Brevet FR3014946A1 — publié le 20150619

Système d'échappement de moteur à combustion interne La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des systèmes d'échappement de véhicule à moteur 5 de combustion interne. Les carburants à essence peuvent comporter un additif métallique qui permet d'augmenter l'indice d'octane mais qui est dangereux pour la santé. Cet additif métallique comporte du 10 Méthyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl qui est plus communément appelé MMT®. Cet additif métallique encrasse la face d'entrée du catalyseur par des dépôts physiques d'oxyde de Manganèse, ce qui entraîne une perte de puissance du moteur et une perte 15 de couple et peut nécessiter le remplacement du catalyseur. En raison des nouvelles normes d'émission environnementales (EUS, EU6, ou d'autres normes équivalentes ou plus sévères) qui exigent une densité de cellule de plus en plus importante pour les catalyseurs, en l'occurrence 20 supérieure ou égale à au moins 400 cpsi (Cells per square inch), les catalyseurs s'encrassent de plus en plus rapidement. Il devient par conséquent nécessaire de trouver des dispositifs pour éviter leur encrassement. 25 Les trois brevets US 3996740, US 4065918, US 4182120 (1980) décrivent des systèmes fixés à demeure au conduit d'échappement. Ces systèmes comportent des ailettes, des vannes et des déflecteurs en amont du catalyseur permettant de 30 détourner le flux des gaz d'échappement pour limiter la formation d'oxydes de manganèse issus de molécules de MMT® en amont du catalyseur et sur le catalyseur. Ces systèmes ne permettent pas le nettoyage et l'élimination des dépôts d'oxydes de manganèse. En outre, ils ne sont pas amovibles et remplaçables. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un système d'échappement exempt de l'un au moins des inconvénients précédemment évoqués. A cette fin, la présente invention concerne un système d'échappement de moteur à combustion interne comprenant un conduit d'échappement, un catalyseur situé sur 10 le conduit d'échappement. Le système d'échappement est remarquable en ce qu'un ensemble de filaments de fibre métallique destinés à retenir des produits de combustion collants, est disposé dans le conduit d'échappement en amont du catalyseur. 15 Avantageusement, l'ensemble de filaments de fibre métallique est disposé dans le conduit d'échappement de façon amovible. Dans une première réalisation, les filaments de fibre métallique sont organisés de manière aléatoire. 20 Les filaments de fibre sont déformables et compressés pour être disposés dans le conduit d'échappement. Dans une deuxième réalisation, les filaments de fibre métallique sont organisés de manière structurée dans un maillage régulier ou irrégulier. 25 Les filaments de fibre métallique peuvent être retenus par frottements dans le conduit d'échappement. L'ensemble de filaments de fibre métallique peut aussi être maintenu dans le conduit d'échappement par une structure rigide. 30 La structure rigide peut comporter deux grilles 8 fixées au conduit d'échappement entre lesquelles est disposé l'ensemble de filaments de fibre métallique. Les filaments de fibre métallique peuvent être formés d'un alliage de métaux permettant une résistance à des températures supérieures à 400°C. Les filaments de fibre métallique sont par exemple 5 en un alliage comprenant du Fer, du Chrome et de l'Aluminium. Les filaments de fibre métallique peuvent avoir des longueurs supérieures à 100 cm. Les filaments de fibre métallique peuvent présenter 10 un diamètre compris entre 22 pm et 1 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 15 - les figures 1 et 2 représentent des systèmes d'échappement selon l'invention d'un moteur à combustion interne; - la figure 3 représente un premier mode de réalisation d'un ensemble de filaments de fibre métallique 20 selon l'invention; - la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'un ensemble de filaments de fibre métallique selon l'invention; - la figure 5 illustre une première disposition de 25 l'ensemble de filaments de fibre métallique dans le conduit d'échappement selon l'invention; - les figures 6a et 6b illustrent une deuxième disposition de l'ensemble de filaments de fibre métallique dans le conduit d'échappement. 30 Comme illustré sur les figures 1 et 2, la présente invention concerne un système d'échappement 1 de moteur à combustion interne M comprenant un conduit d'échappement 2, un catalyseur 3 situé sur le conduit d'échappement 2, un dispositif selon l'invention, des béquilles 5 et des sondes 6. Le dispositif selon l'invention comporte un ensemble 4 de filaments de fibre métallique destinés à retenir des 5 produits de combustion collants, et disposé dans le conduit d'échappement 2 en amont du catalyseur 3. Les produits de combustion collants peuvent être, par exemple, des particules d'oxydes de manganèse issus du MMT®, et/ou d'oxydes de zinc, du phosphore. 10 De préférence, l'ensemble 4 de filaments de fibre métallique est disposé dans le conduit d'échappement 2 de façon amovible. Ainsi, cet ensemble 4 qui piège et filtre en amont du catalyseur 3 les particules collantes des gaz afin 15 d'éviter l'encrassement du catalyseur 3 et d'éviter leur relargage à l'échappement, est remplaçable et changé lorsqu'il est trop chargé, ce qui permet d'éviter un remplacement du catalyseur 3 qui est une pièce coûteuse. Par exemple, il peut être défini en fonction du type 20 de véhicule, de moteur M et du type de carburant, la fréquence de remplacement (en nombre de km par exemple) d'un ensemble 4, et un système peut signaler son remplacement au conducteur. Lorsque cet ensemble 4 est changé, il peut être jeté 25 ou nettoyé et réutilisé. Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 3, les filaments de fibre métallique sont organisés de manière aléatoire dans un ensemble 4a. En d'autres termes, cet ensemble 4a peut ressembler 30 à un entremêlement de fils. Dans un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 4, les filaments de fibre métallique sont organisés dans un ensemble 4b de manière structurée dans un maillage régulier ou irrégulier. Ils peuvent être par exemple tissés. Les filaments de fibre métallique sont déformables. Ils peuvent être compressés pour être disposés dans le conduit d'échappement 2. Dans une première réalisation pour les deux modes de réalisation, les filaments de fibre métallique peuvent être retenus par frottements en contact avec la paroi 7 du 10 conduit d'échappement 2. Il serait également envisageable de réaliser une fixation par frittage des extrémités de l'ensemble 4a, 4b en contact avec le conduit d'échappement 2 afin de réaliser sa fixation sur le conduit d'échappement 2. 15 Il serait également envisageable de mettre un adhésif résistant à la haute température des gaz d'échappement sur les extrémités de l'ensemble 4 en contact avec le conduit d'échappement 2, pour fixer l'ensemble 4 à la paroi 7 du conduit d'échappement 2. 20 Dans une deuxième réalisation pour les deux modes de réalisation, l'ensemble 4a, 4b de filaments de fibre métallique est maintenu dans le conduit d'échappement 2 par une structure rigide. La structure rigide peut comporter deux grilles 8 25 fixées au conduit d'échappement 2 entre lesquelles est disposé l'ensemble 4a, 4b de filaments de fibre métallique. Dans une autre réalisation non représentée, la structure rigide peut comporter des ergots qui retiennent l'ensemble 4a, 4b de filaments de fibre métallique dans le 30 conduit d'échappement 2. Dans les deux modes de réalisation, l'ensemble 4a, 4b de filaments de fibre métallique peut fermer toute la section du conduit d'échappement 2 ou une partie seulement de la section. Par exemple, il serait possible de disposer l'ensemble 4a, 4b uniquement sur le pourtour du conduit 5 d'échappement 2. La position de cet ensemble 4a, 4b par rapport au catalyseur 3 qui est évaluée notamment en fonction de la densité de l'ensemble 4a, 4b de filaments de fibre métallique réalisé, du diamètre de la conduite, de la 10 contre-pression l'échappement, est de préférence distance du cône d'entrée du catalyseur 3 pour éviter de perturber l'écoulement des gaz d'échappement dans ce cône d'entrée. Les filaments de fibre métallique sont situés entre 15 deux brides d'échappement sur le conduit d'échappement 2 qui sont retirées pour enlever l'ensemble 4a, 4b une fois celui-ci chargé des particules collantes par les gaz d'échappement. Les filaments de fibre métallique sont formés d'un 20 alliage de métaux permettant une résistance à des températures supérieures à 400°C pour faire face aux fortes températures des gaz d'échappement. Dans une réalisation, les filaments de fibre métallique sont en un alliage comprenant du Fer, du Chrome 25 et de l'Aluminium. L'espacement entre les filaments de fibre métallique dans cet ensemble 4a, 4b est par exemple supérieur à 1 mm. Les filaments de fibre métallique peuvent avoir des longueurs supérieures à 100 cm. 30 Leur longueur peut aller jusqu'à 200 cm par exemple. Les filaments de fibre métallique peuvent avoir un diamètre compris entre 22 pm et 1 mm. Les filaments de fibre métallique peuvent avoir une masse volumique de 3.5*10-3 à 2.5*10-2 g par cm3 de conduite. Ainsi l'invention par la disposition de cet ensemble de filaments de fibre métallique est simple, peu coûteuse et évite la dépose du catalyseur encrassé par le MMT®, l'ensemble piégeant notamment les oxydes de manganèse(neurotoxiques) qui ne se retrouvent alors plus dans l'air ambiant. De plus, l'invention permet de ne pas changer 10 l'architecture de la ligne d'échappement puisqu'il s'agit d'un système amovible qui s'adapte à tout type d'architecture. REVENDICATIONS1. Système d'échappement (1) de moteur à combustion interne (M) comprenant un conduit d'échappement (2), un catalyseur (3) situé sur le conduit d'échappement (2), caractérisé en ce qu'un ensemble (4, 4a, 4b) de filaments de fibre métallique destinés à retenir des produits de combustion collants, est disposé dans le conduit d'échappement (2) en amont du catalyseur (3). 2. Système d'échappement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (4, 4a, 4b) de filaments de fibre métallique est disposé dans le conduit d'échappement (2) de façon amovible. 3. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique sont organisés dans un ensemble (4a) de manière aléatoire. 4. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique sont organisés de manière structurée dans un ensemble (4b) avec un maillage régulier ou irrégulier. 25 5. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les filaments de fibre sont déformables et compressés pour être disposés dans le conduit d'échappement (2). 30 20 6. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble (4,4a, 4b) de filaments de fibre métallique est retenu par frottements dans le conduit d'échappement (2). 7. Système d'échappement (1) selon l'une des 5 revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble (4, 4a, 4b) de filaments de fibre métallique est maintenu dans le conduit d'échappement (2) par une structure rigide. 8. Système d'échappement (1) selon la revendication 10 7, caractérisé en ce que la structure rigide comporte deux grilles (8) fixées au conduit d'échappement (2) entre lesquelles est disposée l'ensemble (4, 4a, 4b) de filaments de fibre métallique. 15 9. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique sont formés d'un alliage de métaux permettant une résistance à des températures supérieures à 400°C. 20 10. Système d'échappement (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique sont en un alliage comprenant du Fer, du Chrome et de l'Aluminium. 25 11. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique ont des longueurs supérieures à 100 cm. 30 12. Système d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les filaments de fibre métallique ont un diamètre compris entre 22 pm et 1 MM.