Brevet FR2874053A1 — publié le 20060210

La présente invention concerne un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur, du type comportant une enveloppe extérieure pour la circulation des gaz d'échappement, un organe de traitement des gaz d'échappement disposé dans ladite enveloppe et une nappe de retenue de l'organe de traitement enroulée autour dudit organe de traitement et interposée entre l'organe de traitement et l'enveloppe, l'organe de traitement pré-sentant des première et seconde faces d'extrémité délimitant, respective-ment avec l'enveloppe, une première et une seconde chambres de circulation des gaz, un piquage étant ménagé au travers de l'enveloppe pour le recueil d'une portion des gaz présents dans la première chambre. Les lignes d'échappement des moteurs de véhicule automobile, et notamment les moteurs diesel sont équipées d'organes de dépollution per-mettant un traitement des gaz issus du moteur. Cet organe de dépollution est constitué par exemple d'un convertis- seur catalytique et/ou d'un filtre à particules. Afin d'assurer la canalisation des gaz d'échappement au travers de l'organe de dépollution, celui-ci est disposé dans une enveloppe métallique présentant un orifice d'introduction des gaz à une extrémité et un orifice d'évacuation des gaz à l'autre extrémité. Une nappe entoure l'organe de tai- terrent des gaz sur toute sa périphérie et assure son maintien dans l'enveloppe métallique. La face avant des filtres à particules se colmate progressivement lors de leur utilisation du fait de l'accumulation de particules. Ils doivent être périodiquement régénérés par combustion des particules accumulées. Afin de connaître le degré de colmatage du filtre à particules, il est connu de mesurer la pression dans le dispositif de dépollution en amont et en aval du filtre à particules. A cet effet, des piquages sont ménagés dans l'enveloppe. Ces piquages débouchent directement dans la chambre amont et la chambre aval du dispositif de dépollution. Ces chambres sont délimi- tées par l'enveloppe et, respectivement, la face amont et la face aval du filtre à particules. Ainsi, les deux piquages sont séparés l'un de l'autre par la longueur du filtre à particules. Des capteurs de pression sont installés sur chaque piquage. Afin de transmettre l'information jusqu'à un calculateur, il est donc nécessaire qu'un conduit ou un fil conducteur chemine suivant la longueur du filtre à particules à l'extérieur de l'enveloppe, afin d'atteindre le piquage éloigné. Du fait de l'encombrement de la partie inférieure des véhicules automobiles où sont couramment implantés les dispositifs de dépollution, la conduite ou le fil relié aux capteurs cheminant le long de l'enveloppe est difficile à loger. L'invention a pour but de proposer un dispositif de dépollution permettant la mesure d'un paramètre des gaz dans une chambre amont et/ou aval du dispositif, sans que l'encombrement général du dispositif ne soit augmenté. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de dépollution de gaz d'échappement d'un moteur thermique, du type précité, caractérisé en ce que ledit piquage est ménagé au travers de l'enveloppe au-delà de ladite première face d'extrémité de l'organe de traitement, du côté de l'organe de traitement par rapport à ladite première face d'extrémité, et en ce que ladite nappe de retenue délimite, dans son épaisseur, entre l'organe de traitement et l'enveloppe, un canal reliant ledit piquage à la première chambre. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de dépollution comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la nappe forme une virole ouverte longitudinalement dont les deux bords longitudinaux délimitent ledit canal; - ledit piquage est formé entre les première et seconde faces d'extré- mité de l'organe de traitement, une nappe auxiliaire est interposée autour de l'organe de traitement, entre le piquage et la seconde face d'extrémité, et ladite nappe auxiliaire s'étend sur toute la périphérie de l'organe de traite-ment et forme un joint assurant l'étanchéité entre la seconde chambre et le canal; - l'organe de traitement est généralement cylindrique, et le canal s'étend suivant une génératrice de l'organe de traitement; - le canal a une largeur comprise entre 1 cm et 3 cm; - le piquage est plus proche de la seconde face d'extrémité que de la première face d'extrémité ; - le canal est délimité seulement par la nappe entre l'enveloppe et l'organe de traitement; - il comporte un piquage secondaire traversant l'enveloppe et débou- chant dans la seconde chambre; - la nappe est écartée de la première face d'extrémité de l'organe de traitement délimitant ainsi avec l'enveloppe un espace libre annulaire; et - un joint périphérique de positionnement est prévu, à chaque extré- mité du filtre à particules, entre le filtre à particules et l'enveloppe, le joint disposé autour de la première face d'extrémité étant perméable aux gaz et le joint disposé autour de la seconde face d'extrémité étant imperméable aux gaz. 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 des- sins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'invention avec son enveloppe partiellement coupée; - la figure 2 est une vue en perspective de trois-quarts de la moitié du dispositif de dépollution de la figure 1 comportant le filtre à particules et dans laquelle l'enveloppe a été partiellement non représentée; - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un détail du piquage du dispositif de dépollution des figures 1 et 2; et - la figure 4 est une vue identique à celle de la figure 3 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention. Le dispositif de dépollution 10, représenté sur les figures 1 et 2, comporte une enveloppe 12 généralement cylindrique présentant, à une extrémité, une entrée 14 et, à son autre extrémité, une sortie 16. Un organe de puri- fication catalytique 18 et un filtre à particules 20 séparés par un espace libre de transition 22 sont disposés successivement depuis l'entrée vers la sortie à l'intérieur de l'enveloppe 12. L'enveloppe 12 délimite un passage de circulation des gaz d'échappement au travers successivement de l'organe de purification catalytique 18 et du filtre à particules 20. L'organe de purification catalytique 18 est, par exemple, constitué par une structure perméable aux gaz recouverte de métaux catalytiques favorisant l'oxydation des gaz de combustion et/ou la réduction des oxydes d'azote. Le filtre à particules 20 est réalisé en un matériau de filtration constitué d'une structure monolithique en céramique ou en carbure de silicium ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échappement. Cependant, comme connu en soi, le diamètre des pores est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, et notamment des particules de suies, sur la face amont du filtre. Le filtre à particules peut également être réalisé à partir d'une mousse de céramique ou de carbure de silicium. Il peut également être constitué d'un filtre cartouche ou d'un filtre en métal fritté. Le filtre à particules utilisé ici comporte par exemple un ensemble de canaux parallèles répartis en un premier groupe de canaux d'entrée et un second groupe de canaux de sortie. Les canaux d'entrée et de sortie sont disposés en quinconce. Les canaux d'entrée sont débouchants sur la section amont du filtre à particules et obturés au niveau de la section aval du filtre à particules. Au contraire, les canaux de sortie sont obturés sur la section amont du filtre à particules et sont débouchants sur sa section aval. Dans sa partie courante, l'enveloppe 12 est formée par une paroi cylindrique 24 de section sensiblement constante. A son extrémité d'entrée, l'enveloppe 12 comporte un tronçon divergent 26 reliant une tubulure d'entrée 28 à la paroi cylindrique 24. De même, à son extrémité arrière, la paroi cylindrique 24 est prolongée par un tronçon convergent 30 aboutissant à une tubulure de sortie 32 délimitant la sortie 16. En fonctionnement, les gaz d'échappement circulent d'abord au travers de l'organe de purification catalytique 18 puis au travers du filtre à particules 20 en entrant par une face amont 20A et en sortant par une face aval 20B. La paroi cylindrique 24 est formée de deux tronçons successifs 38, 40 coaxiaux reliés l'un à l'autre par deux brides 42, 44 reliées ensemble par des boulons non représentés. Le tronçon 40 est engagé, à une extrémité, sur un tronçon étagé de la bride 44 et, à l'autre extrémité, sur le tronçon convergent 30. Le tronçon cylindrique 40 y est, par exemple, soudé. Une butée 46 est disposée entre le filtre à particules 20 et le tronçon convergent 30, c'est-à-dire dans la région d'une chambre aval 47 du dispositif délimitée par l'enveloppe 24 et la face aval 20B du filtre à particules. Cette butée 46 est formée d'une bague annulaire partiellement engagée autour de l'extrémité avant du filtre à particules 20. Un intervalle 48 permettant la circulation des gaz d'échappement est ménagé axialement entre la butée 46 et le tronçon convergent 30. De même, la surface latérale de la butée 46 est irrégulière, ménageant ainsi, entre la butée et le tronçon cylindrique 40 des passages longitudinaux 49 de sorte que les gaz d'échappement sont libres de circuler entre le tronçon cylindrique 40 de l'enveloppe et la butée. Comme connu en soi, une nappe 50 de maintien du filtre à particules 20 dans l'enveloppe est enroulée autour du filtre à particules et est interposée entre celui-ci et le tronçon cylindrique 40. Cette nappe est formée d'une virole ouverte longitudinalement qui, comme représenté sur les figures 1 et 2, présente deux bords longitudinaux 52 s'étendant parallèlement l'un à l'au- tre en étant écartés de un à trois centimètres. Ces deux bords longitudinaux s'étendent suivant une génératrice du filtre à particules 20. Ils délimitent entre eux un canal 54 communiquant avec la chambre aval 47 délimitée par l'enveloppe 24 et la face aval du filtre à particules. La communication entre le canal 54 et la chambre 56 s'établit au travers de la butée perméable 46 et de l'intervalle 48. La nappe 50 est réalisée dans un matériau essentiellement imperméable aux gaz. Elle est formée par exemple d'un ensemble de fibres as- semblées et forme un matériau intumescent. L'épaisseur de la nappe est comprise entre 3 mm et 10 mm. La nappe s'étend axialement sur plus de la moitié de la longueur du filtre à particules depuis la face aval de celui-ci. Toutefois, un intervalle dépourvu de nappe est ménagé entre la face aval du filtre et la nappe 50 pour former un espace libre annulaire 58. Une nappe àuxiliaire 60 est disposée autour du filtre à particules 20 entre la face amont 20A de celui-ci et la nappe principale 50. Cette nappe auxiliaire 60 s'étend sur toute la périphérie du filtre à particules et forme un joint annulaire étanche aux gaz ceinturant complètement le filtre à particules. L'épaisseur et la composition de la nappe auxiliaire 60 sont identiques à celles de la nappe 50. Un espace libre annulaire 62 est délimité entre les bords d'extrémité en regard des nappes 50 et 60. Un piquage 70 de mesure de la pression dans la chambre aval 47 est ménagé au travers de la paroi cylindrique 40 et débouche dans l'espace libre 62 en bout du canal 54. Comme illustré sur la figure 2, ce piquage présente un orifice 72 généralement circulaire ménagé dans la paroi cylindrique 40. Une douille ta- raudée 74 est soudée dans cet orifice. Cette douille est propre à recevoir un écrou complémentaire 76 fileté extérieurement de retenue d'un tube cintré 78 présentant, à son extrémité, un collet 80 propre à être enserré entre le fond de la douille 74 et l'écrou 76. La tubulure 78 présente à son extrémité des moyens de liaison d'une durite propre à être reliée à un capteur de mesure de pression non repré- senté. Avantageusement, un autre piquage est ménagé au travers du tronçon cylindrique 40. Cet autre piquage débouche dans l'espace clos 22 formant une chambre amont du filtre à particules. On conçoit qu'avec un tel agencement, le piquage 70 est déporté au voisinage de la face amont du filtre à particules, c'est-à-dire au voisinage de l'autre piquage. Le piquage 70 permet toutefois la mesure de la pression dans la chambre aval 47 du dispositif, grâce à sa communication avec celle-ci au travers du conduit 54, de l'espace libre 58 et de l'intervalle 48. Un tel dispositif permet donc de déporter le piquage 70, sans que des moyens complexes de guidage du flux gazeux ne soient nécessaires. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le piquage est formé seulement d'une tubulure 178 dont l'extrémité de liaison au travers de l'orifice 72 est équipée d'une collerette périphérique 180 permettant une soudure directe contre la paroi cylindrique 40. Suivant encore un autre mode de réalisation, le filtre à particules est équipé, à chaque extrémité axiale, d'un joint torique de section en forme de L. L'extrémité du filtre est emmanchée dans le joint et vient en appui sur une branche du L alors que l'autre branche s'étend entre la surface latérale du filtre à particules et l'enveloppe. Le joint prévu autour de la face amont 20A du filtre à particules est étanche aux gaz et assure une étanchéité entre le filtre à particules et l'enveloppe tout autour du filtre. Ce joint est formé par exemple d'un assemblage de fibres métalliques et céramiques. Au contraire, le joint prévu autour de la face aval du filtre à particules est formé d'un matériau perméable aux gaz. Il s'agit, par exemple, de fibres métalliques. Ce joint assure seulement un positionnement radial du filtre dans l'enveloppe. REVENDICATIONS 1.- Dispositif (10) de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur comportant une enveloppe extérieure (40) pour la circulation des gaz d'échappement, un organe (20) de traitement des gaz d'échappement disposé dans ladite enveloppe (40) et une nappe (50) de retenue de l'organe de traitement (20) enroulée autour dudit organe de traitement (20) et inter-posée entre l'organe de traitement (20) et l'enveloppe (40), l'organe de traitement (20) présentant des première et seconde faces d'extrémité (20B, 20A) délimitant, respectivement avec l'enveloppe (40), une première et une seconde chambres (47, 22) de circulation des gaz, un piquage (70) étant ménagé au travers de l'enveloppe (40) pour le recueil d'une portion des gaz présents dans la première chambre (47), caractérisé en ce que ledit piquage (70) est ménagé au travers de l'enveloppe (40) audelà de ladite première face d'extrémité (20B) de l'organe de traitement (20), du côté de l'organe de traitement (20) par rapport à ladite première face d'extrémité (20B), et en ce que ladite nappe de retenue (50) délimite, dans son épaisseur, entre l'organe de traitement (20) et l'enveloppe (40), un canal (54) reliant ledit piquage (70) à la première chambre (47). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe (50) forme une virole ouverte longitudinalement dont les deux bords longitudinaux (52) délimitent ledit canal (54). 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit piquage est formé entre les première et seconde faces (20A, 20B) d'extrémité de l'organe de traitement (20), en ce qu'une nappe auxiliaire (60) est in- terposée autour de l'organe de traitement (20), entre le piquage (70) et la seconde face d'extrémité (20A), et en ce que ladite nappe auxiliaire (60) s'étend sur toute la périphérie de l'organe de traitement (20) et forme un joint assurant l'étanchéité entre la seconde chambre (22) et le canal (54). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de traitement (20) est généralement cylindrique, et en ce que le canal (54) s'étend suivant une génératrice de l'organe de traitement (20). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (54) a une largeur comprise entre 1 cm et 3cm. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piquage (70) est plus proche de la seconde face d'extrémité (20A) que de la première face d'extrémité (20B). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (54) est délimité seulement par la nappe (50) entre l'enveloppe (40) et l'organe de traitement (20). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un piquage secondaire traversant l'enveloppe et débouchant dans la seconde chambre (22). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nappe (50) est écartée de la première face d'extré- mité (20B) de l'organe de traitement délimitant ainsi avec l'enveloppe un es- pace libre annulaire (58). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un joint périphérique de positionnement est prévu, à chaque extrémité du filtre à particules, entre le filtre à particules et l'enve- loppe, le joint disposé autour de la première face d'extrémité (20B) étant perméable aux gaz et le joint disposé autour de la seconde face d'extrémité (20A) étant imperméable aux gaz.