Brevet FR2689933A1 — publié le 19931015

L'invention concerne un tuyau d'échappement de moteur à combustion interne comportant un catalyseur de démarrage disposé à proximité du moteur et dans l'enceinte duquel est prévu un canal central entouré par un corps du catalyseur et qui peut être commandé au moyen d'un clapet de commande du passage des gaz d'échappement de manière que lorsque le clapet est fermé, les gaz d'échappement traversent le corps du catalyseur et, lorsque le clapet est ouvert, les gaz d'échappement traversent le canal central. On connaît un tuyau d'échappement du type mentionné d'après le document EP-A-0 417 412 Cependant, après la mise en fonctionnement du catalyseur principal, lorsque le clapet de commande de passage des gaz d'échappe- ment est ouvert, le corps du catalyseur de démarrage est encore toujours chargé directement par un courant partiel des gaz d'échappement chauds, et en outre par le contact produisant le transfert thermique entre les gaz d'échappe- ment et la paroi chaude du canal central Ceci conduit à un échauffement excessif et finalement à un vieillissement prématuré du corps du catalyseur. L'invention a pour but de développer le tuyau d'échappement du type indiqué de manière à empêcher un échauffement excessif du catalyseur de démarrage après la mise en action du catalyseur principal. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'une section tubulaire, qui s'étend à partir d'une section, située côté entrée de l'enceinte, du tuyau d'échappement pénètre dans le canal central en formant un canal annulaire et se termine, côté amont, à distance du clapet de commande du passage des gaz d'échappement. Grâce à l'aménagement du canal annulaire, lorsque le clapet de commande de passage des gaz d'échappement est ouvert, le corps du catalyseur est complètement séparé des gaz d'échappement, ce qui empêche un chargement et un échauffement excessif, qui y est lié, du corps du catalyseur par les gaz d'échappement chauds, après la mise en action du catalyseur principal. Dans une variante de réalisation de l'invention, le canal annulaire, qui est formé par la section tubulaire du tuyau d'échappement, s'étend au moins sur la longueur du corps du catalyseur De ce fait le contact de transfert thermique établi par l'intermédiaire de la paroi du canal central entre le corps du catalyseur et le courant des gaz d'échappement, lorsque le clapet de commande des gaz d'échappement est ouvert, est supprimé moyennant une faible dépense technique de fabrication et par conséquent ceci évite un échauffement trop important du corps du catalyseur. D'autre part, lorsque le clapet de commande du passage des gaz d'échappement est fermé, pendant la phase de démarrage à froid, il est avantageux que les gaz d'échappement soient guidés par le canal annulaire tout d'abord le long du corps du catalyseur sur toute la longueur de ce dernier, avant qu'ils ne chargent ce corps. Ceci entraîne un échauffement accéléré du catalyseur de démarrage et par conséquent sa mise en action plus précoce. Ce fonctionnement précoce du catalyseur de démarrage réduit finalement encore plus l'émission de substances nocives lors du démarrage à froid. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 montre, selon une représentation en coupe schématique, le catalyseur de démarrage conforme à l'invention avec un guidage des gaz d'échappement représenté au moyen de flèches directionnelles dans le cas o le clapet de commande du passage des gaz d'échappement est fermé; et la figure 2 représente le catalyseur de démarrage de la figure 1, avec un guidage des gaz d'échap- pement dans le cas o le clapet de commande du passage des gaz d'échappement est ouvert. Sur la figure 1, on a représenté un catalyseur de démarrage 1, qui est disposé à proximité du moteur dans un tuyau d'échappement, non représenté ici de façon détaillée, d'un moteur à combustion interne Le catalyseur de démarrage 1 comprend une enceinte 2, un canal central 3 et un corps de catalyseur 4. L'enceinte 2 se compose d'une section 5 située côté entrée, qui s'élargit avec une forme conique dans la direction d'écoulement des gaz d'échappement pénétrant dans le catalyseur, d'un tube enveloppe 6 qui se raccorde à la section 5 de l'enceinte et d'une section 7 située côté aval, qui se raccorde au tube enveloppe, se rétrécit en forme d'entonnoir vers l'aval et est reliée à une section 8, qui évacue les gaz d'échappement, du tuyau d'échappement. Le canal central 3 s'étend sur la longueur du tube enveloppe 6 et possède, sur son extrémité aval 9, un clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappement, au moyen duquel la section transversale du canal central 3 peut être commandée. La section 5 de l'enceinte située côté entrée est traversée centralement par une section tubulaire 11 du tuyau d'échappement Ensuite, la section tubulaire 11 pénètre par son embouchure 12 dans le canal central 3, cette embouchure étant située, par rapport à l'extrémité 9 du canal central 3, à une distance qui est égale au rayon du clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappement. Cette dimension est nécessaire pour que la section tubulaire 11 ne gêne pas l'action d'ouverture du clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappement. Le canal central 3 limite par ailleurs, par sa face extérieure 13 et le tube enveloppe 6, un espace annulaire 14 qui remplit le corps 4 du catalyseur depuis la jonction entre la section 5 de l'enceinte et le tube enveloppe 6 jusqu'au niveau de l'embouchure 12 de la section tubulaire 11 De ce fait, lorsque le clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappement est ouvert, le contact de transfert thermique entre les gaz d'échappement et le corps 4 du catalyseur par l'intermédiaire de la paroi du canal central 3 est évité La face extérieure 15 de la section tubulaire 11, le canal central enveloppant 3 et une section 5 de l'enceinte côté arrivée délimitent un canal annulaire 16-. La section tubulaire 11 peut naturellement se terminer également à l'extérieur de l'enceinte 2 par une bride, à laquelle est raccordée par bride la partie du tuyau d'échappement située en amont Il en va de même également pour la partie du tuyau d'échappement située en aval. Pendant la phase de démarrage à froid et avant la mise en service du catalyseur principal non représenté, le canal central 3 est tout d'abord fermé par le clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappement La totalité du courant des gaz d'échappement, qui arrive dans le catalyseur de démarrage 1 en passant par la section tubulaire 11 du tuyau d'échappement, est de ce fait déviée par le clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappe- ment, en direction du canal annulaire 16. Dans la zone de la section 5 de l'enceinte, les gaz d'échappement, qui sortent du canal annulaire 16 pour pénétrer dans l'espace annulaire 14, pénètrent dans un sens d'écoulement inverse dans le corps 4 du catalyseur On obtient par conséquent un guidage, du type labyrinthe, des gaz d'échappement dans le catalyseur de démarrage 1 et une absorption accrue, qui y est liée, de la chaleur provenant des gaz d'échappement chauds, par le catalyseur. Dans la section de l'enceinte 16 située côté aval, les gaz d'échappement épurés, qui sortent du corps 4 du catalyseur, sont rassemblés et évacués par l'intermédiaire de la section de tuyau 8 jusqu'au catalyseur principal non représenté de façon détaillée. Après la mise en action du catalyseur principal, comme représenté sur la figure 2, le canal central 3 est ouvert par le clapet 10 de commande du passage des gaz d'échappe- ment et le courant des gaz d'échappement traversant le catalyseur de démarrage 1 pénètre dans la section 8 du tuyau en direction du catalyseur principal, sans traverser le canal annulaire 16 et sans charger le corps 4 du catalyseur. Le canal annulaire 16 forme une fente isolante calorifuge entre les gaz d'échappement chauds et le corps 4 du catalyseur Par conséquent le fonctionnement du catalyseur de démarrage 1 est découplé vis-à-vis du tuyau d'échappement. REVENDICATIONS 1 Tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un catalyseur de démarrage disposé à proximité du moteur et dans l'enceinte ( 2) duquel est prévu un canal central ( 3) entouré par un corps ( 4) du catalyseur et qui peut être commandé au moyen d'un clapet ( 10) de commande du passage des gaz d'échappement de manière que lorsque le clapet est fermé, les gaz d'échappement traversent le corps du catalyseur et, lorsque le clapet est ouvert, les gaz d'échappement traversent le canal central, caractérisé en ce qu'une section tubulaire ( 11), qui s'étend à partir d'une section ( 5), située côté entrée de l'enceinte, du tuyau d'échappement pénètre dans le canal central ( 3) en formant un canal annulaire ( 16) et se termine, côté amont, à distance du clapet ( 10) de commande du passage des gaz d'échappement. 2 Tuyau d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal annulaire ( 16) s'étend au moins sur la longueur du corps ( 4) du catalyseur.