FR3097775A1

FR3097775A1 - Ensemble de purification d’un gaz d’échappement, ligne d’échappement et véhicule

Info

Publication number: FR3097775A1
Application number: FR1907186A
Authority: FR
Inventors: David FARALDI
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: FR3097775B1

Abstract

Ensemble de purification d’un gaz d’échappement, ligne d’échappement et véhicule L’ensemble de purification comprend : - un mélangeur (19) dont l’entrée (21) présente un axe central d’entrée (C1) définissant avec l’axe central de sortie (C2) un angle β compris entre 60° et 120°; - le mélangeur (19) comprenant une enveloppe externe (29) et une pièce déflecteur (31) située à l’intérieur de l’enveloppe externe (29), le mélangeur (19) comprenant un passage de circulation (33) unique s’étendant depuis l’entrée (21) jusqu’à la sortie (23) s’étendant autour d’un axe de rotation (R) sur un angle compris entre 270° et 450°; le mélangeur comprenant un injecteur (35) agencé pour injecter un fluide à l’intérieur du passage de circulation (33) vers la pièce déflecteur (31). Figure pour l'abrégé : 3

Description

Ensemble de purification d’un gaz d’échappement, ligne d’échappement et véhicule

La présente invention concerne un ensemble de purification d’un gaz d’échappement.

Les véhicules diesel peuvent être équipés d’un ensemble de purification du gaz d’échappement comprenant :

Un premier dispositif de purification de gaz d’échappement avec un premier axe central ;
Un second dispositif de purification de gaz d’échappement avec un second axe central;
Un mélangeur ayant une entrée de mélangeur de gaz d’échappement raccordé fluidiquement au premier dispositif de purification de gaz d’échappement et une sortie de mélangeur de gaz d’échappement raccordée fluidiquement au second dispositif de purification de gaz d’échappement, le mélangeur comprenant un injecteur de fluide.

Le second dispositif de purification de gaz d’échappement est typiquement un catalyseur de type SCR (Selective Catalytic Reduction ou Réduction Catalytique Sélective), dans lequel les oxydes d’azote contenus dans le gaz d’échappement sont convertis de manière catalytique en N₂Gazeux. L’injecteur injecte un réducteur entre les deux dispositifs de purification de gaz d’échappement. Par exemple, une solution aqueuse d’urée est injectée, l’urée étant décomposée et générant de l’ammoniaque gazeux.

Il arrive que les constructeurs de véhicule demandent que l’ensemble de purification de gaz d’échappement soit agencé dans le compartiment moteur. Le compartiment moteur est généralement très encombré, et l’espace autorisé pour l’implantation de l’ensemble de purification de gaz d’échappement est très limité.

De plus, certains constructeurs de véhicule imposent parfois une position pour l’injecteur sensiblement aligné avec le premier axe central, avec la direction d’injection pointant vers la sortie de mélangeur de gaz d’échappement.

FR3010137divulgue un mélangeur comprenant un injecteur ayant une direction d’injection pointant vers la sortie de mélangeur de gaz d’échappement. Ce mélangeur comprend une pièce déflecteur, ayant la forme d’une « chistera », agencée de telle sorte que le gaz d’échappement forme deux tourbillons des deux côtés de la pièce déflecteur.

Le mélangeur deFR3010137est très efficace mais peut difficilement être utilisé dans un environnement très encombré quand l’injecteur doit être placé sensiblement sur le premier axe central. Un espace relativement important est impératif pour loger la « chistera ».

De plus, le mélangeur deFR3010137 doit être symétrique, pour que les deux tourbillons de gaz d’échappement soient chargés avec la même quantité de réducteur. Dans le compartiment moteur, il n’est pas toujours possible de donner une forme symétrique au mélangeur. Dans certains cas, un renfoncement doit être agencé dans l’enveloppe extérieure du mélangeur pour loger un autre équipement à proximité du mélangeur.

Dans ce contexte, le but de l’invention est de proposer un ensemble de purification de gaz d’échappement qui peut être agencé dans un environnement très encombré tel qu’un compartiment moteur, et qui offre de bonnes performances même quand l’injecteur doit être situé sensiblement le long du premier axe central, avec la direction d’injection pointant vers la sortie de mélangeur de gaz d’échappement.

A cette fin, l’invention selon un premier aspect porte sur un ensemble de purification de gaz d’échappement comprenant :

- un premier dispositif de purification de gaz d’échappement avec un premier axe central;

- un second dispositif de purification de gaz d’échappement avec un second axe central;

- un mélangeur ayant une sortie de mélangeur de gaz d’échappement raccordée fluidiquement au premier dispositif de purification de gaz d’échappement et une sortie de mélangeur de gaz d’échappement raccordée fluidiquement au second dispositif de purification de gaz d’échappement, l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement ayant un axe central d’entrée et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement ayant un axe central de sortie, l’axe central d’entrée définissant avec l’axe central de sortie un angle β compris entre 60° et 120°;

- le mélangeur comprenant une enveloppe externe définissant l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement et une pièce déflecteur située à l’intérieur de l’enveloppe externe, le mélangeur comprenant un passage de circulation unique s’étendant depuis l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement, défini par la pièce déflecteur et l’enveloppe externe et s’étendant autour d’un axe de rotation sur un angle compris entre 270° et 450°;

le mélangeur comprenant un injecteur agencé pour injecter un fluide à l’intérieur du passage de circulation vers la pièce déflecteur.

Dans le cas où la sortie de mélangeur de gaz d’échappement doit être sensiblement perpendiculaire à l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement, l’ensemble de purification de gaz d’échappement permet un mélange très efficace du fluide injecté dans le flux de gaz d’échappement.

Les performances de mélange restent très bonnes même quand, du fait de contraintes spatiales, l’orifice d’injection doit être agencé très bas, le log du premier axe central.

La pièce déflecteur empêche le fluide de s’écouler directement de l’injecteur jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement, le long d’une ligne droite.

En suivant le passage de circulation, le flux de gaz d’échappement passe d’un écoulement laminaire à un écoulement tourbillonnaire au niveau de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement, assurant ainsi une très bonne performance de mélange.

Pratiquement tout le flux de gaz d‘échappement passe sous l’orifice d’injection. Le fluide est ainsi dispersé dans une grande quantité de gaz d’échappement.

Pratiquement tout le flux de gaz d’échappement passe le long de la pièce déflecteur. Quand le fluide est un liquide, il s’évapore rapidement du fait que les gouttelettes de liquide frappent la surface de la pièce déflecteur, qui est maintenue à haute température par le flux important de gaz d’échappement.

L’ensemble de purification de gaz d’échappement est très compact, particulièrement le mélangeur.

Il n’est pas nécessaire que l’enveloppe externe du mélangeur présente une forme symétrique, ce qui facilite l’agencement d’autres équipements à proximité du mélangeur. Ceci est particulièrement appréciable quand l’ensemble de purification de gaz d’échappement est situé dans le compartiment moteur d’un véhicule.

L’ensemble de purification de gaz d’échappement peut aussi présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- l’axe de rotation définit avec l’axe central de sortie un angle compris entre 0° degré et 30° degrés ;

- l’injecteur est fixé à un orifice d’injection de l’enveloppe externe situé en face de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement selon une direction d’injection, la pièce déflecteur s’étendant entre ledit orifice d’injection et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement suivant la direction d’injection;

- la direction d’injection définit avec l’axe de rotation un angle compris entre 0° et 45° ;

- le premier dispositif de purification de gaz d’échappement comprend un organe de purification et une enveloppe tubulaire dans laquelle l’organe de purification est logé, l’enveloppe tubulaire ayant une extrémité axiale aval ouverte, l’enveloppe externe du mélangeur étant directement fixée à ladite extrémité axiale aval et fermant ladite extrémité axiale aval;

- en projection dans un plan perpendiculaire au premier axe central, l’enveloppe tubulaire définit une ligne à contour fermé autour du premier axe central et l’orifice d’injection définit un orifice projeté situé à l’intérieur de la ligne à contour fermé, la ligne à contour fermé ayant une distance maximum du premier axe central, une distance entre l’orifice projeté et le premier axe central étant comprise entre 0% et 50% de ladite distance maximum ;

- l’enveloppe externe comporte une coque concave ayant une ouverture délimitée par un bord libre directement fixé à l’enveloppe tubulaire;

- la coque concave comporte une première demi-coque et une seconde demi-coque fixées l’une à l’autre et définissant ensemble le bord libre, la première demi-coque définissant la sortie de mélangeur de gaz d’échappement;

- la seconde demi-coque comprend une première zone plane portant l’orifice d’injection et s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe de rotation, et une seconde zone plane sensiblement perpendiculaire au premier axe central;

- l’enveloppe externe comprend une pièce déflecteur extérieure fixée à la coque concave, la pièce déflecteur extérieure fermant l’ouverture sauf dans une zone définissant l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement.

Selon un second aspect, l’invention concerne une ligne d’échappement comprenant un ensemble de purification de gaz d’échappement ayant les caractéristiques ci-dessus.

Selon un troisième aspect, l’invention concerne un véhicule comprenant une ligne d’échappement ayant les caractéristiques ci-dessus.

D’autres caractéristiques à l’avantage de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

[Fig 1] La figure 1 est une représentation schématique de ligne d’échappement comprenant un ensemble de purification de gaz d’échappement selon l’invention ;
[Fig 2] La figure 2 est une vue de dessus de l’ensemble de purification de gaz d’échappement de la figure 1 ;
[Fig 3] La figure 3 est une vue agrandie en perspective du mélangeur de la figure 2 ;
[Fig 4] La figure 4 est une vue éclatée du mélangeur de la figure 3 ;
[Fig 5] La figure 5 est une représentation schématique, montrant les projections de l’enveloppe tubulaire du premier dispositif de purification et de l’orifice d’injection, dans un plan perpendiculaire à l’axe central du premier dispositif de purification ;
[Fig 5] La figure 6 est une vue similaire à la vue de la figure 4, le mélangeur étant assemblé, la moitié supérieure de l’enveloppe concave n’étant pas représentée ;
[Fig 7] [Fig 8] Les figures 7 et 8 sont de vue en perspective montrant les lignes de flux de gaz d’échappement dans le mélangeur de l’invention et dans un mélangeur conçu selon les principes deFR3010137 ;
[Fig 9] [Fig 10] Les figures 9 et 10 sont de vue en perspective montrant les lignes de flux de gaz d’échappement dans l’ensemble de purification de gaz d’échappement de la figure 2 et dans un ensemble de purification de gaz d’échappement conçu selon les principes deFR3010137 .

L’ensemble de purification de gaz d’échappement 1 de l’invention est conçu pour être agencé dans la ligne d’échappement 3 d’un véhicule, comme illustré sur la figure 1.

Le véhicule est typiquement une automobile, un camion ou un deux roues.

Comme illustré sur la figure 2, l’ensemble de purification de gaz d’échappement 1 comprend un premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 ayant un premier axe central X1 et un second dispositif de purification de gaz d’échappement 7 ayant un second axe central X2.

Le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 comporte une première entrée de dispositif de purification de gaz d’échappement 9, raccordée fluidiquement à un collecteur d’échappement 11 collectant les gaz d’échappement émis par le moteur 13. Des équipements tels qu’un turbo compresseur sont typiquement agencés entre le collecteur d’échappement 11 et le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5.

Le second dispositif de gaz d’échappement 7 présente une seconde sortie de dispositif de purification de gaz d’échappement 15, raccordée fluidiquement à une canule 17 par laquelle le gaz d’échappement purifié est rejeté dans l’atmosphère. Des équipements tels qu’un silencieux sont typiquement agencés entre la canule 17 et le second dispositif de purification de gaz d’échappement 7.

Comme le montre la figure 2, selon une première configuration, un plan perpendiculaire au premier axe central X1 coupe à la fois le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 et le second dispositif de purification de gaz d’échappement 7. De plus, le second axe central X2 forme avec le premier axe central X1 un angle α compris entre 0° et 30°, de préférence compris entre 0° et 15°.

En d’autres termes, le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 et le second dispositif de purification de gaz d’échappement 7 sont agencés côte à côte, et sont sensiblement parallèles l’un à l’autre.

En variant, le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 et le second dispositif de purification de gaz d’échappement 7 ne sont pas sensiblement parallèles l’un à l’autre. Le premier axe central X1 et le second axe central X2 forment un angle quelconque l’un avec l’autre. Par exemple, le premier axe central X1 et le second axe central X2 sont sensiblement perpendiculaires l’un à l’autre.

Le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 est par exemple un catalyseur d’oxydation diesel (DOC).

Le second dispositif de purification de gaz d’échappement 7 est typiquement un SCR (Selective Catalytic Reduction) ou un SCRF (Selective Catalytic Reduction Filtre)

L’ensemble de purification de gaz d’échappement 1 comprend encore un mélangeur 19 ayant une entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 (figure 3) raccordé fluidiquement au premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 et une sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23 raccordée fluidiquement au second dispositif de purification de gaz d’échappement 7.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 3 est raccordée fluidiquement à la seconde entrée de dispositif de purification de gaz d’échappement 25 du second dispositif de purification de gaz d’échappement 7 par un conduit 27 (figure 2).

L’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 présente un axe central d’entrée C1 et la sortie de mélangeursde gaz d’échappement 23 présente un axe central de sortie C2. L’axe central d’entrée C1 définit avec l’axe central de sortie C2 un angle β compris entre 60° et 120°, typiquement compris entre 75° et 105°, et par exemple sensiblement égal à 90°.

En d’autres termes, l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23 sont tournées dans des directions mutuellement perpendiculaires.

L’axe central d’entrée C1 est par exemple parallèle au premier axe central X1.

L’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 est un orifice, qui s’étend sensiblement dans un plan. L’axe central d’entrée C1 est l’axe passant par le centre de cet orifice et qui est perpendiculaire au dit plan.

De manière similaire, la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23 est un orifice qui s’étend sensiblement dans un plan. L’axe central de sortie C2 est l’axe passant par le centre de cet orifice et qui est perpendiculaire au dit plan.

Comme visible sur les figures 3 et 4, le mélangeur comprend une enveloppe externe 29 et une pièce déflecteur 31 disposée à l’intérieur de l’enveloppe externe 29.

L’enveloppe externe 29 définit l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

Le mélangeur 19 comprend un passage de circulation 33 unique s’étendant depuis l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23, défini par la pièce déflecteur 31 et l’enveloppe externe 29.

Au moins 80%, typiquement au moins 90%, et de préférence au moins 95% du gaz d’échappement entrant dans le mélangeur 19 par l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 suit le passage de circulation 33 sur toute sa longueur, jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

Une petite partie du gaz d’échappement peut entrer dans le mélangeur 19 à travers une ouverture qui est différente de l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21, par exemple des trous dans l’enveloppe externe 29.

Une petite partie du gaz d’échappement entrant dans le mélangeur 19 par l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 peut ne pas suivre le passage de circulation 33 sur toute sa longueur. Par exemple, il s’écoule à travers des ouvertures ménagées dans la pièce déflecteur 31, directement jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

Le passage de circulation 33 s’étend autour d’un axe de rotation R sur un angle compris entre 270° et 450°, de préférence compris entre 330° et 390°, étant exemple sensiblement égal à 360°.

L’axe de rotation R définit avec l’axe central de sortie C2 un angle compris entre 0° et 30°, de préférence compris entre 0° et 15°. Par exemple, l’axe de rotation R est sensiblement aligné avec l’axe central de sortie C2.

Le passage de circulation 33 décrit ainsi une révolution sensiblement complète autour de l’axe de rotation R.

Le passage de circulation 33 a sensiblement une forme intermédiaire entre une hélice et une spirale, avec une entrée tangentielle à l’axe de rotation R et une sortie suivant l’axe de rotation R.

Le mélangeur 19 comprend encore un injecteur 35 (figure 1) agencé pour injecter un fluide dans le passage de circulation 33 vers la pièce déflecteur 31.

Le fluide est typiquement un liquide. Par exemple, c’est une solution aqueuse d’urée. Une telle solution est vendue sous le nom Adblue^TM. Selon un autre mode de réalisation, le liquide est une solution d’ammoniaque, ou tout autre liquide.

Selon une autre variante de réalisation, le fluide est un gaz, par exemple de l’ammoniaque gazeux ou tout autre gaz.

L’injecteur 35 est fixé à un orifice d’injection 37 de l’enveloppe externe 29 situé en face de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23 le long de la direction d’injection I (figure 2). La pièce déflecteur 31 s’étend entre l’orifice d’injection 37 et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23 le long de la direction d’injection I.

En conséquence, la pièce déflecteur 31 arrête le fluide injecté à l’intérieur du passage de circulation 33 et empêche le fluide de circuler directement depuis l’injecteur 19 jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

Un tel agencement est particulièrement avantageux quand le fluide est un liquide, qui doit être évaporé. Puisque la pièce déflecteur 31 est entièrement entourée par du gaz d’échappement, elle est particulièrement chaude. Elle est maintenue à une température élevée par le gaz d’échappement circulant le long du passage de circulation 33. Les gouttelettes de fluide frappant la pièce déflecteur 31 sont évaporées sous l’effet de la chaleur transmise par la pièce déflecteur 31.

La direction de l’injection I définit avec l’axe de rotation R un angle γ compris entre 0° et 45°, de préférence compris entre 0° et 30°, et par exemple égale à 15°.

Le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5 comprend un organe de purification 39 et une enveloppe tubulaire 41 dans lequel l’organe de purification 39 est logé (figure 2).

Le premier axe central X1 est l’axe central de l’enveloppe tubulaire 41.

L’enveloppe tubulaire 41 a une section, considérée perpendiculairement au premier axe central X1, qui est circulaire, ovale, elliptique, ou qui a toute autre forme.

L’enveloppe tubulaire 41 a une extrémité axiale amont ouverte 43 et une extrémité axiale aval ouverte 45.

Un cône d’entrée 47 est fixé à l’extrémité axiale amont 43 et définit la première entrée de dispositif de purification de gaz d’échappement 9.

L’enveloppe externe 29 du mélangeur 19 est directement fixée à l’extrémité axiale avale 45 et ferme cette extrémité avale 45.

Dans une variante de réalisation typique, en projection dans un plan perpendiculaire au premier axe central X1, l’enveloppe tubulaire 41 définit une ligne à contour fermé 49 autour du premier axe central X1 et l’orifice d’injection 37 définit un orifice projeté 51 situé à l’intérieur de la ligne à contour fermé 49, comme le montre la figure 5. La forme de la ligne à contour fermé 49 correspond à la section de l’enveloppe tubulaire 41.

La ligne à contour fermé 49 présente une distance maximale par rapport au premier axe central X1. Dans l’exemple représenté sur la figure 5, la ligne à contour fermé 49 est un cercle, l’axe X1 étant le centre de ce cercle. La distance au premier axe central X1 est constante.

Quand la ligne fermée 49 est une ellipse, la ligne à contour fermé 49 présente une distance minimum par rapport au premier axe central X1, correspondant au petit rayon de l’ellipse. La ligne à contour fermé a également une distance maximum par rapport au premier axe central X1, correspondant à la moitié du grand axe de l’ellipse.

La distance entre l’orifice projeté 51 et le premier axe central X1 est comprise entre 0% et 50% de la distance maximum, de préférence entre 0% et 25%, encore de préférence entre 0% et 10%.

Un tel agencement est typiquement imposé par le constructeur de véhicules et est une contrainte pour la conception du mélangeur 19.

L’enveloppe externe 29 comprend une coque concave 53 ayant une ouverture 55 délimitée par un bord libre 57 directement fixé à l’enveloppe tubulaire 41 (figures 3, 4 et 6). La coque concave 53 est concave vers le premier dispositif de purification de gaz d’échappement 5.

La forme du bord libre 53 correspond à la section de l’enveloppe tubulaire 41. Dans l’exemple représenté sur les figures, l’extrémité axiale avale ouverte 45 est engagée à l’intérieur du bord libre 57.

Le bord libre 57 est directement fixé à l’extrémité axiale avale ouverte 45, par exemple par soudage ou brasage.

La coque concave 53 comprend une première demi-coque 59 et une seconde demi-coque 61 fixées l’une à l’autre et définissant ensemble le bord libre 57.

La première demi coque 59 définit la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

La première demi-coque 59 définit une moitié inférieure du bord libre 57.

La seconde demi-coque 61 définit une moitié supérieure du bord libre 57.

La seconde demi-coque 61 comprend une première zone plate 63 portant l’orifice d’injection 37 et s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe de rotation R.

La seconde demi-coque 61 comprend encore une seconde zone plane 65 sensiblement perpendiculaire au premier axe central X1. La seconde zone plane 65 est typiquement située entièrement au-dessus de la première zone plane 63, c’est-à-dire du côté de la première zone plane 63 opposée à la première demi-coque 59.

La première zone plane 63 s’étend en vis-à-vis de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23.

La seconde zone plane 65 s’étend en face de l’extrémité axiale avale ouverte 45.

Les deux demi-coques 59, 61 sont concaves l’une vers l’autre, et sont fixées l’une à l’autre le long de bord respectif 67, 69 ayant des formes en U. les bords 67, 69 sont typiquement soudés l’un à l’autre.

L’enveloppe externe 29 comprend encore une pièce déflecteur extérieure 71 fixée à la coque concave 53.

La pièce déflecteur extérieure 71 ferme l’ouverture 55 définie par le bord libre 57, à l’exception d’une zone définissant l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 (figures 3,4 et 6).

Le fonctionnement de l’ensemble de purification de gaz d’échappement 1 va maintenant être détaillé, en référence à la figure 7.

Les lignes de flux de gaz d’échappement, à la sortie du premier dispositif de purification 5, sont rectilignes. L’écoulement de gaz d’échappement est laminaire.

Le flux de gaz d’échappement est dévié vers l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21 par la pièce déflecteur extérieure 71.

Après avoir traversé l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement 21, le flux de gaz d’échappement suit le passage de circulation 33. Le flux de gaz d’échappement est guidé autour de l’axe de rotation R, et suit une trajectoire qui n’est pas très différente d’une hélice.

Cette trajectoire est sensiblement l’opposée de la trajectoire suivie par un fluide dans une pompe centrifuge. Elle est tangentielle dans la partie amont, et suivant l’axe de rotation dans la partie aval.

En suivant le passage de circulation 33, le flux de gaz d’échappement passe d’un écoulement laminaire à un écoulement tourbillonaire quand il arrive au niveau de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23. Le flux de gaz d’échappement, quand il sort du mélangeur 19 forme un tourbillon autour de l’axe de rotation R.

Le fluide est injecté par l’injecteur au milieu du passage de circulation 33. La pièce déflecteur 31 empêche le fluide s’écouler directement jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement 23, en ligne droite.

Pratiquement tout le flux de gaz d’échappement passe en dessous de l’orifice d’injection 37, le fluide étant ainsi dispersé dans une grande quantité de gaz d’échappement.

Pratiquement tout le flux de gaz d’échappement passe le long de la pièce déflecteur 31. Quand le fluide est un liquide, il est rapidement évaporé du fait que les gouttelettes de liquide frappent la surface de la pièce déflecteur 31, qui est maintenue à haute température par la grande quantité de gaz d’échappement circulant à son contact.

Le fonctionnement de l’ensemble de purification de gaz d’échappement selonFR3010137 est illustré sur la figure 8. Ledit ensemble de purification de gaz d’échappement est agencé en prenant en compte les mêmes contraintes spatiales que l’ensemble de purification de gaz d’échappement de l’invention représentée sur la figure 7. Notamment, l’orifice d’injection est à la même position.

Comme visible sur la figure 8, deux tourbillons sont formés, autour d’axes de rotation respectifs parallèles à l’axe central de sortie.

Toutefois, du fait que l’espace disponible pour que les tourbillons se développent est limité, les lignes de flux de gaz d’échappement à la sortie du mélangeur sont sensiblement rectilignes.

Dans l’ensemble de purification de gaz d’échappement de l’invention, le flux de gaz d’échappement forme un tourbillon tout au long du conduit 27, jusqu’au second dispositif de purification 7 (figure 9).

Dans l’ensemble de purification de gaz d’échappement selonFR3010137 ,les lignes de flux de gaz d’échappement sont sensiblement rectilignes le long du conduit 27, comme le montre la figure 10.

L’invention a été décrite avec un orifice d’injection situé le long ou à proximité du premier axe central du premier dispositif de purification. Selon une variante de réalisation, l’orifice d’injection n’est pas situé le long ou proche du premier axe central.

Claims

Ensemble de purification de gaz d’échappement, comprenant :
- un premier dispositif de purification de gaz d’échappement (5) avec un premier axe central (X1) ;
- un second dispositif de purification de gaz d’échappement (7) avec un second axe central (X2);
- un mélangeur (19) ayant une sortie de mélangeur de gaz d’échappement (21) raccordée fluidiquement au premier dispositif de purification de gaz d’échappement (5) et une sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23) raccordée fluidiquement au second dispositif de purification de gaz d’échappement (7), l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement (21) ayant un axe central d’entrée (C1) et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23) ayant un axe central de sortie (C2), l’axe central d’entrée (C1) définissant avec l’axe central de sortie (C2) un angle β compris entre 60° et 120°;
- le mélangeur (19) comprenant une enveloppe externe (29) définissant l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement (21) et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23) et une pièce déflecteur (31) située à l’intérieur de l’enveloppe externe (29), le mélangeur (19) comprenant un passage de circulation (33) unique s’étendant depuis l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement (21) jusqu’à la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23), défini par la pièce déflecteur (31) et l’enveloppe externe (29) et s’étendant autour d’un axe de rotation (R) sur un angle compris entre 270° et 450°;
le mélangeur comprenant un injecteur (35) agencé pour injecter un fluide à l’intérieur du passage de circulation (33) vers la pièce déflecteur (31).
Ensemble de purification de gaz ‘échappement selon la revendication 1, dans lequel l’axe de rotation (R) définit avec l’axe central de sortie (C2) un angle compris entre 0° degré et 30° degrés.
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’injecteur (35) est fixé à un orifice d’injection (37) de l’enveloppe externe (29) situé en face de la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23) selon une direction d’injection (I), la pièce déflecteur (31) s’étendant entre ledit orifice d’injection (37) et la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23) suivant la direction d’injection (I).
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon la revendication 3, dans lequel la direction d’injection définit avec l’axe de rotation (R) un angle (γ) compris entre 0° et 45°.
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier dispositif de purification de gaz d’échappement (5) comprend un organe de purification (39) et une enveloppe tubulaire (41) dans laquelle l’organe de purification (39) est logé, l’enveloppe tubulaire (41) ayant une extrémité axiale aval ouverte (45), l’enveloppe externe (29) du mélangeur (19) étant directement fixée à ladite extrémité axiale aval (45) et fermant ladite extrémité axiale aval (45).
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon la revendication 5 combinée avec la revendication 3 ou 4, dans lequel, en projection dans un plan perpendiculaire au premier axe central (X1), l’enveloppe tubulaire (41) définit une ligne à contour fermé (49) autour du premier axe central (X1) et l’orifice d’injection (37) définit un orifice projeté (51) situé à l’intérieur de la ligne à contour fermé (49), la ligne à contour fermé (49) ayant une distance maximum du premier axe central (X1), une distance entre l’orifice projeté (51) et le premier axe central (X1) étant comprise entre 0% et 50% de ladite distance maximum.
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel l’enveloppe externe comporte une coque concave (53) ayant une ouverture (55) délimitée par un bord libre (57) directement fixé à l’enveloppe tubulaire (41).
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon la revendication 7, dans lequel la coque concave (53) comporte une première demi-coque (59) et une seconde demi-coque (61) fixées l’une à l’autre et définissant ensemble le bord libre (57), la première demi-coque définissant la sortie de mélangeur de gaz d’échappement (23).
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon la revendication 8, dans lequel la seconde demi-coque (61) comprend une première zone plane (63) portant l’orifice d’injection (37) et s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe de rotation (R), et une seconde zone plane (65) sensiblement perpendiculaire au premier axe central (X1).
Ensemble de purification de gaz d’échappement selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel l’enveloppe externe (29) comprend une pièce déflecteur extérieure (71) fixée à la coque concave (53), la pièce déflecteur extérieure (71) fermant l’ouverture (55) sauf dans une zone définissant l’entrée de mélangeur de gaz d’échappement (21).
Ligne d’échappement (3) comprenant un ensemble de purification de gaz d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
Véhicule comprenant une ligne d’échappement (3) selon la revendication 11.