Brevet FR2935742A1 — publié le 20100312

Ensemble de dépollution de gaz d'échappement avec déflecteur d'entrée L'invention concerne en général un ensemble de dépollution de gaz d'échappement de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble de dépollution de gaz d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant : - un dispositif de dépollution des gaz d'échappement, comportant une enveloppe externe et au moins un organe de dépollution disposé dans l'enveloppe externe, l'enveloppe externe comportant un tronçon tubulaire présentant un axe central, et un fond fixé à une extrémité du tronçon tubulaire, une entrée de gaz d'échappement étant ménagée dans le fond, - une tuyauterie d'entrée raccordée à l'entrée de gaz d'échappement, la tuyauterie d'entrée présentant une ligne centrale formant au niveau de l'entrée de gaz d'échappement un angle supérieur à 45° avec l'axe central de la partie tubulaire. L'organe de dépollution est généralement une brique poreuse, présentant une face amont perpendiculaire à l'axe central et tournée vers l'entrée de gaz d'échappement. Dans un tel organe de purification, la distribution du flux de gaz d'échappement sur la face amont de l'organe de dépollution n'est pas parfaitement homogène. Le flux de gaz est dirigé préférentiellement vers certaines zones de la face amont, ce qui nuit à la durabilité et à l'efficacité de l'organe de purification. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un ensemble de dépollution dans lequel la distribution du flux de gaz sur la face amont de l'organe de dépollution soit plus homogène. A cette fin, l'invention porte sur un ensemble de dépollution du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur de gaz d'échappement disposé au moins partiellement dans la tuyauterie d'entrée. L'ensemble de dépollution peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possible : - le déflecteur présente une partie amont engagée dans la tuyauterie d'entrée, et une partie aval engagée dans le fond du dispositif de dépollution ; - le déflecteur est une plaque dont la partie amont s'étend selon la ligne centrale de la tuyauterie d'entrée ; - le déflecteur divise la tuyauterie d'entrée en deux canaux parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre ; - le fond présente une partie convergeant vers l'entrée de gaz d'échappement, le déflecteur divisant la partie convergente du fond en deux canaux parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre ; - la tuyauterie d'entrée et/ou le fond présente des trous, le déflecteur présentant des ergots de fixation engagés dans les trous ; - les ergots sont rigidement fixés dans les trous par des soudures bouchons; - les ergots sont ménagés sur des bords latéraux du déflecteur, le déflecteur comportant des incisions ménagées parallèlement auxdits bords, en regard des ergots ; - la ligne centrale de la tuyauterie d'entrée s'étend selon une courbe, la tuyauterie d'entrée présentant un côté intrados et un côté extrados, les trous de réception des ergots du déflecteur étant disposés suivant des lignes neutres de jonction des côtés intrados et extrados. - une section droite du déflecteur, selon un plan perpendiculaire à la ligne centrale (L), est de forme rectiligne ou en forme de gouttière. D'autres caractéristiques et avantages en invention ressortiront de la description détaillée qui en est donné ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un ensemble de dépollution conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe de la tuyauterie d'entrée de l'ensemble de dépollution de la figure 1 , considérée suivant l'incidence les flèches I l ; - la figure 3 est une vue de face du déflecteur de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue de profil du déflecteur de la figure 3. Dans la description qui va suivre, l'amont et l'aval sont entendus relativement au sens de circulation normal des gaz d'échappement dans l'ensemble de dépollution. L'ensemble de dépollution 1 représenté sur la figure 1 est destiné à être implanté dans une ligne d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique. L'ensemble 1 comporte : - un dispositif 3 de dépollution des gaz d'échappement, pourvu d'une enveloppe externe 5 et d'au moins un organe de dépollution 7 disposé à l'intérieur de l'enveloppe externe 5, - une tuyauterie d'entrée de gaz d'échappement 9, - une tuyauterie de sortie des gaz d'échappement (non représentée). L'enveloppe externe 5 est métallique. Elle comporte un tronçon tubulaire 11 présentant un axe central C, un fond 13 rigidement fixé à une première extrémité du tronçon tubulaire, et un cône de sortie 15 rigidement fixé à une seconde extrémité du tronçon tubulaire opposée à la première. Une entrée 17 de gaz d'échappement est ménagée dans le fond 13. Une sortie de gaz d'échappement (non représentée) est ménagée dans le cône de sortie 15. Le tronçon tubulaire 11 est généralement de section circulaire. En variante, le tronçon tubulaire est de section avale, oblongue, carrée avec des angles arrondis, etc. L'enveloppe externe 5 définie un passage pour les gaz d'échappement depuis l'entrée 17 jusqu'à la sortie, les gaz d'échappement étant forcés de traverser l'organe de dépollution 7. L'organe de dépollution 7 est par exemple un organe de purification catalytique des gaz d'échappement ou un filtre à particules. L'organe de purification catalytique est, par exemple, constitué par une structure perméable aux gaz d'échappement recouverte de métaux catalytiques favorisant l'oxydation des gaz de combustion et/ou la réduction des oxydes d'azotes. Le filtre à particules comprend un substrat 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. Le diamètre des pores est suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, notamment des particules de suies sur une face amont du filtre. Le filtre à particules peut être également réalisé en mousse de céramique ou en carbure de silicium. Il peut être constitué d'un filtre cartouche ou d'un filtre métal fritté. Le filtre à particules peut comporter 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 débouchant à l'amont du filtre à particules, et obturés à l'aval du filtre à particules. Au contraire, les canaux de sortie sont obturés à l'amont du filtre à particules et sont débouchant à l'aval du filtre à particules. L'organe de dépollution 7 est logé dans le tronçon tubulaire 11. Il est délimité vers l'entrée 17 par une face amont 19 sensiblement perpendiculaire à l'axe central. Il est délimité vers le cône de sortie 15 par une face aval 21, elle aussi perpendiculaire à l'axe central C. Le fond 13 diverge à partir de l'entrée de gaz d'échappement 17 jusqu'à l'extrémité du tronçon tubulaire 11. Il est rigidement fixé, par exemple par un cordon de soudure, au dit tronçon tubulaire 11. L'entrée 17 est décalée radialement vers l'extérieur du dispositif de dépollution par rapport à l'axe central C. Dans la représentation de la figure 1, l'entrée 17 est décalée vers le haut. Ainsi, la portion du bord périphérique de l'entrée 17 tournée vers le haut est raccordée au tronçon tubulaire 11 par une zone 22 du fond 13 de faible longueur. Inversement, la portion du bord périphérique de l'entrée 17 tournée vers le bas de la figure 1 est raccordée au tronçon tubulaire 11 par une zone 23 du fond de plus grande longueur. La tuyauterie d'entrée 9 est raccordée vers l'amont au collecteur captant les gaz d'échappement en sortie des chambres de combustion du moteur. Plusieurs éléments peuvent être interposés entre le collecteur et la tuyauterie 9, comme par exemple un turbo compresseur. La tuyauterie 9 présente à l'opposée du collecteur une partie d'extrémité 25 raccordée à l'entrée de gaz d'échappement 17. La tuyauterie 9 présente une ligne centrale L, représentée par un trait mixte sur la figure 1. Par exemple, la tuyauterie 9 présente des sections circulaires, la ligne L étant la ligne qui passe par les centres des sections circulaires. Plus généralement, la ligne L est la ligne passant par les centres géométriques des sections droites de la tuyauterie d'entrée 9. Comme visible sur la figure 1, la partie d'extrémité 25 de la tuyauterie est courbe, la ligne centrale L étant elle aussi courbe le long de la partie 25. Ainsi, la partie d'extrémité 25 présente vers l'intérieur de la courbe un côté intrados 27 et vers l'extérieur de la courbe un côté extrados 29. Au niveau de l'entrée de gaz d'échappement 17, la ligne centrale L forme un angle a supérieur à 45° avec l'axe central C. L'angle a vaut par exemple 50°. L'entrée de gaz d'échappement est dite tangentielle. Afin d'améliorer l'homogénéité de la distribution du flux de gaz d'échappement sur la face amont 19 de l'organe de dépollution, l'ensemble de dépollution comporte un déflecteur 31 de gaz d'échappement dans la tuyauterie d'entrée 9. Comme le montrent les figures 3 et 4, le déflecteur 31 est une plaque métallique mince. Comme visible sur la figure 1, elle comporte une partie amont 33 engagée dans la partie d'extrémité 25 de la tuyauterie d'entrée, prolongée par une partie aval 35 engagée dans le fond 13 du dispositif de dépollution. La partie amont 33 est orientée de manière à s'étendre sensiblement selon la ligne centrale L de la tuyauterie d'entrée. Quand on suit le déflecteur 31 depuis son extrémité amont 37 jusqu'à son extrémité aval 39, c'est-à-dire suivant la ligne L, celui-ci présente une courbure. La courbure varie le long du déflecteur, mais est toujours orientée dans le même sens. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 4, la courbure est telle que le centre de courbure est côté intrados. En revanche, quand on suit le déflecteur perpendiculairement à la ligne L, d'un bord latéral 41 au bord latéral 43 opposés, le déflecteur est sensiblement plat. La partie amont 33 présente une largeur sensiblement constante. La partie aval 35 s'évase à partir de la partie 33, et présente une largeur croissante à partir de la partie 33. On entend par largeur la dimension du déflecteur perpendiculairement à la ligne L. En vue de la fixation du déflecteur, la partie d'extrémité 25 de la tuyauterie d'entrée comporte deux trous 45 en vis-à-vis l'un de l'autre. De même, le fond 13 présente deux trous 45 en vis-à-vis l'un de l'autre. Le déflecteur 31 présente quant à lui quatre ergots 49, de forme conjuguée de celles des trous 45. Comme visible sur la figure 3, deux ergots 49 sont situés aux deux extrémités opposées du bord latéral 41. Deux autres ergots 49 sont situés aux deux extrémités opposées du bord 43. Les ergots 49 sont engagés dans les trous 45, ils sont rigidement fixés dans les trous 45 et 47 par des soudures bouchons 51. Les soudures bouchons 51 bloquent rigidement les ergots 49 dans les trous et assurent en outre une étanchéité au gaz d'échappement entre les ergots et le bord périphérique des trous. De manière à faciliter l'insertion des ergots dans les trous, le déflecteur présente quatre incisions 53. Le déflecteur est délimité, comme visible sur la figure 3 par deux bords transversaux 55 et 57 reliant les bords 41 et 43 l'un à l'autre. Le bord 55 correspond à l'extrémité amont 37, le bord transversal 57 correspondant à l'extrémité aval 39. Deux des incisions 53 s'étendent à partir du bord transversal 55, parallèlement aux bords 41 et 43, à faible distance de ces bords. Deux autres incisions 53 s'étendent à partir du bord transversal 57, parallèlement aux bords 41 et 43, à faible distance de ces bords. Ainsi, les quatre ergots 49 font saillis à l'extrémité de pattes 60 flexibles correspondant aux extrémités des bords 41 et 43. De préférence, les trous 45 sont disposés sur deux lignes neutres opposées l'une à l'autre, les lignes neutres correspondant aux jonctions des côtés intrados et extrados de la partie d'extrémité 25 de la tuyauterie d'entrée. Comme le montre la figure 2, le déflecteur 31 s'étend donc selon un diamètre de la partie d'extrémité 25. Il divise la partie d'extrémité 25 en deux canaux 59, parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre. Par ailleurs, le fond 13 comporte une partie 61 convergente vers l'entrée de gaz d'échappement 17. La partie 61 est divisée en deux canaux parallèles par la partie aval 35 du déflecteur. Les canaux sont parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre. L'ensemble de dépollution décrit ci-dessus présente de multiples avantages. Du fait qu'il comprend un déflecteur de gaz d'échappement disposé au moins partiellement dans la tuyauterie d'entrée, il est possible de distribuer le flux de gaz d'échappement entrant dans le dispositif de dépollution de manière plus homogène sur la face amont de l'organe de purification des gaz d'échappement. En effet, en arrivant à l'extrémité amont 37 du déflecteur, une partie du flux de gaz d'échappement va être dirigée dans l'un des canaux 59, et le reste des gaz d'échappement dans l'autre canal 59. Le flux de gaz d'échappement qui parcourt le canal 59 situé côté intrados va arroser préférentiellement la zone de la face amont située en regard de l'entrée 17 selon l'axe central. Le flux de gaz d'échappement s'engageant dans l'autre canal 59, côté extrados, va arroser préférentiellement la zone de la face amont 19 située en regard de la zone 23 du fond. Cette partie correspond à la partie inférieure de la face amont 19 sur la figure 1. Dans l'état de la technique, les gaz d'échappement pénétrant par l'entrée 17 arrosent préférentiellement la zone de la face amont 19 située sous l'axe central C sur la figure 1, c'est-à-dire en regard de la zone 23 du fond. La zone de la face amont 19 située en regard de l'entrée 17 est faiblement arrosée. L'utilisation d'un déflecteur disposé dans la tuyauterie d'entrée permet donc d'orienter les gaz d'échappement vers les zones normalement moins bien arrosées de la face amont de l'organe de dépollution. Ce résultat est obtenu sans créer de pertes de charge élevées dans la ligne d'échappement. Par ailleurs, il est possible de modifier la forme, la courbure et la position du déflecteur, en fonction de la géométrie de la tuyauterie d'entrée et de la géométrie du fond, en vue d'obtenir la distribution de gaz d'échappement souhaitée sur la face amont de l'organe de purification. Le déflecteur peut être monté sans difficulté dans la tuyauterie d'entrée. Cette opération est réalisée avant fixation du sous ensemble fond-tuyauterie d'entrée sur le tronçon tubulaire de l'enveloppe externe. Les trous 45 sont d'abord réalisés à des endroits déterminés dans la tuyauterie d'entrée et dans le fond. Puis, le déflecteur est engagé dans le fond, la partie amont 33 du déflecteur la première. Le déflecteur est enfoncé à l'intérieur de la tuyauterie d'entrée jusqu'à ce que les ergots 49 portés par la partie amont 33 s'engagent dans les trous 45. Cet engagement est facilité du fait que les ergots 49 sont portés par des pattes flexibles 60 susceptibles de fléchir vers le centre du déflecteur. Cette possibilité de flexion est obtenue de manière très simple en réalisant des incisions 53 dans le déflecteur. Une fois les ergots 49 de la partie amont 33 engagés dans les trous 45 correspondant, on réalise l'engagement des ergots 49 situés sur la partie aval du déflecteur dans les trous 45 correspondant. Comme précédemment, le fait que les ergots 49 soient portés par des pattes flexibles 60 est un avantage à cet égard. Les soudures bouchons 51 sont ensuite réalisées de manière à bloquer les ergots 49 en position, et à réaliser une étanchéité entre les ergots 49 et les bords périphériques des trous 45. Puis, le fond 13 est rigidement fixé à la partie tubulaire 11 de l'enveloppe externe. Les trous 45 sont avantageusement réalisés dans les lignes neutres de la tuyauterie 9 séparant le côté intrados 27 du côté extrados 29 de cette tuyauterie. La matière située le long de la ligne neutre est moins déformée que la matière située du côté intrados ou du côté extrados. De ce fait, le risque qu'il se produise à long terme des fissures à partir des trous 45 est minimum. L'ensemble de dépollution peut présenter de multiples variantes. Le déflecteur peut être situé entièrement à l'intérieur de la tuyauterie d'entrée, ou au contraire, partiellement à l'intérieur de la tuyauterie d'entrée et partiellement à l'intérieur du fond 13. Le déflecteur ne s'étend pas nécessairement parallèlement à la ligne centrale L de la tuyauterie. Le déflecteur peut s'écarter partiellement ou totalement de la ligne centrale L. Le déflecteur peut diviser la partie d'extrémité de la tuyauterie d'entrée en deux canaux de même section, ou au contraire en deux canaux de sections différentes. Dans ce cas, le déflecteur n'est plus situé selon un diamètre de la tuyauterie d'entrée. Dans une variante de réalisation non préférée, le déflecteur n'est pas fixé à la tuyauterie d'entrée et/ou au fond par des trous coopérant avec des ergots. Le déflecteur peut être soudé par l'intérieur sur la tuyauterie d'entrée et/ou le fond, ceux-ci ne comportant plus de trous. Il peut également être fixé par tout autre moyen, par exemple des vis ou analogues. Le déflecteur peut présenté toutes sortes de courbures, en fonction du résultat recherché, et en fonction de la géométrie de la tuyauterie d'entrée, du fond et de la partie tubulaire de l'enveloppe externe. Le déflecteur n'est pas nécessairement plat dans un plan perpendiculaire à la ligne centrale L. Il pourrait avoir une section droite courbe, par exemple en forme de gouttière, les bords latéraux du déflecteur étant relevés vers l'intrados, par rapport à une ligne médiane du déflecteur. De même, le déflecteur n'est pas nécessairement courbe le long de la ligne L et pourrait être plat ou présenter deux courbures différentes, avec une partie ayant un centre de courbure du côté de l'intrados, et une autre partie ayant un centre de courbure du côté de l'extrados. De plus, dans le mode de réalisation décrit en détail ci-dessus, la ligne L est entièrement située dans le plan axial de la figure 1 : les tangentes en tous points de la ligne L reposent dans ce plan axial. En variante, la ligne L sort progressivement du plan axial lorsque l'on s'écarte de l'entrée 17. Géométriquement, les tangentes à la ligne L font un angle avec le plan axial qui augmente en s'écartant de l'entrée 17. Cela correspond par exemple au cas où la tuyauterie 9 forme une portion � d'hélice �, au voisinage de son raccordement avec l'entrée 17. Cette hélice s'enroule autour d'un axe C' qui n'est plus perpendiculaire à l'axe C. C'est par exemple le cas lorsque le volume disponible autour du moteur du véhicule automobile est fortement réduit. La géométrie du déflecteur est alors adaptée à la courbe suivie par la ligne L. Par exemple, la ligne médiane du déflecteur suit la ligne L et chaque section droite du déflecteur est rectiligne ou curviligne (par exemple en forme de gouttière ou en � s �) d'un bord latéral à l'autre du déflecteur selon une direction passant par la ligne L et l'axe C'. En quelque sorte, les sections droites tournent autour de la ligne médiane du déflecteur, lorsqu'on s'éloigne de l'entrée 17. REVENDICATIONS1. Ensemble de dépollution de gaz d'échappement de véhicule automobile, l'ensemble de dépollution (1) comprenant : - un dispositif (3) de dépollution des gaz d'échappement, comportant une enveloppe externe (5) et au moins un organe de dépollution (7) disposé dans l'enveloppe externe (5), l'enveloppe externe (5) comportant un tronçon tubulaire (11) présentant un axe central (C), et un fond (13) fixé à une extrémité du tronçon tubulaire (11), une entrée (17) de gaz d'échappement étant ménagée dans le fond (13), - une tuyauterie d'entrée (9) raccordée à l'entrée de gaz d'échappement (17), la tuyauterie d'entrée (9) présentant une ligne centrale (L) formant au niveau de l'entrée de gaz d'échappement (17) un angle supérieur à 45° avec l'axe central (C) de la partie tubulaire (11), caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur de gaz d'échappement (31) disposé au moins partiellement dans la tuyauterie d'entrée (9). 2. Ensemble de dépollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (31) présente une partie amont (33) engagée dans la tuyauterie d'entrée (9), et une partie aval (35) engagée dans le fond (13) du dispositif de dépollution (3). 3. Ensemble de dépollution selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déflecteur (31) est une plaque dont la partie amont (33) s'étend selon la ligne centrale (C) de la tuyauterie d'entrée (9). 4. Ensemble de dépollution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déflecteur (31) divise la tuyauterie d'entrée (9) en deux canaux (59) parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre. 5. Ensemble de dépollution selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fond (13) présente une partie (61) convergeant vers l'entrée (17) de gaz d'échappement, le déflecteur (31) divisant la partie convergente (61) du fond (13) en deux canaux parallèles l'un à l'autre et séparés l'un de l'autre. 6. Ensemble de dépollution selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tuyauterie d'entrée (9) et/ou le fond (13) présente destrous (45), le déflecteur (31) présentant des ergots (49) de fixation engagés dans les trous (45). 7. Ensemble de dépollution selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ergots (49) sont rigidement fixés dans les trous (45) par des soudures bouchons (51). 8. Ensemble de dépollution selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les ergots (49) sont ménagés sur des bords latéraux (41, 43) du déflecteur (31), le déflecteur (31) comportant des incisions (53) ménagées parallèlement auxdits bords (41, 43), en regard des ergots (49). 9. Ensemble de dépollution selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la ligne centrale (L) de la tuyauterie d'entrée (9) s'étend selon une courbe, la tuyauterie d'entrée (9) présentant un côté intrados (27) et un côté extrados (29), les trous (45) de réception des ergots (49) du déflecteur (31) étant disposés suivant des lignes neutres de jonction des côtés intrados et extrados (27, 29). 10. Ensemble de dépollution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une section droite du déflecteur, selon un plan perpendiculaire à la ligne centrale (L), est de forme rectiligne ou en forme de gouttière.