Brevet FR3016655A1 — publié le 20150724

DISPOSITIF DE POST TRAITEMENT CATALYTIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE ET DEFLECTEUR ADAPTE L'invention concerne un dispositif de post-traitement catalytique de véhicule automobile et un déflecteur adapté. Un dispositif de post traitement catalytique de véhicule automobile, communément appelé pot catalytique, est raccordé à la sortie d'échappement d'un moteur thermique afin de recevoir les gaz d'échappement de celui-ci et de les traiter par oxydation catalytique afin de transformer les polluants en eau, azote et dioxyde de carbone. Un pot catalytique fonctionne sur une large plage de températures étendue pouvant atteindre des valeurs élevées, de l'ordre de 700 à 800°C. Les températures d'utilisation élevées et les vibrations du véhicule sollicitent fortement la structure du pot catalytique et de ses constituants. De manière générale, un pot catalytique comprend une enveloppe métallique, habituellement désignée par le terme anglais « canning », définissant une chambre interne recevant un bloc catalytique, par exemple sous forme de monolithe, contenant le catalyseur. Ladite chambre est sensiblement tubulaire et peut présenter une base circulaire ou elliptique. Les gaz d'échappement pénètrent dans le pot catalytique par une entrée et sont conduits jusqu'au bloc catalytique par une partie évasée qui forme un cône d'entrée. Ce cône d'entrée est généralement une pièce distincte de l'enveloppe et vient recouvrir partiellement une extrémité de l'enveloppe, à laquelle il est fixé au moyen d'un collier de serrage. Afin d'améliorer la distribution des gaz d'échappement depuis le cône d'entrée vers le bloc catalytique, notamment lorsque la distance entre l'entrée du pot catalytique et le bloc catalytique est courte, on dispose généralement un déflecteur à l'intérieur du cône d'entrée, dans une zone centrale de celui-ci. Ce déflecteur est habituellement tronconique, de dimensions inférieures au cône d'entrée, et fixé à ce dernier par des rayons dont les extrémités sont soudées directement au cône d'entrée. Les différents éléments du pot catalytique sont généralement en acier inoxydable, résistant aux températures et conditions d'utilisation. Du fait des températures élevées mentionnées plus haut, ces matériaux sont soumis à des dilatations importantes qui peuvent amener des déformations permanentes et des fissures sur le déflecteur fixé par soudure sur le cône d'entrée. Il existe donc un besoin pour un assemblage d'un déflecteur à l'intérieur d'un cône d'entrée qui résiste mieux dans le temps aux conditions d'utilisation sévères d'un dispositif de post-traitement. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de post-traitement de gaz d'échappement de moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant une enceinte définissant une chambre tubulaire à l'intérieur de laquelle est disposé un élément déflecteur, caractérisé en ce que : - au moins un moyen de support sensiblement en forme d'anneau s'étendant parallèlement à la paroi de l'enceinte avec un jeu prédéterminé J1, et supportant l'élément déflecteur sensiblement au centre de la chambre tubulaire par au moins deux bras dont une extrémité est fixée au moyen de support et l'autre extrémité est fixée à l'élément déflecteur, - deux éléments de maintien positionnés de part et d'autre dudit moyen de support axialement, entre ledit moyen de support et l'enceinte , chaque élément de maintien présentant une forme générale sensiblement annulaire ouverte ondulant radialement de manière à être en contact alternativement avec une surface interne de l'enceinte et une surface d'appui en regard dudit moyen de support, lesdites ondulations radiales étant conformées pour bloquer radialement ledit moyen de support par rapport à ladite enceinte. Par sensiblement annulaire ou sensiblement en forme d'anneau, on entend ici une forme circulaire ou elliptique. Le moyen de support sensiblement en forme d'anneau peut en outre être continu ou discontinu. Les ondulations radiales des éléments de maintien correspondent ainsi à des variations du rayon de l'élément de maintien, entre des valeurs minimales et maximales. De telles ondulations peuvent être obtenues par simple mise en forme de l'élément de maintien. L'amplitude de ces ondulations, correspondant à la différence entre un rayon maximal et un rayon minimal, peut ainsi être choisie pour bloquer radialement le moyen de support par rapport à l'enceinte. Par exemple, cette amplitude peut être supérieure à la distance séparant la surface interne de l'enceinte de la surface d'appui en regard du moyen de support, notamment quelque soit la dilatation du moyen de support et de l'enceinte. L'élément déflecteur est ainsi maintenu à l'intérieur de l'enceinte sans avoir besoin d'être soudé aux surfaces internes de l'enceinte. En éliminant ces soudures, l'invention réduit ainsi les risques de fissuration au niveau de l'élément déflecteur et/ou des soudures. Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de support peut comprendre au moins deux éléments sensiblement en forme de portion d'anneau. L'angle d'un élément sensiblement en forme d'anneau peut notamment être supérieur à 60°. Autrement dit, un élément sensiblement en forme de portion d'anneau peut s'étendre suivant un arc dont l'angle est supérieur à 60°. Ces éléments peuvent notamment être disjoints. Avantageusement, le moyen de support peut comporter une couronne annulaire ou sensiblement annulaire. Avantageusement et de manière non limitative, ladite surface interne de l'enceinte comporte deux butées annulaires ou sensiblement annulaires s'étendant radialement et disposées de part et d'autre du moyen de support, axialement, à une distance prédéterminée du moyen de support, les deux éléments de maintien étant positionnés chacun entre le moyen de support et une butée annulaire ou sensiblement annulaire en contact avec ladite butée et le moyen de support afin de bloquer axialement ledit moyen de support par rapport à ladite enceinte. Ledit moyen de support est alors bloqué radialement et axialement par les éléments de maintien, ce qui permet d'améliorer sa fixation par rapport à l'enceinte. Afin d'assurer un contact axialement entre le moyen de support, les éléments de maintien et les butées annulaires ou sensiblement annulaires de l'enceinte, chaque élément de maintien peut présenter une dimension (section) supérieure à la distance séparant le moyen de support d'une butée annulaire ou sensiblement annulaire, par exemple supérieure de l'ordre de 1 à 5mm, de préférence de l'ordre de 2 à 3mm. Afin de limiter le nombre de pièces et de simplifier la réalisation de l'enceinte, ces butées annulaires ou sensiblement annulaires peuvent faire partie de l'enceinte. Par exemple, lorsque l'enceinte comprend une enveloppe tubulaire destinée à recevoir un bloc catalytique et un cône d'entrée dont une extrémité recouvre partiellement ladite enveloppe, l'une des butées annulaires ou sensiblement annulaires peut être formée par une surface interne radiale dudit cône d'entrée, l'autre butée annulaire ou sensiblement annulaire étant formée au moins en partie par un bord d'extrémité de ladite enveloppe tubulaire. Le bord d'extrémité de l'enveloppe tubulaire peut former une butée, cette dernière peut cependant ne pas être suffisamment longue. On peut alors envisager de replier le bord d'extrémité de l'enveloppe tubulaire pour former une butée de plus grande surface. Il peut toutefois s'avérer difficile de réaliser une surface plane par pliage du bord d'extrémité. Dans ce cas, il peut être avantageux de solidariser une paroi annulaire ou sensiblement annulaire à la surface interne d'une extrémité de l'enveloppe, dans le prolongement d'un bord d'extrémité, pour former une butée. Une telle butée rapportée peut être soudée à la surface interne de l'extrémité de l'enveloppe. Afin de recevoir les deux éléments de maintien, le moyen de support peut présenter latéralement deux logements, par exemple définis par des surfaces radiales et des surfaces axiales. Ainsi, avantageusement, le moyen de support peut présenter une section transversale en forme de T retourné, chaque bras du T formant une surface d'appui, notamment axiale, d'un élément de maintien. La barre verticale du T peut quant à elle former des surfaces d'appui radiales pour les éléments de maintien. Les éléments de maintien sont avantageusement des éléments allongés, dont la section est très inférieure à la longueur. Il s'agit avantageusement de fils métalliques, par exemple de section circulaire. La forme ondulée confère à ces éléments de maintien une certaine élasticité, qui peut être améliorée par l'utilisation d'aciers élastiques, dits « à ressort ». L'invention n'est toutefois pas limitée à des éléments de maintien sous forme de fils, notamment à section circulaire. Il pourrait ainsi s'agir de bandes ondulées ou autre de forme générale annulaire. Les différents éléments du dispositif de post-traitement sont en acier, de préférence en acier inoxydable. L'invention concerne également un déflecteur destiné à un dispositif de post-traitement catalytique selon l'invention. Ce déflecteur comprend un élément déflecteur central de forme semblable à un tronc de cône et au moins un moyen de support de forme sensiblement annulaire disposé autour dudit élément déflecteur, de diamètre maximal prédéterminé, supporté par au moins deux bras radiaux solidaires de l'élément déflecteur et s'étendant radialement depuis ce dernier, ledit moyen de support présentant latéralement deux surfaces externes suivant la forme dudit moyen de support. Ces surfaces externes peuvent notamment être des surfaces axiales, définies par rapport à un axe de la forme semblable à un tronc de cône de l'élément déflecteur. Les dimensions maximales du moyen de support peuvent ainsi être choisies de manière à être inférieures aux dimensions internes de l'enceinte du dispositif de post-traitement catalytique auquel il est destiné, par exemple à un jeu prédéterminé près. Ceci permet un positionnement aisé du moyen de support à l'intérieur de l'enceinte tout en permettant une dilatation dudit moyen de support Ce jeu prédéterminé peut ainsi correspondre aux variations de dimensions attendues du moyen de support du fait de la dilatation dans les gammes de températures d'utilisation. Il peut également s'agir d'un jeu de fabrication. Il est par exemple de l'ordre de 1 mm. Ce jeu permet en outre le positionnement d'éléments de maintien entre le moyen de support et l'enceinte du dispositif de post-traitement auquel est destiné le déflecteur. Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de support peut comprendre deux surfaces latérales, notamment axiales, et deux surfaces radiales latérales adjacentes, lesdites surfaces latérales et radiales définissant deux logements latéraux. Ces surfaces peuvent notamment être agencées de manière à ce que le moyen de support présente une section transversale en forme de T retourné. Le déflecteur peut également comprendre deux éléments de maintien, chaque élément de maintien présentant une forme sensiblement annulaire ouverte ondulant radialement de manière à être en contact ponctuellement avec l'une des surfaces externes du moyen de support, lesdites ondulations radiales présentant une amplitude prédéterminée. Cette amplitude peut être telle que décrit plus haut relativement au dispositif de post-traitement. L'invention concerne également un véhicule automobile, notamment à moteur thermique, comprenant un dispositif de post-traitement selon l'invention. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation partielle en coupe axiale d'un dispositif de post-traitement catalytique selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une section transversale du dispositif le long de la ligne BB de la figure 1, - la figure 3 est un agrandissement du détail C de la figure 1, - la figure 4 est un agrandissement du détail D de la figure 2. Dans la présente demande, on entend par direction « axiale », la direction de l'axe de la chambre tubulaire (ou de l'enceinte), c'est-à-dire la direction normale au plan de la figure 2. La direction radiale est définie par rapport à cette direction axiale. Les surfaces tubulaires présentent toutes un axe confondu avec l'axe de la chambre tubulaire. La figure 1 représente partiellement un dispositif de post-traitement catalytique 10 présentant une enceinte 12 définissant une chambre tubulaire 13 à l'intérieur de laquelle est disposé un élément déflecteur 14. De manière usuelle, tous ces éléments sont en acier inoxydable. L'enceinte 12 reçoit également un bloc catalytique 16, par exemple un monolithe contenant un catalyseur d'oxydation. L'élément déflecteur 14 est généralement de forme tronconique, tel que représenté sur les figures, dont le plus petit diamètre est situé du côté d'une entrée 18 de l'enceinte 12. L'enceinte 12 comprend une enveloppe tubulaire 20 logeant le bloc catalytique 16 et un cône d'entrée 22 dont une extrémité 22a recouvre partiellement une extrémité 20a de l'enveloppe 20, tel que visible sur la figure 3. Selon l'invention, un moyen de support de forme sensiblement annulaire 24 supporte l'élément déflecteur 14 sensiblement au centre de la chambre 13 par plusieurs bras 26 s'étendant radialement entre l'élément déflecteur 14 et ledit moyen de support 24. Dans l'exemple, le moyen de support est une couronne et les bras 26 sont au nombre de 4. Cette couronne peut être formée d'une pièce ou de plusieurs éléments jointifs. Il est possible de prévoir moins de bras, par exemple au moins deux, un meilleur maintien sera toutefois obtenu avec 3 ou 4 bras. Ces bras 26 sont avantageusement répartis régulièrement sur la périphérie de l'élément déflecteur 14. Ils sont soudés d'une part à l'élément déflecteur 14 et d'autre part à la couronne 24. Il est possible de prévoir que ledit moyen de support comprend des éléments en forme de portion d'anneau s'étendant parallèlement à une paroi intérieure de l'enceinte tubulaire selon un arc dont l'angle est de manière préférentielle supérieur à 60°. Le nombre d'éléments peut varier selon le nombre de bras 26, chaque élément peut être fixé de manière préférentielle en son milieu à une extrémité d'un bras. Lesdits éléments sont adaptés pour être disposés selon un même anneau entourant le déflecteur, l'angle de chaque élément est tel que la somme des angles est inférieure à 360°. Le moyen de support 24 s'étend parallèlement à la paroi intérieure de l'enceinte et présente un jeu prédéterminé J1 avec cette paroi selon la figure 3. Ce jeu peut être déterminé en fonction d'une dilatation maximale du moyen de support 24, de manière à absorber cette dilatation maximale. Pour un dispositif de post-traitement de véhicule automobile, le jeu J1 peut être de l'ordre du millimètre. Dans l'exemple représenté et tel que visible sur la figure 3, le moyen de support 24 présente une section en forme de T retourné, chaque bras du T formant une surface latérale externe 24a, 24b, s'étendant axialement, le pied (partie verticale) du T définissant des surfaces latérales radiales 24c, 24d adjacentes aux surfaces externes axiales 24a, 24b, respectivement. Dans l'exemple représenté, ces surfaces latérales externes sont cylindriques, de même que l'enveloppe 20. L'invention n'est toutefois pas limitée à cette forme particulière, des formes elliptiques étant envisageables. Pour assurer le blocage du moyen de support 24 par rapport à l'enceinte 12, deux éléments de maintien 28, 30 sont positionnés entre ledit moyen de support 24 et l'enceinte 12, de part et d'autre du moyen de support 24 axialement. Les surfaces externes 24a, 24b du moyen de support servent d'appui à ces éléments de maintien 28, 30 suivant une direction radiale, les surfaces latérales radiales 24c, 24d servant d'appui suivant une direction axiale. Lorsque le moyen de support 24 est monté à l'intérieur de l'enceinte, les surfaces externes 24a, 24b sont en regard de la surface tubulaire interne 12a de l'enceinte. Chaque élément de maintien 28, 30 présente une forme générale annulaire ouverte ondulant radialement de manière à être en contact alternativement avec une surface externe 24a, 24b respectivement du moyen de support et la surface interne 12a de l'enceinte. La figure 2 montre notamment que ces éléments de maintien ne sont pas fermés, leurs extrémités étant distantes (voir partie gauche de la figure). Les ondulations radiales sont plus particulièrement visibles sur la figure 4. Elles sont conformées pour bloquer radialement le moyen de support 24 par rapport à l'enceinte 12, par exemple en réalisant des ondulations d'amplitude supérieure à la distance entre le moyen de support 24 et l'enceinte 12. Le fait que chaque élément de maintien 28, 30 ne soit pas fermé (de forme semblable à un anneau ouvert) permet à l'élément de maintien 28, 30 de se dilater librement dans l'espace disponible entre le moyen de support 24 et l'enceinte 12. Un blocage axial du moyen de support 24 par rapport à l'enceinte 12 peut également être obtenu au moyen de deux butées annulaires 32, 34 disposées de part et d'autre dudit moyen de support 24, axialement, et solidaires de l'enceinte 12. Ces butées annulaires 32, 34 s'étendent radialement par rapport à l'axe de la chambre 13. Dans l'exemple représenté, l'une des butées annulaires 32 est formée par une surface interne radiale du cône d'entrée 22, située entre l'extrémité 22a et une partie conique 22b du cône d'entrée 22. L'autre butée annulaire est formée en partie par un bord d'extrémité 20b de l'enveloppe 20 et par une paroi annulaire 34 solidarisée à la surface interne de l'extrémité de l'enveloppe 20a, dans le prolongement du bord d'extrémité 20b, tel que visible sur la figure 3. Le moyen de support 24 est conformé de manière à être situé à une distance prédéterminée J2 des butées annulaires 30, 32, axialement. Seule l'une des distances prédéterminées J2 est représentée sur la figure 3 pour plus de clarté. Cette distance prédéterminée J2, ou jeu, correspond par exemple à un jeu de dilatation de l'enveloppe 20, du cône d'entrée 22 et de la couronne 24. Pour un dispositif de post- traitement de véhicule automobile, le jeu J2 peut être de l'ordre de 0.5mm. Le déflecteur 14 peut ainsi être mis en place facilement et rapidement à l'intérieur d'un dispositif de post traitement catalytique 10. A cet effet, il est mis en place à l'intérieur du cône d'entrée 22, ses éléments de maintien 28, 30 étant positionnés sur les surfaces externes 24a, 24b du moyen de support, l'un des éléments de maintien 28 étant en appui axialement contre la butée 32 de l'entrée de cône 22 et la surface latérale radiale 24c du moyen de maintien 24. Puis, l'entrée de cône 22 est enfilée sur l'extrémité 20a de l'enveloppe 20, jusqu'à ce que le bord d'extrémité 20b et la paroi annulaire adjacente 34 soient en appui contre le deuxième élément de maintien 30, tel que visible sur la figure 3, le cône d'entrée 22 étant ensuite solidarisé à l'enveloppe 20, par exemple au moyen d'un collier de serrage 36. REVENDICATIONS1. Dispositif de post-traitement (10) de gaz d'échappement de moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant une enceinte (12) définissant une chambre tubulaire (13) à l'intérieur de laquelle est disposé un élément déflecteur (14), caractérisé en ce que : - au moins un moyen de support sensiblement en forme d'anneau s'étendant parallèlement à la paroi de l'enceinte avec un jeu prédéterminé (J1), et supportant l'élément déflecteur sensiblement au centre de la chambre tubulaire par au moins deux bras dont une extrémité est fixée au moyen de support et l'autre extrémité est fixée à l'élément déflecteur, - deux éléments de maintien (28, 30) positionnés de part et d'autre dudit moyen de support (24) axialement, entre ledit moyen de support (24) et l'enceinte (12), chaque élément de maintien (28, 30) présentant une forme générale sensiblement annulaire ouverte ondulant radialement de manière à être en contact alternativement avec une surface interne (12a) de l'enceinte et une surface (24a, 24b) d'appui en regard dudit moyen de support (24), lesdites ondulations radiales étant conformées pour bloquer radialement ledit moyen de support par rapport à ladite enceinte. 2. Dispositif de post-traitement (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support comprend au moins deux éléments sensiblement en forme de portion d'anneau. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément sensiblement en forme de portion d'anneau s'étend suivant un arc dont l'angle est supérieur à 60°. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de support comporte une couronne annulaire ou sensiblement annulaire. 5. Dispositif de post-traitement (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite surface interne (12a) de l'enceinte comporte deux butées annulaires ou sensiblement annulaires (32, 34, 20b) s'étendant radialement et disposées de part et d'autre, axialement, du moyen de support (24), à une distance prédéterminée (J2) dudit moyen de support, les deux éléments de maintien (28, 30) étant positionnés chacun entre ledit moyen desupport (24) et une butée annulaire ou sensiblement annulaire (32, 34, 20b), en contact avec ladite butée et le moyen de support afin de bloquer axialement ledit moyen de support par rapport à ladite enceinte. 6. Dispositif de post-traitement (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enceinte (12) comprend une enveloppe tubulaire (20) destinée à recevoir un bloc catalytique (16) et un cône d'entrée (22) dont une extrémité (22a) recouvre partiellement ladite enveloppe (20) et en ce que l'une des butées annulaires ou sensiblement annulaires (32) est formée par une surface interne radiale dudit cône d'entrée (22), l'autre butée annulaire ou sensiblement annulaire étant formée au moins en partie par un bord d'extrémité (20b) de ladite enveloppe tubulaire. 7. Dispositif de post-traitement (10) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'une des butées est une paroi annulaire ou sensiblement annulaire (34) solidarisée à une surface interne d'une extrémité (20a) de l'enveloppe, dans le prolongement d'un bord d'extrémité (20b). 8. Dispositif de post-traitement (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de support (24) présente une section transversale en forme de T retourné, chaque bras du T formant une surface (24a, 24b) d'appui d'un élément de maintien (28, 30), la barre verticale du T formant éventuellement des surfaces d'appui radiales (24c, 24d) pour les éléments de maintien (28, 30). 9. Dispositif de post-traitement (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit élément de maintien (28, 30) est un fil métallique. 10. Déflecteur destiné à un dispositif de post-traitement selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant un élément déflecteur (14) central de forme semblable à un tronc de cône, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de support (24) de forme sensiblement annulaire disposés autour dudit élément déflecteur (14), de diamètre maximal prédéterminé, supporté par au moins deux bras radiaux (26) solidaires de l'élément déflecteur (14) et s'étendant radialement depuis ce dernier, ledit moyen de support (24) présentant latéralement deux surfaces externes (24a, 24b) suivant la forme dudit moyen de support. 11. Déflecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de support (24) comprend deux surfaces latérales (24a, 24b) et deux surfaces radiales latérales (24c, 24d) adjacentes, lesdites surfaces latérales et radiales définissant deux logements latéraux. 12. Déflecteur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments de maintien (28, 30), chaque élément de maintien présentant une forme sensiblement annulaire ouverte ondulant radialement de manière à être en contact ponctuellement avec l'une des surfaces externes (24a, 24b) du moyen de support, lesdites ondulations radiales présentant une amplitude prédéterminée. 13. Véhicule automobile comprenant un dispositif de post-traitement selon l'une des revendications 1 à 9.