FR3143667A1 - Mélangeur à vortex, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique - Google Patents
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Abstract
Mélangeur à vortex, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique
Le mélangeur à vortex (10) est destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique pour le mélange d’un gaz d’échappement avec un agent réducteur. Il comprend au moins un boitier (18) de forme générale de révolution autour d’un axe (X), comprenant des ouvertures (22) d’entrée de gaz d’échappement. Chaque ouverture d’entrée (22) comporte une première ailette de guidage (24) s’étendant vers l’extérieur du boitier (18), et une seconde ailette de guidage (26) s’étendant vers l’intérieur du boitier (18), les première (24) et seconde (26) ailettes de chaque ouverture d’entrée (22) étant sensiblement parallèles entre elles.
Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un mélangeur à vortex, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique.
Par exemple, le moteur thermique est celui d’un véhicule automobile.
Le mélangeur à vortex est destiné à produire un tourbillon de gaz d’échappement, dans lequel est injecté un agent réducteur, le tourbillon permettant un mélange homogène de l’agent réducteur avec le gaz d’échappement. Le mélangeur à vortex est habituellement agencé en amont d’un dispositif de réduction catalytique sélective (RCS).
On connait déjà, dans l’état de la technique, un mélangeur à vortex, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique pour le mélange d’un gaz d’échappement avec un agent réducteur, le mélangeur à vortex comprenant un boitier de forme générale de révolution autour d’un axe, comportant une paroi de forme générale de révolution, la paroi comprenant des ouvertures d’entrée de gaz d’échappement.
Habituellement, chaque ouverture comporte une ailette de guidage, s’étendant vers l’extérieur du boîtier, destinée à collecter le flux de gaz d’échappement pour le guider vers l’intérieur du boîtier.
Un tel mélangeur à vortex ne donne pas entière satisfaction, en ce que le tourbillon généré présente parfois des défauts, par exemple est mal centré ou mal équilibré.
L’invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un mélangeur à vortex optimisant la génération du tourbillon.
A cet effet, l’invention a notamment pour objet un mélangeur à vortex, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique pour le mélange d’un gaz d’échappement avec un agent réducteur, le mélangeur à vortex comprenant au moins un boitier de forme générale de révolution autour d’un axe, comportant une paroi de forme générale de révolution, la paroi comprenant des ouvertures d’entrée de gaz d’échappement, caractérisé en ce que chaque ouverture d’entrée comporte une première ailette de guidage s’étendant vers l’extérieur du boitier, et une seconde ailette de guidage s’étendant vers l’intérieur du boitier, les première et seconde ailettes de chaque ouverture d’entrée étant sensiblement parallèles entre elles.
L’ailette dirigée vers l’extérieur permet de collecter le flux de gaz d’échappement pour le guider vers l’intérieur du boîtier, et l’ailette dirigée vers l’intérieur permet de guider tangentiellement le flux le long de la paroi intérieure du boitier. Le parallélisme des ailettes permet d’optimiser la génération du tourbillon. En effet, l’ailette dirigée vers l’intérieur présente un extrados (de manière similaire au haut d’une aile d’avion), provoquant une dépression et aspirant donc le flux vers l’intérieur du mélangeur, et l’ailette dirigée vers l’extérieur présente un intrados (de manière similaire au bas d’une aile d’avion), provoquant une surpression repoussant le flux également vers l’intérieur du mélangeur. Le parallélisme des ailettes permet un équilibre de ces deux forces d’aspiration et de repoussement.
Un mélangeur selon l’invention peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables.
- Les ouvertures sont alignées circonférentiellement, avec une portion courbe de paroi entre deux ouvertures circonférentiellement consécutives.
- Les ailettes présentent une forme générale rectangulaire.
- Les première et seconde ailettes présentent les mêmes dimensions.
- L’une des première et seconde ailettes présente une largeur supérieure à l’autre.
- Les ailettes présentent une forme générale trapézoïdale.
- Les ailettes présentent une forme géométrique comprenant un épaulement séparant deux parties rectangulaire.
- Les ailettes des différentes ouvertures présentent des formes différentes d’une ouverture à l’autre, et/ou des angles de pliage différents.
- Le mélangeur à vortex comportant deux boitiers dont l’un, intérieur, est logé dans l’autre, extérieur, les ouvertures des boitiers étant disposées en regard les unes des autres pour former des ouvertures du mélangeur, le boitier extérieur portant les premières ailettes s’étendant vers l’extérieur, et le boitier intérieur porte les secondes ailettes s’étendant vers l’intérieur.
L’invention concerne également une ligne d’échappement de moteur thermique, notamment pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’elle comporte un mélangeur à vortex tel que défini précédemment.
Différents aspects et avantages de l’invention seront mis en lumière dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles :
On a représenté, sur les figures 1 et 2, un mélangeur à vortex 10 selon un exemple de mode de réalisation de l’invention.
Le mélangeur à vortex 10 est destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique. Par exemple, le moteur thermique est celui d’un véhicule automobile.
On a représenté, sur la , une section 12 de la ligne d’échappement, dans laquelle est agencé le mélangeur 10.
La section de ligne d’échappement 12 comporte une entrée 14, par laquelle entrent les gaz d’échappement issus du moteur thermique. La section de ligne d’échappement comporte par ailleurs une paroi concave 16 disposée en regard de l’entrée 14. La paroi concave 16 est par exemple circulaire autour d’un axe central X.
La section de ligne d’échappement 12 comporte également une sortie (non représentée), accessible uniquement à travers le mélangeur à vortex 10, de sorte que les gaz d’échappement passent nécessairement par le mélangeur à vortex 10 pour atteindre la sortie. La sortie se trouve par exemple le long de l’axe central X.
Le mélangeur à vortex est destiné à produire un tourbillon de gaz d’échappement, dans lequel est injecté un agent réducteur, le tourbillon permettant un mélange homogène de l’agent réducteur avec le gaz d’échappement. Le mélangeur à vortex est agencé en amont d’un dispositif de réduction catalytique sélective (RCS).
Le mélangeur à vortex 10 comporte un boitier 18 de forme générale de révolution autour de l’axe central X. Le boitier 18 présente par exemple au moins une partie tronconique. En variante, le boitier 18 présente une forme cylindrique.
Avantageusement, le mélangeur comporte un injecteur d’agent réducteur, agencé, de manière classique, pour injecter l’agent réducteur dans le tourbillon.
Le boitier 18 comporte une paroi 20 de forme générale de révolution autour de l’axe central X.
La paroi 20 est pourvue d’ouvertures 22 d’entrée de gaz d’échappement. Les ouvertures 22 sont par exemple alignées circonférentiellement, avec une portion courbe de paroi entre deux ouvertures circonférentiellement consécutives.
Chaque ouverture d’entrée 22 comporte une première ailette de guidage 24 s’étendant depuis la paroi 20 vers l’extérieur du boitier 18, et une seconde ailette de guidage 26 s’étendant depuis la paroi 20 vers l’intérieur du boitier 18.
Les première 24 et seconde 26 ailettes de chaque ouverture d’entrée 22 sont sensiblement parallèles entre elles.
Il est à noter que la première ailette 24 présente un intrados provoquant une surpression repoussant le flux de gaz d’échappement vers l’intérieur du boîtier 18. De même, la seconde ailette 26 présente un extrados provoquant une dépression et aspirant donc le flux vers l’intérieur du boîtier 18. Le parallélisme des ailettes 24, 26 permet un équilibre de ces deux forces d’aspiration et de repoussement, ce qui permet d’optimiser l’aspiration du gaz d’échappement dans le boitier, et la formation du tourbillon.
On notera que différentes formes d’ailettes sont envisageables. On a représenté sur la deux ouvertures 22 adjacentes, avec des ailettes découpées, avant pliage de ces ailettes vers l’intérieur et l’extérieur respectivement, le long des lignes de pliage 30.
Dans cet exemple de la , les ailettes 24, 26 présentent une forme générale rectangulaire. En outre, ces ailettes 24, 26 présentent les mêmes dimensions.
D’autres formes sont toutefois envisageables.
Sur l’exemple de la , les ailettes 24, 26 ne présentent pas les mêmes dimensions, l’une étant plus large que l’autre. Par exemple, la première ailette 24 est plus large que la seconde ailette 26, ou en variante la seconde ailette 26 est plus large que la première ailette 24.
Sur la , les ailettes 24, 26 présentent une forme trapézoïdale. Les ailettes étant réalisées par découpe de tôle, l’une des ailettes présente sa grande base en haut, et l’autre sa grande base en bas. Sur l’exemple représenté, la première ailette 24 présente sa grande base en bas, mais en variante, c’est la seconde ailette 26 qui présente sa grande base en bas.
Sur la , les ailettes 24, 26 présentent une autre forme géométrique envisageable, avec un épaulement séparant deux parties rectangulaires.
La forme des ailettes est choisie en fonction de l’effet souhaité pour la génération du tourbillon. Il est ainsi possible de s’adapter à la direction du flux de gaz d’échappement, à sa vélocité, mais aussi à la taille du mélangeur, et à tout autre situation envisageable.
Il est à noter que les ailettes intérieur et extérieure des figures 2 à 5 peuvent être interchangées, en fonction du sens de rotation souhaité pour le tourbillon.
On notera que les ailettes des différentes ouvertures peuvent présenter des formes différentes d’une ouverture à l’autre, et/ou des angles de pliage différents, tant que les ailettes d’une même ouverture restent sensiblement parallèles l’une par rapport à l’autre.
On notera que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications.
Par exemple, dans une variante non représentée, le mélangeur comporte deux boitiers dont l’un est logé dans l’autre, les ouvertures des boitiers étant disposées en regard les unes des autres pour former des ouvertures du mélangeur. Dans ce cas, le boitier extérieur porte les premières ailettes s’étendant vers l’extérieur, et le boitier intérieur porte les secondes ailettes s’étendant vers l’intérieur.
Claims (10)
- Mélangeur à vortex (10), destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique pour le mélange d’un gaz d’échappement avec un agent réducteur, le mélangeur à vortex (10) comprenant au moins un boitier (18) de forme générale de révolution autour d’un axe (X), comportant une paroi (20) de forme générale de révolution, la paroi (20) comprenant des ouvertures (22) d’entrée de gaz d’échappement, caractérisé en ce que chaque ouverture d’entrée (22) comporte une première ailette de guidage (24) s’étendant vers l’extérieur du boitier (18), et une seconde ailette de guidage (26) s’étendant vers l’intérieur du boitier (18), les première (24) et seconde (26) ailettes de chaque ouverture d’entrée (22) étant sensiblement parallèles entre elles.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 1, dans lequel les ouvertures (22) sont alignées circonférentiellement, avec une portion courbe de paroi entre deux ouvertures (22) circonférentiellement consécutives.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les ailettes (24, 26) présentent une forme générale rectangulaire.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 3, dans lequel les première (24) et seconde (26) ailettes présentent les mêmes dimensions.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 3, dans lequel l’une des première (24) et seconde (26) ailettes présente une largeur supérieure à l’autre.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les ailettes (24, 26) présentent une forme générale trapézoïdale.
- Mélangeur à vortex (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les ailettes (24, 26) présentent une forme géométrique comprenant un épaulement séparant deux parties rectangulaire.
- Mélangeur à vortex (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ailettes des différentes ouvertures (22) présentent des formes différentes d’une ouverture (22) à l’autre, et/ou des angles de pliage différents.
- Mélangeur à vortex (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux boitiers dont l’un, intérieur, est logé dans l’autre, extérieur, les ouvertures des boitiers étant disposées en regard les unes des autres pour former des ouvertures du mélangeur, le boitier extérieur portant les premières ailettes (24) s’étendant vers l’extérieur, et le boitier intérieur porte les secondes ailettes (26) s’étendant vers l’intérieur.
- Ligne d’échappement de moteur thermique, notamment pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’elle comporte un mélangeur à vortex (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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