Brevet FR2984402A1 — publié le 20130621

DISPOSITIF PERMETTANT D'OPTIMISER LES ECHANGES THERMIQUES A L'INTERIEUR DE LA LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'optimiser les échanges thermiques à l'intérieur de la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne. Elle concerne notamment, mais non exclusivement, un échangeur thermique disposé dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel comportant un système de filtre à particules. On sait que les moteurs Diesel équipant les véhicules automobiles émettent des particules et des fumées considérées comme polluantes. Afin de résoudre ce problème, des dispositifs permettant de réduire l'émission de particules de ce type ont été développés, tels que les systèmes comprenant des filtres à particules (FAP). Le fonctionnement de ces filtres à particules repose essentiellement sur le filtrage des particules au moyen d'un support filtrant, et sur la régénération qui consiste à réaliser périodiquement la combustion de ces particules. Il s'avère néanmoins qu'il existe une différence entre la température de combustion naturelle des particules, qui est proche de 550° C, et la température au niveau de l'échappement, qui est d'environ 150°C en ville. Ainsi, afin d'assurer la régénération, il convient de procéder à une augmentation de la température afin d'atteindre la température de combustion des particules qui est proche de 450° C après avoir été artificiellement abaissée au moyen d'un additif. Cette régénération qui est activée et contrôlée par un moyen de commande du type calculateur moteur, s'effectue à intervalles réguliers et de façon tout à fait « transparente » pour le conducteur. Toutefois, il s'avère que les températures atteintes par les gaz d'échappement lors d'un cycle de régénération peuvent être suffisamment élevées pour risquer de détériorer les éléments situés en sortie du filtre à particules, tels que notamment le cône de sortie de ce dernier ou un capteur NOx qui permet de mesurer le taux d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement des moteurs. On connaît également le modèle d'utilité DE 20 2011 002 317 U1 qui a pour objet un dispositif permettant d'abaisser la température des gaz d'échappement. Ce dispositif qui est connecté en amont à un conduit d'échappement en provenance du moteur et en aval à un système de filtration catalytique, comprend des tuyaux rectilignes reliés par vissage à chacune de leurs extrémités à une plaque transversale. Ainsi, la forme tubulaire de ces tuyaux permet d'augmenter la surface d'échange thermique favorisant ainsi la dissipation de la chaleur des gaz d'échappement. Il s'avère cependant que la disposition des plaques, qui sont axées perpendiculairement à la direction de circulation des gaz d'échappement, présente les inconvénients de freiner et d'échauffer le flux des gaz, tout en obstruant les orifices d'entrée et de sortie de ces derniers. La présente invention a donc notamment pour objectif de supprimer ces inconvénients en proposant un échangeur thermique intégré à la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui n'entrave pas le flux des gaz d'échappement, et qui soit de conception simple et peu encombrant. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif qui permet d'optimiser les échanges thermiques à l'intérieur de la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un système de filtration de particules caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube relié en amont, par l'une de ses extrémités, audit système de filtration de particules, et en aval, par son autre extrémité, à un conduit d'échappement de la ligne d'échappement du moteur, chaque tube étant cintré et soudé au système de filtration. Selon une variante d'exécution préférentielle, les tubes du dispositif de dissipation thermique selon l'invention sont disposés de manière à intégrer ou à constituer la tubulure d'échappement du système de filtration à particules. De cette façon, et de manière avantageuse, la forme des tubes ainsi que leur disposition permettent d'augmenter la surface d'échange thermique du système. De plus, le fait que chaque tube soit cintré et soudé permet avantageusement de satisfaire aux contraintes liées aux problématiques vibratoires, thermiques et d'écoulement des fluides dans cette zone de l'échappement. En outre, aucun élément ne vient perturber la circulation du flux des gaz d'échappement. Enfin, le dispositif selon l'invention est disposé en aval du système de filtration de particules et est préférentiellement intégré à la tubulure d'échappement de ce dernier, ce qui permet de bénéficier d'un gain de place, notamment par rapport au dispositif objet du modèle d'utilité DE 20 2011 002 317 U1. L'invention a également pour objet une ligne d'échappement équipant un moteur de véhicule automobile qui comporte ledit dispositif d'optimisation des échanges thermiques. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention qui est intégré à la tubulure d'échappement d'un système de filtre à particules d'un véhicule automobile. La figure 2 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention qui est intégré à la tubulure d'échappement d'un système de filtre à particules d'un véhicule automobile, la disposition des tubes étant sensiblement différente de ceux représentés sur la figure 1. Tel que cela est représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif selon l'invention comprend des tubes 1 reliés en amont, par l'une de leurs extrémités, à un système de filtration de particules 2, et en aval, par leur autre extrémité, à un conduit d'échappement 3 de la ligne d'échappement du moteur, chaque tube 1 étant cintré puis soudé au système de filtration 2. Plus précisément, en l'espèce, les tubes 1 sont disposés de manière à intégrer la tubulure d'échappement du système de filtration à particules 2. De cette façon, les tubes 1 permettent avantageusement de prévenir notamment l'échauffement anormal du cône de sortie 4 du système de filtration de particules 2, ainsi que la sonde NOx 5 disposée plus en aval sur le conduit d'échappement 3. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les tubes 1 sont disposés sous forme d'un faisceau coaxial au sens de circulation des gaz d'échappement. Ces tubes 1 rectilignes sont chacun reliés au conduit d'échappement 3 par l'intermédiaire du cône de sortie 4 qui se trouve en contact de gaz d'échappement dont la température a été abaissée. Les tubes 1 s'intercalent ainsi entre le cône de sortie 4 dont la fonction est de guider le flux des gaz d'échappement vers le conduit d'échappement 3 et l'enveloppe métallique contenant le système de filtration de particules 2. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le dispositif d'optimisation des 30 échanges thermiques comprend : - un tube central 1 sensiblement rectiligne disposé coaxialement avec le conduit d'échappement 3 ; - des tubes 1 incurvées disposés autour du tube central 1 et dont l'incurvation permet d'être reliés au conduit d'échappement 3. Ces tubes 1 peuvent être constitués d'un assemblage de tronçons de tubes préférentiellement soudés entre eux. De cette manière, les gaz d'échappement traités par le système de filtration de particules 2 sont refroidis lors de leur passage dans les tubes 1 qui présentent une grande surface d'échange thermique. La longueur, les matériaux, le diamètre et le nombre de tubes 1 peuvent être 10 déterminés en fonction du besoin de dispersion thermique et de l'encombrement souhaité de l'ensemble. Le flux des gaz d'échappement ainsi refroidi peut ensuite être évacué par le conduit d'échappement 3 vers par exemple un silencieux (non représenté). 15 REVENDICATIONS1. Dispositif permettant d'optimiser les échanges thermiques à l'intérieur de la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un système de filtration de particules (2), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube (1) relié en amont, par l'une de ses extrémités, audit système de filtration de particules (2), et en aval, par son autre extrémité, à un conduit d'échappement (3) de la ligne d'échappement du moteur, chaque tube (1) étant cintré et soudé au système de filtration de particules (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (1) sont disposés de manière à intégrer la tubulure d'échappement du système de filtration à particules (2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tubes (1) sont disposés sous forme d'un faisceau coaxial au sens de circulation des gaz d'échappement ; ces tubes (1) rectilignes sont chacun reliés au conduit d'échappement (3) par l'intermédiaire d'un cône de sortie (4) qui se trouve en contact de gaz d'échappement dont la température a été abaissée ; les tubes (1) s'intercalent ainsi entre le cône de sortie (4) et l'enveloppe métallique contenant le système de filtration de particules (2). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte : - un tube central (1) sensiblement rectiligne disposé coaxialement avec le conduit d'échappement (3) ; - des tubes (1) incurvées disposés autour du tube central (1) et dont l'incurvation permet d'être reliés au conduit d'échappement (3). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes (1) sont constitués d'un assemblage de tronçons de tubes soudés entre eux. 6. Ligne d'échappement équipant un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'optimisation des échanges thermiques, tel que celui objet des revendications 1 à 5.5