Brevet FR2841937A1 — publié le 20040109

i La présente invention concerne un générateur de puissance mécanique, du type comportant un moteur Diesel et une ligne d'échappement comportant un convertisseur catalytique, lequel convertisseur catalytique comprend un substrat définissant des canaux adjacents. Il est connu, pour procéder à la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur Diesel, et notamment d'un moteur de véhicule automobile, d'équiper la ligne d'échappement avec un convertisseur catalytique. Ce convertisseur comporte un substrat constitué d'une structure à la surface de laquelle est déposé un matériau catalytique désigné en anglais par le terme "washcoat". Des exemples de substrats sont donnés dans les documents EP-0.036-.052, EP-0.360.591 et EP-0.446.046. Le substrat délimite un ensemble de canaux s'étendant sur toute sa longueur. Ces canaux sont adjacents et s'étendent parallèlement les uns aux autres. Pour la dépollution des moteurs Diesel, la section des canaux est choisie carrée. Afin d'améliorer l'efficacité du convertisseur catalytique pour un volume total de substrat considéré, il est connu d'augmenter la densité de canaux par unité de surface suivant une section du substrat. Cette densité de canaux est désignée par "cpsi" dans le domaine technique considéré. L'augmentation de la densité de canaux permet d'augmenter la superficie totale des canaux par unité de volume de substrat. Cette superficie totale des canaux est désignée par "GSA". Toutefois, l'augmentation de la densité de canaux (cpsi) entraîne une diminution de la section offerte au passage des gaz dans chaque canal. Ainsi, avec une densité de canaux élevée, on constate que la présence de suies dans les gaz d'échappement produits par le moteur Diesel conduit à un colmatage du substrat rendant le convertisseur catalytique inopérant. L'invention a pour but de proposer un générateur de puissance mé30 canique comportant un moteur Diesel et un convertisseur catalytique de dépollution des gaz d'échappement du moteur Diesel, le convertisseur catalytique ayant une grande efficacité, sans risque de colmatage. A cet effet, l'invention a pour objet un générateur de puissance mécanique, du type précité, caractérisé en ce que chaque canal a une section hexagonale, et en ce que le diamètre hydraulique de chaque canal est supérieur à 900 pm. Suivant des modes particuliers de réalisation, le générateur de puissance mécanique comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la densité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en 2 est comprise entre 400 et 900; - la densité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en pouce2 est comprise entre 500 et 800; - la densité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en pouce2 est sensiblement égale à 600; - l'épaisseur des parois poreuses, exprimée en millipouce, est com15 prise entre 2 et 5 (50,8 pm et 127 pm); - l'épaisseur des parois poreuses, exprimée en millipouce, est sensiblement égale à 3 (76,2 pm); - chaque canal a la section d'un hexagone régulier; et - le substrat comporte une structure homogène et continue définissant des canaux dont les surfaces sont recouvertes d'un revêtement en matériau catalytique. L'invention a en outre pour objet l'utilisation, dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel, d'un convertisseur catalytique disposé dans une ligne d'échappement, ce convertisseur comprenant un substrat définissant des canaux adjacents, caractérisée en ce que chaque canal a une section hexagonale et le diamètre hydraulique de chaque canal est supérieur à 900 Pm. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des30 sins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un générateur de puissance mécanique selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un convertisseur catalytique utilisé dans l'invention; et - la figure 3 est une vue en section transversale du convertisseur catalytique utilisé dans l'invention. Sur la figure 1 est représenté un générateur de puissance mécanique selon l'invention. Celui-ci est par exemple utilisé pour la propulsion d'un véhicule automobile. Ce générateur comporte un moteur 12 relié, pour son alimentation en carburant, à un réservoir 14 de stockage de gazole. La sortie d'échappement du moteur 12 est reliée à une ligne d'échappement 16 équipée d'un convertisseur catalytique 18. Un filtre à particules peut avantageusement être disposé en amont ou en aval du convertisseur catalytique 18. Le moteur 12 est un moteur Diesel. Au sens de l'invention, on entend par moteur Diesel un moteur à combustion interne à haute compression provoquant l'auto-allumage du combustible constitué de gazole ou d'huile lourde. Ce type de moteur se distingue des moteurs à essence par l'absence de système d'allumage proprement dit. Le convertisseur catalytique 18 comporte un substrat poreux 20 contenu dans une enveloppe 21 reliée à la ligne d'échappement. Ce substrat définit, comme illustré sur la figure 2, des canaux adjacents et parallèles 22 s'étendant suivant toute la longueur du substrat, d'une extrémité à l'autre de celui-ci suivant le sens général F d'écoulement des gaz d'échappement. Tous les canaux ont une section identique. Selon l'invention et comme illustré sur la figure 3, la section des canaux est hexagonale, chaque canal définissant un hexagone régulier. Les canaux sont séparés les uns des autres par des parois longitudinales planes 24 formant chacune un côté d'un hexagone. Ces parois ont une épaisseur totale e qui est la même pour toutes les parois. Le substrat 20 est formé d'une structure 26 recouverte d'un revêtement 28 en matériau catalytique connu sous le terme anglais "washcoat". La structure est constituée d'un bloc homogène et continu dans lequel sont dé- finis les canaux 22. L'épaisseur des parois de la structure est comprise entre et 150 pm. Cette épaisseur est désignée par el dans la suite de la description. La surface de chaque canal est recouverte d'un matériau catalytique formant le washcoat. Sur une section de canal donnée, on observe différentes épaisseurs de "washcoat". En particulier, l'épaisseur est plus importante dans les "coins". L'épaisseur moyenne notée e2 du revêtement 28 en matériau catalytique est comprise entre 5 pm et 200 pm et est de préférence de l'ordre de 50 pm. Des exemples de matériau catalytique sont donnés dans les documents EP-0.601.314, EP-0.244.127 et EP-1.044.058. Ainsi, l'épaisseur totale e d'une paroi du substrat est égale à el + 2 e2. Selon l'invention, le dimensionnement des canaux 22 délimités dans le substrat; c'est-à-dire la structure recouverte du matériau catalytique est tel que le diamètre hydraulique HD de chaque canal 22 est supérieur à 900 pm. Le diamètre hydraulique HD d'un canal est défini comme étant le diamètre du cercle inscrit dans l'hexagone délimitant la section du canal formé dans le substrat recouvert de "washcoat". La structure 26 recouverte du matériau catalytique 28 et le substrat sont caractérisés par leur nombre de canaux par pouce2, un pouce étant égal à 2,54 cm. En outre, le substrat 20 est caractérisé par l'épaisseur des parois exprimée en millipouce avec un millipouce égale à 25,4 pm. Ainsi, la structure d'un convertisseur catalytique peut être définie par le couple X/Y o X est le nombre de canaux par unité de surface de sa section exprimée en pouce2 et Y est l'épaisseur e1 des parois de la structure exprimée en millipouce. Le nombre X est en fait égale à la "cpsi". Avantageusement, le nombre X de canaux par pouce2 est compris entre 400 et 900, de préférence entre 500 et 800 et au mieux sensiblement égal à 600. L'épaisseur Y de chaque paroi de la structure est avantageusement comprise entre 2 et 5 millipouces (50,8 pm à 127 pm). Elle est de préférence égale à 3 millipouces (76,2 pm). Par exemple, un convertisseur catalytique 600/3 dont la densité de canaux (cpsi) est égale à 600 canaux par pouce2, ayant une épaisseur de paroi égale à 3 millipouces (76,2 pm) et une épaisseur minimale de washcoat de 50 pm, présente, pour chaque canal, un diamètre hydraulique HD égal à 940 pm. On constate qu'avec un tel convertisseur catalytique, les canaux ont une section suffisante pour éviter un colmatage du fait des suies véhiculées par les gaz d'échappement. Le recours à des sections hexagonales permet que le convertisseur catalytique présente une meilleure compatibilité à la présence de suies dans les gaz d'échappement. REVENDICATIONS 1.- Générateur de puissance mécanique comportant un moteur Diesel (12) et une ligne d'échappement (16) comportant un convertisseur catalytique (18), lequel convertisseur catalytique (18) comprend un substrat (20) définissant des canaux adjacents (22), caractérisé en ce que chaque canal (20) a une section hexagonale, et en ce que le diamètre hydraulique (HD) de chaque canal (20) est supérieur à 900 pm. 2.- Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en pouce2 est comprise entre 400 et 900. 3.- Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la densité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en pouce2 est comprise entre 500 et 800. 4.- Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la den15 sité de canaux dans la section transversale du substrat par unité de surface exprimée en pouce2 est sensiblement égale à 600. 5.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) des parois poreuses (24), exprimée en millipouce, est comprise entre 2 et 5 (50,8 prm et 127 pm). 6.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur des parois poreuses (24), exprimée en millipouce, est sensiblement égale à 3 (76,2 pm). 7.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque canal (20) a la section d'un hexagone ré25 gulier. 8.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (20) comporte une structure (26) homogène et continue définissant des canaux dont les surfaces sont recouvertes d'un revêtement (28) en matériau catalytique. 9.- Utilisation, pour la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur Diesel (12), d'un convertisseur catalytique (18) disposé dans une ligne d'échappement (16), ce convertisseur (18) comprenant un substrat (20) définissant des canaux adjacents (22), caractérisée en ce que chaque canal (22) a une section hexagonale et le diamètre hydraulique (HD) de chaque canal (20) est supérieur à 900 pm.