Brevet FR2843776A1 — publié le 20040227

La présente invention concerne un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur, du type comportant une enveloppe et un organe de dépollution, laquelle enveloppe comporte un corps présentant au moins un tronçon généralement cylindrique dans lequel est disposé ledit or5 gane de dépollution, et au moins deux orifices pour l'introduction et l'évacuation des gaz d'échappement. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un tel dispositif de dépollution des gaz d'échappement. Les lignes d'échappement des moteurs de véhicule automobile, et 10 notamment les moteurs Diesel, sont équipés d'organes de dépollution permettant un traitement des gaz issus du moteur. Cet organe de dépollution est constitué par exemple d'un convertisseur catalytique et/ou d'un filtre à particules. Afin d'assurer la canalisation des gaz d'échappement au travers de 15 I'organe de dépollution, celui-ci est disposé dans une enveloppe présentant un orifice d'introduction des gaz et un orifice d'évacuation des gaz. Pour des raisons de commodité de fabrication des dispositifs de dépollution, l'enveloppe comporte un corps généralement cylindrique dans lequel est engagé l'organe de dépollution lui aussi cylindrique. Aux extrémités 20 du corps, de part et d'autre de l'organe de dépollution, sont rapportés des tronçons convergents d'extrémité permettant la connexion étanche du corps à des tubulures d'échappement de la ligne d'échappement. Ces tronçons de connexion convergents sont constitués fréquemment par des tronçons tronconiques, couramment désignés par cônes, dont l'extrémité de plus grande 25 section est engagée et soudée à une extrémité du corps cylindrique. Afin de permettre une certaine standardisation des dispositifs de dépollution et donc l'obtention d'un cot de fabrication plus réduit, il est connu d'utiliser, pour plusieurs types de véhicule, le même corps et le même organe de dépollution. Les dispositifs de dépollution des différents types ne 30 sont différenciés les uns des autres que par la forme et les dimensions des tronçons convergents d'extrémité. Ainsi, pour chaque type de véhicule, les deux tronçons d'extrémité sont spécifiquement conçus et fabriqués, afin que ceux-ci s'intègrent dans l'espace disponible dans le véhicule pour la ligne d'échappement. Toutefois, la différenciation des dispositifs de dépollution à partir de 5 leurs deux tronçons convergents d'extrémité rend les différents types des dispositifs de dépollution relativement coteux. L'invention a pour but de proposer un dispositif de dépollution et un procédé de fabrication qui permettent de réduire encore le cot de fabrication des dispositifs de dépollution. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur, du type précité, caractérisé en ce qu'au moins l'un des orifices est un orifice latéral délimité au moins partiellement au travers dudit corps, et en ce que le dispositif comporte un tampon plein d'obturation d'une extrémité du corps, lequel tampon délimite au plus seulement 15 partiellement ledit orifice latéral. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de dépollution comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: au moins un orifice latéral est délimité seulement au travers dudit corps; - au moins un orifice latéral est délimité partiellement au travers dudit corps et partiellement par ledit tampon; - le tampon plein définit à l'intérieur de l'enveloppe un canal prolongeant partiellement l'orifice latéral; - au moins un orifice latéral est bordé d'une collerette d'accostage 25 d'une tubulure d'échappement, laquelle collerette fait saillie à l'extérieure de ladite enveloppe; - la collerette est formée au moins partiellement par une partie étirée venue de matière avec le corps et au plus seulement une partie étirée venue de matière avec le tampon plein; - la surface du tampon plein obturant une extrémité du corps est supérieure ou égale à la section transversale de l'organe de dépollution; - au moins un orifice latéral est délimité au moins partiellement au travers du corps dans une partie du corps non généralement cylindrique; et - ladite partie du corps non généralement cylindrique a une section transversale inférieure à celle dudit tronçon généralement cylindrique. L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement tel que défini ci-dessus, carac5 térisé en ce qu'il comporte les étapes de: - former un corps présentant au moins un tronçon généralement circulaire; - ménager au moins partiellement un orifice latéral au travers du corps; - engager un organe de dépollution dans le corps; et - rapporter un tampon plein d'obturation à une extrémité du corps, lequel tampon délimite au plus seulement partiellement l'orifice latéral. 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 des15 sins, sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont des vues respectivement en coupe longitudinale et en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur selon l'invention; - les figures 3 et 4 sont des vues identiques aux figures 1 et 2 d'un 20 deuxième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention; et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un dispositif 10 de dépollution des gaz 25 d'échappement d'un moteur de véhicule automobile, par exemple d'un moteur Diesel. Ce dispositif comporte une enveloppe 12 et un organe de dépollution 14 contenu dans l'enveloppe. L'organe de dépollution 14 est cylindrique de section constante. L'organe de dépollution 14 est constitué par exemple d'un convertisseur catalytique, c'est-à-dire un substrat poreux dans lequel sont incorporés des matériaux catalytiques ou d'un filtre à particules, c'est-à-dire d'une struc- ture poreuse définissant des canaux longitudinaux adjacents obturés alternativement à l'une ou l'autre de leurs extrémités. L'enveloppe 12 comporte un orifice 16 d'entrée des gaz d'échappement et un orifice 18 d'évacuation des gaz d'échappement, l'organe de dé5 pollution 14 étant disposé entre ces deux orifices. Plus précisément, I'enveloppe 12 comporte un corps 20 ayant un tronçon 20A généralement cylindrique de section constante. Ce corps est formé par exemple par une tôle roulée sur elle-même et dont les bords longitudinaux sont solidarisés l'un à l'autre par une soudure longitudinale. Le 10 corps 20 présente ainsi un axe longitudinal X-X. Dans le mode de réalisation envisagé, le corps 20 est généralement cylindrique sur toute sa longueur. La section du corps 20 est supérieure à la section transversale de l'organe de dépollution 14. Ce dernier est maintenu dans le corps 20 par une 15 nappe de fibres 22 engagée autour de l'organe de dépollution 14 entre la surface latérale extérieure de celui-ci et la surface interne du corps 20. A une extrémité, le corps 20 est prolongé par un tronçon d'extrémité 24 de section progressivement décroissante jusqu'à l'entrée 16 d'introduction des gaz d'échappement. Ce tronçon d'extrémité 24 est rapporté et présente, à son extrémité de plus grand diamètre, un tronçon cylindrique 26 engagé dans l'extrémité du corps 20 et maintenu dans celle-ci par une soudure périphérique 28. L'extrémité réduite du tronçon d'extrémité 24 présente un tronçon tubulaire 30 d'accouplement à une tubulure non représentée d'une ligne 25 d'échappement. Selon l'invention, au moins l'un des orifices ménagés dans l'enveloppe 12 est un orifice latéral délimité au moins partiellement au travers du corps. Plus précisément, dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le 30 corps 20 se prolonge au-delà de l'organe de dépollution 14 du côté opposé au tronçon d'extrémité 24. Ce prolongement est cylindrique de section identique à celle de la partie courante du corps 20. L'orifice 18 d'évacuation des gaz d'échappement est ménagé directement au travers du prolongement du corps. En particulier, ce prolongement présente un piquage délimité par une collerette périphérique 40 faisant saillie à l'extérieur de l'enveloppe 12. L'axe de la collerette Y-Y s'étend géné5 ralement perpendiculairement à l'axe X-X du corps. Cette collerette est constituée d'une partie étirée du corps venue de matière avec sa partie courante. La collerette constitue un étirage canon formé par forgeage de la tôle constituant le corps 20. L'extrémité du corps définie par le prolongement s'étendant au-delà 10 de l'organe 14 est généralement inclinée par rapport à l'axe X-X. L'orifice 18 est ménagé dans la partie la plus longue de ce prolongement. L'extrémité du corps 20 biseautée est obturée par un tampon plein 50 engagé dans l'extrémité ouverte du corps 20. Ce tampon plein est défini par une paroi de fond 52 généralement elliptique bordée extérieurement par un 15 rebord 54 appliqué contre la surface intérieure du corps 20. Le tampon 50 est soudé à sa périphérie au corps 20. La surface du fond 52 du tampon est supérieure à la section transversale de l'organe de dépollution 14. Pour la fabrication d'un tel dispositif de dépollution, le corps 20 est 20 d'abord formé. A cet effet, une tôle est par exemple roulée sur elle- même et soudée longitudinalement. L'orifice latéral 18 est formé au travers du corps 20 par crevée et étirage de la matière obtenu par déformation plastique de celle-ci jusqu'à obtention de la collerette 40. Cet étirage est obtenu par exemple à l'aide d'un poinçon entraînant la matière dans une forme évidée complémentaire. L'organe de dépollution 14, préalablement entouré de la nappe 22, est ensuite introduit dans le corps depuis l'une de ses extrémités ouvertes. Le tampon d'obturation 50 et le tronçon d'extrémité 24 sont alors rapportés à 30 chacune des extrémités et y sont soudés. Sur les figures 3 et 4 est représenté un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution 100 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, les éléments identiques ou analogues à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence. En particulier, l'organe de dépollution 14, la nappe de maintien 22 et 5 le tronçon d'extrémité 24 sont identiques à ceux du premier mode de réalisation. Le corps noté 120 de l'enveloppe est, dans sa partie courante, identique au corps 20 du premier mode de réalisation. En particulier, il est généralement cylindrique sur toute sa longueur de sorte qu'il forme un tronçon gé10 néralement cylindrique 120A. En revanche, dans ce mode de réalisation, I'orifice d'évacuation 18 des gaz d'échappement est seulement délimité partiellement par le corps 120, cet orifice étant en outre délimité partiellement par le tampon plein d'obturation noté 150. Plus précisément, à son extrémité opposée à celle portant le tronçon d'extrémité 24, par rapport à l'organe de dépollution 14, le corps 120 présente un prolongement s'achevant généralement suivant un profil incliné par rapport à l'axe longitudinal X-X du corps. Dans sa partie de plus grande longueur, le prolongement présente un 20 dégagement rentrant semi-circulaire 160 bordé extérieurement par une demicollerette 162 formée d'une partie étirée venue de matière avec le corps 120. De manière analogue, le tampon 150 présente, à sa périphérie, dans la région placée en regard du dégagement 160, une déformation formant un 25 canal 170 de section progressivement croissante depuis la partie médiane du tampon jusqu'à sa périphérie. Ce canal est prolongé radialement audelà de la périphérie générale du tampon par une demi-collerette 172 délimitant un dégagement 174 prolongeant le canal 170. Les demicollerettes 162 et 172 sont complémentaires pour former ensemble une collerette cylindrique 30 sensiblement identique à la collerette 40 du premier mode de réalisation. A sa périphérie, en dehors du canal 170, le tampon 150 présente un rebord périphérique 180 tourné vers l'organe de dépollution 14 et reçu à l'intérieur du corps 120. Le tampon est soudé suivant son rebord périphérique au corps 120. Les deux demi-collerettes 162, 172 sont soudées l'une à l'autre suivant des tronçons de soudage longitudinaux 182. La fabrication du dispositif de dépollution 100 est sensiblement analogue à celle du dispositif 10 du premier mode de réalisation. Lors de la fa5 brication du corps, seule la moitié de l'orifice 18 est définie dans le corps par formation de la demi-collerette 168. Par ailleurs, avant montage, le tampon d'obturation plein 150 est formé avec le canal 170 et la demi-collerette 162. Après introduction de l'organe de dépollution 14 entouré de la nappe 22, le tampon 150 est engagé à l'extrémité du corps 120 et y est soudé sui10 vant toute sa périphérie à l'exception de la zone de l'orifice 18, seules les deux soudures longitudinales 182 étant réalisées entre les deux demicollerettes 162,172. Sur la figure 5 est représenté un troisième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution 200 selon l'invention. Les éléments identiques ou 15 analogues à ceux des premiers modes de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans ce mode de réalisation, le corps noté 220 présente un tronçon cylindrique 220A de réception de l'organe de dépollution 14 et un tronçon 220B non cylindrique dans lequel est formé l'orifice d'évacuation 18. Le tronçon cylindrique 220A est obturé partiellement à une extrémité par le tronçon d'extrémité 24. Le tronçon 220B présente depuis son extrémité de liaison au tronçon A généralement cylindrique une section progressivement décroissante jusqu'à une extrémité ouverte définissant un collet 230 de réception d'un 25 tampon d'obturation 250. Le tronçon 220B présente ainsi une surface inclinée 260 s'étendant à l'intérieur de l'espace délimité par le prolongement du tronçon généralement cylindrique 220A. L'orifice d'évacuation 18 est ménagé au travers de cette paroi inclinée 30 260. Il présente, comme dans le premier mode de réalisation, une collerette périphérique 40 faisant saillie à l'extérieur de l'enveloppe 12. L'axe de la collerette Y-Y définit avec l'axe X-X du corps un angle d'environ 45 , ces deux axes étant coplanaires. Pour la fabrication d'un tel dispositif de dépollution, un corps généralement cylindrique suivant toute sa longueur est formé. La section de l'une des extrémités du corps est réduite, par exemple, par fluotournage afin de former la surface inclinée 260 et le collet 230. L'orifice d'évacuation 18 est ensuite ménagé dans la paroi inclinée 230, après quoi, I'organe de dépollution 14 est introduit dans le tronçon cylindrique 220A. Le bouchon d'obturation et le tronçon d'extrémité 24 sont ensuite mis en place. On comprend que, dans ces différents modes de réalisation, seul l'un 10 des orifices est formé d'un tronçon d'extrémité rapporté, I'autre extrémité étant formée au moins partiellement dans le corps lui-même. Ainsi, le même corps et le même tampon d'extrémité peuvent être utilisés pour plusieurs types de dispositif de dépollution, seule l'un des tronçons d'extrémité devant être modifié pour différencier les différents disposi15 tifs de dépollution en fonction des véhicules sur lesquels ils doivent être implantés. En variante, les deux orifices peuvent être délimités au moins partiellement par l'enveloppe. Avantageusement, et quel que soit le mode de réalisation, le corps 20 présente, dans la partie o est ménagé l'orifice latéral, une surépaisseur locale afin d'assurer, lors de la mise en forme de la collerette 40 par étirage de la matière, que l'épaisseur de cette collerette soit suffisante pour permettre la connexion d'une tubulure d'échappement. Cette surépaisseur est obtenue par exemple par soudage laser par 25 points d'une plaque métallique avant étirage de la matière pour former la collerette 40. REVENDICATIONS 1.- Dispositif (10; 100; 200) de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur comportant une enveloppe (12) et un organe de dépollution (14), laquelle enveloppe (12) comporte un corps (20; 120; 220) présentant 5 au moins un tronçon généralement cylindrique (20A; 120A; 220A) dans lequel est disposé ledit organe de dépollution (14), et au moins deux orifices (16, 18) pour l'introduction et l'évacuation des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'au moins l'un des orifices est un orifice latéral (18) délimité au moins partiellement au travers dudit corps (20; 120; 220) , et en ce que le 10 dispositif comporte un tampon plein (50; 150; 250) d'obturation d'une extrémité du corps (20; 120; 220), lequel tampon (50; 150; 250) délimite au plus seulement partiellement ledit orifice latéral (18). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un orifice latéral (18) est délimité seulement au travers dudit corps (20 15 220). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un orifice latéral (18) est délimité partiellement au travers dudit corps (120) et partiellement par ledit tampon (150). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tam20 pon plein (150) définit à l'intérieur de l'enveloppe (12) un canal (170) prolongeant partiellement l'orifice latéral (18). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un orifice latéral (18) est bordé d'une collerette (40; 162, 172) d'accostage d'une tubulure d'échappement, laquelle 25 collerette fait saillie à l'extérieure de ladite enveloppe (12). 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la collerette (40; 162, 172) est formée au moins partiellement par une partie étirée venue de matière avec le corps (20; 120) et au plus seulement une partie étirée venue de matière avec le tampon plein (50; 150). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du tampon plein (50; 150) obturant une extrémité du corps (20; 120) est supérieure ou égale à la section transversale de l'organe de dépollution (14). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un orifice latéral (18) est délimité au moins partiellement au travers du corps dans une partie (220B) du corps non généralement cylindrique. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite partie du corps (220B) non généralement cylindrique a une section transversale inférieure à celle dudit tronçon généralement cylindrique (220A). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (12) comporte une surépaisseur dans la 10 région du ou de chaque orifice latéral (18). 11.- Procédé de fabrication d'un dispositif (10; 100) de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - former un corps (20; 120) présentant au moins un tronçon généra15 lement circulaire (20A; 120A); - ménager au moins partiellement un orifice latéral (18) au travers du corps (20; 120); - engager un organe de dépollution (14) dans le corps; et - rapporter un tampon plein d'obturation (50; 150) à une extrémité du 20 corps (20; 120), lequel tampon (50; 150) délimite au plus seulement partiellement l'orifice latéral (18).