Brevet FR2703104A1 — publié le 19940930

La présente invention concerne un dispositif de purification catalytique des gaz d'échappement d'un moteur notamment de véhicule automobile. Les problèmes de dépollution des gaz d'échappement des moteurs de véhicules automobiles ont amené à intégrer dans les lignes d'échappement, des organes de purification catalytique de ces gaz. Les organes de purification actuellement les plus répandus se présentent sous la forme d'organes à base de matériau céramique comportant des canaux parallèles multiples dans lesquels les gaz d'échappement sont amenés à s 'écouler, la purification étant obtenue par réaction avec un ou plusieurs matériaux de catalyse déposés sur ces organes. Il a également été développé dans l'état de la technique des organes de purification catalytique des gaz, à base de fils métalliques entrelacés revêtus d'au moins un matériau de catalyse des gaz d'échappement. Ces organes à base de fils métalliques présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux organes à base de matériau céramique dans la mesure où leur rendement de dépollution est meilleur et où leur coût de fabrication est moins élevé. C'est ainsi qu'il a été développé un certain nombre de dispositifs de purification dans lesquels organe de purification se présente sous la forme d'un organe tubulaire en treillis de fils métalliques comportant des surfaces radiales d'extrémité et des surfaces axiales externe et interne. L'entrée et la sortie des gaz de cet organe sont disposées en regard de chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie ménagées dans la structure de support. On a déjà proposé de faire entrer et sortir ces gaz dans et hors de cet organe, soit axialement par les surfaces radiales d'extrémité de celui-ci, soit radialement par les surfaces axiales externe et interne de celuici. Cependant, il a été constaté que ceci présente un certain nombre d'inconvénients au niveau de l'augmentation de la contrepression dans la ligne d'échappement, ce qui se traduit par une réduction des performances du moteur du véhicule. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de purification catalytique des gaz d'échappement d'un moteur notamment de véhicule automobile, du type comportant une structure de support dans laquelle est disposé au moins un organe de purification catalytique des gaz, à base de fils métalliques entrelacés revêtus d'au moins un matériau de catalyse des gaz d'échappement, et présentant une entrée et une sortie des gaz, respectivement en regard de chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie de cet organe, ménagées dans la structure de support, cet organe de purification se présentant sous la forme d'un organe tubulaire comportant des surfaces radiales d'extrémité et des surfaces axiales externe et interne, caractérisé en ce que la chambre de canalisation des gaz d'entrée de l'organe de purification s'étend en regard d'une part d'au moins une partie d'une surface radiale d'extrémité et d'autre part d'au moins une partie d'une surface axiale de l'organe et en ce que la chambre de canalisation des gaz de sortie s'étend en regard d'au moins une partie de l'autre surface radiale d'extrémité et/ou d'au moins une partie de l'autre surface axiale de celui-ci. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - les Fig.1 à 4 représentent des vues en coupe de quatre modes de réalisation différents d'un dispositif de purification selon l'invention. Sur ces figures, des numéros de référence identiques ont été utilisés pour désigner des éléments correspondants des différents exemples de réalisation du dispositif de purification catalytique selon l'invention. C'est ainsi que ce dispositif désigné par la référence générale 1 sur ces figures, comporte une structure de support désignée de façon générale par la référence 2 dans laquelle est disposé au moins un organe de purification catalytique des gaz 3. Cet organe de purification catalytique des gaz est un organe à base de fils métalliques entrelacés revêtus dVau moins un matériau de catalyse des gaz d'échappement et présente une entrée et une sortie des gaz respectivement en regard de chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie de cet organe, ménagées dans la structure de support. Ces chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie sont désignées par les références 4 et 5 respectivement sur ces figures. Dans le dispositif selon l'invention, l'organe de purification se présente sous la forme d'un organe tubulaire comportant des surfaces radiales d'extrémité et des surfaces axiales interne et externe. Les surfaces radiales d'extrémité sont désignées par les références 6 et 7 respectivement, tandis que les surfaces axiales interne et externe sont désignées par les références 8 et 9 respectivement. Selon l'invention, la chambre de canalisation des gaz d'entree de l'organe de purification, désignée par la référence 4, s'étend en regard d'une part d'au moins une partie d'une surface radiale d'extrémité et d'autre part d'au moins une partie d'une surface axiale de cet organe. Par ailleurs, la chambre de canalisation des gaz de sortie de cet organe s'étend en regard d'au moins une partie de l'autre surface radiale d'extrémité et/ou d'au moins une partie de l'autre surface axiale de celui-ci. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig.1, la chambre de canalisation des gaz d'entrée 4 s'étend en regard de la surface radiale d'extrémité 6 de l'organe et d'une partie de la surface axiale interne 8 de celui-ci, tandis que la chambre de sortie des gaz 5 s'étend en regard de l'autre surface radiale d'extrémité 7 de cet organe. L'organe de purification qui se présente sous la forme d'un organe tubulaire muni d'un évidement central désigné par la référence 10, comporte un organe d'obturation 11, disposé dans cet évidement, cet organe d'obturation permettant de délimiter les chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie 4 et 5 de la structure de support. Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure, l'organe tubulaire de purification est disposé dans un logement en forme de cage de la structure de support, cette cage comportant - en regard de la surface radiale d'extrémité 6 d'entrée des gaz de l'organe, un premier flasque 12 au moins partiellement ajouré; - en regard de la surface axiale d'entrée des gaz de celui-ci, c'est à dire dans l'exemple illustré, la surface axiale interne désignée par la référence 8, une première portion de tube 13 au moins partiellement ajourée; - en regard de l'autre surface radiale d'extrémité de celui-ci, désignée par la référence 7, un second flasque 14; et - en regard de l'autre surface axiale de celuici, c' est à dire par exemple la surface axiale externe désignée par la référence 9, une seconde portion de tube 15. Dans le mode de réalisation de cette Fig.1, le second flasque 14 est ajouré, tandis que la seconde portion de tube 15 ne l'est pas. La première portion de tube comporte une partie d'extrémité 13a en saillie dans la chambre de canalisation des gaz d'entrée 4 et adaptée pour séparer les gaz d'entrée en deux parties, et diriger l'une vers la surface radiale d'extrémité 6 d'entrée des gaz de l'organe et l'autre vers la surface axiale interne 8 d'entrée des gaz de celui-ci. On conçoit alors que le flasque 12 disposé en regard de la surface radiale d'extrémité 6 de l'organe et au moins une partie de la première portion de tube 13, disposée en regard de la surface axiale interne 8 de l'organe, sont ajourés, pour permettre le passage des gaz d'échappement à travers ces pièces, de la chambre de canalisation des gaz d'entrée dans l'organe de purification. Ce passage des gaz dans l'organe de purification est forcé par l'organe d'obturation 11 de l'évidement de cet organe de purification. Dans le mode de réalisation représenté sur cette Fig.1, la seconde portion de tube 15 disposée en regard de la surface axiale externe 9 de l'organe de purification est un tube ne comportant pas d'ajourages et les gaz de sortie de celui-ci s 'écoulent à travers les ajourages du second flasque 14, disposé en regard de l'autre surface radiale d'extrémité 7 de l'organe de purification, en direction de la chambre 5 de canalisation des gaz de sortie de celui-ci. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation de ce dispositif peuvent être envisagés comme celui représenté sur la Fig.2, dans laquelle la chambre de canalisation des gaz de sortie 5 de l'organe comporte une partie s'étendant en regard d'une partie ajourée de la seconde portion de tube 15 disposée en regard de la surface axiale externe 9 de l'organe de purification. On conçoit alors que les gaz d'échappement en sortie de l'organe de purification traversent des ajourages ménagés d'une part dans le second flasque 14 disposé en regard de la surface radiale d'extrémité 7 de sortie des gaz de l'organe et d'autre part dans une partie de la seconde portion de tube 15 disposée en regard de la surface axiale externe 9 de l'organe de purification. Dans le mode de réalisation représenté sur cette Fig.2, l'organe d'obturation 11 de l'évidement central 10 de l'organe de purification présente une forme différente de celle de l'organe représenté sur la Fig.l, mais permet toujours de délimiter les chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie 4 et 5 de la structure. Sur la Fig.3, on a représenté encore un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, dans lequel l'organe d'obturation 11 de l'évidement central 10 de l'organe de purification tubulaire est disposé à l'extrémité de celui-ci du côté de la chambre de canalisation des gaz de sortie 5 de cet organe. Dans ce cas, des ajourages peuvent être ménagés sur toute la longueur de la première portion de tube 13 en regard de la surface axiale interne 8 de l'organe de purification. La chambre 5 de canalisation des gaz de sortie de l'organe peut alors comporter une partie s'étendant en regard de toute la longueur de la seconde portion de tube 15 elle-même disposée en regard de la surface axiale externe 9 de cet organe. Dans l'exemple illustré sur cette figure, la chambre de canalisation des gaz d'entrée 4 s'étend en regard d'une partie ajourée du premier flasque 12 ellemême en regard de la surface radiale d'extrémité d'entrée des gaz 6 de l'organe et le second flasque 14 disposé en regard de l'autre surface radiale d'extrémité 7 de l'or- gane n'est pas ajouré, de sorte que les gaz traversent principalement radialement l'organe tubulaire 3 pour passer de la chambre de canalisation des gaz d'entrée à la chambre de canalisation des gaz de sortie de la structure. Dans les différents exemples qui viennent d'être décrits, les gaz d'échappement s'écoulent au moins pour une partie d'entre eux, radialement dans l'organe de purification, entre la surface axiale interne et la surface axiale externe de celui-ci. I1 va de soi bien entendu que l'inverse peut également être envisagé comme cela est représenté sur la Fig.4, dans laquelle la chambre de canalisation des gaz d'entrée de l'organe est ménagée en regard de la surface radiale d'extrémité 6 de l'organe et de la surface axiale externe 9 de celui-ci, tandis que la chambre de canalisation des gaz de sortie 5 de cet organe est ménagée en regard d'une partie de la surface radiale d'extrémité 7 et de la surface axiale interne 8 de celui-ci. Dans ce cas, l'organe d'obturation 11 de l'évi- dement central 10 de l'organe de purification est disposé à proximité de l'extrémité de l'organe de purification en regard de la chambre de canalisation des gaz d'entrée 4 de 1 'organe Il va de soi bien entendu que la chambre de canalisation des gaz de sortie 5 de l'organe peut être ménagée en regard de la surface axiale interne 8 de cet organe et/ou en regard de la surface radiale d'extrémité 7 de celui-ci, la première portion de tube 13 et/ou le second flasque 14 étant alors ajourés ou non pour permettre le passage des gaz. Il a été constaté lors d'essais que la structure de ce dispositif permettait de limiter l'augmentation de la contrepression dans la ligne d'échappement malgré la présence d'un organe de purification catalytique, ce qui avait par une influence favorable sur le fonctionnement du moteur du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de purification catalytique des gaz d'échappement d'un moteur notamment de véhicule automobile, du type comportant une structure de support (2) dans laquelle est disposé au moins un organe (3) de purification catalytique des gaz, à base de fils métalliques entrelacés revêtus d'au moins un matériau de catalyse des gaz d'échappement, et présentant une entrée et une sortie des gaz, respectivement en regard de chambres (4,5) de canalisation des gaz d'entrée et de sortie de cet organe, ménagées dans la structure de support, cet organe de purification se présentant sous la forme d'un organe tubulaire comportant des surfaces radiales d'extrémité (6,7) et des surfaces axiales externe et interne (9,8), caractérisé en ce que la chambre de canalisation des gaz d'entrée (4) de l'organe de purification s'étend en regard d'une part d'au moins une partie d'une surface radiale d'extrémité (6) et d'autre part d'au moins une partie d'une surface axiale (8,9) de l'organe et en ce que la chambre de canalisation des gaz de sortie (5) s'étend en regard d'au moins une partie de l'autre surface radiale d'extrémité (7) et/ou d'au moins une partie de l'autre surface axiale (9,8) de celui-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de support (2) comporte un logement en forme de cage de réception de l'organe de purification, cette cage comprenant - en regard de la surface radiale (6) d'extrémité d'entrée des gaz de l'organe, un premier flasque (12) au moins partiellement ajouré; - en regard de la surface axiale (8,9) d'entrée des gaz de celui-ci, une première portion de tube (13,15) au moins partiellement ajourée; - en regard de l'autre surface radiale (7) d'extrémité de celui-ci, un second flasque (14); et - en regard de l'autre surface axiale (9,8) de celui-ci, une seconde portion de tube (15,13), et en ce que le second flasque (14) et/ou la seconde portion de tube (13,15) sont au moins partiellement ajourés. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de purification (3) comporte un évidement central (10) muni d'un organe d'obturation (11) délimitant les chambres de canalisation des gaz d'entrée et de sortie (4,5). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la première portion de tube (13) comporte une partie d'extrémité (13a) en saillie dans la chambre de canalisation des gaz d'entrée (4) pour séparer les gaz en deux parties, et diriger l'une vers la surface radiale d'extrémité d'entrée des gaz et l'autre vers la surface axiale d'entrée des gaz, de l'organe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface axiale d'entrée de l'organe est la surface axiale interne (8) de celui-ci. 6. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface axiale d'entrée de l'organe est la surface axiale externe (9) de celui-ci.