Brevet FR2704277A1 — publié le 19941028

Dispositif d'épuration deswgaz d'échappement d'un moteur thermique. notamment pour véhicule automobile L'invention concerne un dispositif d'épuration des gaz d'échappement d'un moteur thermique, notamment pour un véhicule automobile, du type comprenant un support sur lequel est déposé au moins un catalyseur pour la destruction chimique d'impuretés des gaz d'échappement, communément appelé "pot catalytique". On connaît déjà, d'après la Demande de brevet français No 2 679 602 au nom de la Demanderesse, un dispositif d'épuration de ce type qui comprend un support de catalyseur formé d'un empilement de feuilles métalliques planes revêtues d'au moins un catalyseur et maintenues sous forme de bloc par un faisceau d'éléments allongés s'étendant dans la direction perpendiculaire au plan des feuilles et traversant des trous ménagés dans celles-ci. 'Ce dispositif d'épuration connu fait appel à une technologie couramment utilisée pour la réalisation d'échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, notamment de radiateurs de refroidissement de moteurs thermiques, et parfaitement maîtrisée par les spécialistes de ce domaine. Dans le dispositif d'épuration connu par la Demande de brevet français précitée, le bloc est destiné à être monté dans un boîtier qui peut être-accolé au moteur ou relié au moteur par une tubulure d'échappement. Les gaz d'échappement du moteur traversent ainsi l'espace compris entre les feuilles, encore appelées "ailettes", du support, qui sont revêtues d'au moins un catalyseur. Les gaz polluants contenus dans les gaz d'échappement, notamment l'oxyde de carbone, les hydrocarbures et les oxydes d'azote, sont ainsi transformés par des réactions de réduction et/ou d'oxydation. Ce dispositif offre l'avantage d'être d'une fabrication beaucoup plus simple et donc moins coûteuse que les pots catalytiques classiques qui sont soit du type "nid d'abeilles", soit du type à feuillard métallique ondulé. Toutefois, comme les feuilles ou ailettes métalliques ont une faible épaisseur, généralement comprise entre 0,03 et 0,06 mm, elles peuvent être sujettes à des déformations lors de la mise en place du bloc de feuilles dans le boîtier destiné à le recevoir. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. C'est encore un but de l'invention de procurer un dispositif d'épuration des gaz d'échappement, du type défini en introduction, qui possède des performances améliorées par rapport aux dispositifs connus. L'invention propose à cet effet un dispositif d'épuration des gaz d'échappement du type défini en introduction, lequel comprend au moins une plaque isolante latérale formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique et appliquée sur une face latérale du bloc qui s'étend perpendiculairement au plan des feuilles. La plaque isolante latérale s'étend ainsi dans une direction parallèle à la direction d'empilement des feuilles du bloc et vient protéger les arêtes ou tranches des feuilles. De ce fait, ces arêtes ne risquent pas d'être déformées, notamment lors de la mise en place du support de catalyseur dans le boîtier destiné à le recevoir. En outre, lors du fonctionnement du moteur, le support de catalyseur se trouve isolé par rapport au boîtier par la présence de la plaque isolante latérale qui joue le rôle d'isolant thermique et/ou phonique. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la plaque isolante latérale est appliquée sur la face latérale du bloc avec interposition d'une plaque métallique intercalaire. Avantageusement, cette plaque métallique intercalaire comprend des pattes repliables s 'étendant à partir de deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté du bloc des feuilles, les feuilles du bloc comportant des découpes opposées définissant deux rainures opposées s'étendant chacune à proximité de la face latérale du bloc et destinées à recevoir les pattes repliables, une fois repliées. La plaque métallique intercalaire peut ainsi être rendue solidaire du bloc de feuilles. De préférence, la plaque métallique intercalaire comprend aussi des pattes pliées à angle droit, s'étendant à partir des deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté de la plaque isolante latérale. Ces pattes permettent de maintenir la plaque isolante en appui sur la plaque intercalaire. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend deux plaques isolantes latérales appliquées respectivement sur deux faces latérales opposées du bloc qui s'étendent perpendiculairement au plan des feuilles du bloc. Dans ces conditions, les autres faces latérales du bloc permettent le passage des gaz d'échappement dans les intervalles définis entre les plaques ou ailettes du bloc. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend en outre une première plaque isolante terminale, formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique, et appliqué contre une feuille métallique située à une première extrémité du bloc de feuilles. Cette première plaque isolante terminale permet d'assurer l'isolation du bloc à une première extrémité de celui-ci. Avantageusement, cette première plaque isolante terminale comprend des évidements pour laisser passage à des coudes appartenant à des tubes en épingles ou en U formant les éléments allongés du faisceau. De préférence, la première plaque isolante terminale est maintenue par des pattes repliées s'étendant le long d'un bord transversal de la plaque métallique intercalaire précitée. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend en outre une seconde plaque isolante terminale, formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique, appliquée contre une feuille métallique située à une seconde extrémité du bloc de feuilles, cette seconde plaque isolante terminale étant maintenue en appui contre le bloc par une plaque métallique de fermeture. Avantageusement, la plaque métallique de fermeture est maintenue par des pattes repliées s'étendant le long d'un bord transversal de la plaque métallique intercalaire définie précédemment. L'invention s'applique tout particulièrement à un dispositif d'épuration dans lequel les feuilles du bloc ont une forme sensiblement rectangulaire et le bloc est de forme générale parallélépipédique. Dans ce cas, le dispositif comprend avantageusement deux plaques isolantes latérales opposées et deux plaques isolantes terminales opposées. On réalise ainsi un dispositif d'épuration constituant une sorte de cartouche prête à l'emploi pouvant être facilement montée dans un boîtier de réception approprié. Le bloc de feuilles ainsi muni d'au moins une plaque isolante est monté dans le boîtier au travers d'une face ouverte de ce dernier, le bloc de feuilles étant maintenu dans le boîtier par l'intermédiaire d'une plaque de maintien vissée sur le boîtier et d'un joint intercalaire isolant en matériau à isolation thermique et/ou phonique. Le matériau à isolation thermique et/ou phonique utilisé dans l'invention est avantageusement une mousse de céramique qui possède une certaine élasticité et qui possède également des propriétés de résistance à la chaleur. Il est à noter que le matériau formant le joint intercalaire isolant, logé entre la plaque de maintien et le bloc, n'est pas nécessairement identique à celui utilisé pour les plaques isolantes latérales ou terminales. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif d'épuration, encore appelé "pot catalytique", selon l'invention; - la figure 2 est une vue d'extrémité du dispositif de la figure 1, la partie inférieure de la figure montrant les pattes d'une plaque intercalaire rabattues contre la plaque métallique de fermeture, et la partie supérieure de la figure montrant les mêmes pattes non repliées; - la figure 3 est une vue de détail, à échelle agrandie, de la figure 2; et - la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1 et du boîtier logeant le support de catalyseur. Le dispositif représenté à la figure 1 comprend un support de catalyseur 10 formé d'un empilement de feuilles métalliques planes 12, encore appelées "ailettes", possédant une forme générale rectangulaire. Les feuilles rectangulaires 12 en acier inoxydable d'une épaisseur de 0,03 à 0,06 mm environ, sont munies de trous 14 qui, dans l'exemple, sont disposés en quatre rangées de quatre trous chacune. Les feuilles 12 sont enfilées sur des tubes 16 du type en U ou en épingle comprenant chacun deux branches parallèles 18 réunies par un coude 20 de forme semi-circulaire. Les feuilles 12 forment ainsi un bloc 22 sensiblement parallélépipédique dans lequel les feuilles sont espacées de quelques dizièmes de millimètre. Les feuilles 12 sont recouvertes, par des moyens connus, d'un ou plusieurs catalyseurs à base de métaux précieux tels que platine, palladium et rhodium, ou bien d'oxydes métalliques. Le bloc 22 possède deux faces latérales opposées 24 s'étendant perpendiculairement au plan des feuilles 12 et deux autres faces latérales opposées 26 s'étendant également parallèlement au plan des feuilles 12. En outre, le bloc 22 présente une première face d'extrémité 28 et une seconde face d'extrémité 30. Comme le montre la figure 1, chacune des feuilles 12 comprend quatre découpes deux à deux opposées pour définir deux paires de rainures opposées 32, chaque rainure étant formée sur une face 26 du bloc et à proximité de la zone de raccordement de cette face 26 avec une face latérale 24. Les éléments allongés 16 sont des tubes creux qui, dans l'exemple, sont présents au nombre de huit, ces tubes pouvant servir, soit au préchauffage du bloc 22, soit à son refroidissement, comme déjà enseigné dans la Demande de brevet français No 2 679 602 déjà citée. Sur chacune des faces 24 du bloc 22 est appliquée une plaque isolante latérale 34 de forme rectangulaire et formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique, par exemple dans une mousse de céramique. Chacune des plaques isolantes 34 est appliquée sur la face latérale 24 correspondante par l'intermédiaire d'une plaque métallique intercalaire 36 de forme générale rectangulaire. Chacune des plaques métalliques intercalaires 36 est formée en acier spécial et comprend des pattes repliables 38 s'étendant à partir de deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté du bloc 22. Les pattes 38 font initialement un angle droit avec le plan de la plaque et sont destinées ensuite à être rabattues dans les rainures 32 (figure 3) pour assurer la solidarisation de chacune des plaques 36 avec le bloc 22.Par ailleurs, chaque plaque métallique intercalaire 36 comprend des pattes 40 pliées à angle droit, s'étendant à partir des deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté de la plaque isolante 34 correspondante, pour assurer son maintien. Chacune des plaques 36 comprend en outre des pattes repliables 42 s'étendant le long d'un bord transversal, du côté de la face terminale 28 du bloc 22 et des pattes repliables 44 s 'étendant le long d'un autre bord transversal, du côté de la face d'extrémité 30 du bloc 22. Les pattes 42 et 44 sont initialement dans le plan de la plaque intercalaire 36. Le support de catalyseur comprend en outre une première plaque isolante terminale 46 formée avantageusement dans le même matériau que les plaques isolantes 34 et destinée à être appliquée contre la dernière feuille 12 située du côté de la face d'extrémité 28. La plaque isolante terminale 46 comprend des évidements 48 destinés à laisser passage aux coudes 20 des éléments allongés 16. La plaque 46 est maintenue en appui contre le bloc 22 par les pattes repliées 42 des deux plaques intercalaires 36. Le dispositif comprend en outre une seconde plaque isolante terminale 50 formée avantageusement dans le même matériau que les plaques isolantes 34 et que la plaque isolante 46. La plaque 50 possède la même forme générale rectangulaire que les feuilles 12, sauf qu'elle ne comporte pas d'encoches en correspondance des rainures 32. Elle comporte seize trous 52 en correspondance des trous 14 des feuilles 12 pour pouvoir être traversée par les branches respectives 18 des éléments 16. La plaque isolante terminale 50 est destinée à être appliquée contre une feuille métallique 12 située à l'autre extrémité du bloc et constituant la face 30. La plaque isolante terminale 50 est maintenue en appui contre le bloc 22 par une plaque métallique de fermeture 54 de forme générale rectangulaire et possédant seize trous 56 en correspondance des trous 52 et des trous 14. La plaque métallique 54 est destinée à être appliquée contre la plaque 50 lorsque les pattes 44 des plaques 36 sont repliées l'une vers l'autre. On comprendra que, après assemblage, le support de catalyseur constitue une sorte de cartouche de forme générale parallélépipédique comprenant un empilement de feuilles 12 sous forme de bloc et par les deux plaques isolantes 34 ainsi que par les deux plaques isolantes terminales 46 et 50. Comme on le voit sur la partie inférieure de la figure 2 et également sur la figure 3, les pattes 44 d'une plaque intercalaire 36 sont repliées à angle droit pour assurer le maintien de la plaque métallique de fermeture 54. Sur la partie supérieure de la figure 2, les pattes 44 n'apparaissent pas car elles ne sont pas encore repliées. On se réfère maintenant à la figure 4 qui montre le support de catalyseur de la figure 1 monté dans un boîtier 58 qui peut être accolé au moteur (non représenté) ou relié au moteur par une tubulure d'échappement (non représentée). Le boîtier 58 définit un logement de forme générale parallélépipédique adaptée à celle du support de catalyseur 10. Il comporte une face ouverte 60 de forme rectangulaire par laquelle le support de catalyseur peut être introduit dans le logement défini par le boîtier 58. Le support de catalyseur est maintenu dans le boîtier 58 par l'intermédiaire d'une plaque de maintien 62 de forme générale rectangulaire qui est vissée sur le boîtier 58 par l'intermédiaire de vis 64. Chacune des vis 64 prend appui, par l'intermédiaire d'une rondelle 66, sur la plaque 62 et traverse un trou 68 de cette dernière avant d'être vissée dans le bloc 58. Par ailleurs, la plaque 62 comporte seize trous 70 pour le passage des branches 18 des éléments allongés 16. Entre la plaque de maintien 62 et le support de catalyseur 10 est disposé un joint d'étanchéité intercalaire 72 en un matériau résistant à haute température. Ce matériau peut être le même matériau que celui des plaques isolantes 34, 46 et 50, ou bien un matériau différent. Le joint 72 prend appui sur le pourtour de l'ouverture 60 et il comporte seize trous 74 pour le passage des branches 18 des éléments allongés 16. Ces derniers sont destinés au chauffage ou au refroidissement du pot catalytique. Ils peuvent être connectés par l'intermédiaire de tubulures de raccordement à une source de chaleur ou à une source de froid. Le dispositif de l'invention constitue ainsi une cartouche préalablement garnie d'un matériau isolant et pouvant être facilement monté à l'intérieur d'un boîtier approprié. Les plaques isolantes protègent notamment les bords des feuilles ou ailettes 12 et assurent en outre une isolation thermique et/ou phonique. Revendications 1.- Dispositif d'épuration des gaz d'échappement d'un moteur thermique, notamment pour un véhicule automobile, du type comprenant un support de catalyseur (10) formé d'un empilement de feuilles métalliques planes (12) revêtues d'au moins un catalyseur et maintenues sous forme de bloc (22) par un faisceau d'éléments allongés (16) s'étendant dans la direction perpendiculaire au plan des feuilles (12) et traversant des trous (14) ménagés dans celles-ci, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une plaque isolante latérale (34) formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique et appliqué sur une face latérale (24) du bloc (22) qui s'étend perpendiculairement au plan des feuilles (12). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque isolante latérale (34) est appliquée sur la face latérale du bloc (24) avec interposition d'une plaque métallique intercalaire (36). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque métallique intercalaire (36) comprend des pattes repliables (38) s'étendant à partir de deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté du bloc (22), et en ce que les feuilles (12) du bloc comportent des découpes opposées définissant deux rainures opposées (32) s'étendant chacune à proximité de la face latérale (24) du bloc et destinées à recevoir les pattes repliables (38), une fois repliées. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque métallique intercalaire (36) comprend des pattes (40) pliées à angle droit, s'étendant à partir des deux bords longitudinaux et faisant saillie du côté de la plaque isolante (34). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux plaques isolantes latérales (34) appliquées respectivement sur deux faces latérales opposées (24) du bloc (22) qui s'étendent perpendiculairement au plan des feuilles (12) du bloc (22). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première plaque isolante terminale (46) formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique, appliquée contre une feuille métallique située à une première extrémité (28) du bloc (22). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que cette première plaque isolante terminale (46) comprend des évidements (48) pour laisser passage à des coudes (20) appartenant à des tubes en épingles ou en U formant les éléments allongés (16) du faisceau. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première plaque isolante terminale (46) est maintenue par des pattes repliables (42) s'étendant le long d'un bord transversal de la plaque métallique intercalaire (36) selon l'une des revendications 2 à 4. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une seconde plaque isolante terminale (50) formée d'un matériau à isolation thermique et/ou phonique, appliquée contre une feuille métallique (12) située à une seconde extrémité (30) du bloc (22), cette seconde plaque isolante terminale (50) étant maintenue en appui contre le bloc par une plaque métallique de fermeture (54). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque métallique de fermeture (54) est maintenue par des pattes repliées (44) s'étendant le long d'un bord transversal de la plaque métallique intercalaire (36) selon l'une des revendications 2 à 4 et 8. 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les feuilles (12) du bloc (22) ont une forme sensiblement rectangulaire et le bloc (22) est de forme générale parallélépipédique, caractérisé en ce qu'il comprend deux plaques isolantes latérales (34) et deux plaques isolantes terminales (46 et 50). 12.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le matériau à isolation thermique et/ou phonique est une mousse de céramique. 13.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le bloc (22) ainsi muni d'au moins une plaque isolante (34,46,50) est monté dans un boîtier (58) au travers d'une face ouverte (60) de ce dernier, et en ce que le bloc (22) est maintenu dans le boîtier par l'intermédiaire d'une plaque de maintien (62) vissée sur le boîtier et d'un joint intercalaire d'étanchéité (72).