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WO2012052690A1 - Dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique - Google Patents

Dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique Download PDF

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Publication number
WO2012052690A1
WO2012052690A1 PCT/FR2011/052452 FR2011052452W WO2012052690A1 WO 2012052690 A1 WO2012052690 A1 WO 2012052690A1 FR 2011052452 W FR2011052452 W FR 2011052452W WO 2012052690 A1 WO2012052690 A1 WO 2012052690A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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tubular element
liquid additive
additive
exhaust line
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2011/052452
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Barbe
Pascal Guerry
Stéphane VALENTIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akwel SA
Original Assignee
MGI Coutier SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MGI Coutier SA filed Critical MGI Coutier SA
Publication of WO2012052690A1 publication Critical patent/WO2012052690A1/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates generally to a device for introducing a liquid additive into an exhaust line of a heat engine, in particular a diesel engine.
  • This invention relates more particularly to the automotive industry and the depollution.
  • a known solution for the elution of these nitrogen oxides is to react with ammonia in a catalyst.
  • a liquid additive consisting of a mixture of water and urea is injected into the exhaust line, upstream of the catalyst. Under the effect of heat, the mixture vaporizes and the urea is transformed into gaseous ammonia, which then enters the catalyst and reacts with the nitrogen oxides.
  • the urea liquid additive is introduced into the exhaust line by means of an injector, so as to form drops which are supposed to vaporize, the additive that can be heated prior to injection - see, for example, WO 2007/104353 and WO 2009/141051.
  • the injector delivers the drops of add itif in the central axis of the exhaust line.
  • an interesting idea is to inject small drops into the exhaust line to increase the heat exchange surface with the exhaust gas.
  • the small drops are easily driven by the flow of exhaust gases and are found at a relatively small distance from the injector, driven at the same speed as the exhaust. The heat exchange between these gases and the drops then becomes ineffective, so that the drops vaporize with difficulty.
  • the drops sprayed by the injector remain fixed, which creates a relative speed with respect to the flow of the exhaust gas.
  • the "fixed" position of these drops is located on the inner wall of the exhaust pipe, for the reasons already set out above.
  • Patent document WO 2008/135176 proposes to project drops of add itif on a receiving element placed inside the exhaust pipe, so as to prevent these drops from falling on the inner wall of the exhaust pipe , wall whose temperature is not always ideal for rapid vaporization.
  • the receiving element of the drops here has the shape of a cup, or the shape of a plate arranged inclined inside the exhaust pipe. The cup or plate is placed just below the injector.
  • the receiving element such as cup or plate mainly recovers large drops that fall by gravity.
  • the small and medium drops, driven by the flow of the exhaust gases, do not fall on the receiving element and instead are likely to fall on the inner wall of the exhaust pipe. Only the very small drops are driven towards the catalyst and quickly evaporated.
  • the receiving element In the case where the receiving element is a cup, it collects a certain volume of liquid additive, spread over a small area which is not conducive to rapid evaporation. In the case where the receiving element is a plate, it may be admitted that the spread of the drops of additive is better, but the vaporization takes place to the detriment of the free flow of the exhaust gases, the important inclination of the plate forming an obstacle in the gas flow. In no case does the document WO 2008/135176 seek to optimize the distribution of the drops collected by the receiver element, in particular by the formation of a liquid "film".
  • the present invention aims at remedying the disadvantages described above, and is therefore intended to provide a device for introducing liquid additive, of the kind in question here, which provides a complete vaporization of the additive before it to the catalyst, in order to optimize the operation of the catalyst.
  • the subject of the invention is a device for introducing and vaporizing a liquid additive, in particular based on urea, into an exhaust line of a heat engine, the device comprising means such as minus an injector for supplying and diffusing the liquid additive into the exhaust line upstream of a catalyst, and a receiving element placed inside the exhaust line for recovering and vaporizing the diffused liquid additive, this device being characterized by the fact that the receiving element is shaped as a substantially tubular element placed inside the exhaust line, coaxially with this exhaust line and in connection with the means for supply and diffusion of the liquid additive, so as to obtain the formation of a liquid additive film on the inner wall of said tubular element, an annular space traversed by the exhaust gas was formed between this lement tubular and the inner wall of the exhaust line.
  • the drops of liquid additive are diffused not on the inner wall of the exhaust pipe, but on the inner wall of a tubular element placed inside the exhaust pipe, without contact with the wall of this pipe. pipe, the tubular element being "licked” externally by a fraction of the flow of the exhaust gas.
  • the walls of the tubular element therefore remain very hot, which favors the evaporation of the liquid additive film formed on the inner wall of this tubular element.
  • this element recovers all drops of additive large or medium, avoiding that they fall on the wall of the exhaust pipe, and it distributes these drops in a film which extends over a maximum surface, thus promoting heat exchange and evaporation. Only the smallest drops having an axial ejection direction can travel through the tubular element and exit at the downstream end of the tubular element. here, but these very small drops do not pose a problem because their mass is low and they are quickly evaporated.
  • the deposition of the element you are blowing, coaxial with the exhaust pipe, is also advantageous in that it does not hinder the flow of the exhaust gas stream; in particular, the tubular element can be thin, it creates very little loss of load.
  • the small thickness of this tubular element promotes the communication of the heat of the gases passing outside said element towards the liquid additive film formed on the inner wall of this element.
  • the additive injector is arranged, relative to the tubular element, so as to project drops of add itif to the upper part of this tubular element.
  • the liquid additive film is formed in the upper part of the tubular element, whose axis is substantially horizontal, and the liquid descends by gravity on both sides and towards the lower part of the tubular element.
  • the liquid additive then spreads over the entire inner wall of the tubular element, thus on a maximum surface, which is particularly important when a large amount of liquid additive must be introduced and vaporized.
  • the tubular element is followed, beyond its downstream end, by at least one other tubular element of slightly greater diameter, which is also placed inside the exhaust line, a space annulus traveled by the exhaust gas is still formed between the other tubular element and the inner wall of the exhaust line.
  • the additional tubular element makes it possible to recover the drops released at the downstream end of the first tubular element, avoiding their contact with the colder inner wall of the exhaust pipe. Indeed, at the downstream end of the first tubular element, the wire ml iqu ide can tear and turn into drops again. The smaller of these drops are easily evaporated, but larger drops may reform a liquid film on the inner wall of the exhaust pipe; the additional tubular element avoids this contact with the wall of the exhaust pipe, by "recovering" the larger drops, and the presence of this additional tubular element increases the overall extent of the liquid additive film.
  • the the presence of several additional tubular elements, succeeding one another in the direction of the axis of the exhaust line, towards the catalyst, can accentuate this result, virtually without creating additional pressure drop if these tubular elements are all thin.
  • capillary bridge Another type of solution, to increase the wetted surfaces by the liquid film without increasing the pressure drops, is based on the principle of capillarity, and more particularly the phenomenon called "capillary bridge". It is recalled that when two liquid films are placed sufficiently close to each other, the two films will touch each other in places, this effect being known as a capillary bridge.
  • a first solution exploiting this phenomenon is to provide, on the tubular element and in particular in the downstream part of this element, longitudinal slots creating between them tongues or points of material capable of generating capillary bridges.
  • the tubular element can be advantageously made, in its entirety or at least partially, as a porous or braided structure.
  • a porous structure retains and propagates the liquid additive on its surface and also in its thickness, each pores of the porous structure can be filled with liquid and create a capillary bridge.
  • a porous or braided structure may also be provided only in the downstream portion of the tubular member.
  • a final solution consists in providing, extending the tubular element in its downstream part, substantially parallel or intersecting son which hook the liquid by capillarity while increasing the liquid-gas contact surface.
  • the son are in the form of spiral or helix, which increases the length of these son for a given size.
  • the capillarity phenomenon can also be used for the supply and the diffusion of the liquid additive, in order to "wet" the inner wall of the tubular element over the entire circumference of this element. It is thus possible to suppress the generation of drops and to directly bring the liquid additive onto the tubular element.
  • the tubular element may comprise, towards its upstream end, an annular channel of small width hollowed in its inner wall, a liquid additive inlet being provided at at least one point of the annular channel. The liquid additive is thus injected into a "capillary" channel which retains the liquid and distributes it circumferentially.
  • the liquid additive wets the wall of the tubular element, preferably downstream of the annular channel, it is advisable to promote the passage of the liquid downstream of said channel, either by ad hoc arrangements or by providing a difference in diameter between the zone of the tubular element located upstream of the annular channel and the zone of the tubular element located downstream of the annular channel, the downstream zone being of larger internal diameter.
  • the tubular element is made as a porous or braided structure, in its entirety or at least up to the zone of introduction of the liquid additive, the aforementioned annular channel can be eliminated, the liquid additive being directly supplied and diffused in the porous structure, which ensures its spreading by capillarity.
  • Direct supply and diffusion of the liquid additive into the porous structure is a particularly advantageous solution, eliminating the hazards of remote spraying; in particular, the injection into a gas stream makes the distribution of the projected drops of liquid additive random, whereas the direct supply of the additive avoids this risk.
  • the tubular element is a simple cylindrical tube of constant diameter along its entire length.
  • the tubular element comprises a convergent conical upstream portion, followed by a divergent conical downstream portion, in the manner of a Venturi, the supply of liquid additive being made in the narrowest zone of the tubular element.
  • the liquid additive is fed to the smallest diameter zone, the liquid film can be formed more easily than in a large diameter zone.
  • the Venturi effect accelerates the exhaust gas that passes through the tubular element, the suction of the liquid additive is improved, in proportion to the increase in gas velocity.
  • the suction of liquid additive in proportion to the speed, and thus to the flow rate of the exhaust gases may constitute a simple but sufficient solution, in the case of certain engines, to measure the additive. iq uid e in adeq uation with instant needs.
  • Another variant which also differs from the rigorously cylindrical shape, consists in producing the tubular element with longitudinal conformations such as ribs, corrugations or corrugations, which provides an increase in the surface area of the liquid additive film and also in the heat exchange surface, without increasing the pressure drop.
  • Figure 1 shows partially, and in partial section, an exhaust line receiving the device object of the present invention, in a first embodiment
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1, showing a first variant of the device of the invention
  • Figure 3 is a view similar to the previous, showing an embodiment with two tubular elements
  • Figure 4 shows, in perspective, the tubular element alone in another embodiment, exploiting the phenomenon of "capillary bridge"
  • Figure 5 is a perspective view of a variant of the tubular element of Figure 4.
  • FIGS 6 and 7 show, in perspective, two other embodiments of this tubular element, with son;
  • Figure 8 shows a tubular element with an integral porous structure
  • Figure 9 shows a tubular element with a braided structure
  • Figure 10 shows a partially porous tubular member
  • Figure 1 1 shows, in longitudinal section, a tubular element with capillary feed channel
  • Figure 12 shows, on an enlarged scale, the detail A of Figure 1 1;
  • Figure 13 is a view similar to Figure 1 1, showing a variant of the tubular capillary feed tube element;
  • Figure 14 is an overall view, similar to Figure 1, of another embodiment of the device of the invention.
  • FIG. 15 represents, on a larger scale and in longitudinal section, the tubular element of the embodiment of FIG. 14:
  • Figure 16 is an overall view, similar to Figure 1, of an embodiment with a tubular member shaped Venturi;
  • Figure 17 shows, in longitudinal section and on a larger scale, this tubular element alone
  • Figure 18 is a perspective view of a tubular element with ribs or longitudinal grooves
  • Figure 1 9 shows, in perspective, a "tubular" semi-cylindrical element
  • Figure 20 shows, in perspective, a tubular element fed by a plurality of additive injectors
  • Figure 21 shows a tubular member provided with external helical ribs
  • Figure 22 shows a tubular member provided with internal helical ribs.
  • Figure 1 shows a section of an exhaust pipe 2, belonging to the exhaust line of a motor vehicle engine, not shown.
  • a catalyst 3 In the exhaust pipe 2 is placed a catalyst 3. In operation, the exhaust pipe 2 is traversed by a stream F of exhaust gas.
  • an injector 4 is installed so as to introduce an additive into the exhaust pipe 2.
  • the injector 4 is connected to an unillustrated liquid additive circuit, making it possible to dispense metered amounts of additive. itive.
  • the injector 4 is designed to spray drops of liquid additive.
  • a tubular element 5 Inside the exhaust pipe 2, and coaxially with this pipe, is placed a tubular element 5 with a thin wall.
  • the injector 4 passes through the wall of the tubular element 5, in the upper upstream part of the tubular element 5, so as to project the drops of liquid additive into the interior of the tubular element 5.
  • the liquid additive thus introduced, forms a liquid film 9 which spreads on the inner wall of the tubular element 5.
  • At least the large drops of additive are thus recovered on the inner wall of the tubular element 5, while the small drops can be driven forward by a fraction of the flow F of the exhaust gas flowing through the tubular element 5.
  • the liquid additive spread in a film 9 on the inner wall of the element tu avoir 5 heated by the exhaust gas flowing through the annular space 8, is largely evaporated on this wall.
  • the unvaporated fraction of the liquid film 9 can be sprayed again into droplets which themselves vaporize easily.
  • the additive will ideally reach the catalyst 3 in the fully vaporized state.
  • FIG. 2 in which the elements corresponding to those described above are designated by the same references, shows a variant in which the injector 4 passes through the wall of the tubular element 5 in the lower upstream portion thereof, and projects thus the liquid additive upwards.
  • the liquid film 9 then tends to form on the upper part of the tubular element 5, then to fall by gravity to spread over the lateral and lower parts of the tubular element 5. The surface of the liquid film 9 is thus maximized.
  • tubular element 5 is coaxially followed, beyond its downstream end 7, by another similar tubular element 10, with a diameter slightly larger but still providing an annular space 1 1 between this annular element 10 and the inner wall of the exhaust pipe 2.
  • the liquid film 9 can tear from the wall of the first tubular element 5 at its downstream end 7, and turn into drops, these drops are "recovered” by the next tubular element 10, on the inner wall of which they form again a film that evaporates.
  • two or more successive tubular elements possibly more cor rts, can be arranged coaxially inside the exhaust pipe 2 upstream of the catalyst 3.
  • FIG. 4 in which the tubular element 5 is shown alone, shows that the downstream part 7 of this element may have longitudinal slots 12 which are regularly spaced apart on the circumference, which create parallel tongues 13 between them; It promotes the formation of "capillary bridges" increasing the extent of the liquid film formed by the additive.
  • the slots 12 in the downstream part 7 have a "V" shape and thus create points 14 between them, again generating capillary bridges of liquid additive.
  • downstream part 7 of the tubular element 5 may also, in place of the tongues or points, comprise wires 15 forming here a bundle of close and substantially parallel wires, which increase the liquid surface by effect of capillarity.
  • the downstream portion of the tubular member 5 comprises interwoven son 16, in particular formed spirally or helically, to increase the length of the son in the same size.
  • tubular element 5 has a solid wall on which the film of liquid additive 9 is formed.
  • the tubular element 5 has a perforated structure, promoting the capillary phenomenon.
  • Figure 8 shows a tubular member 5 integrally formed by a porous structure
  • Figure 9 shows a tubular member 5 integrally formed by a braided structure.
  • FIG. 10 shows a tubular element 5 which has a full upstream portion 17 and a porous downstream portion 18.
  • the injection of drops is replaceable by a supply of the liquid additive in an annular supply channel 19, hollowed out in the inner wall of the annular element 5, at a short distance from the upstream end 6 of this element.
  • the annular channel 1 9 has a weak width so as to constitute a cana l ca pil lair.
  • the annular channel 19 has an asymmetrical section, with an internal diameter difference d between the zone situated upstream of the annular channel 19 and the zone situated downstream from this channel, the downstream zone being of larger diameter. inside.
  • the annular supply channel 19 is situated in an inclined plane, so that the liquid additive introduced has a movement component directed towards the downstream end 7.
  • the annular channel 19 may have a variable depth.
  • FIGS. 14 and 15 illustrate another solution for the direct supply of the liquid additive to the tubular element 5.
  • a tubular element 5 which possesses an upstream portion 17 full, and a downstream portion 18 porous.
  • the liquid additive is dispensed into the junction zone between the upstream 17 and the porous downstream portion 18, and this additive migrates, by capillarity, to the porous downstream portion 18, where it vaporizes.
  • the liquid additive can also be injected directly, in the same manner, into a tubular element made integrally as a porous structure, as shown in FIG. 8.
  • the quantity of liquid additive, absorbed by the porous structure or the porous part, depends directly on the amount evaporated.
  • the arrival of the liquid additive can thus be regulated without additional metering means, or with simplified means, which cut off the arrival of the additive in the stopping phases of the engine.
  • FIGS. 16 and 17 show a mode of realisation in which the tubular element 5 is shaped in Venturi, comprising from upstream to downstream:
  • liquid additive is introduced into the constricted intermediate portion 22 by one of the means previously indicated, for example an injector 4 projecting drops of liquid additive or a capillary annular channel 19.
  • the liquid additive film 9 is thus formed in the constricted part 22, thus d in the part of smaller internal diameter, then this film is driven towards the downstream end 7, on the diverging part 23, which progressively decreases its thickness.
  • the quantity of liquid additive sucked is here directly related to the flow rate of the exhaust gas flowing through the tubular element 5 shaped Venturi, which also ensures a dosage and a regulation of the amount of additive absorbed by the device.
  • FIG. 18 shows that the generally cylindrical tubular element 5 may however comprise ribs or longitudinal grooves 24, conferring on it a corrugated profile and thus increasing the surface of the liquid additive film and also the exchange surface thermal, to promote the vaporization of the additive.
  • the "tubular" element 5 can be of semi-cylindrical shape, in particular by occupying the lower part of the exhaust pipe (not shown), while the injector 4 is in the upper part, which may be sufficient to collect the liquid additive and form the liquid film, the operation is not changed.
  • FIG. 20 illustrates the possibility of providing several injectors or means for supplying the liquid additive.
  • three injectors 4 are for example provided towards the upstream part of the tubular element 5, these injectors 4 being arranged at angular intervals of 120 ° relative to each other, and thus being oriented towards different zones of the wall The drops of additive are therefore sprayed simultaneously on these zones and the liquid additive film is then directly created on a large part of the surface of the tubular element 5.
  • the wall of the tubular element 5 may comprise, externally or internally, helical ribs which generate a fl o w in the exhaust pipe in all respects.
  • Figure 21 shows a tubular element 5 is thus provided with outer helical ribs 25
  • Figure 22 shows a tubular element 5 provided with internal helical ribs 26.
  • the tubular element 5 is thus used to rotate the mixture of the exhaust gas and the addit it g va porisé, which ug ment the flow length and promotes the mixing of the two gases, beyond the tubular element 5, before these gases reach the catalyst.
  • tubular element in all materials and with all textures, and also by conferring on this element all shapes, for example an elliptical section and not circular, may promote the formation of the liquid additive film under the effect of gravity.
  • mode of introduction of the additive into the tubular element can also vary, and finally the various features here described and illustrated separately can be combined in any combination to the extent that they are compatible.

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Abstract

Dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique L'invention concerne l'introduction et la vaporisation d'un additif liquide, notamment à base d'urée, dans une ligne d'échappement (2) de moteur thermique, en amont d'un catalyseur(3).Un élément récepteur(5), de forme tubulaire, est placé à l'intérieur de la ligne d'échappement(2), coaxialement à celle-ci, pour recueillir les gouttes d'additif pulvérisées par au moins un injecteur (4) et obtenir la formation d'un film d'additif liquide(9)sur la paroi interne de l'élément tubulaire(5). Un espace annulaire (8) parcouru par les gaz d'échappement est ménagé entre l'élément tubulaire (5) et la paroi interne de la ligne d'échappement (2).La vaporisation de l'additif liquide est ainsi favorisée. Le dispositif est applicable aux moteurs automobiles, en particulier aux moteurs diesel.

Description

Dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique
La présente invention concerne, de façon générale, un dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique, en particulier de moteur diesel . Cette invention concerne plus particulièrement l'industrie automobile et la dépollution.
La combustion, dans les moteurs à combustion interne, produit des oxydes d'azote qui sont fortement polluants pour l'atmosphère. On cherche donc des moyens pour éliminer les oxydes d'azote des gaz d'échappement.
Une solution connue pour l'él imination de ces oxydes d'azote consiste à les faire réagir avec de l'ammoniaque dans un catalyseur. A cet effet, un additif liquide constitué d'un mélange d'eau et d'urée est injecté dans la ligne d'échappement, en amont du catalyseur. Sous l'effet de la chaleur, le mélange se vaporise et l'urée se transforme en ammoniaque gazeux, qui pénètre alors dans le catalyseur et réagit avec les oxydes d'azote.
Tout liquide résiduel entrant dans le catalyseur limitant l'efficacité de celui-ci, il convient de s'assurer que le mélange d'eau et d'urée soit complètement vaporisé avant de parvenir au catalyseur.
Selon la technique la plus courante, l'additif liquide à base d'urée est introduit dans la ligne d'échappement au moyen d'un injecteur, de manière à former des gouttes dont il est supposé qu'elles vont se vaporiser, l'additif pouvant être chauffé avant son injection - voir par exemple les documents de brevets WO 2007/104353 et WO 2009/141051 .
Comme le montrent ces documents, l'injecteur délivre hab itu el l ement l es gouttes d 'add itif da ns l 'axe central de la ligne d'échappement.
Une telle solution, certes simple, conserve des inconvénients.
En particulier, certaines gouttes pulvérisées par l'injecteur dans l'axe de la ligne d'échappement tombent sur la paroi interne du tuyau d'échappement, où el les s'accumulent sous la forme d'u n film liquide. Toutefois, le tuyau d'échappement étant fortement refroidi par l'extérieur, sa température est trop basse et inadaptée pour une vaporisation totale de l'additif.
De plus, même si elles ne tombent pas sur la paroi du tuyau d'échappement, les plus grosses gouttes entraînées vers le catalyseur n'ont pas le temps de se vaporiser et viennent percuter et obstruer ce catalyseur, formé de petits trous.
Au vu de ceci, une idée intéressante est d'injecter dans la ligne d'échappement des petites gouttes pour augmenter la surface d'échange thermique avec les gaz d'échappement. Cependant, les petites gouttes sont facilement entraînées par le flux des gaz d'échappement et se retrouvent, à une distance assez faible de l'injecteur, entraînées à la même vitesse que les gaz d'échappement. L'échange thermique entre ces gaz et les gouttes devient alors inefficace, si bien que les gouttes se vaporisent difficilement.
Ainsi, il apparaît préférable que les gouttes pulvérisées par l'injecteur restent fixes, ce qui crée une vitesse relative par rapport au flux des gaz d'échappement. Cependant, il n'est pas intéressant que la position « fixe » de ces gouttes se situe sur la paroi interne du tuyau d'échappement, pour les raisons déjà exposées ci-dessus.
Le document de brevet WO 2008/135176 propose de projeter les gouttes d'add itif sur un élément récepteur placé à l'intérieur du tuyau d'échappement, de manière à éviter à ces gouttes de tomber sur la paroi interne du tuyau d'échappement, paroi dont la température n'est pas toujours idéale pour une vaporisation rapide. L'élément récepteur des gouttes possède ici soit la forme d'une coupelle, soit la forme d'une plaque disposée de façon inclinée à l'intérieur du tuyau d'échappement. La coupelle ou la plaque est placée juste au-dessous de l'injecteur.
Une telle proposition reste imparfaite et insuffisante, du point de vue du résultat obtenu. En particulier, compte tenu de sa position, l'élément récepteur tel que coupelle ou plaque récupère principalement les grosses gouttes qui tombent par gravité. Les gouttes petites et moyennes, entraînées par le flux des gaz d'échappement, ne tombent pas sur l'élément récepteur et ont au contraire toutes chances de tomber sur la paroi interne du tuyau d'échappement. Seules les très petites gouttes sont entraînées en direction du catalyseur et vite évaporées.
Dans le cas où l'élément récepteur est une coupelle, celle-ci recueille un certain volume d'additif liquide, étalé sur une petite surface ce qui n'est pas favorable à une évaporation rapide. Dans le cas où l'élément récepteur est une plaque, il peut être admis que l'étalement des gouttes d'additif est meilleur, mais la vaporisation s'effectue au détriment de la libre circulation des gaz d'échappement, l'inclinaison importante de la plaque formant un obstacle dans le flux gazeux. En aucun cas, le document WO 2008/135176 ne cherche à optimiser la répartition des gouttes recueillies par l'élément récepteur, notamment par la formation d'un « film » liquide.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment exposés, et elle a donc pour but de fournir un dispositif d'introduction d'add itif l iquide, du genre ici concerné, qui procure une vaporisation complète de l'additif avant que celui-ci parvienne au catalyseur, en vue d'optimiser le fonctionnement du catalyseur.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'introduction et de vaporisation d'un additif liquide, notamment à base d'urée, dans une ligne d'échappement de moteur thermique, le dispositif comprenant des moyens tels qu'au moins un injecteur pour l'amenée et la diffusion de l'additif liquide dans la ligne d' échappement en amont d'un catalyseur, et un élément récepteur placé à l'intérieur de la ligne d'échappement pour récupérer et faire vaporiser l'additif liquide diffusé, ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'élément récepteur est conformé en élément sensiblement tubulaire placé à l'intérieur de la ligne d'échappement, coaxialement à cette l igne d'échappement et en relation avec les moyens pour l'amenée et la diffusion de l'additif liquide, de manière à obtenir la formation d'un film d'additif liquide sur la paroi interne dud it élément tubulaire, un espace annulaire parcouru par les gaz d'échappement était ménagé entre cet élément tubulaire et la paroi interne de la ligne d'échappement.
Ainsi, les gouttes d'additif liquide sont diffusées non pas sur la paroi interne du tuyau d'échappement, mais sur la paroi interne d'un élément tubulaire placé à l'intérieur du tuyau d'échappement, sans contact avec la paroi de ce tuyau, l'élément tubulaire étant « léché » extérieurement par une fraction du flux des gaz d'échappement. Les parois de l'élément tubulaire restent donc très chaudes, ce qui favorise l'évaporation du film d'additif liquide formé sur la paroi interne de cet élément tubulaire.
De plus, l'élément tubulaire entourant l'injecteur, ou se trouvant directement au contact des moyens d'amenée de l'additif liquide, cet élément récupère toutes les gouttes d'additif grosses ou moyennes, en évitant qu'elles ne tombent sur la paroi du tuyau d'échappement, et il répartit ces gouttes en un film qui s'étend sur une surface maximale, favorisant ainsi l'échange thermique et l'évaporation. Seules les plus petites gouttes ayant une direction d'éjection axiale peuvent parcourir l'élément tubulaire et sortir à l'extrémité aval de celui- ci, mais ces très petites gouttes ne posent pas de problème car leur masse est faible et elles sont vite évaporées.
La d isposition de l 'élément tu bu l a i re, coaxiale au tuyau d'échappement, est aussi avantageuse en ce sens qu'elle ne fait pas obstacle à la circulation du flux des gaz d'échappement ; en particulier, l'élément tubulaire pouvant être de faible épaisseur, il crée très peu de perte de charge. De plus la faible épaisseur de cet élément tubulaire favorise la communication de la chaleur des gaz passant à l'extérieur dudit élément vers le film d'additif liquide formé sur la paroi interne de cet élément.
D'autres dispositions avantageuses peuvent aussi contribuer à l'efficacité du dispositif, objet de l'invention.
Selon une première disposition avantageuse, l'injecteur d'additif est disposé, relativement à l'élément tubulaire, de manière à projeter des gouttes d'add itif vers la partie supérieure de cet élément tubulaire. Ainsi, le film d'additif liquide se forme dans la partie haute de l'élément tubulaire, dont l'axe est sensiblement horizontal, et le liquide descend par gravité sur les deux côtés et vers la partie inférieure de l'élément tubulaire. L'additif liquide s'étale alors sur toute la paroi interne de l'élément tubulaire, donc sur une surface maximale, ce qui est particulièrement important lorsqu'une grande quantité d'additif liquide doit être introduite et vaporisée.
Selon une autre disposition avantageuse, l'élément tubulaire est suivi, au-delà de son extrémité aval, par au moins un autre élément tubulaire de diamètre légèrement supérieur, qui est placé également à l'intérieur de la ligne d'échappement, un espace annulaire parcouru par les gaz d'échappement étant encore ménagé entre cet autre élément tubulaire et la paroi interne de la ligne d'échappement .
L'élément tubulaire additionnel permet de récupérer les gouttes libérées à l'extrémité aval du premier élément tubulaire, en évitant leur contact avec la paroi interne plus froide du tuyau d'échappement. En effet, à l'extrémité aval du prem ier élément tubulaire, le fil m l iqu ide peut s'arracher et se transformer de nouveau en gouttes. Les plus petites de ces gouttes sont facilement évaporées, mais les plus grosses gouttes risquent de reformer un film liquide sur la paroi interne du tuyau d'échappement ; l'élément tubulaire additionnel évite ce contact avec la paroi du tuyau d'échappement, en « récupérant » les pl us g rosses gouttes, et la présence de cet élément tubulaire additionnel augmente l'étendue totale du film d'additif liquide. La présence de plusieurs éléments tubulaires additionnels, se succédant dans la direction de l'axe de la ligne d'échappement, vers le catalyseur, peut accentuer ce résultat, pratiquement sans créer de perte de charge supplémentaire si ces éléments tubulaires sont tous de faible épaisseur.
Un autre type de solutions, permettant d'augmenter les surfaces mouillées par le film de liquide sans augmenter les pertes de charge, repose sur le principe de capillarité, et plus particulièrement le phénomène dit de « pont capillaire ». Il est rappelé que, lorsque deux films de liquide sont placés suffisamment près l'un de l'autre, les deux films vont se toucher par endroits, cet effet étant connu sous l'appellation de pont capillaire.
Une première solution exploitant ce phénomène consiste à prévoir, sur l'élément tubulaire et notamment dans la partie aval de cet élément, des fentes longitudinales créant entre elles des languettes ou des pointes de matière aptes à engendrer des ponts capillaires.
D'autres solutions, dont l'idée générale consiste encore à former des « vides » dans tout au partie de l'élément tubulaire pour favoriser la formation de ponts capillaires, sont envisageables.
Ainsi, l'élément tubulaire peut être avantageusement réalisé, dans son intégralité ou au moins partiellement, comme une structure poreuse ou tressée. En particulier, une structure poreuse retient et propage l'additif liquide sur sa surface et aussi dans son épaisseur, chaque pore de la structure poreuse pouvant être rempli de liquide et créer un pont capillaire.
Une structure poreuse ou tressée peut aussi être prévue seulement dans la partie aval de l'élément tubulaire.
Une dernière solution consiste à prévoir, prolongeant l'élément tubulaire dans sa partie aval, des fils sensiblement parallèles ou entrecroisés qui accrochent le liquide par capillarité tout en augmentant la surface de contact liquide-gaz.
Avantageusement, les fils sont en forme de spirale ou d'hélice, ce qui augmente la longueur de ces fils pour un encombrement donné.
Le phénomène de capillarité peut aussi être mis à profit pour l'amenée et la diffusion de l'additif liquide, afin de bien « mouiller » la paroi interne de l'élément tubulaire, sur toute la circonférence de cet élément. On peut ainsi supprimer la génération de gouttes et amener directement l'additif liquide sur l'élément tubulaire. En particulier, l'élément tubulaire peut comporter, vers son extrémité amont, un canal annulaire de faible largeur creusé dans sa paroi interne, une arrivée d'additif liquide étant prévue en au moins un point du canal annulaire. L'additif liquide est ainsi injecté dans un canal « capillaire » qui retient le liquide et qui le répartit circonférentiellement. Afin que l'additif liquide mouille la paroi de l'élément tubulaire, préférentiellement en aval du canal annulaire, il convient de favoriser le passage du liquide vers l'aval dudit canal, soit par des aménagements ponctuels, soit en prévoyant un écart de diamètre intérieur entre la zone de l'élément tubulaire située en amont du canal annulaire et la zone de l'élément tubulaire située en aval du canal annulaire, la zone située en aval étant de plus grand diamètre intérieur. Si l'élément tubulaire est réalisé comme une structure poreuse ou tressée, dans son intégralité ou du moins jusqu'à la zone d'introduction de l'additif liquide, le canal annulaire précité peut être supprimé, l'additif liquide étant directement amené et diffusé dans la structure poreuse, qui assure son étalement par capillarité.
L'amenée et la diffusion directes de l'additif liquide dans la structure poreuse constituent une solution particulièrement avantageuse, supprimant les aléas d'une pulvérisation à distance ; en particulier, l'injection dans un flux gazeux rend aléatoire la répartition des gouttes d'additif liquide projetées, alors que l'amenée directe de l'additif évite ce risque.
Dans une version de base, l'élément tubulaire est un simple tube cylindrique, de diamètre constant sur toute sa longueur.
Toutefois, dans un mode de réalisation perfectionné de l'invention, l'élément tubulaire comporte une partie amont conique convergente, suivie d'une partie aval conique divergente, à la manière d'un Venturi, l'amenée d'additif l iquide étant faite dans la zone la plus resserrée de l'élément tubulaire. Ce mode de réalisation possède un triple avantage :
- L'additif liquide étant amené d a n s l a zon e d e plus petit diamètre, le film liquide peut se former plus facilement que sur une zone de grand diamètre.
- L'effet Venturi accélérant les gaz d'échappement qui traversent l'élément tubulaire, l'aspiration de l'additif liquide est améliorée, proportionnellement à l'augmentation de vitesse des gaz.
- Plus le film liquide avance sur la partie aval divergente, plus la surface de contact liquide-gaz augmente et plus l'épaisseur du film liquide diminue, ce qui favorise son évaporation. A titre de résultat avantageux complémentaire, l'aspiration d'additif liquide proportionnellement à la vitesse, donc au débit des gaz d'échappement peut constituer une solution simple mais suffisante, dans le cas de certains moteurs , pou r doser l 'add itif l iq u id e en adéq uation avec l es besoins instantanés.
Une autre variante, se différenciant elle aussi de la forme rigoureusement cylindrique, consiste à réaliser l'élément tubulaire avec des conformations longitudinales telles que nervures, cannelures ou ondulations, ce qui procure une augmentation de la surface du film d'additif liquide et aussi de la surface d'échange thermique, sans accroître la perte de charge.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce dispositif d'introduction d'un additif liquide dans une ligne d'échappement de moteur thermique :
Figure 1 montre partiellement, et en coupe partielle, une ligne d'échappement recevant le dispositif objet de la présente invention, dans un premier mode de réalisation ;
Figure 2 est une vue similaire à la figure 1 , montrant une première variante du dispositif de l'invention ;
Figure 3 est une vue similaire aux précédentes, montrant un mode de réalisation à deux éléments tubulaires ;
Figure 4 représente, en perspective, l'élément tubulaire seul dans un autre mode de réalisation, exploitant le phénomène de « pont capillaire » ;
Figure 5 est une vue en perspective d'une variante de l'élément tubulaire de la figure 4 ;
Figure 6 et 7 représentent, en perspective, deux autres modes de réalisation de cet élément tubulaire, avec fils ;
Figure 8 montre un élément tubulaire à structure intégralement poreuse ;
Figure 9 montre un élément tubulaire à structure tressée ;
Figure 10 montre un élément tubulaire partiellement poreux ;
Figure 1 1 représente, en coupe longitudinale, un élément tubulaire avec canal d'alimentation capillaire ;
Figure 12 représente, à l'échelle agrandie, le détail A de la figure 1 1 ; Figure 13 est une vue similaire à la figure 1 1 , montrant une variante de l'élément tubulaire à canal d'alimentation capillaire ;
Figure 14 est une vue d'ensemble, similaire à la figure 1 , d'un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention ;
Figure 15 représente, à plus grande échelle et en coupe longitudinale, l'élément tubulaire du mode de réalisation de la figure 14 :
Figure 16 est une vue d'ensemble, similaire à la figure 1 , d'une forme de réalisation avec élément tubulaire conformé en Venturi ;
Figure 17 représente, en coupe longitudinale et à plus grande échelle, cet élément tubulaire seul ;
Figure 1 8 est une vue en perspective d'un élément tubulaire à nervures ou cannelures longitudinales ;
Figure 1 9 représente, en perspective, un élément « tubulaire » semi-cylindrique ;
Figure 20 représente, en perspective, un élément tubulaire alimenté par plusieurs injecteurs d'additif ;
Figure 21 montre un élément tubulaire pourvu de nervures hélicoïdales extérieures ;
Figure 22 montre un élément tubulaire pourvu de nervures hélicoïdales intérieures.
La fig u re 1 montre u n tron çon d ' u n tuyau d'échappement 2, appartenant à la l igne d'échappement d'un moteur thermique de véhicule automobile, non représenté. Dans le tuyau d'échappement 2 est placé un catalyseur 3. En fonctionnement, le tuyau d'échappement 2 est parcouru par un flux F de gaz d'échappement.
En amont du catalyseur 3, un injecteur 4 est installé de manière à introduire un additif dans le tuyau d'échappement 2. L'injecteur 4 est raccordé à un circuit d'additif liquide non illustré, permettant de distribuer des quantités dosées d'add itif. En particul ier, l'injecteur 4 est conçu pour pulvériser des gouttes d'additif liquide.
A l'intérieur du tuyau d'échappement 2, et coaxialement à ce tuyau, est placé un élément tubulaire 5 à paroi de faible épaisseur. L'élément tubulaire 5, ouvert à son extrém ité amont 6 et à son extrém ité aval 7, possède un diamètre inférieur au diamètre du tuyau d'échappement 2, de sorte qu'un espace annulaire 8 est ménagé entre cet élément tubulaire 5 et la paroi interne du tuyau d'échappement 2. L'injecteur 4 traverse la paroi de l'élément tubulaire 5, dans la partie amont supérieure de l'élément tubulaire 5, de manière à projeter les gouttes d'additif liquide à l'intérieur de l'élément tubulaire 5.
L'additif liquide, ainsi introduit, forme un film liquide 9 qui s'étale sur la paroi interne de l'élément tubulaire 5.
Au moins les grosses gouttes d'additif sont ainsi récupérées sur la paroi interne de l'élément tubulaire 5, tandis que les petites gouttes peuvent être entraînées en avant par une fraction du flux F des gaz d'échappement qui parcourt l'élément tubulaire 5.
Une autre fraction du flux F des gaz d'échappement parcourt l'espace annulaire 8 ménagé entre l'élément tubulaire 5 et la paroi interne du tuyau d'échappement 2.
L'additif liquide, étalé en un film 9 sur la paroi interne de l'élément tu bulaire 5 chauffée par les gaz d'échappement qui parcourent l'espace annulaire 8, est en grande partie évaporé sur cette paroi. Les petites gouttes d'additif, qui sont entraînées vers l'aval sans toucher la paroi de l'élément tubulaire 5, s'évaporent elles aussi rapidement.
A l 'extrém ité aval 7 de l 'élément tu bula ire 5, la fraction non évaporée du film liquide 9 peut se pulvériser à nouveau en gouttelettes qui elles-mêmes se vaporisent facilement. Ainsi l'additif parviendra idéalement au catalyseur 3 à l'état totalement vaporisé.
La figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux décrits précédemment sont désignés par les mêmes références, montre une variante dans laquelle l'injecteur 4 traverse la paroi de l'élément tubulaire 5 dans la partie amont inférieure de celui-ci, et projette ainsi l'additif liquide vers le haut. Le film liquide 9 tend alors à se former sur la partie supérieure de l'élément tubulaire 5, puis à retomber par gravité pour s'étaler sur les parties latérales et inférieure de l'élément tubulaire 5. La surface du film liquide 9 est ainsi rendue maximale.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'élément tubulaire 5 est suivi coaxialement, au-delà de son extrémité aval 7, par un autre élément tubulaire 1 0 analogue, de diamètre légèrement plus grand mais ménageant encore un espace annulaire 1 1 entre cet élément annulaire 10 et la paroi interne du tuyau d'échappement 2.
En fonctionnement, le film liquide 9 pouvant s'arracher de la paroi du premier élément tubulaire 5 à son extrémité aval 7, et se transformer en gouttes, ces gouttes sont « récupérées » par l'élément tubulaire 10 suivant, sur la paroi interne duquel elles forment à nouveau un film qui s'évapore. Suivant ce principe, deux ou plusieurs éléments tubulaires successifs, éventuellement plus cou rts, peuvent être disposés coaxialement à l'intérieur du tuyau d'échappement 2 en amont du catalyseur 3.
La figure 4, sur laquelle l'élément tubulaire 5 est représenté seul, montre q ue l a pa rtie aval 7 d e cet él ément peut présenter des fentes longitudinales 12 régulièrement espacées sur la circonférence, qui créent entre elles des languettes 1 3 parallèles, ce qu i favorise la formation de « ponts capillaires » augmentant l'étendue du film liquide formé par l'additif.
Dans une variante illustrée par la figure 5, les fentes 12 de la partie aval 7 présentent une forme en « V » et créent ainsi entre elles des pointes 14, en générant ici encore des ponts capillaires d'additif liquide.
Comme le montre la figure 6, la partie aval 7 de l'élément tubulaire 5 peut aussi, à l a place des languettes ou pointes, comporter des fils 15 formant ici un faisceau de fils rapprochés et sensiblement parallèles, qui augmentent la surface liquide par effet de capillarité. Dans une variante illustrée par la figure 7, la partie aval de l'élément tubulaire 5 comporte des fils 16 entrecroisés, notamment formés en spirale ou en hélice, pour augmenter la longueur des fils dans le même encombrement.
M is à pa rt l es fentes ou les fils, il est supposé jusqu'ici que l'élément tubulaire 5 possède une paroi pleine, sur laquelle se forme le film d'additif liquide 9.
Dans d'autres formes de réalisation, l'élément tubulaire 5 possède une structure ajourée, favorisant le phénomène de capillarité. Ainsi, la figure 8 montre un élément tubulaire 5 réalisé intégralement par une structure poreuse, et la figure 9 montre un élément tubulaire 5 réalisé intégralement par une structure tressée.
La structure ajourée peut aussi ne concerner qu'une partie de l'élément tubulaire 5. Ainsi la figure 1 0 montre un élément tubulaire 5 qu i possède une partie amont 17 pleine, et une partie aval 18 poreuse.
En se référant aux figures 1 1 et 12, l'injection de gouttes est remplaçable par une amenée de l'additif liquide dans un canal annulaire 19 d'alimentation, creusé dans la paroi interne de l'élément annulaire 5, à faible distance de l'extrémité amont 6 de cet élément. Comme le montre plus particu l ièrement la figu re 1 2 , le canal ann u laire 1 9, possède une faible largeur e de man ière à constituer u n cana l ca pil l a ire . De pl us, le canal annulaire 19 possède une section dissymétrique, avec un écart de diamètre intérieur d entre la zone située en amont du canal annulaire 19 et la zone située en aval de ce canal, la zone située en aval étant de plus grand diamètre intérieur. Ainsi, l'additif liquide étant amené en un point du canal annulaire 19, cet additif se répartit sur toute la longueur de ce canal puis, en raison de l'écart des diamètres, il se propage sur toute la circonférence de la paroi interne de l'élément tubulaire 5, en aval du canal 19.
Dans une variante illustrée par la figure 13, le canal annulaire 19 d'alimentation est situé dans un plan incliné, de sorte que l'additif liquide introduit possède une composante de mouvement dirigée vers l'extrémité aval 7. D'autres formes et aménagements sont envisageables pour le canal annulaire 19, par exemple ce canal peut posséder une profondeur variable.
Les figures 14 et 1 5 illustrent une autre solution pour l'amenée directe de l'additif liquide sur l'élément tubulaire 5. Il s'agit ici, comme dans le cas de la figure 10, d'un élément tubulaire 5 qui possède une partie amont 17 pleine, et une partie aval 18 poreuse. L'additif liquide est distribué dans la zone 20 de jonction entre la partie amont 17 pleine et la partie aval 18 poreuse, et cet add itif migre, par capillarité, vers la partie aval 18 poreuse, où il se vaporise.
Dans une variante non illustrée, l'additif liquide peut aussi être injecté directement, de la même manière, dans un élément tubulaire réalisé intégralement comme une structure poreuse, telle que montrée sur la figure 8.
La quantité d'additif liquide, absorbée par la structure poreuse ou par la partie poreuse, dépend directement de la quantité évaporée. L'arrivée de l'additif liquide peut ainsi être régulée sans moyens additionnels de dosage, ou avec des moyens simplifiés, qui coupent l'arrivée de l'additif dans les phases d'arrêt du moteur.
Alors q ue les exemples précédents comportent un élément tubulaire 5 de forme cylindrique, les figures 16 et 17 montrent un mode de réal isation dans lequel l'élément tubulaire 5 est conformé en Venturi, comportant d'amont en aval :
- Une partie conique convergente 21 ;
- Une partie intermédiaire resserrée 22 ;
- Une partie conique divergente 23. L'introduction de l'additif liquide est réalisée dans la partie intermédiaire resserrée 22, par l'un des moyens précédemment indiqués, par exemple un injecteur 4 projetant des gouttes d'additif liquide ou un canal annulaire capillaire 19.
Le film d'additif liquide 9 se forme ainsi dans la partie resserrée 22, donc d ans la partie de plus petit diamètre intérieur, puis ce film est entraîné vers l'extrémité aval 7, sur la partie divergente 23, ce qui fait progressivement diminuer son épaisseur. La quantité d'additif liquide aspirée est ici directement liée au débit des gaz d'échappement parcourant l'élément tubulaire 5 conformé en Venturi, ce qui assure là aussi un dosage et une régulation de la quantité d'additif absorbée par le dispositif.
La figure 18 montre que l'élément tubulaire 5, d'allure générale cylindrique, peut cependant comporter des nervures ou cannelures longitudinales 24, lui conférant un profil ondulé et augmentant ainsi la surface du film d'additif liquide et aussi la surface d'échange thermique, pour favoriser la vaporisation de l'additif.
Comme le montre la figure 1 9, l'élément « tubulaire » 5 peut être d'allure semi-cylindrique, notamment en occupant la partie inférieure du tuyau d'échappement (non représenté), tandis que l'injecteur 4 se situe dans la partie supérieure, ce qui peut être suffisant pour recueillir l'additif liquide et former le film liquide, le fonctionnement n'étant pas modifié.
L'injecteur 4 ou autre moyen d'amenée de l'additif liquide ayant jusqu'ici été considéré comme unique et situé en un point précis, la figure 20 illustre la possibilité de prévoir plusieurs injecteurs ou moyens d'amenée de l'additif liquide. Ainsi, trois injecteurs 4 sont par exemple prévus vers la partie amont de l'élément tubulaire 5, ces injecteurs 4 étant disposés à des intervalles angulaires de 120° les uns par rapport aux autres, et étant ainsi orientés vers des zones différentes de la paroi intérieure de l'élément tubulaire 5. Les gouttes d'additif sont donc pulvérisées simultanément sur ces zones et le film d'additif liquide est alors directement créé sur une partie importante de la surface de l'élément tubulaire 5.
Enfin, la paroi de l'élément tubulaire 5 peut comporter, extérieurement ou intérieurement, des nervures hélicoïdales qui génèrent un écou l em en t tou rb i l lo n n a i re d es g az d ' éch a ppem ent , d a n s l e tuyau d'échappement 2. La figure 21 montre un élément tubulaire 5 est ainsi pourvu de nervures hél icoïdales extérieures 25, tandis que la figure 22 montre un élément tubulaire 5 pourvu de nervures hélicoïdales intérieures 26. L'élément tubulaire 5 est ainsi mis à profit pour faire tourner le mélange des gaz d 'éch appement et de l 'add itif va porisé, ce q u i a ug mente l a longueur d'écoulement et favorise le mélange des deux gaz, au-delà de l'élément tubulaire 5, avant que ces gaz parviennent au catalyseur.
On ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications, en réalisant l'élément tubulaire en toutes matières et avec toutes textures, et aussi en conférant à cet élément toutes formes, par exemple une section elliptique et non pas circulaire, pouvant favoriser la formation du film d'additif liquide sous l'effet de la gravité. Dans le même ordre d'idées, le mode d'introduction de l'additif dans l'élément tubulaire peut également varier, et enfin les diverses caractéristiques ici décrites et illustrées séparément peuvent être réunies selon toutes combinaisons dans la mesure où elles sont compatibles.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif d'introduction et de vaporisation d'un additif liquide, notamment à base d'urée, dans une ligne d'échappement (2) de moteur thermique, le dispositif comprenant des moyens tels qu'au moins un injecteur (4) pour l'amenée et la diffusion de l'additif liquide dans la ligne d'échappement
(2) en amont d'un catalyseur
(3), et un élément récepteur placé à l'intérieur de la ligne d'échappement (2) et prévu pour récupérer et faire vaporiser l'additif diffusé, caractérisé en ce que l'élément récepteur est conformé en élément sensiblement tubulaire (5) placé à l'intérieur de la ligne d'échappement (2), coaxialement à cette ligne d'échappement et en relation avec les moyens (4) pour l'amenée et la diffusion de l'additif liquide, de manière à obtenir la formation d'un film d'additif liquide (9) sur la paroi interne dudit élément tubulaire (5), un espace annulaire (8) parcouru par les gaz d'échappement étant ménagé entre cet élément tubulaire (5) et la paroi interne de la ligne d'échappement (2).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'additif
(4) est disposé de manière à projeter des gouttes d'additif vers la partie supérieure de cet élément tubulaire (5).
Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (5) est suivi, au-delà de son extrémité aval (7), par au moins un autre élément tubulaire (10) de diamètre légèrement supérieur, qui est placé également à l'intérieur de la ligne d'échappement (2), un espace annulaire (11) parcouru par les gaz d'échappement étant encore ménagé entre cet autre élément tubulaire (10) et la paroi interne de la ligne d'échappement (2).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sont prévues, sur l'élément tubulaire (5) et notamment dans la partie aval (7) de cet élément, des fentes longitudinales (12) créant entre elles des languettes (13) ou des pointes (14) de matière, aptes à engendrer des ponts capillaires.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (5) est réalisé, dans son intégralité ou au moins partiellement, comme une structure poreuse ou tressée.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une structure poreuse ou tressée est prévue seulement dans la partie aval (18) de l'élément tubulaire (5).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sont prévus, prolongeant l'élément tubulaire (5) dans sa partie aval, d es fi l s (15,16) sensiblement paral lèles ou entrecroisés, q u i accrochent le liquide par capillarité.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fils (16) sont en forme de spirale ou d'hélice.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (5) comporte, vers son extrémité amont (6), un canal annulaire (19) de faible largeur (e) creusé dans sa paroi interne, une arrivée d'additif l iquide étant prévue en au moins un point du canal annulaire (19).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'est prévu un écart de diamètre intérieur (d), entre la zone de l'élément tubulaire (5) située en amont du canal annulaire (19) et la zone de l'élément tubulaire (5) située en aval du canal annulaire (19) , la zone située en aval étant de plus grand diamètre intérieur.
1 1 . Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, l'élément tubulaire (5) étant réalisé comme une structure poreuse, dans son intégral ité ou du moins j usqu'à la zone d'introduction de l'additif liquide, l'additif l iqu ide est d irectement amené et d iffusé dans la structure poreuse, qui assure son étalement par capillarité.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que l'élément tubulaire (5) comporte une partie amont con ique convergente (21 ), suivie d'une partie aval conique divergente (23) , à la manière d'un Venturi, l'amenée d'additif liquide étant faite dans la zone la plus resserrée (22) de l'élément tubulaire (5).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (5) est réalisé avec des conformations longitudinales (24) telles que nervures, cannelures ou ondulations pour augmenter la surface d'échange.
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 1 3, caractérisé en ce que la paroi de l'élément tubulaire (5) comporte, extérieurement et/ou intérieurement, des nervures hélicoïdales (25, 26) générant un écoulement tourbillonnaire.
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