Brevet FR2330858A1 — publié le 19770603

L'invention concerne un dispositif d'échappement catalytique pour moteur à combustion interne, comportant un collecteur dtéchappement et un tuyau d'échappement relié au collecteur et dans lequel est placé un catalyseur. Un dispositif d'échappement de ce genre est déjà connu, par exemple, par la demande allemande de brevet publiée avant examen DD no 23 11 812.9. Dans ce dispositif connu, un certain nombre d'éléments monolithiques de catalyseur sont insérés directement dans le tuyau d'échappement et ancrés par des supports. Les récipients relativement grands, dont on avait normalement besoin dans un dispositif d'échappement de ce genre pour loger le catalyseur sont ainsi superflus. Outre une économie notable de prix de revient et d'encombrement, on obtient aussi la possibilité de disposer le catalyseur tout près du bloc moteur, et étant donné que les pertes de chaleur du gaz d'échappement sont ainsi diminuées, le catalyseur peut atteindre plus rapidement la température de réaction nécessaire. Cependant, pour l'ancrage des éléments monolithiques de catalyseur, il faut encore des supports qui sont sujets à une usure incessante, vu les grands efforts, les différences extrêmes de température, les tensions et les vibrations et qui, par conséquent, exposent aussi à la destruction les éléments monolithiques eux-memes. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients dans un dispositif d'échappement catalytique du genre défini plus haut. Ce problème est résolu, selon l'invention, par le fait que le catalyseur est formé drun revêtement catalytique qui adhère directement à la paroi intérieure du tuyau d'échappement, sous la forme d'un tube allongé. On obtient ainsi un dispositif d'échappement catalytique du genre défini plus haut, fortement simplifié et sans problème, dans lequel le tuyau d'échappement ne loge pas simplement le catalyseur mais comprend directement celui-ci sous forme intégrée, en un tube allongé, sans interposition de moyens de retenue. Bes dimensions de la surface de contact du catalyseur à l'intérieur du tuyau d'échappement sont variables dans une large mesure. Bes moyens de retenue usuels antérieurement pour le catalyseur, qui étaient sensibles au choc et, en outre, facilement détruits par les tensions thermiques extrêmes, sont supprimés.La fabrication du dispositif d'échappement est encore simplifiée et son fonctionnement est moins sujet aux perturbations. Be catalyseur lui-meme ne dépend d'aucun support, il est moins sujet à l'usure. Sa longévité est accrue. L'invention est expliquée plus précisément ci-après à propos des dessins, dans lesquels~: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tuyau d'échappement conçu selon l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-B de la figure 1. Au collecteur non représenté plus spécialement d'un moteur à combustion interne, le tuyau d'échappement 1 peut être raccordé, de préférence au moyen d'une bride 2. lie tuyau d'échappement 1, généralement muni d'au moins un coude la, est formé de matière résistant à la chaleur et il est de préférence entouré d'un tube d'enveloppe 3, insonorisant et calorifuge. Ce tube est de préférence formé de matière résistant à la corrosion ou revêtu d'une telle matière. Le tube d'enveloppe 3 a un diamètre supérieur à celui du tuyau d'échappement 1, de sorte que lorsqu'il est centré, on obtient dans le tube d'enveloppe un espacement d'air uniforme 4. Cet espacement augmente l'action insonorisante et calorifuge du tube d'enveloppe 3. Si nécessaire, on peut, en outre, rendre optimale l'action insonorisante et calorifuge grâce à des matières isolantes appropriées, résistant à la chaleur et au choc, dont on remplit l'espacement d'air 4. Pour convertir en une forme inoffensive les substances nocives contenues dans les gaz d'échappement du moteur, par réduction, ou par oxydation - par exemple, pour convertir l'oxyde de carbone en anhydride carbonique, les hydrocarbures en anhydride carbonique et eau et les oxydes d'azote en azote et anhydride carbonique, au moins une certaine partie du tuyau d'échappement 1 est munie d'un revêtement catalytique 5. Ce revêtement est directement appliqué à la paroi intérieure du tuyau d'échappement 1. Au moins sur la majeure partie de l'extension du revêtement 5, le tuyau d'échappement 1 est entouré du tube d'enveloppe 3, insonorisant et calorifuge. De cette-manière, le tuyau d'échappement 1 sert directement de support à un catalyseur tubulaire sous forme de revêtement de tube, ou d'un tube de catalyse E. Non seulement, les récipients convertisseurs usuels, encombrants et coûteux, deviennent ainsi superflus, mais, en outre, on n'a plus besoin des moyens de retenue de catalyseur, particulièrement sujets à l'usure par suite des chocs, des variations rapides de température et des tensions.La grande surface de contact offerte par le revêtement 5 au gaz d'échappement chaud qui le balaie, ainsi quTil est nécessaire à la conversion catalytique, est très variable quant à son extension longitudinale dans le tuyau d'échappement 1. Etant donné que 1'entrée 6 du tube de catalyse K peut aussi être disposée à proximité imnédiate du bloc moteur, les gaz d'échappement chauds peuvent être introduits directement dans ce tube sans pertes de chaleur particulières, de sorte que le processus de réaction peut être rapidement mis en route. lies autres pertes de chaleur du gaz d'échappement, ainsi que le rayonnement caloriques indésirable vers des parties voisines du dis pcsitif d'échappement, peuvent être évités dans une large mesure par le tube d'enveloppe 3 ou l'espacement d'air 4. On peut encore optimiser davantage le calorifugeage en remplissant l'espacement d'air 4 de matière isolante appropriée résistant à la chaleur, comme on l'a déjà dit. Pour obtenir une surface de contact aussi grange que possible du revêtement catalytique 5, y compris relativement à son volume et à la masse thermique, le revêtement peut comprendre une couche de base réfractaire et poreuse appropriée sur laquelle est appliquée une couche supérieure très active catalytiquement. Alors que la couche de base pourrait être, par exemple, une couche de "Washcoat de gamma-aluminium" telle que de 1' alumine frittée, ou bien une masse céramique poreuse à structure dite en nids d'abeille ou alvéolaire, la couche supérieure pourrait etre formée d'une pellicule déposée d'environ 20/ci, constituée par des métaux du groupe du platine, particulièrement efficaces, comme le platine ou le palladium. Pour augmenter encore la surface de contact du revêtement catalytique, celui-ci pourrait, en outre, être appliqué avec ondulations transversales, ou longitudinales, ou en réseau, sur la paroi intérieure du tuyau d'échappement 1, les ondulations transversales, ou longitudinales, ou le réseau pouvant aussi entre formés d'une toile métallique qui adhère directement à la paroi intérieure. Si le tuyau d'échappement 1 présente comme c'est généralement le cas plusieurs coudes analogues au coude la, cela augmente également la surface active de contact du revêtement catalytique 5. En outre, ces coudes du tuyau assurent avantageusement la déviation du courant de gaz d'échappement de sorte que toutes les parties du gaz d'échappement entrent en contact avec le revêtement catalytique. Le revêtement catalytique 5 peut aussi être conçu de manière à assurer au choix une oxydation suivie d'une réduction ou vice versa, et le catalyseur qui entre en action à une température plus élevée peut être avantageusement placé en amont de l'autre catalyseur, conformément aux températures plus élevées du gaz d'échappement dans la région d'amont de l'échappement. -REVE NI > I CAl ONS - 1. Dispositif d'échappement catalytique pour moteur à combustion interne, comportant un collecteur d'échappement et un tuyau d'échappement relié au collecteur et dans lequel est placé un catalyseur, dispositif caractérisé en ce que le catalyseur est formé d'un revêtement catalytique qui adhère directement à la paroi intérieure du tuyau d'échappement, sous la forme d'un tube allongé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rev8tement catalytique comprend une couche de base poreuse, par exemple, une couche de "Washcoat de gamma-aluminium" telle que l'alumine frittée, et un revêtement déposé par-dessus et formé de constituants catalytiques très actifs, par exemple, de métaux du groupe du platine. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de base est une masse céramique poreuse. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le revêtement catalytique est appliqué dans le tuyau d'échappement sous forme ondulée, ou en réseau.