FR2926595A1 - Dispositif de purification de gaz d'echappement de moteur a combustion interne. - Google Patents

Dispositif de purification de gaz d'echappement de moteur a combustion interne. Download PDF

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Abstract

Un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de la présente invention comporte un passage d'échappement (15) destiné à guider vers l'extérieur un gaz d'échappement libéré par un moteur, un catalyseur (5) prévu dans le passage d'échappement (15), un passage d'injection (24b) relié sur un côté amont du catalyseur (5) dans le passage d'échappement (15), une soupape d'injection d'additif (23) installée dans le passage d'injection (24b) afin de délivrer un additif au catalyseur (5) par l'intermédiaire du passage d'injection (24b), et une partie d'écoulement d'entrée (30) prévue dans une partie de raccordement (26) où le passage d'échappement (15) et le passage d'injection (24b) se rejoignent afin d'avoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement (15) qui s'écoule dans le passage d'injection (24b).

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ayant une structure destinée à injecter un additif devant être délivré à un catalyseur.
Pour la purification d'un gaz d'échappement d'un véhicule à moteur diesel (véhicule), afin d'empêcher l'émission dans l'air de NOx (oxydes d'azote) et de particules (matière formée de particules) contenus dans un gaz d'échappement d'un moteur diesel, un dispositif de purification de gaz d'échappement, dans lequel un catalyseur de piégeage de NOx, un catalyseur de NOx à réduction sélective, un filtre à particules diesel et équivalent sont combinés, est utilisé.
Dans ce type de dispositif de purification de gaz d'échappement, on utilise une structure telle que, dans un passage d'échappement pour l'échappement vers l'extérieur d'un gaz d'échappement libéré par un moteur, un catalyseur d'oxydation, un catalyseur de piégeage de NOx, un catalyseur de NOx à réduction sélective et équivalent appelés catalyseur de pré-étage sont prévus, et sur un côté amont du catalyseur ou un côté amont du catalyseur d'oxydation, par exemple, une soupape d'addition de carburant (prévue pour ajouter un agent de réduction) destinée à injecter un carburant en tant qu'additif exigé pour la réaction du catalyseur est prévue. Afin d'avoir la soupape d'addition de carburant qui fonctionne normalement en permanence, il est nécessaire d'éviter l'utilisation de la soupape d'addition de carburant en dépassant une température de résistance thermique ou la génération de dépôt au niveau d'une partie d'extrémité distale de la soupape d'addition de carburant qui provoque le colmatage de l'injection.
Par conséquent, il s'avère efficace de maintenir la soupape d'addition de carburant à l'écart d'un écoulement de gaz d'échappement de façon à ne pas avoir la partie d'extrémité distale qui injecte le carburant exposée à un gaz d'échappement à haute température. Un dispositif de purification de gaz d'échappement décrit dans le brevet japonais soumis à l'inspection publique numéro 2004-44483 est configuré de telle sorte qu'un passage d'injection de carburant raccordé au passage d'échappement et s'étendant est prévu au niveau du passage d'échappement et la soupape d'addition de carburant est installée au niveau d'une partie d'extrémité distale du passage d'injection de carburant de telle sorte que le carburant de la soupape d'addition de carburant est injecté depuis un point éloigné du gaz d'échappement dans le passage d'échappement à travers le passage d'injection de carburant. Puisque, dans une structure telle que le carburant est injecté depuis un point éloigné de l'écoulement de gaz d'échappement, le passage d'injection de carburant est en retrait par rapport au passage d'échappement, un écoulement du gaz d'échappement s'écoulant à travers le passage d'échappement atteint difficilement l'intérieur du passage d'injection de carburant. C'est-à-dire que, puisqu'une partie stagnante apparaît facilement dans le passage d'injection de carburant, le carburant évaporé dans le passage d'injection de carburant peut facilement s'accumuler dans le passage d'injection de carburant. Le carburant évaporé accumulé dans le passage d'injection de carburant devient un liant au point d'avoir de la suie contenue dans le gaz d'échappement qui adhère à une surface de paroi du passage d'injection de carburant et génère un dépôt. Puisque le dépôt s'accumule sur la surface de paroi du passage d'injection de carburant chaque fois que le carburant est injecté, il y a une possibilité que le passage d'injection de carburant soit bloqué par le dépôt accumulé.
La présente invention a été faite en raison des circonstances ci-dessus et a pour but de procurer un dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne qui supprime la génération d'un dépôt d'un additif dans un passage d'injection.
Le dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la présente invention est pourvu d'un passage d'échappement destiné à guider vers l'extérieur un gaz d'échappement libéré par un moteur, d'un catalyseur prévu au niveau du passage d'échappement, d'un passage d'injection relié à un côté amont du catalyseur dans le passage d'échappement, d'une soupape d'injection d'additif installée dans le passage d'injection et délivrant un additif au catalyseur par l'intermédiaire du passage d'injection, et d'une partie d'écoulement d'entrée prévue dans une partie de raccordement où ledit passage d'échappement et ledit passage d'injection se rejoignent de façon à avoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement qui s'écoule dans le passage d'injection.
Selon le dispositif de purification de gaz d'échappement configuré comme ci-dessus, grâce à l'écoulement d'entrée du gaz d'échappement dans le passage d'injection, une stagnation de l'additif ou de la suie dans le passage d'injection est réduite, et une génération de dépôts dans le passage d'injection peut être supprimée. Il en résulte que l'additif peut être injecté à partir de la soupape d'injection d'additif de manière favorable en permanence, et la performance de purification de gaz d'échappement peut être maintenue de manière favorable en permanence. Dans un aspect préféré de la présente invention, la partie d'écoulement d'entrée est pourvue d'un passage d'écoulement d'entrée de façon à avoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement qui s'écoule dans le passage d'injection et de moyens de formation d'écoulement de balayage destinés à modifier un écoulement du gaz d'échappement qui s'écoule dans le passage d'injection depuis le passage d'écoulement d'entrée en un écoulement destiné à balayer l'intérieur du passage d'injection. Un balayage dans le passage d'injection peut ainsi être efficacement réalisé. De même, dans un autre aspect préféré de la présente invention, la partie d'écoulement d'entrée est formée avec une partie de coin formée par le passage d'injection et une partie sur un côté amont d'une partie à laquelle le passage d'injection dans le passage d'échappement est relié est agrandie vers l'extérieur.
Ainsi, quand le passage d'échappement et le passage d'injection doivent être fabriqués, la partie d'écoulement d'entrée peut être réalisée seulement en changeant les formes du passage d'échappement et du passage d'injection. Dans encore un autre aspect de la présente invention, la partie d'écoulement d'entrée est un élément de tuyau d'introduction avec une première extrémité reliée au passage d'injection et l'autre extrémité reliée à une partie sur la partie du côté amont du passage d'injection dans le passage d'échappement. Par conséquent, le passage d'écoulement d'entrée peut être réalisé sans trop changer la forme du passage d'échappement, en prévoyant l'élément de tuyau d'introduction. Les moyens de formation d'écoulement de balayage sont, dans un aspect préféré de la présente invention, pourvus d'une partie de collision où le gaz d'échappement introduit par le passage d'écoulement d'entrée frappe la surface de paroi du passage d'injection et sont configurés de telle sorte que l'intérieur du passage d'injection est balayé par l'écoulement du gaz d'échappement généré par la collision. Le balayage dans le passage d'injection peut ainsi être efficacement réalisé avec une structure simple. En outre, les moyens de formation d'écoulement de balayage ont, dans un autre aspect préféré de la présente invention, le passage d'écoulement d'entrée ouvert dans le passage d'injection avec un décalage par rapport à un axe du passage d'injection de telle sorte qu'un écoulement tourbillonnant du gaz d'échappement est généré dans le passage d'injection, et l'intérieur du passage d'injection est balayé par l'écoulement tourbillonnant. L'intérieur du passage d'injection peut ainsi être efficacement balayé également par une structure simple. Dans un autre aspect préféré de la présente invention, le passage d'échappement a une partie coudée, et le passage d'injection s'étend vers l'extérieur au milieu de la partie coudée dans le passage d'échappement. Ainsi, une structure destinée à balayer facilement le passage d'injection en utilisant une partie de fourche formée par le passage d'injection de l'additif et la partie coudée peut être construite. De même, dans un autre aspect préféré de la présente invention, le passage d'injection est formé par un élément de tuyau prévu séparément du passage d'échappement et ayant sa partie d'extrémité distale qui dépasse dans le passage d'échappement, et la partie d'écoulement d'entrée est formée au niveau de l'extrémité distale de l'élément de tuyau et est une partie encochée destinée à recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement. Le balayage dans le passage d'injection de l'additif peut ainsi être effectué avec une structure simple utilisant un élément de tuyau dans lequel une partie encochée est formée au niveau de la partie d'extrémité distale.
La partie encochée est formée en encochant en diagonale la partie d'extrémité distale de l'élément de tuyau dans un aspect préféré, de façon à avoir une partie d'introduction destinée à recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement. Le balayage dans le passage d'injection de l'additif peut ainsi être réalisé avec une structure simple. De même, la partie encochée dans un autre aspect préféré est une fente formée sur une partie de paroi de l'élément de tuyau, s'étendant dans une direction axiale, de telle sorte qu'une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement s'écoule à l'intérieur de l'élément de tuyau depuis la fente. Le balayage dans le passage d'injection de l'additif peut ainsi être réalisé.
Une portée supplémentaire de l'application de la présente invention deviendra évidente à partir de la description détaillée faite ci-après. Cependant, il est évident que la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en indiquant des formes de réalisation préférées de l'invention, sont donnés à titre d'illustration seulement, puisque différents changements et modifications dans l'esprit et la portée de l'invention deviendront évidents pour les hommes du métier grâce à cette description détaillée.
La présente invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée faite ci-dessous et aux dessins annexés qui sont donnés à titre d'illustration seulement, et ainsi ne sont pas une limitation de la présente invention, et dans lesquels : La figure 1 est une vue de côté illustrant un dispositif entier de purification de gaz d'échappement selon une première forme de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est une vue en coupe de côté destinée à expliquer un état de balayage d'un passage d'injection de carburant ; La figure 3 est une vue en coupe suivant la flèche le long de la ligne A-A de la figure 1 ; La figure 4 est une vue en perspective illustrant une partie essentielle de la figure 1 ; La figure 5 est une vue en plan illustrant d'une manière similaire la partie essentielle de la figure 1 ; La figure 6 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 7 est une vue en perspective illustrant la partie essentielle de la figure 6 ; La figure 8 est une vue en plan illustrant d'une manière similaire la partie essentielle de la figure 6 ; La figure 9 est une vue en coupe suivant la flèche le long de la ligne B-B de la figure 7 ; La figure 10 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une troisième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 11 est une vue en coupe suivant la flèche le long de la ligne C-C de la figure 10 ; La figure 12 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 13 est une vue en coupe suivant la flèche le long de la ligne D-D de la figure 12 ; La figure 14 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une cinquième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 15 est une vue en coupe suivant la ligne E-E de la figure 14 ; La figure 16 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une sixième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 17 est une vue en perspective illustrant une partie essentielle de la figure 16 ; La figure 18 est une vue en coupe illustrant un dispositif de purification de gaz d'échappement selon une septième forme de réalisation de la présente invention ; La figure 19 est une vue en perspective illustrant une partie essentielle de la figure 18 ; La figure 20A est une vue en coupe de côté illustrant un écoulement d'un gaz d'échappement dans un passage d'injection de carburant 24b dans la figure 18 ; La figure 20B est une vue en coupe verticale illustrant un écoulement d'un gaz d'échappement dans le passage d'injection de carburant 24b dans la figure 18 ; La figure 21A est une vue en coupe de côté illustrant un écoulement d'un gaz d'échappement dans le passage d'injection de carburant 24b dans une variante ; et La figure 21B est une vue en coupe verticale illustrant un écoulement d'un gaz d'échappement dans le passage d'injection de carburant 24b dans la variante.
La présente invention va être décrite ci-dessous sur la base d'une première forme de réalisation illustrée dans les figures 1 à 5. La figure 1 montre un dispositif d'échappement de moteur à combustion interne tel qu'un moteur diesel, par exemple. La référence 1 dans la figure désigne un corps principal de moteur dans un moteur diesel, la un collecteur d'échappement (seulement une partie de celui-ci est représentée) du corps principal de moteur 1, et 2 un turbocompresseur relié à une sortie du collecteur d'échappement la, respectivement. Au niveau d'une sortie d'échappement du turbocompresseur 2 est prévu un dispositif de purification de gaz d'échappement 3. Dans le dispositif de purification de gaz d'échappement 3 est utilisée une structure dans laquelle un système d'élimination de NOx 3a destiné à stocker des NOx (oxydes d'azote) dans le gaz d'échappement et à réduire et enlever régulièrement les NOx stockés et un système de piégeage de particules 3b destiné à piéger les particules (matière formée de particules) sont combinés.
Par exemple, dans le système d'élimination de NOx 3a est utilisée une configuration dans laquelle un pot catalytique 6 relié à la sortie d'échappement du turbocompresseur de façon à aller vers le bas et incorporant un catalyseur d'oxydation 5 afin d'être un catalyseur de pré-étage, un pot catalytique 9 relié latéralement à l'arrière du pot catalytique 6 et incorporant un catalyseur de piégeage de NOx 8, et une soupape d'addition de carburant (soupape d'injection d'additif) 23 destinée à délivrer du carburant pour la réaction de catalyse, qui est un additif comme cela sera décrit plus tard, sont combinés. Dans le système de piège 3b est utilisée la configuration dans laquelle un pot catalytique 12 incorporant un filtre à particules 11 est relié au pot catalytique 9. Ces pots catalytiques 6, 9, 12 et une partie de raccordement 13 reliant les pots l'un à l'autre constituent un passage d'échappement 15 destiné à guider vers l'extérieur un gaz d'échappement libéré par le corps principal de moteur 1 du moteur diesel.
Un logement cylindrique vertical contenant le catalyseur d'oxydation 5 du pot catalytique 6 est constitué en montant un corps d'entrée 19a et un corps d'entrée 19b aux deux parties d'extrémité d'une partie de corps cylindrique 18. Le corps d'entrée 19a sur un côté supérieur, par exemple, est moulé sensiblement en forme de L et a une partie d'entrée 17a reliée au turbocompresseur 2 disposé latéralement. Le corps d'entrée 19b sur le côté inférieur dépasse vers le bas et a une partie de sortie 17b qui communique avec le pot catalytique 9 disposé vers le bas. Afin de contenir le dispositif de purification de gaz d'échappement 3 dans un compartiment moteur (non représentée) d'un véhicule en un point immédiatement après le côté d'échappement du moteur diesel dans le passage d'échappement 15 avec le logement 17, une partie coudée 15a coudée en forme de L est formée. C'est-à-dire qu'un espace pour l'installation d'un catalyseur est assuré par une partie de corps 18 disposée vers le bas par rapport à la partie coudée 15a. Le catalyseur d'oxydation 5 est installé dans la partie de corps 18 disposée immédiatement au-dessous de la partie coudée 15a. La soupape d'addition de carburant 23 est prévue, afin d'injecter un carburant exigé pour la réaction de catalyse dans le catalyseur d'oxydation 5, en un point immédiatement au-dessus du catalyseur d'oxydation 5 telle que sur un côté de circonférence extérieure de la partie coudée 15a, par exemple, afin d'éviter une limitation d'espace. La soupape d'addition de carburant 23 a une partie d'injection de carburant destinée à injecter du carburant au niveau d'une partie d'extrémité distale. Depuis la partie de circonférence extérieure sur le côté de sortie de la partie coudée 15a (partie coudée de passage d'échappement) s'étend une partie cylindrique 24 s'étendant dans une direction à l'écart de la partie coudée 15a, c'est-à-dire vers l'extérieur. La soupape d'addition de carburant 23 est installée au niveau d'une partie d'extrémité distale de la partie cylindrique 24 s'étendant depuis le milieu de la partie coudée 15a en utilisant une bride de montage 24a et une base 25. La partie d'injection de carburant au niveau de la partie d'extrémité distale de la soupape d'addition de carburant 23 est ainsi face à un passage d'injection de carburant 24b servant de passage d'injection d'additif formé par un espace interne de la partie cylindrique 24. Le passage d'injection de carburant 24b est incliné vers le côté opposé à une direction coudée de la partie coudée 15a, et le passage d'injection de carburant 24b est dirigé vers une face d'extrémité d'entrée du catalyseur d'oxydation 5. Le carburant exigé pour la réaction de catalyse est ainsi injecté vers le catalyseur d'oxydation 5 depuis un point éloigné de l'écoulement de gaz d'échappement. La référence 25a désigne un passage d'eau de refroidissement formé à l'intérieur de la base 25. Dans la structure du système d'injection, en un point formant une partie de raccordement 26 où le passage d'injection de carburant 24 et le passage d'échappement 15 se rejoignent, c'est-à-dire entre une extrémité de base du passage d'injection de carburant 24b et une partie 15b du passage d'échappement 15 s'élevant tout en se coudant immédiatement vers le côté amont, est prévue une partie d'écoulement d'entrée 30. La partie d'écoulement d'entrée 30 balaye l'intérieur du passage d'injection de carburant 24b avec une partie du gaz d'échappement qui s'écoule dans la partie coudée 15a. Des sections de chaque partie de la partie d'écoulement d'entrée 30 sont représentées dans les figures 2 et 3, et des aspects de chaque partie de la partie d'écoulement d'entrée 30 sont représentés dans les figures 4 et 5.
La partie d'écoulement d'entrée 30 a un passage d'écoulement d'entrée 33 destiné à recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement 15 pour le balayage et des moyens de formation d'écoulement de balayage 36 destinés à faire du gaz d'échappement reçu un écoulement de gaz d'échappement approprié au balayage. Plus spécialement, le passage d'écoulement d'entrée 33 est construit de telle sorte que, comme cela est représenté dans les figures 2 à 5, une paroi supérieure d'une partie de fourche 35 depuis une partie d'extrémité de base de la partie cylindrique 24 jusqu'à la partie 15b (partie de tuyau sur le côté de sortie de la partie coudée 15a) dans le passage d'échappement qui forme un angle aigu immédiatement en amont de la partie d'extrémité de base est agrandie vers l'extérieur et seul le passage d'échappement 15 au-dessus de la partie de fourche 35 est agrandi localement. La référence 20 dans les figures 1 à 3 désigne une partie de paroi agrandie comme ci-dessus. Le passage d'écoulement d'entrée 33 est formé dans une section de passage d'écoulement considérablement rétrécie à partir de la section de passage d'écoulement de la partie coudée l5a comme cela est représenté dans les figures 3 et 5. La partie d'écoulement d'entrée 33 admet une partie du gaz d'échappement par une entrée 33a ouverte dans la partie 15b de telle sorte que le gaz d'échappement est introduit depuis une sortie 33b ouverte dans la partie d'extrémité de base de la partie cylindrique 24 jusqu'au passage d'injection de carburant 24b. Afin de permettre au passage d'écoulement d'entrée 33 d'être facilement formé, une structure divisée en deux afin d'avoir une face divisée 21 au niveau du centre dans le sens de la largeur du passage d'écoulement d'entrée 33 est utilisée dans le corps d'entrée 19a comme cela est représenté dans la figure 5.
Les moyens de formation de balayage d'écoulement 36 utilisent une structure dans laquelle une partie de collision 37 frappée par le gaz d'échappement guidé hors du passage d'écoulement d'entrée 33 est formée sur une surface de paroi du passage d'injection de carburant 24b comme cela est représenté dans la figure 2. Plus spécialement, la partie de collision 37 est une partie de surface de paroi faisant face à la sortie 33b dans les surfaces de paroi du passage d'injection de carburant 24b. Un écoulement de collision du gaz d'échappement qui frappe la partie de collision 37 s'écoule ainsi le long de la surface de paroi du passage d'injection de carburant 24 dans sa profondeur. Grâce à l'écoulement d'entrée de l'écoulement de collision, le gaz d'échappement circule dans le passage d'injection de carburant 24, et un carburant évaporé et de la suie dans le passage d'injection de carburant 24 sont chassés. Le carburant injecté par la soupape d'addition de carburant 23 est utilisé pour générer un agent de réduction grâce à la réaction du catalyseur d'oxydation 5, réduire et enlever les NOx et SOx stockés dans le catalyseur de piégeage de NOx 8 par l'agent de réduction, et brûler et enlever les particules piégées par le filtre à particules 11 grâce à de la chaleur obtenue d'une manière similaire par la réaction du catalyseur d'oxydation 5. Ainsi, la soupape d'addition de carburant 23 est configurée pour injecter du carburant quand une réaction de catalyse telle que la réduction et l'évacuation des NOx et SOx ou la combustion et l'élimination des particules est exigée lors du fonctionnement du moteur diesel grâce à une partie de commande commandant le moteur diesel telle qu'une unité de commande électronique (non représentée), par exemple. Une action du dispositif de purification de gaz d'échappement 3 configuré comme ci-dessus va ensuite être expliquée.
Pendant le fonctionnement du moteur diesel, un gaz d'échappement libéré par le moteur diesel est, comme cela est représenté dans la figure 1, libéré vers l'extérieur en passant par le collecteur d'échappement la, le turbocompresseur 2, la partie coudée 15a, le catalyseur d'oxydation 5, le catalyseur de piégeage de NOx 8, et le filtre à particules 11. Le NOx contenu dans le gaz d'échappement est stocké dans le catalyseur de piégeage de NOx 8, et des particules sont piégées d'une manière similaire par le filtre à particules 11. On suppose qu'un moment pour l'élimination des NOx, SOx stockés et des particules piégées est venu et que la soupape d'addition de carburant 23 est actionnée.
Un carburant destiné à éliminer les NOx, SOx, et particules est alors injecté depuis la partie d'injection de carburant de la soupape d'addition de carburant 23 vers la face d'extrémité d'entrée du catalyseur d'oxydation 5 pendant un temps prédéterminé à travers le passage d'injection de carburant 24b comme cela est représenté dans la figure 1. Un agent de réduction est ainsi généré, les NOx et SOx stockés dans le catalyseur de piégeage de NOx 8 sont réduits et éliminés par l'agent de réduction, et grâce à la chaleur obtenue par la réaction du catalyseur d'oxydation 5, des particules piégées par le filtre à particules 11 sont brûlées et éliminées. A ce moment-là, une partie du gaz d'échappement est guidée en continu vers le passage d'injection de carburant 24b par le passage d'écoulement d'entrée 33 depuis la partie coudée 15a comme cela est représenté par une flèche a dans les figures 2, 4, et 5. Le gaz d'échappement frappe la partie de collision 37 dans le passage d'injection de carburant 24b. L'écoulement de collision généré au niveau de la collision s'écoule le long de la surface de paroi du passage d'injection de carburant 24b comme cela est représenté par une flèche b dans la profondeur. Ensuite, comme cela est représenté dans la figure 2, le gaz d'échappement tourne au niveau de l'extrémité terminale du passage d'injection de carburant 24b et retourne et circule dans le passage d'injection de carburant 24b afin de nettoyer l'intérieur du passage d'injection de carburant 24b. Grâce à ce balayage, le carburant évaporé et la suie dans le passage d'injection de carburant 24b, c'est-à-dire une substance provoquant la génération d'un dépôt et équivalent sont chassés du passage d'injection de carburant 24b. Par conséquent, le carburant évaporé ou la suie ne s'accumule pas dans le passage d'injection de carburant 24, et la génération du dépôt dans le passage d'injection de carburant 24b est supprimée. Il en résulte que la soupape d'addition de carburant 23 peut injecter le carburant d'une manière favorablement en permanence, et la performance de purification de gaz d'échappement peut être maintenue d'une manière favorablement en permanence. De plus, la structure dans laquelle le passage d'écoulement d'entrée 33 est formé par agrandissement au niveau de la partie de raccordement 26 et le gaz d'échappement guidé vers l'extérieur par le passage d'écoulement d'entrée 33 est transformé en un écoulement approprié au balayage est simple. Par ailleurs, la structure de balayage du type à collision peut balayer efficacement le carburant évaporé et la suie accumulés dans le passage d'injection de carburant 24b seulement en ayant le gaz d'échappement qui frappe. En particulier, puisque le passage d'injection de carburant 24b et la soupape d'addition de carburant 23 sont installés au niveau de la partie coudée 15a, une structure destinée à balayer l'intérieur du passage d'injection de carburant 24b en utilisant la partie de fourche 35 formée par le passage d'injection de carburant 24b et la partie 15 peut facilement être construite.
Les figures 6 à 9 illustrent une deuxième forme de réalisation de la présente invention. Dans cette forme de réalisation, le passage d'injection de carburant 24b est balayé en utilisant une autre partie d'écoulement d'entrée du type à tourbillon 40 séparée de la partie de balayage du type à collision dans la première forme de réalisation. Plus spécialement, une partie d'écoulement d'entrée 40 de la présente forme de réalisation a la sortie 33b de la partie d'écoulement d'entrée 33 ouverte au niveau d'un point décalé vers le côté par rapport au centre du passage d'injection de carburant 24b, plus spécialement, un point dans une direction de tangente du passage d'injection de carburant 24b en tant que moyens de formation d'écoulement de balayage 36 comme cela est représenté dans les figures 8 et 9 de telle sorte que le gaz d'échappement est introduit dans le passage d'injection de carburant 24b le long de la circonférence depuis le côté aval du passage d'injection de carburant 24. Grâce à l'introduction du gaz d'échappement, un écoulement tourbillonnant a est généré dans le passage d'injection de carburant 24b comme cela est représenté dans les figures 6 à 8, et le carburant évaporé et la suie accumulés dans le passage d'injection de carburant 24b sont aspirés par une dépression générée au niveau de la partie centrale de l'écoulement tourbillonnant a. En ce qui concerne l'aspiration, puisqu'une performance d'aspiration plus élevée est assurée quand une vitesse d'écoulement de l'écoulement tourbillonnant a est plus grande, comme cela est représenté dans la figure 7, une partie d'étranglement 33c est formée sur le côté de sortie du passage d'écoulement d'entrée 33. Le carburant évaporé et la suie peuvent être facilement amenés à s'écouler hors du passage d'injection de carburant également par l'aspiration par l'écoulement tourbillonnant comme ci-dessus, et le même effet que dans la première forme de réalisation peut être obtenu. Le type d'écoulement tourbillonnant a également une structure simple.
Dans les figures 6 à 9, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la première forme de réalisation et la description est omise. Les figures 10 et 11 illustrent une troisième forme de réalisation de la présente invention. La présente forme de réalisation utilise un passage d'écoulement d'entrée 43 dans une structure séparée, et pas le passage d'écoulement d'entrée 33 dans une structure intégrale comme dans la première forme de réalisation. Plus spécialement, le passage d'écoulement d'entrée 43 a une première partie d'extrémité d'un élément de tuyau d'introduction de gaz d'échappement 45 constitué par un élément de tuyau qui communique avec un point sur le côté aval du passage d'injection de carburant 24b et 25 l'autre partie d'extrémité qui communique avec une partie 15b dans le passage d'échappement 15 immédiatement en amont du passage d'injection de carburant 24b et est formé en reliant les tous l'un à l'autre par une partie de tuyau d'introduction de gaz d'échappement 45. La structure de 30 balayage peut également être facilement construite avec cette structure. Le gaz d'échappement s'écoulant depuis le passage d'écoulement d'entrée 43 dans le passage d'injection de carburant 24b frappe la partie de collision 37 sur la 20 surface de paroi du passage d'injection de carburant 24b d'une manière similaire aux moyens de formation d'écoulement de balayage 36 dans la première forme de réalisation afin de chasser le carburant évaporé et la suie du passage d'injection de carburant 24b. Ainsi, dans les figures 10 et 11, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la première forme de réalisation et la description est omise. Les figures 12 et 13 illustrent une quatrième forme de réalisation de la présente invention. Dans la présente forme de réalisation, le passage d'écoulement d'entrée 43 dans la structure séparée citée dans la troisième forme de réalisation est appliqué à la partie d'écoulement d'entrée du type à écoulement tourbillonnant 40 citée dans la deuxième forme de réalisation. Plus spécialement, une partie d'extrémité de l'élément de tuyau d'introduction de gaz d'échappement 45 constitué par l'élément de tuyau est amenée à communiquer avec le passage d'injection de carburant 24b depuis la direction de tangente. C'est-à-dire que la première partie d'extrémité de l'élément de tuyau d'introduction 45 est amenée à communiquer avec une position décalée par rapport à l'axe du passage d'injection 24b. De plus, la partie d'extrémité est inclinée vers le côté aval du passage d'injection 24b. De même, l'autre partie d'extrémité est amenée à communiquer avec la partie de passage d'échappement 15b immédiatement en amont du passage d'injection 24b de telle sorte que le gaz d'échappement introduit par la partie de tuyau d'introduction de gaz d'échappement 45 dans le passage d'injection 24b s'écoule vers l'aval tout en tourbillonnant. Avec cette structure, la structure de balayage peut également être facilement construite.
Dans les figures 12 et 13, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la deuxième forme de réalisation et la description est omise. Les figures 14 et 15 illustrent une cinquième forme de réalisation de la présente invention. La présente forme de réalisation est une variante de la quatrième forme de réalisation et a la partie de tuyau d'introduction de gaz d'échappement 45 formée par l'élément de tuyau de la quatrième forme de réalisation moulée intégralement avec la partie coudée 15a du passage d'échappement 15 et la partie cylindrique 24 du passage d'injection 24b. Dans les figures 14 et 15, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la quatrième forme de réalisation et la description est omise. Les figures 16 et 17 illustrent une sixième forme de réalisation de la présente invention. La présente forme de réalisation est différente des première à cinquième formes de réalisation et a une structure dans laquelle le passage d'injection de carburant 24b est constitué en utilisant un élément de tuyau 50 séparé d'un élément formant le passage d'échappement 15 et une partie du gaz d'échappement provenant de la partie coudée 15a est introduite dans le passage d'injection de carburant 24b. Plus spécialement, l'élément de tuyau 50 a une partie encochée 50a formée au niveau de la partie d'extrémité distale afin de recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage de gaz d'échappement, et la soupape d'addition de carburant 23 est installée au niveau de la partie d'extrémité arrière. Une partie diagonale 51 dans laquelle une partie d'extrémité distale de l'élément de tuyau 50 est encochée en diagonale comme cela est représenté dans les figures 16 et 17 est formée au niveau de la partie encochée 50a. L'élément de tuyau 50 est inséré et monté depuis une partie d'orifice 52 pour l'insertion formée sur le côté de sortie de la partie coudée 15a, et une ouverture de la partie encochée en diagonale 51 formée au niveau de l'extrémité distale est disposée vers le côté amont du passage d'échappement 15 et l'ouverture devient un orifice d'introduction 53 destiné à recevoir le gaz d'échappement. La partie encochée en diagonale 51 au niveau de l'extrémité distale de l'élément de tuyau 50 est disposée de façon à dépasser dans la partie coudée 15a et forme la partie de raccordement 26 avec le passage d'échappement 15. Selon cette structure, une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans la partie coudée 15a du passage d'échappement 15 comme cela est représenté par une flèche c dans les figures 16 et 17 s'écoule dans le passage d'injection de carburant 24b formé par l'élément de tuyau 50 depuis l'orifice d'introduction 53 et balaye l'intérieur du passage d'injection de carburant 24b. Grâce au balayage, des substances provoquant une génération de dépôts et équivalent telles que le carburant évaporé et la suie accumulés dans le passage d'injection de carburant 24b sont chassées dans le passage d'échappement 15. Ainsi, d'une manière similaire aux première et troisième formes de réalisation, la génération des dépôts peut être supprimée avec la structure simple. En particulier, avec l'élément de tuyau 50 utilisant la partie encochée en diagonale 51, en changeant la valeur de dépassement de l'extrémité distale ou en modifiant un angle encoché de la partie encochée en diagonale 51, une quantité de gaz d'échappement devant être introduite peut être ajustée et peut être facilement adaptée à un moteur avec des spécifications différentes telles qu'un déplacement.
Dans les figures 16 et 17, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la première forme de réalisation et la description est omise. Les figures 18 à 202 illustrent une septième forme de réalisation de la présente invention. La présente forme de réalisation a une partie encochée formée par une fente 55 s'étendant dans une direction axiale de l'élément de tuyau 50 comme cela est représenté dans la figure 19, pas comme la partie encochée en diagonale 51 citée dans la sixième forme de réalisation. C'est-à-dire qu'une ouverture de la fente 55 est réalisée sous la forme d'un orifice d'introduction 56 destiné à recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement 15. L'orifice d'introduction 56 est disposé à l'opposé de l'écoulement de gaz d'échappement comme cela est représenté dans la figure 18. La fente 55 est prévue de façon à dépasser dans la partie coudée 15a et forme la partie de raccordement 26 avec le passage d'échappement 15.
Avec cette structure, une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans la partie coudée 15a du passage de gaz d'échappement 15 s'écoule dans le passage d'injection de carburant 24b formé par l'élément de tuyau 50 depuis l'orifice d'introduction 56 formé par la fente 55 comme cela est représenté par une flèche d dans les figures 18, 20A, et 20B et balaye l'intérieur du passage d'injection de carburant 24b. Grâce au balayage, le carburant évaporé et la suie accumulés dans le passage d'injection de carburant 24b sont chassés dans le passage d'échappement 15. Ainsi, d'une manière similaire à la sixième forme de réalisation, la génération des dépôts peut être supprimée avec la structure simple. De plus, en changeant la valeur de dépassement de l'extrémité distale ou en modifiant la dimension de largeur de la fente dans l'élément de tuyau 50 utilisant la fente 55, la quantité de gaz d'échappement devant être introduite peut être ajustée et facilement adaptée à un moteur avec des spécifications différentes telles qu'un déplacement. De même, comme cela est représenté dans une variante dans les figures 21A et 21B, si l'orientation de la fente 55 est positionnée non pas sur l'avant de l'écoulement de gaz d'échappement mais avec un décalage dans une direction latérale, comme cela est représenté par une flèche e dans les figures 21A et 21B, une partie du gaz d'échappement dans la partie coudée 15a est introduite dans le passage d'injection de carburant 24b tout en tourbillonnant depuis l'orifice d'introduction 56 formé par la fente 55, et le carburant évaporé et la suie accumulés dans le passage d'injection de carburant 24b peuvent être aspirés par une dépression générée au niveau de la partie centrale de l'écoulement tourbillonnant. Ainsi, la structure avec la fente 55 formée a un avantage tel que le balayage en utilisant un écoulement de collision et le balayage en utilisant un écoulement tourbillonnant peuvent être utilisés de manière sélective selon les spécifications. Dans les figures 18 à 21B, les mêmes références sont données aux mêmes parties que dans la sixième forme de réalisation, et la description est omise. La présente invention n'est pas limitée à l'une quelconque des formes de réalisation mentionnées ci-dessus mais est susceptible de connaître différents changements dans une plage qui ne s'écarte pas de l'essentiel de la présente invention. Par exemple, dans la forme de réalisation mentionnée ci-dessus, la présente invention est appliquée à un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel une soupape d'addition de carburant est prévue sur un côté de circonférence extérieure d'une partie coudée d'un passage de gaz d'échappement, mais sans être limité à cela, la présente invention peut être appliquée à un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel la soupape d'addition de carburant est prévue sur un côté de circonférence intérieure de la partie coudée. Il va sans dire que la présente invention peut être appliquée non pas à un dispositif de purification de gaz d'échappement ayant un passage d'échappement avec une partie coudée comme dans les formes de réalisation mentionnées ci-dessus mais à un dispositif de purification de gaz d'échappement ayant un passage d'échappement sans partie coudée. Bien sûr, dans les formes de réalisation mentionnées ci-dessus, un cas dans lequel la présente invention est appliquée à un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel un catalyseur d'oxydation est utilisé comme catalyseur immédiatement en aval de la partie coudée et un catalyseur de piégeage de NOx et un filtre à particules sont prévus en aval a été cité, mais sans être limité à cela, la présente invention peut être appliquée à d'autres types de purification du dispositif de purification de gaz d'échappement tels qu'un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel un catalyseur de piégeage de NOx est utilisé comme catalyseur immédiatement en aval de la partie coudée, un filtre à particules est prévu en aval et une soupape d'addition est prévue en amont du catalyseur de piégeage de NOx, un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel un catalyseur de piégeage de NOx est utilisé comme catalyseur immédiatement en aval de la partie coudée, un catalyseur d'oxydation, un filtre à particules sont prévus en aval et une soupape d'addition est prévue en amont du catalyseur de piégeage de NOx, ou un dispositif de purification de gaz d'échappement dans lequel un catalyseur de réduction sélective ou un filtre à particules est prévu immédiatement en aval de la soupape d'injection d'additif. De plus, dans les formes de réalisation mentionnées ci-dessus, du carburant est utilisé comme additif dans la description, mais l'additif peut être n'importe quelle matière tant qu'il est délivré à un catalyseur, et il peut s'agir de pétrole léger, d'essence, d'éthanol, d'éther diméthylique, de gaz naturel, de gaz propane, d'urée, d'ammoniaque, d'hydrogène, d'oxyde de carbone et équivalent comme agent de réduction, par exemple. De même, il peut s'agir d'une substance autre que l'agent de réduction et il peut s'agir d'air, d'azote, de dioxyde de carbone et équivalent afin de refroidir le catalyseur ou d'air et d'oxyde cérique afin de favoriser la combustion et l'élimination de la suie piégée par le filtre à particules, par exemple.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte : un passage d'échappement (15) destiné à guider vers l'extérieur un gaz d'échappement libéré par un moteur ; un catalyseur (5) prévu dans ledit passage d'échappement (15) ; un passage d'injection (24b) relié à un côté amont dudit catalyseur (5) dans ledit passage d'échappement (15) ; une soupape d'injection d'additif (23) installée dans ledit passage d'injection (24b) et délivrant un additif audit catalyseur (5) par l'intermédiaire du passage d'injection (24b) ; et une partie d'écoulement d'entrée (30) prévue dans une partie de raccordement (26) où ledit passage d'échappement (15) et ledit passage d'injection (24b) se rejoignent afin d'avoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans ledit passage d'échappement (15) qui s'écoule dans ledit passage d'injection (24b).
2. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie d'écoulement d'entrée (30) est pourvue d'un passage d'écoulement d'entrée (33) afin d'avoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans ledit passage d'échappement (15) qui s'écoule dans ledit passage d'injection (24b) ; et des moyens de formation d'écoulement de balayage (36) 30 destinés à modifier un écoulement du gaz d'échappement quis'écoule dans ledit passage d'injection (24b) depuis le passage d'écoulement d'entrée (33) en un écoulement destiné à balayer l'intérieur du passage d'injection (24b).
3. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite partie d'écoulement d'entrée (30) est formée en agrandissant une partie de coin formée par ledit passage d'injection (24b) et une partie sur un côté amont depuis une partie où le passage d'injection (24b) dans ledit passage d'échappement (15) est relié à l'extérieur.
4. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite partie d'écoulement d'entrée est un élément de tuyau d'introduction (45) ayant une première extrémité reliée audit passage d'injection (24b) et l'autre extrémité reliée à une partie sur le côté amont par rapport audit passage d'injection (24b) dans ledit passage d'échappement (15).
5. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de formation d'écoulement de balayage (36) sont pourvus d'une partie de collision contre laquelle frappe le gaz d'échappement qui s'écoule dedans depuis ledit passage d'écoulement d'entrée (33) sur une surface de paroi dudit passage d'injection (24b) ; et l'écoulement du gaz d'échappement généré par la collision balaye l'intérieur dudit passage d'injection (24b).
6. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de formation d'écoulement de balayage (36) sont ouverts dans le passage d'injection (24b) avec un décalage par rapport à un axe dudit passage d'injection (24b) de telle sorte que le passage d'écoulement d'entrée (43) génère un écoulement tourbillonnant du gaz d'échappement dans ledit passage d'injection (24b) ; et l'écoulement tourbillonnant balaye l'intérieur dudit passage d'injection (24b).
7. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit passage d'échappement (15) a une partie coudée (15a) ; et ledit passage d'injection (24b) s'étend vers l'extérieur depuis le milieu de ladite partie coudée (15a) dans ledit passage d'échappement {15).
8. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit passage d'injection (24b) est formé par un élément de tuyau séparé dudit passage d'échappement (15) et prévu de telle sorte que sa partie d'extrémité distale dépasse dans ledit passage d'échappement (15) ; et ladite partie d'écoulement d'entrée (30) est une partie encochée formée au niveau de la partie d'extrémité distale dudit élément de tuyau afin de recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans ledit passage d'échappement (15) .
9. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite partie encochée est formée en encochant en diagonale la partie d'extrémité distale dudit élément de tuyau de façon à devenir un orifice d'introduction destiné à recevoir une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans ledit passage d'échappement (15).
10. Dispositif de purification de gaz d'échappement de moteur à combustion interne selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite partie encochée forme une fente s'étendant dans une direction axiale sur une partie de paroi dudit élément de tuyau, et une partie du gaz d'échappement s'écoulant dans ledit passage d'échappement (15) s'écoule dans l'élément de tuyau par la fente.
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