant et de comburant, destiné à générer une flamme et corollairement de la chaleur destiné à chauffer au moins un élément de traitement (21) ou de fïltration (16) des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit brûleur comprenant un corps de brûleur (9) présentant une extrémité fermée ou partiellement fermée, et du côté opposé à cette extrémité, une ouverture d'évacuation susceptible d'être reliée à une conduite d'évacuation desdits gaz d'échappement ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
" un moyen électrique d'allumage (2) dudit mélange ;
" des moyens (5, 6) pour injecter indépendamment l'un de l'autre le carburant et le comburant de manière puisée dans le corps du brûleur au contact du moyen électrique d'allumage (2) selon une fréquence bien déterminée, la fréquence de commande desdits moyens étant identique ou différente, et étant comprise entre 0,5 et 30 hertz.
2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pourcentage d'ouverture des moyens (5, 6) pour injecter respectivement le carburant et le comburant est inférieure à 80 %, et préférentiellement compris entre 10 et 50 %.
3. Brûleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un tricot métallique réfractaire (32) au niveau duquel débouche la flamme résultant de l'allumage carburant/comburant, apte à favoriser le maintien de la flamme et en outre à optimiser la qualité de la combustion.
4. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une chemise (37) réalisée en quartz ou en matériau vitrocéramique, positionnée au voisinage de sa sortie avale et le long de sa paroi interne, apte à optimiser la qualité de la combustion.
5. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au voisinage de son ouverture d'évacuation, un tampon (36) réalisé en fibres métalliques, avantageusement revêtues d'un catalyseur d'oxydation, ou en céramique en structure en nid d'abeille, également susceptible d'être imprégnée d'un catalyseur d'oxydation, ledit tampon étant apte à obtenir un flux thermique plus homogène et une qualité optimum de la combustion.
6. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour injecter le carburant et le comburant sont respectivement constitués d'un injecteur (6) et d'une électro vanne (5).
7. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ajustage de la fréquence d'injection de carburant et de comburant est réalisé au moyen d'un calculateur (1), et en ce que le signal de la fréquence est de forme carré.
8. Brûleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le calculateur (1) pilote les débits d'injection en combustible et en comburant en fonction des signaux délivrés par des capteurs de température, l'un d'entre eux étant situé dans le corps du brûleur (9) et le second à l'entrée du filtre à particules, et par un capteur de pression différentiel qui mesure la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules, et donc indiquant l'évolution de la perte de charge due au colmatage du média filtrant dudit filtre par les particules solides.
9. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mélange de combustible et de comburant débouche au moyen d'un conduit (4) dans une préchambre (3) située en amont du corps de brûleur (9), et en ce que le moyen électrique d'allumage (2) dudit mélange est positionné dans la préchambre (3).
10. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément ou des éléments céramiques (10), notamment de structure en nid d'abeilles, ou des grilles ou fibres métalliques réfractaires, disposés en sortie de la préchambre (3) ou sur le parcours de la flamme résultant du contact entre le mélange comburant/combustible et le moyen électrique d'allumage (2) dans le corps de brûleur.
11. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange de combustible et de comburant débouche au sein du corps du brûleur (9) au moyen d'au moins un conduit (7) selon une direction essentiellement tangentielle audit corps de brûleur (9), de manière à pouvoir imprimer audit mélange un mouvement tourbillonnant au sein du corps de brûleur (9).
12. Brûleur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième conduit (11) d'adduction du mélange de combustible et de comburant débouchant dans le corps de brûleur (9) selon une direction essentiellement tangentielle au corps de brûleur (9), de manière à pouvoir imprimer audit mélange un mouvement tourbillonnant au sein du corps de brûleur (9).
13. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur (19), obstruant une partie substantielle du corps de brûleur (9).
14. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le comburant est de l'air issu du turbocompresseur du moteur.
15. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'une partie des gaz d'échappement débouche tangentiellement (111, 112) dans le corps du brûleur, de telle sorte à conférer aux gaz résultant de la combustion du mélange comburant/carburant un mouvement de rotation et à accélérer la vitesse de combustion.
16. Ligne d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant au moins un orifice d'entrée des gaz issus de ladite combustion interne, au moins une cartouche de fïltration (16), destinée à piéger les particules solides contenues dans lesdits gaz d'échappement dudit moteur, et au moins un orifice d'échappement à l'atmosphère desdits gaz situé en aval de ladite cartouche de fïltration (16), caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un brûleur selon l'une des revendications 1 à 15.
17. Ligne d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant au moins un orifice d'entrée des gaz issus de ladite combustion interne, au moins un catalyseur de réduction des oxyde d'azote (21) ou un catalyseur d'oxydation (21), destinée à réduire les polluants NOx, HC, CO contenues dans lesdits gaz d'échappement dudit moteur, et au moins un orifice d'échappement à l'atmosphère desdits gaz situé en aval dudit catalyseur (21), caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un brûleur selon l'une des revendications 1 à 15.
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