Brevet FR2876146A1 — publié le 20060407

DESCRIPTION La présente invention se rapporte à une unité de traitement de gaz d'échappement pour une installation d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier dans un véhicule automobile. De telles unités de traitement de gaz d'échappement, revêtant par exemple la forme d'un filtre de particules, d'un catalyseur ou d'un silencieux, possèdent habituellement un carter dans lequel le dispositif considéré, traitant les gaz d'échappement, est respectivement logé ou ménagé. Ledit carter peut comporter au moins à une extrémité, c'est-à-dire côté afflux ou côté évacuation, une pièce infundibuliforme ou en forme d'entonnoir extérieure par l'intermédiaire de laquelle ledit carter peut être raccordé à une canalisation de l'installation d'échappement qui est parcourue par les gaz d'échappement. La section transversale intérieure de ladite canalisation est alors plus petite que la section transversale intérieure du carter. Dans ce cas, il est par ailleurs connu de disposer, dans la pièce infundibuliforme extérieure, une pièce infundibuliforme intérieure qui est implantée, sur ladite pièce extérieure, dans une région extrême de cette dernière située côté canalisation des gaz d'échappement, et qui est distante, de ladite pièce extérieure, depuis la région extrême de cette pièce, située côté canalisation des gaz d'échappement, jusqu'à une région extrême de ladite pièce qui est située côté carter. Cet agencement spécifique de la pièce intérieure dans la pièce extérieure donne naissance, entre lesdites pièces intérieure et extérieure, à un interstice d'isolation thermique diminuant la contrainte thermique de la pièce extérieure, et le rayonnement de chaleur de ladite pièce extérieure vers l'environnement. Le rattachement du carter à la canalisation parcourue par les gaz d'échappement est assuré, dans la région extrême de la pièce infundibuliforme extérieure située côté canalisation des gaz d'échappement, en règle générale à l'aide d'une solidarisation soudée. Au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne, cette solidarisation soudée, entre la canalisation des gaz d'échappement et la pièce extérieure, est exposée à de fortes contraintes mécaniques et thermiques provoquées par des vibrations et des secousses, ainsi que par des températures élevées. Il peut en résulter, à la longue, une formation de fissures dans la solidarisation soudée, ou la défaillance de cette dernière. La présente invention a pour objet de fournir, pour une unité de traitement de gaz d'échappement du type mentionné en introduction, une forme de réalisation améliorée, ou pour le moins d'un genre différent améliorant, en particulier à l'état intégré, la durabilité de la liaison établie entre le carter et la canalisation parcourue par les gaz d'échappement. Ainsi, l'invention concerne une unité de traitement de gaz d'échappement pour une installation d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier dans un véhicule automobile, comprenant un carter dans lequel au moins un dispositif de traitement des gaz d'échappement est logé ou ménagé, unité caractérisée par le fait que ledit carter comporte, au moins à une extrémité, une pièce infundibuliforme extérieure par l'intermédiaire de laquelle ledit carter peut être raccordé à une canalisation de l'installation d'échappement qui est parcourue par les gaz d'échappement, et dont la section transversale intérieure est plus petite que la section transversale intérieure dudit carter; par le fait que la pièce infundibuliforme extérieure renferme une pièce infundibuliforme intérieure qui est implantée sur ladite pièce extérieure dans une région extrême de ladite pièce située côté canalisation des gaz d'échappement, et qui est espacée de ladite pièce extérieure au moins dans une région extrême de ladite pièce extérieure située côté carter; et par le fait que, au moins sur l'une des pièces extérieures, la pièce intérieure associée est appliquée sur ladite pièce dans une zone de contact interposée entre les régions extrêmes. L'invention se fonde sur l'idée générale consistant à établir un contact supplémentaire de la pièce infundibuliforme intérieure, avec la pièce infundibuliforme extérieure, entre la région extrême située côté carter et la région extrême située côté canalisation des gaz d'échappement. Cela permet concrètement d'obtenir un appui périphérique de la pièce intérieure sur la pièce extérieure, ayant pour effet de stabiliser la position relative de ladite pièce intérieure sur ladite pièce extérieure. La propension vibratoire de la pièce intérieure, par rapport à la pièce extérieure, s'en trouve ainsi fortement réduite en direction de la région extrême située côté canalisation des gaz d'échappement. La contrainte vibratoire de la région extrême de la pièce extérieure, située côté canalisation des gaz d'échappement, s'en trouve diminuée de façon correspondante, ce qui gouverne également de façon correspondante, à l'état intégré, la contrainte imposée à la liaison respective entre le carter et la canalisation des gaz d'échappement, ou entre la pièce extérieure et ladite canalisation. La pièce extérieure est simultanément rigidifiée suite à l'appui additionnel sur la pièce intérieure, ce qui contribue semblablement à la stabilisation de la région extrême située côté canalisation et améliore, à l'état intégré, la durabilité de la liaison de la pièce extérieure et/ou du carter, avec ladite canalisation. Cela permet donc, globalement, d'améliorer la robustesse de la liaison, en particulier de la solidarisation soudée entre la pièce extérieure et la canalisation, ce qui réduit le risque d'une formation de fissures, et accroît la durée de vie de cette liaison. D'après une forme de réalisation préférentielle, la pièce infundibuliforme intérieure peut porter contre la pièce infundibuliforme extérieure, dans la zone de contact, par toute la superficie et selon un agencement fermé dans la direction circonférentielle. Ce mode de réalisation se traduit par un appui particulièrement accentué, dans la zone de contact, entre les pièces intérieure et extérieure. L'invention tire alors parti de l'expérience selon laquelle un interstice thermiquement isolant n'est pas nécessaire, dans la zone de contact se rattachant de préférence directement à la région extrême située côté canalisation des gaz d'échappement, pour prodiguer une diminution suffisante de la contrainte thermique de la pièce extérieure, ainsi qu'une réduction suffisante du rayonnement thermique de ladite pièce extérieure. Il s'est par ailleurs avéré qu'un interstice, s'étendant depuis la zone de contact jusqu'à la région extrême située côté carter, suffit par lui-même pour conférer l'isolation thermique souhaitée. Il va de soi que les caractéristiques précitées, et celles faisant encore l'objet d'un commentaire ci-après, sont applicables non seulement sous la combinaison respectivement énoncée, mais également sous d'autres combinaisons, voire individuellement, sans s'écarter du cadre de la présente invention. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel l'unique figure 1 est une coupe longitudinale d'une unité de traitement de gaz d'échappement conforme à l'invention. Conformément à la figure 1, une unité 1 de traitement de gaz d'échappement, selon l'invention, englobe un carter 2 servant à recevoir un dispositif 3 de traitement des gaz d'échappement. Ledit carter 2 est par ailleurs respectivement pourvu, à ses extrémités, d'une pièce infundibuliforme extérieure 4, 5. L'unité 1 est appropriée pour une installation d'échappement 6 uniquement évoquée dans le présent cas, équipant un moteur à combustion interne disposé, de préférence, dans un véhicule automobile. A cette fin, ladite unité 1 peut être intégrée dans une canalisation 7 de l'installation 6 qui est parcourue par les gaz d'échappement. Le carter 2 peut alors être raccordé à ladite canalisation 7 par ses pièces infundibuliformes extérieures 4 et 5. La partie de gauche de la figure illustre par des pointillés, à titre d'exemple, un tronçon de la canalisation 7. Ladite canalisation 7 possède, au moins dans cette zone de raccordement, une section transversale intérieure 8 plus petite qu'une section transversale intérieure 9 du carter 2. C'est pourquoi ledit carter 2 est équipé des pièces 4, 5 en vue d'élargir la section transversale d'écoulement côté afflux vers le dispositif de traitement 3, et de la rétrécir à nouveau côté évacuation, de façon correspondante. Le dispositif 3 de traitement des gaz d'échappement se présente, par exemple, comme un élément de filtration de particules qui, au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne, élimine des particules charriées par les gaz d'échappement. Ledit dispositif 3 peut, de la même façon, se présenter comme un élément catalytique, par exemple pour exécuter une réaction d'oxydation en tant que catalyseur à oxydation , ou pour stocker des oxydes d'azote en tant que catalyseur à accumulation de Nox , voire pour conduire d'autres réactions catalytiques dans les gaz d'échappement. En variante, il est également possible de concevoir le dispositif 3 sous la forme d'un ensemble d'isolation phonique muni, par exemple, de compartiments, matériaux d'isolation, résonateurs, diaphragmes et pièces similaires correspondantes. Dans la forme de réalisation présentement illustrée, chacune des pièces infundibuliformes extérieures 4, 5 renferme une pièce infundibuliforme 10, 11 respectivement intérieure qui est installée, sur la pièce extérieure 4, 5 considérée, dans une région extrême respective 12, 12' de ladite pièce 4, 5 située du côté de la canalisation des gaz d'échappement; et qui est fixée lorsqu'elle se trouve au moins à l'état intégré dans ladite canalisation 7. En outre, la pièce intérieure 10, 11 considérée est espacée radialement d'avec la pièce extérieure 4, 5, au moins dans une région extrême respective 13, 13' de ladite pièce 4, 5 qui est située du côté du carter. Il est par conséquent donné naissance, entre la pièce extérieure 4, 5 et la pièce intérieure 10, 11 associée, à un interstice périphérique 14 fermé en forme d'anneau et s'étendant au moins dans la région extrême 13, 13' située côté carter. Cet interstice 14 se traduit par une isolation thermique de la pièce extérieure 4, 5 vis-à-vis de l'écoulement des gaz d'échappement guidé dans l'espace interne de la pièce intérieure 10, 11. Dans la forme de réalisation d'après l'invention, de surcroît, au moins à une extrémité du carter 2 située à gauche sur la figure, une zone de contact 15, dans laquelle la pièce infundibuliforme intérieure 10 porte contre la pièce infundibuliforme extérieure 4, est ménagée entre la région extrême 12 située côté canalisation des gaz d'échappement et la région extrême 13 située côté carter. L'on obtient ainsi, dans cette zone de contact 15, une rigidification de la pièce extérieure 4, ainsi qu'une stabilisation de la pièce intérieure 10. Cela a pour effet de conférer, à l'état monté, une robustesse accrue au raccord entre la pièce extérieure 4 et la canalisation 7 parcourue par les gaz d'échappement. Par exemple comme tel est présentement le cas , ladite canalisation 7 est insérée par une extrémité de raccordement 16 dans la pièce 4 à laquelle elle est reliée rigidement, par exemple au moyen d'un cordon périphérique de soudure 17 extérieurement configuré en un anneau fermé. Cette solidarisation soudée est consolidée, respectivement, par la stabilisation de la pièce intérieure 10 ou par la rigidification de la pièce extérieure 4 dans la zone de contact 15. Le contact établi entre la pièce 10 et la pièce 4, dans la zone 15, gouverne en outre une contrainte réduite respectivement imposée à cette solidarisation, ou audit cordon 17, lors du fonctionnement du moteur à combustion interne. Dans la forme de réalisation préférentielle présentement illustrée, la zone de contact 15 se rattache directement à la région extrême 12 située côté canalisation des gaz d'échappement. De ce fait, ladite zone 15 est espacée au maximum de la région extrême 13 située côté carter. L'interstice 14, s'étendant au moins depuis la zone 15 jusque dans la région extrême 13, peut ainsi posséder un dimensionnement le plus grand possible dans le sens axial. La zone de contact 15 est préférentiellement dimensionnée de façon telle qu'elle occupe, en coupe transversale, un tronçon d'une longueur de génératrice de la pièce infundibuliforme intérieure 10 qui est situé dans une plage d'environ 0,25 à 0,5 de ladite longueur de génératrice de ladite pièce 10. De préférence, la zone 15 s'étend sensiblement sur un tiers de la longueur de génératrice de ladite pièce intérieure 10. Dans la forme de réalisation préférentielle présentement illustrée, la pièce infundibuliforme intérieure 10 est appliquée contre la pièce infundibuliforme extérieure 4, dans la zone de contact 15, par toute sa superficie et selon un agencement fermé dans la direction circonférentielle. Cela permet d'obtenir un appui et une rigidification particulièrement accentués, à la manière d'une combinaison double. De même, il est fondamentalement possible de configurer la pièce intérieure 10 et/ou la pièce extérieure 4, dans la zone de contact 15, de telle sorte que ladite pièce 10 porte contre ladite pièce 4, dans ladite zone 15, par l'intermédiaire de plusieurs emplacements de contact ponctuels ou superficiels disposés avec répartition dans la direction circonférentielle. Dans la forme de réalisation mentionnée en dernier lieu, l'isolation de l'interstice peut être prolongée, au moins en partie, jusque dans la zone de contact 15. Une rigidification supplémentaire de la pièce infundibuliforme intérieure 10 et de la pièce infundibuliforme extérieure 4, dans la zone de contact 15, peut être obtenue par liaison rigide de ladite pièce 10 avec ladite pièce 4 dans ladite zone 15. Plusieurs points de soudage 18, répartis dans la direction circonférentielle, sont par exemple adéquats pour instaurer une telle fixation. Par exemple, ces points de soudage 18 sont implantés extérieurement sur la pièce 4, comme tel est présentement le cas, et provoquent ensuite une solidarisation localisée par fusion entre ladite pièce 4 et la pièce 10. De même, il est fondamentalement possible d'assurer la fixation mutuelle des pièces 10 et 4 par l'intermédiaire d'un cordon intérieur de soudure et/ou d'une solidarisation brasée. Il peut également être prévu en variante, pour fixer la pièce 10 à la pièce 4, de solidariser lesdites pièces 10 et 4 par compression dans la zone de contact 15 et/ou dans la région extrême 12 située côté canalisation des gaz d'échappement. Dans la forme de réalisation présentement illustrée, les pièces infundibuliformes 10, 11 intérieures viennent s'appliquer contre la pièce infundibuliforme extérieure 4, 5 considérée, par toute la superficie et selon un agencement fermé dans la direction circonférentielle, dans la région extrême 12, 12' située côté canalisation parcourue par les gaz d'échappement. Dans une certaine mesure, la pièce intérieure 10, 11 est emboîtée, dans la pièce extérieure 4, 5 associée, dans ladite région extrême 12, 12'. Moyennant un ajustement correspondant, cela permet déjà d'instaurer une consignation à demeure suffisante de la pièce intérieure 10, 11 sur la pièce extérieure 4, 5 respective. De préférence, cependant, ladite pièce 10, 11 est fixée à la pièce 4, 5 associée, par exemple par l'intermédiaire de points de soudage non représentés dans ce cas et/ou par l'intermédiaire d'une solidarisation brasée et/ou par un emmanchement à force de ladite pièce 10, 11 et de ladite pièce 4, 5 dans ladite région extrême 12, 12'. Dans ce cas, par ailleurs, les pièces infundibuliformes 10, 11 intérieures s'étendent respectivement, dans le sens axial, au moins jusqu'à une extrémité frontale de la pièce infundibuliforme extérieure 4, 5 associée, dans la région extrême 12, 12' située côté canalisation parcourue par les gaz d'échappement. Cela procure, dans ladite région extrême 12, 12', un chevauchement le plus accentué possible entre lesdites pièces 10, 11 et 4, 5. De surcroît, cela se traduit par le fait qu'il est fondamentalement possible de ménager, sur la canalisation 7 parcourue par les gaz d'échappement, le cordon de soudure 17 conçu pour fixer la pièce extérieure 4, 5, de telle sorte que la pièce intérieure 10, 11 soit ainsi simultanément fixée sur ladite canalisation 7 et/ou sur la pièce extérieure 4, 5 associée. Dans la partie de gauche de la figure, le cordon 17 est réalisé de manière qu'il assure la solidarisation mutuelle de la canalisation 7, de la pièce intérieure 10 et de la pièce extérieure 4. Cela offre pareillement la possibilité d'obtenir une rigidification intensive dans la zone de raccordement entre la pièce 4 et la canalisation 7. Bien que, dans la forme de réalisation présentement illustrée, seule la pièce infundibuliforme intérieure 10, affectée à la pièce infundibuliforme extérieure 4 de gauche, soit appliquée contre ladite pièce 4 par l'intermédiaire d'une zone de contact 15, il est évident que, dans une autre forme de réalisation, la pièce intérieure 11 assignée à la pièce extérieure 5 représentée à droite peut, en variante ou en plus, prendre appui contre ladite pièce 5 par l'intermédiaire d'une zone de contact de ce type. Il va donc de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à 35 l'unité de traitement décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. -REVENDICATIONS- 1. Unité de traitement de gaz d'échappement pour une installation d'échappement (6) d'un moteur à combustion interne, en particulier dans un véhicule automobile, comprenant un carter (2) dans lequel au moins un dispositif (3) de traitement des gaz d'échappement est logé ou ménagé, unité caractérisée par le fait que ledit carter (2) comporte, au moins à une extrémité, une pièce infundibuliforme extérieure (4, 5) par l'intermédiaire de laquelle ledit carter (2) peut être raccordé à une canalisation (7) de l'installation d'échappement (6) qui est parcourue par les gaz d'échappement, et dont la section transversale intérieure (8) est plus petite que la section transversale intérieure (9) dudit carter (2) ; par le fait que la pièce infundibuliforme extérieure (4, 5) renferme une pièce infundibuliforme intérieure (10, 11) qui est implantée sur ladite pièce extérieure (4, 5) dans une région extrême (12, 12') de ladite pièce (4, 5) située côté canalisation des gaz d'échappement, et qui est espacée de ladite pièce extérieure (4, 5) au moins dans une région extrême (13, 13') de ladite pièce extérieure (4, 5) située côté carter; et par le fait que, au moins sur l'une (4) des pièces extérieures, la pièce intérieure (10) associée est appliquée sur ladite pièce (4) dans une zone de contact (15) interposée entre les régions extrêmes (12, 13). 2. Unité de traitement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la 20 zone de contact (15) se rattache directement à la région extrême (12) située côté canalisation des gaz d'échappement. 3. Unité de traitement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la zone de contact (15) occupe, en coupe transversale, entre approximativement la moitié et un quart, en particulier sensiblement un tiers d'une longueur de génératrice de la pièce infundibuliforme intérieure (10). 4. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la pièce infundibuliforme intérieure (10) porte contre la pièce infundibuliforme extérieure (4), dans la zone de contact (15), par toute la superficie et selon un agencement fermé dans la direction circonférentielle; ou par le fait que ladite pièce intérieure (10) porte contre ladite pièce extérieure (4), dans ladite zone de contact (15), par l'intermédiaire de plusieurs emplacements de contact ponctuels ou superficiels, disposés avec répartition dans la direction circonférentielle. 5. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la pièce infundibuliforme intérieure (10) est fixée sur la pièce 35 infundibuliforme extérieure (4) dans la zone de contact (15). 6. Unité de traitement selon la revendication 5, caractérisée par le fait que plusieurs points de soudage (18), disposés avec répartition dans la direction circonférentielle, sont implantés dans la zone de contact (15) en vue de fixer la pièce infundibuliforme intérieure (10) sur la pièce infundibuliforme extérieure (4). 7. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la pièce infundibuliforme intérieure (10) est solidarisée par compression avec la pièce infundibuliforme extérieure (4) dans la zone de contact (15) et éventuellement, ou en variante, dans la région extrême (12) située côté canalisation des gaz d'échappement. 8. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la pièce infundibuliforme intérieure (10, 11) porte contre la pièce infundibuliforme extérieure (4, 5), dans la région extrême (12, 12') située côté canalisation des gaz d'échappement, par toute la superficie et selon un agencement fermé dans la direction circonférentielle. 9. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que la pièce infundibuliforme intérieure (10, 11) s'étend axialement, dans la région extrême (12, 12') située côté canalisation des gaz d'échappement, au moins jusqu'à une extrémité frontale de la pièce infundibuliforme extérieure (4, 5). 10. Unité de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que le dispositif (3) de traitement des gaz d'échappement est un élément de filtration de particules ou un élément catalytique, voire un ensemble d'isolation phonique.