Brevet FR2909124A3 — publié le 20080530

FR 2909124 A3 20080530 FR 0655111 A 20061127 1 ORGANE DE DEPOLLUTION DE GAZ AVEC CANALISATION DE SORTIE DES GAZ INTEGREE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles et, en particulier, des organes de dépollution, par exemple des pots catalytiques, utilisés pour l'échappement des gaz issus de la combustion dans le moteur thermique. Art antérieur et problème posé Dans les véhicules automobiles fonctionnant avec de l'essence ou du gasoil comme carburant, un pot catalytique est utilisé pour l'échappement des gaz issus de la combustion du moteur du véhicule. Le pot catalytique est positionné à la sortie de l'échappement du moteur et constitue l'élément le plus important dans la chaîne d'épuration des gaz. Il constitue un catalyseur qui transforme 99 % des composants chimiques nocifs contenus dans les rejets d'échappement en composants normaux de l'atmosphère. Il est composé habituellement d'un noyau monolithe en matériau métallique ou céramique, perforé d'un grand nombre de canalisations dont les parois sont revêtues de matériau catalytique à base de platine et de rhodium. La surface totale de revêtement est très importante, à savoir plusieurs centaines de 2909124 2 mètres/carré. Le revêtement absorbe le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures (HC) et les oxydes d'azote (NOX) contenus dans les gaz d'échappement et leur permet de réagir entre eux pour former du dioxyde 5 de carbone (CO2), de l'eau (H2O) et de l'azote (N2). C'est pour cela qu'il est également appelé "catalyseur à trois voies". Pour que le pot catalytique fonctionne correctement, la quantité d'oxygène résiduelle dans les 10 gaz d'échappement doit être maintenue constante. La teneur en oxygène dépend à son tour du rapport air/carburant dans le cylindre, lors de la combustion. Le taux idéal est de 1 g de carburant pour 14,7 g d'air. Si la proportion de carburant est supérieure, 15 les rejets de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures augmentent. Si elle est inférieure, c'est au contraire le taux d'oxyde d'azote qui augmente. Pour qu'un catalyseur ou pot catalytique puisse fonctionner à plein rendement, la température doit atteindre 400 C. 20 La figure 1 représente un tel pot catalytique 1 équipé d'une canalisation d'entrée 2 et d'une canalisation de sortie 3. En aval du pot catalytique, à une distance comprise entre 20 et 50 cm, se trouve un filtre à particules non représenté, mais 25 placé en aval de la bride de sortie 4 de la canalisation de sortie 3. De manière générale, la canalisation qui relie le pot catalytique 1 et le filtre doit revêtir un caractère flexible car le pot catalytique 1 n'est pas fixé au châssis de la voiture 30 contrairement au filtre. De plus, cette distance peut être assez importante selon l'architecture des 2909124 3 véhicules. De plus, la canalisation qui relie le pot catalytique 1 au filtre se trouve donc en échange thermique avec l'air ambiant et les pertes thermiques sont donc importantes. Or, pour le bon fonctionnement 5 du filtre à particules, notamment pour le phénomène de régénération, la température des gaz à l'entrée du filtre doit être importante. C'est pourquoi, on cherche souvent à transposer l'énergie thermique à la sortie du catalyseur ou du pot catalytique à l'entrée du filtre à 10 particules. Jusqu'à présent, on a donc toujours chercher à isoler thermiquement cette canalisation de sortie 3 du pot d'échappement 1 vers le filtre à particules. Le but de l'invention est de proposer une 15 autre solution permettant de diminuer les pertes thermiques entre un organe de dépollution de gaz comme un pot catalytique et son filtre à particules, lorsque la longueur de la canalisation de sortie est importante. 20 Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un organe de dépollution des gaz pour 25 véhicule automobile, constitué de : - un carter ; - un monolithe de matériau susceptible de piéger les hydrocarbures, placé dans le carter ; et - une canalisation de sortie des gaz. 2909124 4 Selon l'invention, la canalisation de sortie des gaz est placée à l'intérieur du carter, au contact du monolithe. De préférence, la canalisation de sortie 5 des gaz est constituée d'un espace situé entre le monolithe et la paroi interne du carter. Le monolithe, qui peut être en céramique est avantageusement entouré d'une enveloppe. Dans une application préférentielle, le 10 monolithe est celui d'un pot catalytique. Liste des figures L'invention et ses caractéristiques 15 techniques seront décrites au moyen de la description suivante, à l'aide de quatre figures représentant : - figure 1, déjà décrite, en vue cavalière, un pot catalytique selon l'art antérieur; - figure 2, en coupe partielle, l'organe de 20 dépollution des gaz, par exemple un pot catalytique, selon l'invention ; - figure 3, en vue cavalière, l'organe de dépollution des gaz, par exemple un pot catalytique, selon l'invention ; 25 - figure 4, une coupe de l'organe de dépollution des gaz, par exemple un pot catalytique, selon l'invention le long de la ligne 4-4 de la figure 3. 2909124 5 Description d'une réalisation de l'invention La réalisation décrite est un pot 5 catalytique, mais il est également envisagé d'utiliser l'invention avec un piège à oxyde d'azote (NHX) ou avec des filtres à particules. En référence à la figure 2, l'organe de dépollution de gaz selon l'invention, à savoir 10 un pot catalytique 10, comprend une bride d'entrée 11 suivie d'une canalisation d'entrée 12 débouchant à l'intérieur d'un carter 15 constituant le corps du pot catalytique 10. Ce carter 15 est de préférence en acier inoxydable. A l'intérieur de celuici se trouve un 15 monolithe 13 en matériau isolant, par exemple une céramique, qui a une structure creusée en nid d'abeille. En d'autres termes, le monolithe 13 est constitué d'un pain de céramique perforé d'une grande multitude de cavités et de passages présentant une très 20 grande surface d'échange pouvant atteindre 5 000 mètres/carré. L'intérieur de ce monolithe 13, c'est-à-dire de ses microcanalisations est revêtu de bouts de métaux précieux, tels que le platine ou le rhodium. En fait, le monolithe 13 est entouré d'une 25 enveloppe renforcée et décrite en relation avec la figure 4. En organisant la circulation des gaz d'échappement à travers le monolithe 13, tel que représenté par les flèches, on peut faire rentrer les 30 gaz d'échappement issus de la canalisation d'entrée 12 par une surface d'entrée 14 du monolithe 13 et les 2909124 6 faire sortir par une seule surface de sortie 17 du monolithe 13 qui est placé à l'opposé d'une sortie 16 des gaz équipée d'une bride de sortie 18. Ainsi, les gaz sortant du monolithe 13 sont amenés à circuler dans 5 un espace 19 définis par le volume externe du monolithe 13 et de son enveloppe et la paroi interne 1 du carter 15 du pot catalytique 10. Ainsi, cet espace 19 constitue la canalisation de sortie des gaz issus du monolithe 13 et est située à l'intérieur du carter 15. 10 En conséquence, les gaz ayant traversés le monolithe 13 sont en contact avec la surface externe de ce dernier, jusqu'à leur arrivée de la sortie 16. Ainsi, ils bénéficient des températures régnant à l'intérieur du carter 15 et l'échange thermique est réduit au minimum. 15 Ainsi, la température des gaz issus de la sortie 16 et devant rentrer dans un filtre à particules placé en aval de la bride de sortie 18 arrivent à une température favorable à l'action de régénération effectuée par le filtre. 20 La figure 3 montre le même pot catalytique, mais orienté différemment. On constate que le monolithe 13 peut occuper toute la largeur du carter 15 du pot catalytique 10. Dans cette orientation, l'espace 19 constituant la canalisation de sortie des gaz est 25 complètement intégré au carter 15. Concernant cette sortie des gaz, on ne distingue, sur cette figure 3, que la bride 16. La figure 4 montre, en coupe, que le monolithe 13 qui est ici en céramique et qui est donc 30 fragile, est entouré d'une enveloppe 22, elle-même renforcée à l'intérieur par du matériau support 21 du 2909124 7 monolithe 13, appelé communément MAT. Il s'agit d'un matériau d'isolation thermique, tel que celui dénommé INTERAM 100, commercialisé par la Société 3M. Cette figure 4 montre également comment 5 l'espace 19 est intégré dans le carter 15. Cet espace 19 et le monolithe 13 sont comme des frères siamois. REVENDICATIONS 1. Organe de dépollution de gaz (10) pour véhicule automobile, constitué de : - un carter (15) ; - un monolithe (13) de matériau susceptible de piéger les hydrocarbures placé dans le carter ; et - une canalisation de sortie des gaz, caractérisé en ce que la canalisation de sortie des gaz est placée à l'intérieur du carter (15), au contact du monolithe (13). 2. Organe de dépollution de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce la canalisation de sortie des gaz est constituée par un espace (19) entourant le monolithe (13) se trouvant à l'intérieur du carter (15). 3. Organe de dépollution de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le monolithe (13) est entouré d'une enveloppe (22). 4. Organe de dépollution de gaz selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le monolithe (13) est un monolithe de pot catalytique.