Brevet FR2883030A1 — publié le 20060915

DISPOSITIF DE FILTRATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif de filtration de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment pour des 5 véhicules de type automobile, véhicule utilitaire, autocar ou autre. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif du type précité qui soit de préférence amovible et puisse être installé facilement et pour un moindre coût sur le pot d'échappement d'une automobile ou d'un autre véhicule comprenant un moteur à combustion interne. Le domaine technique de l'invention est celui de la conception et de la fabrication d'équipements pour l'automobile ainsi que d'équipements pour la filtration de rejets gazeux issus de la combustion d'hydrocarbures. De nombreux dispositifs mécaniques et/ou chimiques ont été développés depuis l'apparition des moteurs à combustion interne afin de filtrer, capter et, le cas échéant, retraiter les résidus solides et gazeux issus de la combustion du carburant permettant le fonctionnement de ces moteurs. Parmi ces dispositifs, certains sont incorporés à l'intérieur des conduites d'échappement ou raccordés en série, de façon amovible ou non, entre le moteur du véhicule et l'extrémité d'échappement celles-ci. D'autres dispositifs, comme par exemple décrit dans les documents WO 8603802 A1, US 3675398 BI ou encore WO 9949191 Al, sont destinés à être fixés, de façon temporaire, à l'extrémité "libre" de la conduite d'échappement du véhicule. Tous ces dispositifs présentent généralement une structure complexe comportant de multiples chambres de circulation des gaz d'échappements et de filtration de ces gaz et renfermant chacune différents éléments filtrants tels que, par exemple, microfibres de verre ou de matières plastiques, charbon actif et/ou mélanges chimiques d'hydroxydes de calcium et de sodium. Du fait de ces structures complexes, ainsi que des différents matériaux constituant les filtres, notamment pour le traitement des gaz polluants (hydrocarbones, dioxyde de soufre) contenus dans les gaz d'échappement, les dispositifs connus ont un coût important, doublé d'une durée de vie limitée qui nécessite des changements réguliers qui augmentent encore le coût d'utilisation de ces dispositifs et qui de plus. En outre, ces dispositifs génèrent des pertes de puissance motrice non négligeables en ce qu'ils obstruent totalement le circuit d'évacuation des gaz d'échappement depuis le moteur et ralentissent, voire bloquent progressivement l'échappement en raison de l'encrassage des filtres ce qui est particulièrement néfaste pour les et qui plus est dangereux. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de filtration de gaz d'échappement de moteurs à combustion interne qui palie aux inconvénients des dispositifs de filtration précités. Plus particulièrement, le but de l'invention est de fournir un dispositif de filtration amovible qui présentant une structure très simple, aisée à monter et à démonter à l'extrémité libre du tuyau d'échappement d'un véhicule. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de filtration de particules solides de gaz d'échappement qui permette de ne pas 20 diminuer la puissance du moteur du véhicule. L'invention atteint ses buts en proposant un dispositif de filtration des gaz d'échappement d'un véhicule comportant un moteur à combustion interne et au moins un tuyau d'échappement depuis ledit moteur jusqu'à l'extérieur du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte, à proximité de la sortie dudit tuyau d'échappement, un filtre constitué d'un substrat poreux non tissé en fibres minérales absorbant et ininflammable, disposé à une distance suffisante de l'extrémité dudit tuyau pour ne pas affecter significativement la puissance dudit moteur à combustion, ledit filtre formant un écran dans toute direction comprise entre 0 et 180 par rapport à une droite horizontale perpendiculaire à l'axe dudit tuyau d'échappement à son extrémité d'échappement, ledit écran laissant les gaz d'échappement s'échapper librement dans une direction perpendiculaire à ladite droite horizontale et au dit axe dudit tuyau, ledit substrat étant maintenu en position par rapport à ladite extrémité d'échappement dudit tuyau par l'intermédiaire d'une structure rigide assurant le maintien dudit substrat sur ses côtés, ladite structure comportant des moyens de fixation dudit dispositif à l'extrémité d'échappement dudit tuyau d'échappement. Le dispositif selon l'invention présente ainsi une structure et une forme particulières, formant un écran, de préférence de section circulaire ou parabolique mais pas nécessairement, situé avantageusement en regard de la sortie du tuyau d'échappement du véhicule sans pour autant l'obstruer, ce qui permet de piéger les particules solides issues de la combustion sans pour autant freiner la sortie des gaz, et donc sans diminuer la puissance du moteur. En effet, ledit écran laissant les gaz d'échappement s'échapper librement dans une direction perpendiculaire à un plan contenant ledit axe dudit tuyau, ceux-ci sont librement évacués dans l'atmosphère sans refoulement dans le tuyau d'échappement. De façon privilégiée, ledit substrat est constitué de fibres de verre ou fibres de laine de roche, le filtre formé à partir de ce substrat présentant une épaisseur de l'ordre de 1 à 2 cm au minimum. On pourra également utiliser d'autres types de matériau fibreux naturels, minéraux ou synthétiques résistants à la chaleur et présentant de bonnes propriétés d'absorption. Des substrats tels que de la laine de roche ou de verre sont des matières courante du commerce qui, traités de façon adéquate pour résister à la chaleur et au feu, constituent de bons filtres pour les rejets de combustion solides des moteurs et ce pour un coût réduit. De préférence, ladite structure rigide du substrat poreux est une structure ouverte dans laquelle ledit substrat peut être enfilé et retiré par au moins une fente dirigée selon un côté de ladite structure, cette dernière formant un cadre de maintien dudit substrat. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit filtre présente une section transversale courbe ou en U, et une surface au moins égale à dix fois la section dudit tuyau d'échappement à son extrémité d'échappement, les bords latéraux de la structure rigide de maintien du substrat du filtre étant situés au moins dans le même plan que ladite extrémité d'échappement du tuyau d'échappement lorsque ledit dispositif est fixé sur ladite extrémité. Dans une variante, on peut également intégrer ledit filtre dans le parechoc d'une automobile, en regard de l'extrémité d'échappement dudit 10 tuyau d'échappement. Afin de prévenir un échauffement trop important de ladite structure de maintien du filtre, celle-ci sera réalisée en un matériau à faible conductivité thermique, en particulier en aluminium. De préférence encore, ladite structure de maintien du filtre est telle que ledit substrat du filtre du dispositif est distant de 5 à 10 cm de l'extrémité d'échappement dudit tuyau d'échappement lorsque ledit dispositif est attaché sur ladite extrémité dudit tuyau d'échappement, par l'intermédiaire desdits moyens de fixation du filtre ou lorsqu'il est intégré au pare-choc d'une automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite de manière illustrative et non limitative, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente en perspective le dispositif de filtration de 25 l'invention fixé à l'extrémité d'échappement du tuyau d'échappement d'un véhicule automobile; la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 en vue de dessus; la figure 3 représente une section du dispositif de ma figure 2 selon le plan III-III; la figure 4, représente en perspective et en éclaté la structure de maintien du filtre du dispositif de l'invention; la figure 5 représente en perspective et en éclaté la structure du dispositif selon l'invention et son mode d'assemblage. Tel que cela ressort des figures 4 et 5 dans un premier temps, le dispositif de filtration 1 de l'invention comporte un cadre de maintien 2 constitué d'une structure métallique d'un matériau à faible conductivité thermique, notamment en aluminium, formée en l'espèce par assemblage de cinq lames 21 à 25 sur deux profilés 26, , au moyen de rivets 27 ou de boulons insérés dans des trous 28 percés en correspondance aux extrémités desdites lames et dans les flancs 261,262 desdits profilés 26. Les lames 21, 23 et les profilés 26 constituent respectivement les traverses supérieure et inférieure et les montants du cadre 2, les lames 22, 24 et 25 des traverses de maintien intermédiaire permettant de rigidifier le dispositif 1 et d'éviter les déformations du filtre 4 décrit ci-après. Da façon avantageuse, les cinq lames 21 à 25 présente une courbure similaire constante sur leur longueur conférant au cadre 2 une section courbe, de préférence sensiblement circulaire ou parabolique. Les profilés 26 ont une section en U formant des glissières 29 orientée vers l'intérieur de la courbure du cadre 2. Ces glissières 29 ménage ainsi une fente 3 entre l'enveloppe externe du cadre 2, délimitée par les lames 21, 22, 23, et son enveloppe interne, délimitée par les lames 24, 25. Cette fente 3 permet avantageusement l'insertion par le haut d'un filtre 4 dans le cadre 2, ledit filtre étant constitué d'un substrat fibreux à base de laine de verre ou de laine de roche recouvert d'une armature métallique grillagée. Ce filtre 4, de forme rectangulaire dans l'exemple représenté, et d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 3 cm de préférence, remplit l'entière surface interne du cadre 2, délimitée par les montants 26 et les traverses 21 et 23 de celui-ci. Pour faciliter son insertion dans la fente 3 du cadre 2, les bords 30 verticaux opposés 41, 42 du filtre 4 sont renforcés par une baguette métallique 5 pincée sur chaque dit bord vertical, lesdites baguettes presentant une épaisseur légèrement inférieure à l'écartement des flancs 261, 262 des profilés 26 comme on le voit sur la figure 2. Ceci permet une insertion facile du filtre 4 dans la fente 3 tout en évitant, une fois celui-ci inséré, des battements des bords du filtre entre lesdits flancs. Le dispositif de filtration 1 comporte également un ensemble de fixation à la conduite d'échappement d'un véhicule, notamment d'une automobile qui doit être équipée dudit dispositif de filtration. Selon une première variante de réalisation, cet ensemble de fixation comporte un manchon tubulaire 7 de diamètre interne légèrement supérieur à celui de la conduite d'échappement 8 du véhicule pour pouvoir enfiler ledit manchon sur l'extrémité libre de ladite conduite sous le niveau du pare-choc 9 du véhicule. Ce manchon 7 comporte à une de ses extrémités une plaque de raccord 10 percée de deux trous 11. Une lame de suspension 6 solidaire en ses extrémités des profilés 26 du cadre 2 et percée de deux trous 61 permet le raccord du manchon 6 sur le cadre 2 du dispositif de filtration 1, les trous 61 de la lame de suspension 6 correspondant avec les trous 11 de la plaque de raccord 10 du manchon 7 pour le passage de boulons 12 tel que représenté sur les figures 2, 3 et 5. De façon complémentaire, le manchon 7 comporte une découpe 13 annulaire destinée au positionnement d'un collier 14 de fixation et de serrage du dispositif 1 sur l'extrémité libre de la conduite d'échappement 8 du véhicule. Selon une seconde variante de réalisation non représentée sur les figures, le manchon tubulaire de l'ensemble de fixation du dispositif de fixation peut être remplacé par une simple portion de tube solidaire de ladite plaque de support 10 et fixée au cadre du dispositif comme décrit précédemment, cette portion de tube venant en appui contre la paroi de la conduite d'échappement et étant plaquée et maintenue contre celle-ci à l'aide d'un collier ou d'une bague par exemple lors de la mise en place du dispositif de filtration à l'extrémité libre de ladite conduite. Une fois la mise en place dudit dispositif de filtration 1 sur ladite conduite d'échappement effectuée, le filtre 4 maintenu dans le cadre 2 est positionné en regard de l'extrémité libre 81 de ladite conduite, perpendiculairement à l'axe longitudinal de cette dernière, et. disposé à une distance suffisante de l'extrémité de la conduite 8 pour ne pas affecter significativement la puissance du moteur du véhicule lors de son fonctionnement, notamment en freinant la sortie des gaz d'échappement, cette distance étant en pratique de l'ordre de 5 à 15 cm. Ledit filtre 4 présente avantageusement une surface au moins égale à dix fois la section de ladite conduite d'échappement à son extrémité libre de telle sorte qu'il forme un écran dans toute direction a comprise entre 0 et 180 par rapport à une droite clans une direction coplanaire et perpendiculaire à l'axe de ladite conduite à son extrémité libre, tout en laissant les gaz s'échapper librement dans des directions perpendiculaires mais non coplanaire à ladite droite et au dit axe de la conduite. Ainsi, lors de la sortie des gaz d'échappement, ceux-ci, symbolisés par les flèches sur les figures 2 et 3, sont projetés contre ledit filtre 4 qui piège ainsi les résidus et particules solides issues du moteur, les gaz pouvant quant à eux traverser le filtre et/ou s'échapper verticalement par le dessus et le dessous du dispositif en glissant contre ledit filtre, dont la forme incurvée ou en U conférée par le cadre 2 facilite l'évacuation desdits gaz, ce qui participe là aussi à la non déperdition de puissance du moteur du véhicule. Après une certaine période d'utilisation, le filtre 4 est encrassé et il suffit alors de le retirer manuellement hors du cadre 2 par la fente 3 et de le remplacer par un nouveau filtre propre, chaque filtre ayant un coût réduit du fait de sa très simple structure et des matériaux courants le constituant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration (1) des gaz d'échappement d'un véhicule comportant un moteur à combustion interne et au moins un tuyau d'échappement (8) depuis ledit moteur jusqu'à l'extérieur du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte, à proximité de la sortie dudit tuyau d'échappement, un filtre (4) constitué d'un substrat poreux non tissé en fibres minérales absorbant et ininflammable, disposé à une distance suffisante de l'extrémité dudit tuyau pour ne pas affecter significativement la puissance dudit moteur à combustion, ledit filtre formant un écran dans toute direction comprise entre 0 et 180 par rapport à une droite horizontale perpendiculaire à l'axe dudit tuyau d'échappement à son extrémité d'échappement, ledit écran laissant les gaz d'échappement s'échapper librement dans une direction perpendiculaire à ladite droite horizontale et au dit axe dudit tuyau (8), ledit substrat étant maintenu en position par rapport à ladite extrémité d'échappement dudit tuyau par l'intermédiaire d'une structure rigide (2) assurant le maintien dudit substrat sur ses côtés (5), ladite structure comportant des moyens de fixation (7, 14) dudit dispositif à l'extrémité d'échappement dudit tuyau d'échappement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat est réalisé en fibres de verre ou fibres de laine de roche. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite structure rigide (2) de maintien du substrat poreux est une structure ouverte dans laquelle ledit substrat peut être enfilé et retiré par au moins une fente (3) dirigée selon un côté de ladite structure, cette dernière formant un cadre de maintien dudit substrat 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit filtre (4) présente une section transversale courbe ou en U, et une surface au moins égale à dix fois la section dudit tuyau d'échappement (8) à son extrémité d'échappement. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit filtre (4) est intégré dans le pare-choc (9) d'une automobile, en regard de l'extrémité d'échappement dudit tuyau d'échappement (8). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite structure de maintien (2) du filtre (4) est réalisée en un matériau à faible conductivité thermique, en particulier en aluminium. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit filtre (4) du dispositif est distant de 5 à 10 cm de l'extrémité d'échappement dudit tuyau d'échappement (8) lorsque ledit dispositif est attaché sur ladite extrémité dudit tuyau d'échappement. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre (4) présente une épaisseur de 1 à 2 cm.