Brevet FR2901308A1 — publié le 20071123

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de traitement de gaz d'échappement d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit dispositif étant intégré dans une ligne d'échappement de celui-ci et comportant un catalyseur d'oxydation, caractérisé en ce qu'il comprend, agencés dans la ligne d'échappement en amont du catalyseur, des moyens de synchronisation du profil thermique des gaz d'échappement avec le profil de concentration de polluants contenus dans ces gaz d'échappement et à traiter par le catalyseur. Selon d'autres caractéristiques : - les moyens de synchronisation sont aptes à déphaser un profil thermique temporel des gaz d'échappement ; - les moyens de synchronisation sont aptes à lisser le profil thermique temporel des gaz d'échappement ; - les moyens de synchronisation comportent une pièce perméable aux gaz d'échappement et passive du point de vue catalytique ; - les moyens de synchronisation comportent une pièce perméable aux gaz d'échappement et formée dans une céramique ou un matériau métallique ; - la pièce perméable aux gaz d'échappement est formée dans un ma- tériau parmi l'ensemble constitué de la cordiérite, de l'acier et du carbone de silicium ou d'une combinaison de ceux-ci ; - la pièce perméable a un volume compris entre environ 0,05 litre et environ 2 litres ; - la pièce perméable a un volume sensiblement égal à 0,5 litre ; - la pièce perméable comprend une pluralité de canaux longitudinaux ; - la pièce perméable a une densité de canaux comprise entre environ 200 cpsi et environ 1200 cpsi ; - la pièce perméable a une densité de cellules d'environ 400 cpsi ; - les canaux longitudinaux ont des parois d'une épaisseur comprise entre environ 50pm et environ 500pm ; - les canaux longitudinaux ont des parois d'une épaisseur d'environ 500pm ; - la pièce perméable est une pièce longitudinale allongée de section transversale elliptique ; - la pièce perméable a une section transversale circulaire ; - le catalyseur est une catalyseur sous collecteur ; et - le catalyseur est un catalyseur sous caisse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une ligne d'échappement de moteur thermique de véhicule automobile équipée d'un dispositif de dépollution selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un déphaseur selon l'invention, entrant dans la constitution du dispositif de dépol- lution de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la figure 2 ; et - la figure 4 est un graphique illustrant l'effet de lissage et de retard sur le niveau de température dans la ligne d'échappement de la figure 1 in-duit par le déphaseur de la figure 2. Dans ce qui suit, le terme longitudinal se rapporte à la direction d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement illustrée à la figure 1 et le terme transversal à une direction orthogonale à ce sens d'écoulement. Sur la figure 1, un moteur thermique de véhicule automobile, par exemple un moteur Diesel, est illustré sous la référence générale 10. Ce moteur 10 est associé à une ligne d'échappement 12 dans la-quelle s'écoulent les gaz d'échappement émis par celui-ci et à une ligne 14 de recirculation (EGR) d'une partie du gaz d'échappement en entrée du moteur 10. Le moteur 10 est également associé à un turbocompresseur 16 dont une partie turbine 18 est agencée en sortie du moteur 10 et une partie compresseur 20, entraînée par la partie turbine 18, est agencée en entrée du moteur 10 pour alimenter celui-ci en gaz compressés, comme cela est connu de soi. La ligne d'échappement 12 comporte un système de dépollution 22 des gaz d'échappement comportant un catalyseur d'oxydation sous caisse 24 agencé en amont d'un module 26 de dépollution tel qu'un filtre à particules ou un piège à NOx. Comme cela est connu de soi, le catalyseur d'oxydation 24 a pour fonction de brûler le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés émis par le moteur 10, pour éviter leur rejet dans l'atmosphère, et de pro- duire les exothermes élevant la température interne du module de dépollution 26 à un niveau suffisant pour sa régénération. Le système de dépollution 22 comporte également, en amont du catalyseur d'oxydation 24, une brique 28 de déphasage de température. Cette brique 28 est une pièce cylindrique poreuse et neutre du point de vue cataly- tique. La brique 28, dont une coupe transversale est illustrée à la figure 2, comprend une enveloppe 30 définissant un espace cylindrique longitudinal 32 dans lequel sont agencés un ensemble de canaux traversants longitudinaux 34, de section carrée dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3. Dans une première variante, les parois 36 des canaux 34 sont formées dans une céramique, préférentiellement de la cordiérite de conductivité thermique d'environ 1 W I (m. k) et de capacité calorifique d'environ 0,5 J l (m3. k), ou du carbone de silicium de conductivité thermique d'environ 30 W 1 (m. k) et de capacité calorifique d'environ 0, 8 J / (m3. k). Dans une deuxième variante, les parois 36 des canaux 34 sont formées en un matériau métallique, préférentiellement de l'acier de conductivité thermique comprise entre environ 10 W / (m. k) et environ 70 W / (m. k) et de capacité calorifique d'environ 1,1 J l (m3. k). Dans une troisième variante, les parois 36 sont formées d'une combi- naison de deux ou plus des matériaux précités. L'espace cylindrique 32 de la brique 28 a un volume compris entre environ 0,05 litre et environ 2 litres, et de préférence environ 0,5 litre. La densité des canaux 34 est comprise entre environ 200 cpsi (acronyme anglais de : cell per square inch pour cellule par pouce carré ) et 1200 cpsi, et de préférence environ 400 cpsi, et l'épaisseur e des parois 36 des canaux 34 est comprise entre environ 50 micromètres et environ 500 micromètres, et de préférence environ 150 micromètres. La brique 28 est par exemple intégrée telle quelle dans la ligne d'échappement ou bien la ligne d'échappement 12 comprend un bombe-ment pour recevoir une brique 28 de grandes dimensions transversales. La brique 28 a pour effet de transformer le profil thermique des gaz d'échappement qui la traversent. Plus particulièrement, la brique 28 déphase et lisse le profil thermique temporel des gaz d'échappement en entrée de celle-ci, de sorte que le profil thermique temporel des gaz d'échappement en sortie de la brique 28, et donc en entrée du catalyseur 24, soit synchronisé avec le profil thermique de concentration des gaz devant être traités par le catalyseur 24. L'efficacité catalytique de ce dernier s'en trouve ainsi accrue. Un exemple de transformation du profil thermique temporel des gaz d'échappement est illustré à la figure 4 dans laquelle une courbe A représente l'évolution temporelle de la température des gaz d'échappement en entrée d'une brique 28 de 1,2 litre, de densité de canaux de 400 cpsi et d'épaisseur de parois en cordiérite de 150 micromètres, une courbe B représente l'évolution temporelle de la température des gaz d'échappement en sortie de cette brique, et une courbe C représente cette même évolution mais en entrée du catalyseur 24. Comme il est possible de le constater, le profil temporel de la température des gaz d'échappement en entrée de la brique présente de brusques variations sur des périodes très courtes, de telles variations étant fortement décorellées du profil temporel de la concentration en monoxyde de carbone et hydrocarbures imbrûlés présents dans les gaz d'échappement. Par contre, à la sortie de la brique 28, et de manière correspondante en entrée du catalyseur 24, la température des gaz d'échappement est lissée, ne présente plus de brusques variations et est déphasée d'environ At = 25 secondes par rapport à la température en entrée de la brique. Les températures maximales en entrée du catalyseur 24 sont ainsi synchronisées avec les maxima de concentrations en monoxyde de carbone et hydrocarbures imbrûlés. En effet, comme on peut le constater la brique 28 a pour effet d'améliorer l'efficacité de conversion du catalyseur 24 grâce à la chaleur qu'elle emmagasine et qu'elle restitue de manière plus continue dans le temps. Il a été décrit une brique 28 de section transversale circulaire à canaux 34 carrés. Dans d'autres variantes, la section transversale de la brique 28 est el-liptique et/ou les canaux 36 ont une section polygonale. Par exemple, la brique 28 présente une structure en nid d'abeille. Les caractéristiques de la brique de déphasage 28 (volume, densité de canaux, épaisseur et matériaux des parois des canaux) sont choisies en fonction des caractéristiques du catalyseur 24 agencé en aval dans la ligne d'échappement et donc du profil thermique et de la synchronisation avec la concentration d'hydrocarbures souhaités en entrée de celui-ci. Il a été décrit une application particulière d'un système de dépollution selon l'invention en relation avec une unique ligne d'échappement, et un fil-20 tre à particule 4 ou un piège à NOx 26. D'autres applications sont bien sûr envisageables. Par exemple, le moteur peut être associé à plusieurs lignes d'échappement parallèles, l'une ou l'autre, voir les 2, comportant une brique telle que décrite précédemment en amont d'un catalyseur d'oxydation. 25 De même, le déphaseur peut prendre place en amont d'un pré cata- lyseur ou d'un catalyseur situé sous collecteur. De même, un catalyseur sous collecteur, ou précatalyseur, peut être intégré dans une ligne d'échappement entre la brique de déphasage et le catalyseur sous caisse ou en amont de la brique de déphasage. 30 De même, deux ou plusieurs briques de déphasage de nature identique ou différente peuvent être agencées en série dans une ligne d'échappement. De même, on peut ne pas prévoir de module de dépollution 26. Enfin, la brique de déphasage peut être intégrée sur le même support que le catalyseur d'oxydation. Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont possibles. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de traitement de gaz d'échappement d'un moteur thermique (10) de véhicule automobile, ledit dispositif étant intégré dans une ligne d'échappement (12) de celui-ci et comportant un catalyseur d'oxydation (24), caractérisé en ce qu'il comprend, agencés dans la ligne d'échappement (12) en amont du catalyseur (24), des moyens (28) de synchronisation du profil thermique des gaz d'échappement avec le profil de concentration de polluants contenus dans ces gaz d'échappement et à traiter par le catalyseur (24). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (28) de synchronisation sont aptes à déphaser un profil thermique temporel des gaz d'échappement. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (28) de synchronisation sont aptes à lisser le profil thermique tem- pore) des gaz d'échappement. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (28) de synchronisation comportent une pièce (28) perméable aux gaz d'échappement et passive du point de vue catalytique. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (28) de synchronisation comportent une pièce (28) perméable aux gaz d'échappement et formée dans une céramique ou un matériau métallique. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce perméable aux gaz d'échappement est formée dans un matériau parmi l'ensemble constitué de la cordiérite, de l'acier et du carbone de silicium ou d'une combinaison de ceux-ci. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la pièce perméable a un volume compris entre environ 0,05 litre et environ 2 litres. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce perméable a un volume sensiblement égal à 0,5 litre. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la pièce perméable comprend une pluralité de canaux longitudinaux (34). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce perméable a une densité de canaux comprise entre environ 200 cpsi et environ 1200 cpsi. 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la pièce perméable a une densité de cellules d'environ 400 cpsi. 12.- Dispositif selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que les canaux longitudinaux (34) ont des parois d'une épaisseur comprise entre environ 50pm et environ 500pm. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les canaux longitudinaux (34) ont des parois d'une épaisseur d'environ 500pm. 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, ca-ractérisé en ce que la pièce perméable est une pièce longitudinale allongée de section transversale elliptique. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la pièce perméable a une section transversale circulaire. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le catalyseur est une catalyseur sous collecteur. 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le catalyseur est un catalyseur sous caisse.