Brevet FR2891866A1 — publié le 20070413

"Système d'échappement de gaz mécano-soudé comportant un dispositif catalyseur" L'invention concerne un système d'échappement de gaz mécano-soudé comportant un dispositif de traitement des gaz. L'invention concerne plus particulièrement un système d'échappement de gaz, comportant au moins un dispositif aval de traitement des gaz d'échappement et au moins un conduit d'échappement qui est raccorder à au moins un orifice de sortie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à un io tronçon d'entrée du dispositif aval de traitement des gaz. L'invention s'adapte avantageusement aux systèmes d'échappement comportant un collecteur d'échappement dont l'agencement des conduits est en forme d'arbre, aussi appelé collecteur "3Y", tel que décrit dans le document US-A-5816045. is Ce type de collecteur construit à partir de tubulures est répandu dans les applications de moteurs à combustion interne à haut régime, utilisé notamment dans les applications automobiles. Généralement, pour un moteur à quatre cylindres, un tel collecteur du type "3Y" comporte deux sections : 20 - une première section comporte quatre conduits d'entrée reliés au moteur et reliés deux à deux formant deux conduits aval ; - une deuxième section comporte les deux conduits aval de la première section qui sont reliés deux à deux formant un conduit 25 aval de sortie. Les normes concernant la pollution des moteurs à combustion interne sont et seront dans l'avenir, de plus en plus sévères. Ainsi pour lutter contre les émissions de gaz polluants produits par les moteurs à combustion interne, des dispositifs de 30 dépollution tels que ceux traitant par conversion catalytique les composants nocifs des gaz brûlés se sont généralisés. Ces dispositifs, encore appelés pots catalytiques, permettent d'oxyder des hydrocarbures imbrûlés HC et du monoxyde de carbone CO, ainsi qu'une réduction des oxydes d'azote NOx. Toutes ces réactions sont fortement accélérées par la présence de catalyseurs de sorte qu'elles peuvent s'accomplir pendant le bref temps de passage des gaz d'échappement à travers le pot. Toutefois la conversion catalytique des polluants ne s'amorce que lorsque les catalyseurs ont atteint une certaine température. Il en résulte que, notamment lors des démarrages des moteurs, la température des gaz d'échappement n'est pas io immédiatement suffisante pour amorcer les réactions chimiques. Les phases de démarrage constituent donc des phases plus ou moins longues pendant lesquelles les polluants émis par le moteur ne sont pas ou insuffisamment traités. Ce phénomène est d'autant plus accentué si le pot is catalytique est agencé dans un collecteur d'échappement du type "3Y" précédemment décrit car un tel collecteur comporte une longueur, ou surface "mouillée" pour les gaz, relativement importante. Cette longueur implique un éloignement du pot catalytique par rapport au moteur car le pot catalytique est 20 généralement agencé à l'extrémité aval du collecteur d'échappement. Ainsi, plus le pot catalytique est éloigné du moteur, et donc d'une source de chaleur, plus il met de temps à atteindre une température permettant la conversion catalytique. 25 Le collecteur d'échappement décrit dans le document JP-A-58044211 est du type "3Y" et est muni d'un pot catalytique relativement proche du moteur. En effet, un dispositif dit "catalyseur" est agencé dans chacun des deux conduits agencés en amont du conduit d'extrémité de sortie des gaz. 30 Néanmoins cette solution est perfectible, car les différents éléments du collecteur précédemment décrits sont assemblés à l'aide de brides et de moyens de fixations délicats à mettre en oeuvre. De plus, le coût d'un collecteur comportant deux catalyseurs est élevé et une telle conception fait perdre de la puissance au moteur. L'invention vise à remédier aux problèmes évoqués. Dans ce but, l'invention propose un système d'échappement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le tronçon d'entrée du dispositif de traitement des gaz est raccordé par soudage à un tronçon d'extrémité aval du conduit d'échappement de manière à former un système d'échappement io mécano-soudé en une seule pièce. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le système d'échappement de gaz comporte un premier groupe aval de conduits comportant deux conduits amont d'entrée dont chacun est raccordé avec un tronçon d'entrée du dispositif is de traitement des gaz ; - le système d'échappement de gaz comporte un second groupe amont de conduits qui comporte : • quatre conduits raccordés deux à deux par soudage et qui sont situés en amont du premier groupe de 20 conduits ; • quatre tronçons d'extrémité d'entrée dont chacun est raccordé par des moyens de fixation avec un orifice de sortie des gaz d'échappement du moteur ; et 25 • deux tronçons d'extrémité de sortie dont chacun est raccordé par soudage avec un des conduits d'entrée du premier groupe de conduits ; - les moyens de fixation comportent une bride de serrage comportant des orifices soudés aux tronçons d'extrémité d'entrée 30 du second groupe et comportant des perçages aptes à recevoir des éléments de fixation, tels que des vis ; - le système d'échappement de gaz comporte des moyens de découplage agencé entre les tronçons d'extrémité d'entrée du second groupe et le dispositif de traitement des gaz ; - les moyens de découplage comportent deux tronçons flexibles agencés de manière sensiblement parallèles dans les deux conduits amont d'entrée du premier groupe aval de conduits ; - le dispositif de traitement des gaz comporte un tronçon de sortie raccordé par soudage avec un tronçon d'entrée d'un io conduit de sortie d'échappement des gaz ; et - le dispositif de traitement des gaz est un dispositif de traitement catalytique ou un catalyseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la is compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective de dessus de trois-quarts d'un système d'échappement selon l'invention ; - La figure 2 est une vue de côté du système 20 d'échappement de la figure 1 ; - La figure 3 est une vue de détail en coupe partielle selon la ligne 3-3 et à plus grande échelle du système d'échappement de la figure 1 ; - La figure 4 est une vue de détail en coupe selon la ligne 25 4-4 et à plus grande échelle du système d'échappement de la figure 1. Pour faciliter la compréhension de la description, on utilisera à titre non limitatif les orientations longitudinale, verticale et transversale selon le trièdre (L, V, T) représenté aux 30 figures et les expressions telles qu'avant et arrière, supérieur et inférieur, horizontal et latéral, ainsi que les directions en référence aux figures et définitions données dans la description. Les éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Pour plus de clarté, le système sera décrit d'aval en amont selon le sens contraire de l'écoulement des gaz, de s l'échappement du système vers les orifices de sorties des gaz du moteur. Il est représenté à titre d'exemple aux figures 1 et 2 un système d'échappement 10 comportant un collecteur d'échappement 12 selon l'invention, du type dit "3Y", qui est apte à être io raccordé aux orifices de sortie de la culasse d'un moteur à combustion (non représentée) à l'aide d'une bride de fixation 16. Le système d'échappement 10 s'étend ici selon une direction sensiblement transversale T. Le système d'échappement 10 comporte un premier groupe is A aval de conduits tubulaires comportant un conduit 18g de sortie des gaz, un pot catalytique 36 et un premier 18e et un second 18f conduits d'entrée. Le collecteur 12 comporte un second groupe B de conduits tubulaires en amont du premier groupe A. Le second groupe B 20 comporte un premier 24 et un second 26 raccord qui sont reliés au premier groupe A de conduits, et qui comporte quatre conduits 18a, 18b, 18c, 18d, d'entrée. Le premier groupe A de conduits comporte à son extrémité aval un conduit 18g de sortie des gaz, représenté à la figure 4, 25 qui comporte un tronçon d'extrémité de sortie aval 22g, qui ici est de forme conique, et un tronçon d'extrémité d'entrée amont 20g. Le tronçon d'extrémité d'entrée 20g du conduit 18g est emboîté et raccordé à un tronçon d'extrémité de sortie 36ef aval d'un pot catalytique 36. 30 Comme le montre la figure 4, le tronçon d'extrémité d'entrée 20g du conduit 18g de sortie comporte un diamètre sensiblement supérieur au diamètre du tronçon de sortie 36ef du pot catalytique 36, de manière que le tronçon d'extrémité 20g du conduit 18g de sortie est emboîté sur quelques millimètres avec le tronçon d'extrémité d'entrée 36ef du pot catalytique. Le pot catalytique 36 comporte un plenum 38 logeant un catalyseur (non représenté) et comporte un premier 36e et un second 36f tronçon d'extrémité d'entrée. Le premier tronçon d'extrémité d'entrée 36e du pot catalytique 36 est emboîté et raccordé au tronçon d'extrémité d'entrée 22e du premier conduit 18e d'entrée du premier groupe A. Le second tronçon d'extrémité d'entrée 36f du pot catalytique io 36 est emboîté et raccordé au tronçon d'extrémité d'entrée 22f du second conduit 18f d'entrée du premier groupe A. Le premier 36e et le second 36f tronçons d'extrémité d'entrée du pot catalytique 36 comportent ici un diamètre sensiblement supérieur au diamètre des tronçons d'extrémité de is sortie 22e et 22f des conduits associés. Le premier conduit 18e d'entrée du premier groupe A comporte un tronçon d'extrémité d'entrée 20e emboîté et raccordé avec un tronçon d'extrémité de sortie 26bc du premier raccord 26 du second groupe B. 20 De même, le second conduit 18f d'entrée du premier groupe A comporte un tronçon d'extrémité d'entrée 20f emboîté et raccordé avec un tronçon d'extrémité de sortie 24ad du second raccord 24 du second groupe B. Les tronçons d'extrémité d'entrée 20e et 20f des conduits 25 associés comportent ici un diamètre sensiblement inférieur au diamètre des tronçons d'extrémité de sortie 24ad et 26bc des raccords associés. Le premier raccord 26 du second groupe B comporte un premier tronçon d'extrémité d'entrée 26b emboîté et raccordé 30 avec le tronçon d'extrémité de sortie 22b d'un deuxième conduit d'entrée 18b du second groupe B. De même, le second raccord 26 du second groupe B comporte un second tronçon d'extrémité d'entrée 26c emboîté et raccordé avec le tronçon d'extrémité de sortie 22c d'un troisième conduit 18c du second groupe B. Le second raccord 24 du second groupe B comporte un premier tronçon d'extrémité d'entrée 24a emboîté et raccordé avec tronçon d'extrémité de sortie 22a d'un premier conduit 18a du second groupe B. De même, le second raccord 24 du second groupe B comporte un second tronçon d'extrémité d'entrée 24d emboîté et raccordé avec tronçon d'extrémité de sortie 22d d'un quatrième io conduit 18d du second groupe B. Comme on peut le voir aux figures 2 et 3, les tronçons d'extrémité d'entrée 24a, 24d, 26b et 26c des raccords associés comportent un diamètre sensiblement supérieur aux tronçons d'extrémité de sortie 22a, 22b, 22c et 22d des conduits associés. is Les quatre conduits d'entrée 18a, 18b, 18c, 18d, du second groupe B comportent chacun un tronçon d'entrée 20a, 20b, 20c, 20d, respectivement. Chaque tronçon d'entrée 20a, 20b, 20c, 20d, est raccordé avec un orifice de sortie des gaz de la culasse du moteur par 20 l'intermédiaire de moyens de fixation, qui sont ici une bride de serrage 16. La bride de serrage 16 est forme de plaque qui s'étend selon une direction horizontale, elle est fixée par des vis 15 au moteur et comporte des orifices 14a, 14b, 14c, 14d, oblongs 25 raccordés par soudage avec les tronçons d'entrée 20a, 20b, 20c, 20d des conduits associés. La jonction ou le raccordement, entre les différents conduits et les différents raccords du système d'échappement 10 selon l'invention, est étanche et réalisée par soudage ou par 30 brasage. Selon une variante de l'invention, le premier 18e et le second 18f conduit d'entrée du premier groupe A comporte chacun un tronçon 34 flexible et étanche qui sont avantageusement agencés en parallèle et qui sont en matériau métallique par exemple. Un tel agencement confère au système 10 d'échappement des gaz une liaison rotule entre les éléments en amont et les éléments en aval des deux tronçons 34 flexibles. Ainsi, les deux tronçons flexibles limitent les contraintes thermomécaniques, réduisent la transmission des vibrations et des contraintes mécaniques notamment engendrées par le moteur, et améliorent l'encombrement du système 10. Un système d'échappement 10 selon l'invention permet io d'optimiser la longueur du circuit par rapport à un système d'échappement comportant un catalyseur raccordé par une bride, et donc de favoriser le rapprochement du catalyseur vers le moteur. De plus, ce système offre une solution monobloc, ce qui is simplifie la gestion des pièces pour l'assembleur, car ce dernier ne gère plus qu'une seule référence de pièce pour tout le système assemblé par mécano-soudage. Enfin, le temps de montage en usine du système selon l'invention est plus rapide que le montage d'un système selon l'art 20 antérieur, et le processus de montage est optimisé, car il n'y a qu'une pièce à monter. REVENDICATIONS 1. Système d'échappement (10) de gaz, comportant au moins un dispositif (36) aval de traitement des gaz d'échappement et au moins un conduit d'échappement (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f), qui est apte à raccorder au moins un orifice de sortie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne à un tronçon d'entrée (36e, 36f) du dispositif (36) aval de traitement des gaz, caractérisé en ce que le tronçon d'entrée (36e,36f) du dispositif (36) de traitement des gaz est raccordé par soudage à io un tronçon d'extrémité aval (22e, 22f) du conduit d'échappement (18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f) de manière à former un système d'échappement (10) mécano-soudé en une seule pièce. 2. Système d'échappement (10) de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un premier is groupe (A) aval de conduits comportant deux conduits (18e,18f) amont d'entrée dont chacun est raccordé avec un tronçon d'entrée (36e,36f) du dispositif (36) de traitement des gaz. 3. Système d'échappement (10) de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un second 20 groupe (B) amont de conduits qui comporte : - quatre conduits (18a, 18b, 18c, 18d) raccordés deux à deux par soudage et qui sont situés en amont du premier groupe (A) de conduits (18e, 18f, 36) ; - quatre tronçons d'extrémité d'entrée (20a, 20b, 20c, 20d) 25 dont chacun est raccordé par des moyens de fixation (16) avec un orifice de sortie des gaz d'échappement du moteur ; et - deux tronçons d'extrémité de sortie (24ad, 24bc) dont chacun est raccordé par soudage avec un des conduits d'entrée (20e, 20f) du premier groupe (A) de conduits (18e, 18f, 36). 30 4. Système d'échappement (10) de gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation (16) comportent une bride de serrage comportant des orifices (14a, 14b, 14c, 14d) soudés aux tronçons d'extrémité d'entrée (20a,l0 20b, 20c, 20d) du second groupe (B) et comportant des perçages (15) aptes à recevoir des éléments de fixation, tels que des vis. 5. Système d'échappement (10) de gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de découplage (34) agencé entre les tronçons d'extrémité d'entrée (20a, 20b, 20c, 20d) du second groupe (B) et le dispositif (36) de traitement des gaz. 6. Système d'échappement (10) de gaz selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de découplage io (34) comportent deux tronçons flexibles (34) agencés de manière sensiblement parallèles dans les deux conduits (18e,18f) amont d'entrée du premier groupe (A) aval de conduits. 7. Système d'échappement (10) de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce is que le dispositif (36) de traitement des gaz comporte un tronçon de sortie (36ef) raccordé par soudage avec un tronçon d'entrée (20g) d'un conduit de sortie (18g) d'échappement des gaz. 8. Système d'échappement (10) de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 que le dispositif (36) de traitement des gaz est un dispositif de traitement catalytique ou un catalyseur (36).