Brevet FR2639999A1 — publié le 19900608

Eh faisant d'abord observer, qu'il est actuellement, demeuré assez mécon nu, qu'en raison du fonctionnement, à des régimes très variables, des moteurs à explosions d'automobiles et de motocycles, entrainant la nécessité d'éva cuer, des débits très variables, de leurs gaz d'échappement, il en résulte, tant lors de leur passage au travers d'un "silencieux", que d'un catalyseur éventuel - par des étranglements de section constante - un freinage défavora ble, en fonction de l'augmentation de régime, tandis qu'saur surplus, en cas de catalyse, il est alors nécessaire, d'asurer un enrichissement, de plus on plus important on oxygène, et c'est en fonction de ces considérations d'en semble, que l'invention vise essentiellement, à substituer, aux étranglements de section constante précités, d'autres originalement à "géométrie variable" automatiquement, en fonction des variations de débits de gaz et de plus et en conséquence, en réalisant simultanément et à la fois, la détente silencieuse des gaz et leur catalyse, par le mtme et unique cheminement des gaz, entre les mêmes étranglements et s'y appropriant élastiquement, de façon automati quement variable et de plus, en donnant ainsi naissance, à de nouveaux produits industriels, caractérisés par le fait, qu'ils combinent originalement, dans une structure unique et ainsi perfectionnée, les structures antérieurement séparées et successives, dites de "silencieux et de catalyse". L'invention vise en outre, à réaliser ces nouveaux produits industriels, combinant ces structures de silencieux et de catalyse, sous la forme simpli fiée, économique et esthétique, d'une "cartouche" cylindrique, constituant ltenceinte externe, grâce à a constitution, par un simple tronçon d'un mince tube d'acier inoxydable, qui réalise du même coup et par polissage, un "enjoliveur", fixé de façon amovible, sur l'extrémité "libre", de chaque "tuyau dit d'échappement" de moteur, pour en assurer ainsi et au surplus, un entretien ou un remplacement faciles. On comprendra mieux, ces caractéristiques nouvelles, ainsi que d'autres, qui s'y rattachent et les avantages de l'invention, on se reportant à la description suivante et aux dessins annexés, donnant à simple titre d'exemple, un mode de mise on oeuvre avantageux, mais nullement limitatif et å 1 égard duquel: ta Fiv.1 représente, une vue schématique, rn élivation et avec des coupes partielles, d'un dispositif dit "combiné de silencieux et de catalyse, pour des moteurs dits à explosions et perfectionnés, conformément à l'inven- tion. La Fig.2 représente, une vue schématique, à échelle agrandie, d'un tron çon de profil, d'un bord de fil d'un "monolithe", comportant un petit rainurage. Selon ces Figures, on combine, un court tronçon, d'un mince tube d'acier inoxydable -1-, avantageusement nervuré légèrement à lextérieur, pour le raidir et favoriser, son évacuation de chaleur, formant l'enceinte externe de traitement des gaz d'échappement, avec un cloisonnement d'obthration serti en "amont" -2-, en y combinant en outre, un écrou de montage amovible, sur l'extrémité d'un "tuyau" dit d'échappement -3-, d'un moteur à explosion approprié à cet égard, de façon connue et notamment par une sonde dite "Ih}33h", ainsi qu'un injecteur central -4-, de ces gaz d'échappement et interagissant, avec des canaux radiaux et oblique, tels que -5-, pour cons- tituer ensemble, un dispositif dit de "trompe", d'aspiration d'air atmosphérique, qui approprie automatiquement et pulse, le "double flux" ainsi obtenu avec un enrichissement en oxygène convenable et un certain refroidissement, dans le répartiteur -6-, éventuellement prolongé tubulairement, comme c représenté en pointillé, en -6'-, qui en réalise la diffusion, entre les interstices du "monolithe" -7-, originalement formé, par des "nappes" adjacentes, de petits fils métalliques, élastiquement déformables, par exemple en acier inoxydable à ressort, de l'ordre de 2 millimètres de diamètre et avantageusement rainures superficiellement, selon la Fig.2, par exemple entre des "molettes", à la façon d'un filetage, à pas très fin et "troncaturé" ce qui permet d'augmenter considérablement, les surfaces d'échanges avec les gaz, tandis que cela serait, aussi bien obtenu, sans usinage, par tréfilage des fils, selon un profil, du genre d'un petits pignon "à denture basse" et en combinaison, avec un frettage des extrémités, par les viroles annulaires -6- et -9-, tandis que l'ensemble comporte essentiellement, une imprégna- tion superficielle, par les produits usuels de catalyse, mentionnés plus loin et avantageusement réalisée, par "évaporation sous vide", ou mieux selon le nouveau procédé, visant à obtenir des poudres dites "submicroniques" par le truchement d'un liquide "cryogénique", avec une tension de vapeur supérieure à 10 Torrs. permettant d'obtenir des poudres sphériques et "mini cristallines" de 100 à 1000 A. et ainsi des surfaces de l'ordre de 20 m2/g. Ce frettage des extrémités du monolithe -7- est- complété, longitudinalement, par exemple par trois cloisonnements élastiques et hélicoIdaux, tels que -10-, ayant un très grans "pas", équidistants et décalés entre-eux d'environ 120 pour former en même temps des entretoises, des "ponts thermiques" auxiliaires, ainsi que trois collecteurs hélieoTdaux, d'évacuation des gaz, en tourbillonnant, jusqutau cloisonnement en "aval" -11-, élastiquement dé formable, -pour assurer la compensation des dilatations différentielles, tandis qu'une fente radiale, en permet le montage, à la façon d'un "circlip", par enserrage, par exemple de ses 3 pattes, telles que -12-, dans la gorge -13-, en y fixant en mame temps, les extrémités coudées, de; cloisonnements tels que -1C- et en réservant entre-elles, des créneaux de fuites périphéri ques, en outre coudés, en forme dite de "déviateur de get", tels que -14-, pour former ensemble et avec l'épanouissement du tube -1-, en forme de tuyère -15- une sorte de turbine centrifuge, dite "d'extraction" avantageuse des gaz. Ceci exposé, il convient de préciser, car c'est essentiel, que les nappes du monolithe -7-, comportent une imprégnation superficielle avec les produits usuels de catalyse et notamment, des lîmicrocristallitesfl, d'un poids moyen global, de l'ordre de 1 gramme de palladium et 0,5 gramme de platine, pour les catalyseurs moyens dits dtoxydatton, donc pour des moteurs de faible cylindrée, tandis que, pour ceux dits à trois voies ou trifonctionnels, pour des moteurs dwau moins 2 litres de cylindrée, on mettra en oeuvre, environ 1g de platine, 0,5g. de palladium et 0,25g. de rhodien On ajoutera en outre que, selon l'invention, on pourra substituer aux fils d'acier inoxydable à ressort précités, d'autres fils métalliques élastiques et notamment en alliage dit "aluminium-lithium", qui alliant de bon mécaniques ues nes caractéristiques et thermiques, ne nécessitera queun diamètre de figl légèrement augmenté, mais en facilitant alors la formation superficielle de la première couche, aluminium transformée en alumine poreuse, par simple "aluminitage" et qui, dite "intermédiaire ou washcoat", contient usuellement les "agents dits promoteurs ou poumon droxygène", pour faciliter les réaction "d'oxydation et de réduction" Il est facile de comprendre, qutavec cette interaction d'ensemble et dans tous les cas, le cheminement des gaz pulsés et;;6 de débit variable dits d'échappement d'un moteur à explosion, approprié de façon connue, pour en permettre l'épuration, par catalyse, réalisera avec l'appoint d'air atmos phérique, qui lui est asservi et automatiquement, un double flux tourbilonnant, enrichi en oxygène et un peu refroidi, puis pulsé ainsi dans le répartiteur -6-, dont le prolongement tubulaire -6'-, en assurera une bonne diffusion originale, entre les interstices, automatiquement et élastiquement déformables, du monolithe -7- et dont les échappements multiples et bien progressifs, entre ses fils, groupés en nappes successives, assureront une diminution bien homogène et sans bruit, de l'énergie cinétique des gaz et de leur température moyenne, qui la reflète, grâce à son évacuation également bien progressive, facilitée par les multiples "ponts thermiques" métalliques, entre le centre et la périphérie. Simultanément, l'épuration par catalyse et donc, en principe sans usure sera réalisée, par le meme et unique cheminement des gaz et donc, les mêmes et multiples étranglements, de sections élastiquement variables et asservies au contact des fils métalliques, imprégnés superficiellement des Mmicrocris- tXallites" des métaux de catalyse précités, tandis que, d'autre part, le simple resserrement, du cloisonnement -11-, en forme de circlip, après enlèvement de sa vis de blocage, permet son enlèvement facile et ainsi, l'entre- tien du monolithe -7-, ou son remplacement économique, tandis que l'on mentionnera en outre et à cet égard, que cette élasticité propre, du cloisonnement -11-, restera toujours maintenue, par un refroidissement préférentiel, de la région adjacente, de détente finale des gaz d'échappement. On mentionnera aussi, que la réalisation des composante essentiels, sous forme d'élézents de gr;-4ew lorgueAr et tamment du tube -1- et du monoli- the -7-, permet, par simple tronçonnages, à des longueurs différentes, des réalisations dites "modulaires", c'est-à-dire, s'appropriant à tous les besoins, avec les mêmes stockages, ce qui est très avantageux et économique. 3enfin, il est évident, que l'invention ne Be limite pas, aux seules dispositions, ainsi explicitement décrites et représentées et que, son domaine s'étend au contraire et expressément, à toutes les variantes, tant d'applica- eion que d'exécution et notamment, à celles mettant en oeuvre des moyens, combinaisons et procédés non seulement équivalents, mais même simplement comparables, par exemple par inversion, transposition ou appropriation, comme par exemple, la substitution dans le monolithe -7-, de nappes de fils radiaux hélicoidaux, ou croisés en forme de tresses tubulaires et concentriques et par exemple constituées par des ressorts hélicordaux, à traction ou à compression, ou encore 1a réalisation des fils, sous une telle forme tubulaire tandis que, d'autre part, l'invention s'étend à toutes autres combinaisons, notamment avec des moyens auxiliaires connus, comme par exemple, un clapet thermostatique, pour éviter les risques de surchauffes accidentelles, en ouvrant alors, un échappement dit "libre" et bruyant, ou encore l'utilisa- tion d'un dispositif dit silencieux auxiliaire. On mentionnera d'autre part, que la mise en oeuvre d'un monolithe -7à géométrie variable, selon l'invention, ouvre la possibilité d'en limiter la conformité aux "normes", pour des vitesses moyennes d'utilisation du vécule, en réduisant d'autant le prix et l'encombrement, du dispositif combiné selon l'invention, sans pour autant empécher la marche à grande vitesse, où l'insuffisance de la catalyse, se produisan g ors loin des agglomérations et de façon bien diffuse, serait/ acceptable. Il faut encore mentionner, que cette géométrie variable, du monolithe -7- permet, par son accouplement avec la commande de freinage, qui n'est pas représentée, de réaliser un renforcement de l'effet dit de frein moteur par la rotation de la bague auxiliaire -16-, entrainant un resserrement progressif, des cloisonnements, tels que -1 O-, autour au monolithe -7-. REVENDICATIONS 1 - Moteurs à explosions perfectionnés, notamment pour les automobiles et les motocycles, caractérisés par le fait: qu'ils combinent, à leur appropriation usuelle connue, pour produire des gaz dits d'échappement, épurables par catalyse, une telle catalyse, mais originale et perfectionnée, en ce q:: elle réalise simultanément, la fonction usuellement séparée, de détente silencieuse des gaz, dans un dispositif économiquement unique et constituant ainsi, un produit industriel nouveau, au lieu des deux dispositifs succes sifs et séparés usuels, gracie à un meme et unique cheminement des gaz, dans une enceinte miniaturisée, en forme de "cartouche" cylindrique -1-, qui forme ainsi, un "enjoliveur" amovible à l'extrémité d'un "tuyau dit dtéchappe ment -3-, d'un moteur. 2 Moteurs perfectionnés, selon la revendication 1', caractérisés par le fait: que l'enceinte de- catalyse et de détente silencieuse des gaz, est économiquement constituée, par un court tronçon, de tube d'acier inoxydable -1- et qui est combiné, avec deux cloisonnements sertis aux extrémités -2et -11-, dont celui en "amont" -2- combine lui-même, un écrou de fixation amovible, en -3-, ainsi qu'un injecteur central des gaz -4- et interagissant, avec des canaux radiaux et obliques, tels que 5-, pour constituer ensemble, un dispositif dit de "trompe" d'aspiration d'air atmosphérique, ainsi asservi, à l'injection centrale des gaz -4-. 30- Moteurs perfectionnés, selon les revendications 1 et ?0, caractérisés par le fait: que le cloisonnement d'extrémité en "aval" -1f- est élas tiquement déformable, notamment du fait d'une fente radiale, pour former une sorte de "circlipH de montage dans la gorge -13-, par ses pattes, telles que -12-, réservant entre-elles des créneaux périphériques et recourbés, en forme de "déviateurs de gets", tels que -14-, pour réaliser avec I 1épanouis- sement -15-, en forme de tuyère, une sorte de turbine centrifuge, dite d' ertraction avantageuse, des gaz d'échappement@. 40- Moteurs perfectionnés, selon l'une quelconque des revendioations 1", 2 et 3 , caractérisés par le fait qu'essentiellement, lu cloisonnements d'extrémités -2- et -11-, centrent entre-eux le "monolithe de catalyse" -7qui est originalement# métallique et à "géométrie variable", grive à sa constitution en nappes, adjacentes et superposées, - petia fils nétalli- ques, avantageusement en acier inoxydable, élastiquement déforiables, groupés soit -longitudinalement, transversalement, hélicoïdalement, ou croisés en forme de tresses, avantageusement multiples et tubulaires, avec des frettes d'extrémités indéformables -8- et -9- et un frettage hélicoTdal, élastiquement déformable, constitué de préférence, par 3 cloisonnements, tels que -10- et décalés entre-eux de 1200, tandis que l'ensemble comporte essentiellement, une imprégnation superficielle, des produis usuels de catalyse et avantageusement réalisée, par "évaporation sous vide", et mieux en poudres "submicroniques", par le truchement d'un liquide cryogénique. 5 - Moteurs perfectionnés, selon la revendication 40, caractérisés par le fait: que l'on substitue aux fils d'acier inoxydable, des fils élastieue- ment déformables d'autres métaux et notamment de l'alliage dit d'aluminiumlithium, dont la nature facilite la réalisation de la couche dite "intermé aviaire ou washcoat", d'alumine poreuse, par sitr'e "aluminitage" et son imprégnation usuelle "d'agents dits promoteur ou poumon d'oxygène". 6 - Moteurs perfectionnés, selon les revendications 4 et 50, caracté- risés par le fait: que par exemple, le rainurage des fils, selon la Fig.2 ou leur tréfilage, selon un profil en forme de "petit pignon à denture basse", permet d'augmenter considérablement, les surfaces d'échanges avec les gaz. 70- Moteur perfectionnés, selon l'une quelconque des revendications 40, 5 et 6 , caractérisés par le fait: que pour la réalisation d'une catalyse dite "d'oxydation", donc pour des moteurs de faible cylindrée, I 'im- prégnation superficielle du monolithe -7- de microcristallites est globalement et en moyenne, de l'ordre de 1 gramme de palladium et 0,5 gramme de platine. 8 - moteurs perfectionnés, selon l'une quelconque des revendications 40, 5 et 60, caractérisés par le fait: que pour la réalisation d'une catalyse dite à trois voies, ou trifonctionnelle, l'imprégnation superficielle du monolithe -7- de microcristallites est globalement@ et en moyenne, de 1' ordre de 1 gramme de platine, 0,5 gramme de palladium et 0,25 gramme de rhodium. 9"- Moteurs perfectionnés, selon l'une quelconque des revendications 10, 2 , 30, 40, 50, 60, 70 et 60, caractérisés par le fait que la réalisation, à la fois de l'enceinte tubulaire -1- et du monolithe central -7-, en éléments de grandes longueurs, permet par simple tronçonnage, à des longu différentes eues, des réalisations dites "modulaires", ainsi appropriées à tous les besoins, avec les mêmes stockages. 100- Moteurs perfectionnés, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 3 , 40, 5 , 60, 70, 80 et 90, caractérisés par le fait qu'ils sont auxiliairement combinés, à des dispositifs déjà connus, comme un clapet thermostatique, ou un silencieux supplémentaire, par exemple. 11 - Moteurs perfectionnés, selon l'une quelconque des revendications 40, 50, 60, 70, 8 , 90 et 10 , caractérisés par le fait: que le couplage, de la commande de freinage, avec la rotation de la bague -16-, qui réalise ainsi, un ensserrement par les cloisonnements tels que -10- et bien pro gressif, du monolithe -7-, renforce ainsi l'effet dit de frein moteur".