Brevet FR3082235A1 — publié le 20191213

Organe optimisé de purification des gaz d'échappement La présente invention concerne un organe de purification des gaz d'échappement, par exemple destiné à équiper un véhicule automobile. On connait déjà, dans l'état de la technique, un organe de purification des gaz d'échappement, comportant : - au moins un bloc de purification des gaz d'échappement, - une enveloppe délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement s'étendant le long d'un axe longitudinal, dans lequel est logé le bloc de purification, l'enveloppe comprenant une portion d'entrée, une portion de sortie, et une portion centrale agencée entre la portion d'entrée et la portion de sortie, la portion centrale entourant le bloc de purification, et - au moins un élément de maintien du bloc de purification, interposé entre l'enveloppe et le bloc de purification. Un tel organe de purification comporte habituellement un matériau d'isolation thermique. La température des gaz d'échappement étant élevée, ce matériau d'isolation thermique doit présenter une bonne résistance à la température pour ne pas être détérioré par cette température. Dans la présente description, la résistance à la température d'un matériau est sa capacité à conserver ses propriétés, notamment ses propriétés thermiques et mécaniques, tant que la température est inférieure à une température spécifique à ce matériau. Une résistance à la température élevée signifie que cette température spécifique est élevée. Un matériau d'isolation thermique ayant une résistance à la température élevée présente généralement un coût élevé. La présente invention a notamment pour but de fournir un organe de purification plus économique, et cela sans nuire à ses capacités d'isolation thermique. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un organe de purification de gaz d'échappement, comportant : - au moins un bloc de purification des gaz d'échappement, et - une enveloppe délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement s'étendant le long d'un axe longitudinal, dans lequel est logé le bloc de purification, l'enveloppe comprenant une portion d'entrée, une portion de sortie, et une portion centrale agencée entre la portion d'entrée et la portion de sortie, la portion centrale entourant le bloc de purification. 2 Ledit organe de purification de gaz d'échappement comporte en outre un isolant thermique recouvrant l'intégralité de l'enveloppe, l'isolant thermique comprenant : - une première partie présentant une première résistance à la température, agencée radialement en regard du bloc de purification, et 5 - une seconde partie présentant une seconde résistance à la température supérieure à la première, recouvrant au moins la portion d'entrée de l'enveloppe. Il apparait que la température des gaz d'échappement est particulièrement élevée au niveau des portions d'entrée et de sortie de l'enveloppe. L'invention prévoit donc de différencier les portions d'entée et de sortie d'une part, et la portion centrale d'autre part, 10 pour leur attribuer des parties d'isolant thermique présentant des résistances à la température différentes. La partie d'isolant thermique liée à la portion centrale présente une résistance à la température moins importante que celle dans la partie d'isolant thermique liée aux portions d'entrée et de sortie, et donc un coût moins élevé. Il en résulte que le coût général de l'isolation thermique est réduit. 15 Un organe de purification selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables. - la seconde partie de l'isolant thermique est discontinue et recouvre la portion de sortie de l'enveloppe ; 20 - la première partie de l'isolant thermique est formée par un premier matériau isolant, et la seconde partie de l'isolant thermique est formée par un second matériau isolant différent du premier matériau isolant ; - l'isolant thermique comporte : - une première couche formée dans un premier matériau isolant présentant la 25 première résistance à la température, et recouvrant l'intégralité de l'enveloppe, et - une seconde couche formée dans un second matériau isolant différent du premier matériau isolant, la seconde partie de l'isolant thermique étant formée par la superposition de la première et de la seconde couches ; 30 - le second matériau isolant est agencé en contact de l'enveloppe, et le premier matériau isolant entoure le second matériau isolant ; - l'isolant thermique comporte un unique matériau isolant, présentant une première épaisseur dans la première partie, et une seconde épaisseur supérieure à la première épaisseur dans la seconde partie ; 35 - ledit organe de purification selon le type précité comprend au moins deux blocs de purification en série dans le canal de circulation des gaz d'échappement, séparés dans 3 la direction de l'axe longitudinal par un espacement, la première partie de l'isolant thermique étant discontinue et s'étendant en regard radial de chacun de ces blocs de purification ; - la seconde partie de l'isolant thermique recouvre l'enveloppe en regard radial de 5 l'espacement entre les blocs de purification ; - ledit organe de purification selon le type précité comporte au moins un élément de maintien du bloc de purification, interposé entre l'enveloppe et le bloc de purification, dans lequel la première partie de l'isolant thermique est agencée radialement en regard de l'élément de maintien ; 10 - la première partie de l'isolant thermique présente une première résistance à la température, permettant de résister au moins à une première température, et la seconde partie de l'isolant thermique présente une seconde résistance à la température, permettant de résister au moins à une seconde température, telles que : - la seconde température est au moins égale à une température maximale des 15 gaz d'échappement, et - la première température est au moins inférieure de 100°C à la seconde température. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi 20 lesquelles : - la figure 1 est un vue schématique en coupe longitudinale d'un organe de purification selon un premier exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, d'un organe de purification selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention ; 25 - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, d'un organe de purification selon un troisième exemple de mode de réalisation de l'invention. On a représenté, sur la figure 1, un organe 10 de purification des gaz d'échappement, par exemple destiné à équiper un véhicule automobile. De manière classique, l'organe de purification 10 comporte au moins un bloc 12 30 de purification des gaz d'échappement, et une enveloppe 14 délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement s'étendant le long d'un axe longitudinal X, dans lequel est logé le bloc de purification 12. L'enveloppe 14 est par exemple métallique. Plus particulièrement, l'enveloppe 14 comprend une portion d'entrée 14a, une portion de sortie 14b, et une portion centrale 14c agencée entre la portion d'entrée 14a et 35 la portion de sortie 14b, la portion centrale 14c entourant le bloc de purification 12. 4 L'organe de purification 10 comporte par ailleurs au moins un élément 16 de maintien du bloc de purification 12, interposé entre la portion centrale 14c de l'enveloppe 14 et le bloc de purification 12. Par exemple, l'organe de purification 10 comporte un unique élément de maintien 16 entourant intégralement, ou quasi intégralement, le bloc 5 de purification 12, ou en variante il comporte une pluralité d'éléments de maintien 16 entourant ensemble le bloc de purification 12, partiellement ou intégralement, de manière à empêcher tout mouvement relatif du bloc de purification 12 par rapport à l'enveloppe 14, en particulier dans toute direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X. On notera que la portion d'entrée 14a s'étend jusqu'à l'élément de maintien 16, et 10 la portion de sortie 14b s'étend depuis l'élément de maintien 16. Ainsi, la portion d'entrée 14a correspond à la portion de l'enveloppe 14 destinée à être en contact avec les gaz d'échappement en entrée de l'organe de purification 10, et la portion de sortie 14b correspond à la portion de l'enveloppe 14 destinée à être en contact avec les gaz d'échappement en sortie de l'organe de purification 10. 15 L'organe de purification 10 comporte un isolant thermique 18 recouvrant l'intégralité de l'enveloppe 14. Conformément à l'invention, l'isolant thermique 18 comporte : - une première partie 20 présentant une première résistance à la température, agencée radialement en regard du bloc de purification 12, et 20 - une seconde partie 22, présentant une seconde résistance à la température supérieure à la première, recouvrant au moins la portion d'entrée 14a de l'enveloppe. On rappellera ici à toutes fins utiles que la résistance à la température d'un matériau est sa capacité à conserver ses propriétés, notamment ses propriétés thermiques et mécaniques, tant que la température est inférieure à une température 25 spécifique à ce matériau. Une résistance à la température élevée signifie que cette température spécifique est élevée. Ainsi, la première partie 20 de l'isolant thermique 18 présente une première résistance thermique permettant de résister au moins à une première température, et la seconde partie 22 de l'isolant thermiquel8 présente une seconde résistance thermique 30 permettant de résister au moins à une seconde température. Par exemple, la seconde température est au moins égale à une température maximale des gaz d'échappement, et la première température est au moins inférieure de 100°C à la seconde température. L'homme du métier saura déterminer si la résistance thermique d'un matériau 35 d'isolation est suffisante aux températures considérées, et saura donc choisir les première 20 et seconde 22 parties de l'isolant thermique 18. 5 Comme indiqué précédemment, la première partie 20 de l'isolant thermique 18 est agencée radialement en regard du bloc de purification 12. En d'autres termes, tout plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, et passant par la première partie 20 de l'isolant thermique 18, passe également par le bloc de purification 12. 5 Avantageusement, la première partie 20 de l'isolant thermique 18 est agencée radialement en regard de l'élément de maintien 16. Dans l'exemple décrit, la longueur de première partie 20 de l'isolant thermique 18 dans la direction parallèle à l'axe longitudinal X est inférieure ou égale à la longueur de l'élément de maintien 16 dans la même direction. De préférence, la longueur de première partie 20 de l'isolant thermique 18 dans 10 la direction parallèle à l'axe longitudinal X est strictement inférieure à la longueur de l'élément de maintien 16 dans la même direction, en tenant compte des tolérances dimensionnelles respectives de l'élément de maintien 16 et de l'isolant thermique 18. Dans l'exemple décrit, la seconde partie 22 de l'isolant thermique 18 est discontinue. En effet, cette seconde partie 22 s'étend d'une part sur la portion d'entrée 15 14a et sur une partie de la partie centrale 14c adjacente à la portion d'entrée 14a, et d'autre part sur la portion de sortie 14b et sur une partie de la partie centrale 14c adjacente à la portion de sortie 14b. Plus particulièrement, toute partie de l'isolant thermique 18 qui n'est pas la première partie 20 fait partie de la seconde partie 22. 20 Conformément à ce premier mode de réalisation, l'isolant thermique 18 est formé par trois éléments isolants distincts, dont un premier forme la première partie 20, et deux seconds forment ensemble la seconde partie 22 discontinue. Le premier élément isolant est par exemple formé dans un premier matériau isolant, et les seconds éléments isolants dans un second matériau isolant différent du 25 premier matériau isolant. Dans l'exemple décrit, le premier élément isolant présente une épaisseur différente de celle des seconds éléments isolants, mais il pourrait en variante présenter une épaisseur égale à celle des seconds éléments isolants. On notera que le premier matériau isolant peut être un produit fibreux ou microporeux, à base de différents matériaux tels que par exemple le dioxyde de silicium, 30 le verre haute température, le verre ou un mélange de ces matériaux. Le second matériau isolant peut être un produit fibreux ou microporeux, à base de différents matériaux tels que par exemple des produits polycristalins (alumine ou mullite), le dioxyde de silicium, la céramique réfractaire, le silicate alcalino-terreux, le verre haute température, le verre ou un mélange de ces matériaux. 35 De préférence, les combinaisons préférées pour les premier et second matériaux isolants sont : 6 - verre haute température pour le premier matériau isolant et dioxyde de silicium pour le second matériau isolant, ou - verre pour le premier matériau isolant et verre haute température pour le second matériau isolant. 5 Conformément à une variante non représentée, le premier élément isolant est formé dans un même matériau isolant que les seconds éléments isolants, mais présente une épaisseur inférieure à celle des seconds éléments isolants. Dans ce cas, le premier élément isolant peut être venu de matière avec les seconds éléments isolants. On a représenté, sur la figure 2, un organe 10 de purification des gaz 10 d'échappement selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure 2, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans ce deuxième mode de réalisation le bloc de purification 12, l'enveloppe 14 et les éléments de maintien 16 sont identiques à ceux du premier mode de réalisation et ne 15 seront donc pas décrits à nouveau. En revanche, les première 20 et seconde 22 parties de l'isolant thermique 18 sont réalisées différemment, bien que disposées de la même façon que dans le premier mode de réalisation. Plus particulièrement, l'organe de purification 10 comporte un premier matériau 20 isolant 24 formant une première couche recouvrant l'intégralité de l'enveloppe 14, et un second matériau isolant 26 formant une seconde couche recouvrant uniquement les portions d'entrée 14a et de sortie 14b. Avantageusement, le second matériau isolant 26 est agencé en contact de l'enveloppe 14, et le premier matériau isolant 24 entoure le second matériau isolant 26. 25 Ainsi, la première partie 20 de l'isolant thermique 18 est formée uniquement par le premier matériau isolant 24, alors que la seconde partie isolante 22 de l'isolant thermique 18 est formée de la superposition du premier matériau isolant 24 et du second matériau isolant 26. Dans l'exemple décrit, le second matériau isolant 26 présente de préférence une 30 résistance à la température supérieure à celle du premier matériau isolant 24. Ainsi, le second matériau isolant 26 recouvre la portion d'entrée 14a et la portion de sortie 14b (au contact de l'enveloppe 14), et il est recouvert par le premier matériau isolant 24. On a représenté, sur la figure 3, un organe 10 de purification des gaz d'échappement selon un troisième exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur 35 cette figure 3, les éléments analogues à ceux de la figure 2 sont désignés par des références identiques. 7 Conformément à ce troisième mode de réalisation, l'organe de purification 10 comprend au moins deux blocs de purification 12 en série dans le canal de circulation des gaz d'échappement, séparés dans la direction de l'axe longitudinal X par un espacement 28. 5 Dans l'exemple décrit, la première partie 20 de l'isolant thermique 18 est discontinue, et s'étend en regard radial de chacun de ces blocs de purification 12. La seconde partie 22 de l'isolant thermique 18 recouvre alors l'enveloppe 14 en regard radial de l'espacement 28 entre les blocs de purification 12 Dans ce troisième mode de réalisation, les première 20 et seconde 22 parties de 10 l'isolant thermique 18 sont réalisées, comme dans le second mode de réalisation, par des superpositions de couches des premier 24 et second 26 matériaux isolants. En variante, elles pourraient, comme dans le premier mode de réalisation, être réalisées dans des matériaux différents, ou dans une autre variante par un même matériau présentant des épaisseurs différentes de première 20 et seconde 22 parties de l'isolant thermique 18. 15 On notera que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, REVENDICATIONS1. Organe (10) de purification de gaz d'échappement, comportant : - au moins un bloc (12) de purification des gaz d'échappement, - une enveloppe (14) délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement s'étendant le long d'un axe longitudinal (X), dans lequel est logé le bloc de purification (12), l'enveloppe (14) comprenant une portion d'entrée (14a), une portion de sortie (14b), et une portion centrale (14c) agencée entre la portion d'entrée (14a) et la portion de sortie (14b), la portion centrale (14c) entourant le bloc de purification (12), et caractérisé en ce qu'il comporte un isolant thermique (18) recouvrant l'intégralité de l'enveloppe (14), l'isolant thermique (18) comprenant : - une première partie (20) présentant une première résistance à la température, agencée radialement en regard du bloc de purification (12), et - une seconde partie (22), présentant une seconde résistance à la température supérieure à la première, recouvrant au moins la portion d'entrée (14a) de l'enveloppe (14). 2. Organe de purification (10) selon la revendication 1, dans lequel la seconde partie (22) de l'isolant thermique est discontinue et recouvre la portion de sortie (14b) de l'enveloppe (14). 3. Organe de purification (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première partie (20) de l'isolant thermique est formée par un premier matériau isolant, et la seconde partie (22) de l'isolant thermique (18) est formée par un second matériau isolant différent du premier matériau isolant. 4. Organe de purification (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'isolant thermique (18) comporte : - une première couche formée dans un premier matériau isolant (24) présentant la première résistance à la température, et recouvrant l'intégralité de l'enveloppe (14), et - une seconde couche formée dans un second matériau isolant (26) différent du premier matériau isolant (24), la seconde partie (22) de l'isolant thermique (18) étant formée par la superposition de la première et de la seconde couches. 9 5. Organe de purification (10) selon la revendication 4, dans lequel le second matériau isolant (26) est agencé en contact de l'enveloppe (14), et le premier matériau isolant (24) entoure le second matériau isolant (26). 5 6. Organe de purification (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'isolant thermique (18) comporte un unique matériau isolant, présentant une première épaisseur dans la première partie (20), et une seconde épaisseur supérieure à la première épaisseur dans la seconde partie (22). 10 7. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux blocs de purification (12) en série dans le canal de circulation des gaz d'échappement, séparés dans la direction de l'axe longitudinal (X) par un espacement (28), la première partie (20) de l'isolant thermique (18) étant discontinue et s'étendant en regard radial de chacun de ces blocs de purification (12). 15 8. Organe de purification (10) selon la revendication 7, dans lequel la seconde partie (22) de l'isolant thermique (18) recouvre l'enveloppe (14) en regard radial de l'espacement (28) entre les blocs de purification (12). 20 9. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un élément (16) de maintien du bloc de purification (12), interposé entre l'enveloppe (14) et le bloc de purification (12), dans lequel la première partie (20) de l'isolant thermique (18) est agencée radialement en regard de l'élément de maintien (16). 25 10. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première partie (20) de l'isolant thermique (18) présente une première résistance à la température, permettant de résister au moins à une première température, et la seconde partie (22) de l'isolant thermique (18) présente une seconde 30 résistance à la température, permettant de résister au moins à une seconde température, telles que : - la seconde température est au moins égale à une température maximale des gaz d'échappement, et - la première température est au moins inférieure de 100°C à la seconde température.