Brevet FR2878283A1 — publié le 20060526

La présente invention concerne un dispositif de traitement des gaz d'échappement pour véhicule automobile, du type incluant: - un organe de traitement des gaz d'échappement comprenant une enveloppe délimitant intérieurement une chambre recevant des moyens de traitement des gaz d'échappement, l'enveloppe présentant une première extrémité ouverte et une deuxième extrémité ouverte; et - au moins une première conduite pour guider les gaz d'échappement entre la première extrémité ouverte et un orifice de la première conduite. Une ligne d'échappement d'un véhicule automobile à moteur à w combustion interne comprend généralernent un ou plusieurs organes de traitement des gaz d'échappement permettant le traitement des gaz d'échappement avant leur rejet vers l'extérieur. Différents types d'organes de traitement des gaz d'échappement sont connus. Des exemples non limitatifs sont les convertisseurs catalytiques ou les filtres à particules. Les organes de traitement des gaz d'échappement sont reliés entre eux et à la sortie du moteur à combustion interne par des conduites. Pour des raisons tenant au bon fonctionnement des organes de traitement des gaz d'échappement actuels, il est souhaitable d'implanter ces organes dans la ligne d'échappement à proximité du moteur à combustion interne. En effet, ceci permet une montée en température plus rapide lors d'une phase de démarrage et un fonctionnement à température plus élevée lors d'une phase de fonctionnement stabilisé, du fait de la température élevée des gaz d'échappement en sortie du moteur à combustion interne. 25 Néanmoins, les véhicules comprennent des logements de moteur recevant déjà un grand nombre d'équipements du véhicule, comme un embrayage, un maître-cylindre de freinage, un pont de transmission, une boîte de vitesse... L'espace disponible pour l'implantation de l'organe de traitement des gaz d'échappement est par conséquent réduit. Or, les conduites à tronçons cintrés en entrée ou en sortie des organes de traitement des gaz d'échappement présentent un encombrement important du fait de leur rayon de courbure, qui peut difficilement être réduit. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de traitement des gaz d'échappement compact et dans lequel les gaz d'échappement sont déviés en entrée ou en sortie d'un organe de traitement des gaz d'échappement. A cet effet, l'invention propose un dispositif de traitement des gaz d'échappement du type précité, caractérisé en ce que la première conduite est io définie par au moins cieux coquilles disposées de part et d'autre de l'enveloppe de l'organe de traitement des gaz d'échappement, les coquilles entourant l'enveloppe au moins partiellement au niveau de la première extrémité ouverte, les coquilles définissent entre elles une cavité dans laquelle débouche la première extrémité ouverte, et l'orifice est délimité par au moins une coquille et se situe sur le côté de l'enveloppe et les coquilles délimitent avec la surface extérieure de l'enveloppe un passage s'étendant le long de la surface extérieure de l'enveloppe entre la première extrémité ouverte et l'orifice. Selon d'autres modes de réalisation, le dispositif de traitement des gaz d'échappement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - l'orifice débouche dans la cavité en direction de la surface extérieure de l'enveloppe; - une ouverture est définie entre des bords de liaison des coquilles entre elles, et l'organe de traitement des gaz d'échappement fait saillie dans la 25 cavité par cette ouverture; l'orifice est défini entre des bords de liaison des coquilles entre elles; - les coquilles sont sensiblement symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan de liaison des coquilles; - les coquilles sont métalliques et sont réalisées par emboutissage; - les coquilles sont métalliques et fixées l'une sur l'autre par soudage le long d'un joint; - les coquilles sont fixées sur l'organe de traitement des gaz d'échappement par soudage entre la surface extérieure de l'organe de traitement 5 des gaz d'échappement et le pourtour de l'ouverture; - le dispositif comprend une deuxième conduite de guidage des gaz entre la deuxième extrémité ouverte et un orifice de la deuxième conduite, l'orifice de la deuxième conduite étant orienté suivant une direction faisant un angle compris entre environ 0 et 90 avec la direction d'orientation de l'orifice de io la première conduite. L'invention concerne également une ligne d'échappement comprenant un dispositif de traitement des gaz d'échappement tel que défini ci-dessus. L'invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée représentant un dispositif de traitement des gaz d'échappement conforme à l'invention avant assemblage; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 après assemblage; 20 - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV du dispositif de la figure 2; et - les figures 5 et 6 sont analogues à la figure 4 et illustrent des 25 première et deuxième variantes du dispositif de traitement. Sur la figure 1, un dispositif de traitement 2 des gaz d'échappement forme un tronçon d'une ligne d'échappement située en sortie d'un moteur à combustion interne (non représenté). Le dispositif de traitement 2 comprend un organe de traitement des 30 gaz d'échappement 4 et des première 6 et deuxième 8 coquilles aptes à former, lorsqu'elles sont réunies, une conduite de raccordement de l'organe de traitement des gaz d'échappement 4 dans la ligne d'échappement. L'organe de traitement des gaz d'échappement est dans l'exemple illustré un convertisseur 4 du type catalytique. Le convertisseur 4 présente une enveloppe métallique 10 délimitant intérieurement une chambre 11 recevant des moyens de traitement des gaz d'échappement. L'enveloppe 10 est tubulaire cylindrique et s'étend suivant un axe L. Les moyens de traitement comprennent une structure 12 en nid io d'abeille présentant une pluralité d'alvéoles 14 à section hexagonale. En variante, les alvéoles 14 présentent une section différente, par exemple une section quadrangulaire. Les surfaces internes des alvéoles 14 sont revêtues de matériaux catalytiques non visibles contenant par exemple des métaux précieux. L'enveloppe 10 présente une première extrémité ouverte 18 et une deuxième extrémité ouverte 20 permettant l'entrée et la sortie des gaz d'échappement dans la chambre 11 en vue de leur passage à travers les alvéoles 14. La deuxième extrémité ouverte 20 débouche dans un cône 22 convergeant du côté opposé au convertisseur 4. Le cône forme une conduite de raccordement du convertisseur 4 dans la ligne d'échappement au niveau de sa deuxième extrémité ouverte. Tel que représenté sur la figure 1, les coquilles 6, 8 se situent de part et d'autre du convertisseur 4, à distance de celui-ci transversalement à l'axe L. Les coquilles 6, 8 sont destinées à être rapprochées l'une de l'autre, comme illustré par les flèches A, de façon à être mises en contact sur des côtés opposés du convertisseur 4 et à être fixées mutuellement en entourant en partie le convertisseur 4. En vue de leur fixation mutuelle, les coquilles 6, 8 présentent des 30 bords de liaison 24 destinés à être en contact. Chaque bord 24 présente une première découpe 26 formée en retrait du bord 24 et située en regard de la première découpe 26 correspondante de l'autre bord 24. Lorsque les coquilles 6, 8 en sont réunies, une ouverture 28 (figure 2) est définie entre les bords 24 par les premières découpes 26. s Chaque bord 24 présente une deuxième découpe 30 formée en retrait du bord 24 et située en regard de la deuxième découpe 30 correspondante de l'autre bord 24. Lorsque les coquilles 6, 8 sont réunies, un orifice 32 (figure 2) est défini entre les bords 24 par les deuxièmes découpes 30. Comme illustré sur la figure 1, les coquilles 6, 8 sont avantageusement io symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan de liaison P (figure 2) des coquilles 6, 8 passant par leurs bords 24. Dans une variante où les coquilles ne sont pas symétriques, l'orifice 32 n'est pas défini entre les bords 24 des coquilles mais est ménagé dans une des coquilles 6, 8 à distance de sa périphérie Comme cela est visible sur la figure 2, les coquilles 6, 8 une fois réunies sont en contact par leurs bords 26 suivant un joint 34 s'inscrivant dans le plan P qui est radial par rapport à l'axe L. Dans une variante où les coquilles 6, 8 ne sont pas complètement symétriques, les bords 26 sont munis de reliefs complémentaires s'intercalant les 20 un les autres, de sorte que le joint 34 est gauche. Les coquilles 6, 8 réunies définissent entre elles une cavité 36 intérieure ouverte vers l'extérieur par l'orifice 32 et l'ouverture 28. Le convertisseur 4 est en partie reçu dans la cavité 36 à travers l'ouverture 28. Plus précisément, la première extrémité ouverte 18 fait saillie dans la cavité 36 à travers l'ouverture 28 de sorte qu'elle débouche dans la cavité 36 à distance de l'ouverture 28. Le pourtour de l'ouverture 28 épouse le contour de la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10. Le convertisseur 4 est enchâssé entre les coquilles 6, 8 dans l'ouverture 28. Une zone 38 de la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10 adjacente à la première extrémité ouverte 18 et située entre celle-ci et l'ouverture 28, est recouverte par les coquilles 6, 8. Une zone 39 restante de la surface extérieure 38 de l'enveloppe 10 est découverte. L'orifice 32 se situe sur le côté du convertisseur 4, à distance de l'extrémité ouverte 18 et aussi à distance de l'extrémité ouverte 20. L'orifice 32 se situe, par rapport au plan de la première extrémité ouvertel8, du même côté que le convertisseur 4. Par ailleurs, l'orifice 32 débouche en direction de la surface extérieure 38. Les coquilles 6, 8 sont par exemple métalliques. De telles coquilles io sont obtenues facilement par emboutissage. L'assemblage des coquilles 6, 8 est effectué facilement en les disposant de part et d'autre du convertisseur 4. Du fait de la formation de l'ouverture 28 par la réunion des coquilles 6, 8, ces dernières sont facilement disposées autour du convertisseur 4 sans nécessité d'alignement et d'introduction du convertisseur 4 dans l'ouverture 28. La fixation des coquilles 6, 8 entre elles et sur le convertisseur 4 est effectuée facilement, par exemple par soudage des coquilles 6, 8 entre elles le long du joint 34 et par soudage des bords 24 avec la surface extérieure 37 l'enveloppe 10 au niveau des première découpes 26 délimitant l'ouverture 28 Comme on peut mieux le voir sur la figure 3, les coquilles 6, 8 délimitent la cavité 36 présentant dans un plan transversal à l'axe L des dimensions supérieures à celles du convertisseur 4. Il en résulte qu'un passage 40 est défini entre la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10 et une paroi intérieure 41 des coquilles 6, 8. Plus spécifiquement, le convertisseur 4 est décalé dans la cavité 36 de façon que, du côté de l'axe L opposé à l'orifice 32, les coquilles 6, 8 sont sensiblement adjacentes à la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10, et du côté de l'orifice 32, les coquilles 6, 8 sont distantes de la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10. Comme cela est mieux visible sur la figure 4, le passage 40 s'étend entre la première extrémité ouverte 18 et l'orifice 32, ici parallèlement à l'axe L. Les coquilles 6, 8 forment en regard de la première extrémité ouverte 18 une paroi bombée 42 ménageant un espace dans la cavité 36 à l'avant de la première extrémité ouverte 18. Le passage 40 est défini pour partie entre la zone 38 de la surface s extérieure 37 de l'enveloppe 10 et les coquilles 6, 8, et pour partie entre les coquilles 6, 8 et l'extrémité ouverte 18. L'orifice 32 présente une section d'aire inférieure à celle de l'extrémité ouverte 18. Pour favoriser l'écoulement des gaz d'échappement dans le passage 40 vers l'extrémité ouverte 18 avec une répartition des gaz d'échappement sur lo l'ensemble de l'extrémité ouverte 18, les coquilles 6, 8 présentent des parois divergeant sensiblement depuis l'orifice 32. La section du passage 40 est croissante progressivement de l'orifice 32 vers l'extrémité ouverte 18. L'orifice 32 est prévu pour être raccordé à un tuyau de la ligne d'échappement. De préférence, l'orifice 32 est raccordé au collecteur is d'échappement d'un moteur à combustion interne non représenté. En fonctionnement, des gaz d'échappement pénètrent dans la cavité 36 par l'orifice 32 en ayant une direction principale d'écoulement Dl. Les gaz d'échappement circulent dans le passage 40 vers la première extrémité ouverte 18. Les gaz d'échappement sont déviés et pénètrent dans la première extrémité ouverte 18 avec une direction principale d'écoulement D2 différente de Dl, et qui est ici perpendiculaire à Dl. Les gaz circulent ensuite dans la chambre 11 où des réactions se produisent avec les catalyseurs recouvrant intérieurement les alvéoles de façon à éliminer ou au moins diminuer la quantité de composants nocifs dans les gaz d'échappement. Les gaz d'échappement issus du moteur sont chauds et s'écoulent dans le passage 40 le long de la surface extérieure 37 de l'enveloppe 10. Ceci permet d'apporter de la chaleur à l'enveloppe 10. II en résulte une montée en température plus rapide du convertisseur 4 en phase de démarrage et un meilleur maintien de la température de fonctionnement du convertisseur 4 en phase de fonctionnement stabilisé. L'orifice 32 orienté en direction de la surface 37 assure un arrosage satisfaisant de la surface extérieure 37 par les gaz, améliorant ainsi les échanges de chaleur entre les gaz et le convertisseur 4. Le passage 40 étant délimité en partie par le convertisseur 4, il en résulte que le dispositif 2 dans son ensemble est compact. Les coquilles 6, 8 enveloppant le convertisseur 4 présentent un encombrement limité dans un plan transversal à l'axe L et suivant l'axe L. De façon alternative ou optionnelle, le dispositif de traitement 2 des gaz d'échappement comprend des coquilles remplaçant le cône 22 et définissant io une conduite de sortie des gaz d'échappement. Dans l'exemple illustré, le cône 22 présente, du côté opposé à la deuxième extrémité ouverte 20, un orifice 44 orienté suivant l'axe L. Cet orifice 44 est orienté suivant une direction faisant un angle d'environ 90 avec la direction Dl de l'orifice 32 des coquilles 6, 8. Dans la variante illustrée sur la figure 5, le cône 22 est du type orienté, c'est-à-dire qu'il comprend un orifice 44 orienté suivant un axe S incliné par rapport l'axe L, et faisant un angle d'environ 45 avec la direction Dl de l'orifice 32 des coquilles 6, 8. Dans la variante illustrée sur la figure 6, l'orifice 32 et l'orifice 44 du cône 22 sont situés dans un même plan M et sont maintenues ensemble à l'aide d'une bride 46. L'orifice 32 et l'orifice 44 sont orientés suivant des directions parallèle, faisant par conséquent entre elles un angle d'environ 0 . De manière plus générale, l'angle entre l'orifice 44 et l'orifice 32 est de préférence compris entre 0 et 90 . L'invention s'applique à tous types d'organes de traitement des gaz d'échappement des gaz d'échappement, tels que et à titre d'exemple, les convertisseurs catalytiques, notamment les convertisseurs trois voies, ou les filtres à particules. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de traitement des gaz d'échappement pour véhicule automobile, du type incluant: - un organe de traitement des gaz d'échappement (4) comprenant une enveloppe (10) délimitant intérieurement une chambre (11) recevant des moyens de traitement (12, 14) des gaz d'échappement, l'enveloppe (10) présentant une première extrémité ouverte (18) et une deuxième extrémité ouverte (20) ; et - au moins une première conduite (6, 8) pour guider les gaz io d'échappement entre la première extrémité ouverte (18) et un orifice (32) de la première conduite; caractérisé en ce que: - la première conduite est définie par au moins deux coquilles (6, 8) disposées de part et d'autre de l'enveloppe (10) de l'organe de traitement des gaz d'échappement (4), les coquilles (6, 8) entourant l'enveloppe (10) au moins partiellement au niveau de la première extrémité ouverte (18) ; - les coquilles (6, 8) définissent entre elles une cavité (36) dans laquelle débouche la première extrémité ouverte (18) ; - l'orifice (32) est délimité par au moins une coquille (6, 8) et se situe 20 sur le côté de l'enveloppe (10) ; et - les coquilles (6, 8) délimitent avec la surface extérieure (37) de l'enveloppe (10) un passage (40) s'étendant le long de la surface extérieure (37) de l'enveloppe (10) entre la première extrémité ouverte (18) et l'orifice (32). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice (32) débouche dans la cavité (36) en direction de la surface extérieure (37) de l'enveloppe (10). 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce 30 qu'une ouverture (28) est définie entre des bords (24) de liaison des coquilles (6, 8) entre elles, et en ce que l'organe de traitement des gaz d'échappement (4) fait saillie dans la cavité (36) par cette ouverture (28). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que l'orifice (32) est défini entre des bords (24) de liaison des coquilles (6, 8) entre elles. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coquilles (6, 8) sont sensiblement symétriques l'une de 10 l'autre par rapport à un plan (P) de liaison des coquilles (6, 8). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coquilles (6, 8) sont métalliques et sont réalisées par emboutissage. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coquilles (6, 8) sont métalliques et fixées l'une sur l'autre par soudage le long d'un joint (34). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les coquilles (6, 8) sont fixées sur l'organe de traitement des gaz d'échappement (4) par soudage entre la surface extérieure (37) de l'organe de traitement des gaz d'échappement (4) et le pourtour de l'ouverture (28). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comprend une deuxième conduite (22) de guidage des gaz entre la deuxième extrémité ouverte (20) et un orifice (44) de la deuxième conduite (22), l'orifice (44) de la deuxième conduite (22) étant orienté suivant une direction faisant un angle compris entre environ 0 et 90 avec la direction (Dl) d'orientation de l'orifice (32) de la première conduite (6, 8). 2878283 Il 10.- Ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes.