Brevet FR3106368A1 — publié le 20210723

L’invention concerne un pot catalytique (1) de véhicule comportant : Un catalyseur (2) présentant un axe longitudinal (X), Une virole interne (3) entourant ledit catalyseur (2), Une virole externe (6) entourant ladite virole interne (3), la virole externe (6) et la virole interne (3) étant espacée l’une de l’autre de sorte à former entre elles un espace annulaire (9), Un premier flasque (10) solidaire de ladite virole interne (3) et de ladite virole externe (6), un deuxième flasque (11) solidaire de ladite virole interne (3) et de ladite virole externe (6), un dispositif de chauffage (13), ledit dispositif de chauffage (13) étant disposé dans ledit espace annulaire (9). Figure 1 POT CATALYTIQUE DE VEHICULE DESTINE A REDUIRE LES EMISSIONS DE POLLUANTS Un aspect de l’invention se rapporte à un pot catalytique de véhicule permettant de réduire les émissions de polluants lors des phases de roulage moteur à froid du véhicule, notamment automobile. Un autre aspect de l’invention porte sur un véhicule, notamment automobile, muni d’un tel pot catalytique. Il est connu de l’état de la technique des dispositifs de dépollution des gaz d’échappement des moteurs de véhicule automobile munis de moyens de chauffage. La demande de brevet FR 2 986 561 A1 décrit un exemple d’un tel dispositif de dépollution. On peut apercevoir sur les figures de cette demande de brevet, un module de stockage de réducteur gazeux muni de réservoirs de matériau de stockage sous forme de plusieurs cartouches, chacune munie de moyens de chauffage dont l’alimentation électrique est commandée par des moyens de pilotage du type électronique. Ces moyens de chauffages entourent une partie de l’enveloppe externe des cartouches et sont pilotés en température par les moyens de pilotage. En chauffant, les moyens de chauffage viennent chauffer le matériau de stockage à travers la paroi des cartouches et permettent ainsi de piloter la désorption d’un agent réducteur au moment approprié. Il est en outre prévu des moyens pour solidariser mécaniquement les moyens de chauffage à un bâti supportant également les cartouches. Les cartouches et les moyens de chauffage sont implantés sous le châssis d’un véhicule et sont recouverts par un carter. L’assemblage particulier offre la possibilité de remplacer les cartouches sans qu’il ne soit nécessaire de démonter les moyens de chauffage. Si ces diverses solutions proposées dans l’état de la technique peuvent êtres utilisées pour des modules de stockage de réducteur gazeux, elles ne sont en revanche pas adaptées pour une application à un pot catalytique. En effet, aucun carter de protection n’étant disposé sous le véhicule, l’application d’une telle technologie à un pot catalytique serait source de détériorations importantes des moyens de chauffage du pot catalytique. Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un pot catalytique de véhicule destiné à réduire efficacement les polluants des gaz d’échappement tout en assurant une durabilité importante du pot catalytique et de ses éléments constitutifs. A cette fin, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un pot catalytique de véhicule comportant : Un catalyseur présentant un axe longitudinal, Une virole interne entourant le catalyseur, Une virole externe entourant la virole interne, la virole externe et la virole interne étant espacée l’une de l’autre de sorte à former entre elles un espace annulaire, Un premier flasque solidaire de la virole interne et de la virole externe, un deuxième flasque solidaire de la virole interne et de la virole externe, le premier flasque et le deuxième flasque étant espacés l’un de l’autre selon l’axe longitudinal. un dispositif de chauffage, le dispositif de chauffage étant disposé dans l’espace annulaire et entre le premier flasque et le deuxième flasque. Grâce à l’invention, et plus particulièrement au dispositif de chauffage, il est possible de préchauffer le catalyseur de manière à réduire les polluants des gaz d’échappement lorsque le moteur thermique est encore froid, par exemple au démarrage. En outre, le dispositif de chauffage est avantageusement positionné dans un espace isolé du catalyseur et de l’extérieur de sorte que le dispositif de chauffage est protégé non seulement des gaz d’échappement, mais également de l’environnement extérieur. En d’autres termes, les moyens de chauffage du catalyseur sont protégés des chocs et agressions extérieures. Cet agencement permet d’augmenter la durabilité du dispositif de chauffage. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le pot catalytique de véhicule selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un aspect de l’invention, une ouverture est ménagée dans la virole externe, le pot catalytique comportant en outre une trappe de fermeture de l’ouverture. Ainsi, en cas de défaillance du dispositif de chauffage, l’ouverture ménagée dans la virole externe permet ainsi à un opérateur d’accéder au dispositif de chauffage de manière à pouvoir le remplacer sans qu’il ne soit nécessaire de démonter l’ensemble du pot catalytique. Selon un aspect de l’invention, le pot catalytique comporte un élément compressible ignifugé, l’élément compressible ignifugé étant au moins en partie comprimé entre le dispositif de chauffage et la virole externe. Il s’ensuit que le dispositif de chauffage est plaqué contre la surface externe de la virole interne et est ainsi maintenu en position. En outre, comme le dispositif de chauffage est plaqué au contact de la virole interne, la chaleur se propage efficacement dans la virole interne, puis dans le catalyseur. Selon un aspect de l’invention, l’élément compressible ignifugé est en outre réfractaire à la chaleur. De ce fait, la chaleur émise par le dispositif de chauffage est contenue à l’intérieur du pot catalytique et réchauffe efficacement le catalyseur. Selon un aspect de l’invention, le dispositif de chauffage entoure au moins une portion de la virole interne. Selon un aspect de l’invention, le pot catalytique comporte au moins deux dispositifs de chauffage. Ainsi, les dimensions du dispositif de chauffage sont telles, que suivant les dimensions du catalyseur, il est possible d’adapter le nombre de dispositifs de chauffage au catalyseur. Selon un aspect de l’invention, le dispositif de chauffage est disposé sur la longueur totale du catalyseur. Cette caractéristique permet de réchauffer la longueur totale du catalyseur et augmente de ce fait son efficacité. Selon un aspect de l’invention, le dispositif de chauffage est une résistance chauffante ou un réseau de résistances chauffantes. Un tel dispositif de chauffage est simple à mettre en œuvre et ne nécessite aucun élément complexe, comme par exemple une pompe de circulation. Selon un aspect de l’invention, la virole interne est une virole à bords tombés. Dans cette mise en œuvre, le premier flasque est formé par un premier bord tombé disposé à une première extrémité circonférentielle de la virole interne et le deuxième flasque est formé par un deuxième bord tombé disposé à une deuxième extrémité circonférentielle de la virole interne. Cette caractéristique permet de diminuer le nombre de pièces nécessaires pour fermer axialement l’espace annulaire. Un autre aspect de l’invention concerne un véhicule comportant un pot catalytique selon l’une au moins des réalisations de l’invention précitée, le véhicule comportant en outre : un dispositif de programmation d’un horaire de préchauffage du catalyseur, une sonde de température construite et agencée pour mesurer la température du dispositif de chauffage, un dispositif de pilotage automatique du dispositif de chauffage fonction dudit horaire de préchauffage programmé et de la température du dispositif de chauffage mesurée. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. illustre de façon schématique un pot catalytique de véhicule selon un mode de réalisation de l’invention. illustre de façon schématique un exemple de réalisation d’une virole interne que comporte un pot catalytique de véhicule conforme à l’invention. représente de façon schématique un exemple de réalisation d’une ouverture ménagée dans une virole externe d’un pot catalytique de véhicule conforme à l’invention. représente de façon schématique une trappe obstruant une ouverture ménagée dans une virole externe telle qu’illustrée à la figure 3. représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un pot catalytique conforme à l’invention équipé d’un élément compressible ignifugé. illustre un exemple de réalisation d’un dispositif de chauffage que comporte un pot catalytique conforme à l’invention. illustre un autre exemple de réalisation d’un dispositif de chauffage que comporte un pot catalytique conforme à l’invention. représente une mise en œuvre d’un pot catalytique conforme à l’invention muni de trois dispositifs de chauffage. illustre un exemple de réalisation d’un véhicule automobile conforme à l’invention équipé d’un pot catalytique. La figure 1 montre une représentation schématique d’un pot catalytique de véhicule conforme à une mise en œuvre de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le pot catalytique 1 comporte un catalyseur 2 supporté par une virole interne 3. Le catalyseur 2 présente un axe longitudinal X (autrement dit un axe de révolution). Le catalyseur 2 peut par exemple être emmanché en force dans la virole interne 3. Dans ce cas, la surface externe 4 du catalyseur 2 est au contact de la surface interne 5 de la virole interne 3. Le pot catalytique 1 comporte en outre une virole externe 6 entourant la virole interne 3. Elles sont espacées l’une de l’autre de sorte à former entre elles un espace annulaire 9. Plus particulièrement, la surface interne 7 de la virole externe 6 et la surface externe 8 de la virole interne 3 sont espacées l’une de l’autre de sorte à former entre elles un espace annulaire 9. Dans un exemple de réalisation, la virole interne 3 et la virole externe 6 sont coaxiales avec l’axe longitudinal X. En outre, la virole interne 3 présente un diamètre inférieur au diamètre de la virole externe 6. Cet agencement permet de former l’espace annulaire 9. Le pot catalytique 1 comporte également un premier flasque 10 solidaire de la virole interne 3 et de la virole externe 6. Le pot catalytique 1 comporte en outre un deuxième flasque 11 solidaire de la virole interne 3 et de la virole externe 6. On entend par solidaire le fait que le premier flasque 10 et le deuxième flasque 11 sont liés mécaniquement à la virole interne 3 et à la virole externe 6. Par exemple, les premier et deuxième flasques 10 et 11 peuvent être soudés 12, clipsés ou encore vissés sur la virole interne 3 et sur la virole externe 6. Dans cet exemple de réalisation, le premier flasque 10 est formé par un premier anneau plat dont la surface circonférentielle interne est soudée à la virole interne 3 et la surface circonférentielle externe est soudée à la virole externe 6. Le deuxième flasque 11 est quant à lui formé par un deuxième anneau plat dont la surface circonférentielle interne est soudée à la virole interne 3 et la surface circonférentielle externe est soudée à la virole externe 6 Il convient de noter que le premier flasque 10 et le deuxième flasque 11 sont espacés l’un de l’autre selon l’axe longitudinal X. En d’autres termes, le premier flasque 10 et le deuxième flasque 11 sont espacés axialement entre eux et ferment axialement l’espace annulaire 9. Selon des modes de réalisation, l’espace annulaire peut présenter une section circulaire ou ovale. Le pot catalytique 1 comporte un dispositif de chauffage 13. Le dispositif de chauffage 13 est disposé dans l’espace annulaire 9 formé par la virole interne 3 et la virole externe 6 et entre le premier flasque 10 et le deuxième flasque 11. Ainsi, le dispositif de chauffage 13 est isolé des flux des gaz d’échappement. Le dispositif de chauffage 13 peut être formé par une résistance chauffante ou par un réseau de résistances chauffantes, également dénommé nappe chauffante électrique. Le dispositif de chauffage 13 est relié électriquement au réseau électrique du véhicule. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif de chauffage 13 est disposé sur la longueur totale du catalyseur 2. Le pot catalytique 1 comporte en outre, un cône d’entrée 14 et un cône de sortie 15 des gaz d’échappement. Ainsi, le flux des gaz d’échappement 16 s’insère dans le cône d’entrée 14, traverse le catalyseur 2 pour ensuite sortir via le cône de sortie 15. Etant disposé dans un espace fermé constitué par une virole interne 3, une virole externe 6, un premier flasque 10 et un deuxième flasque 11, le dispositif de chauffage 13 n’est jamais en contact avec le flux des gaz d’échappement. Le pot catalytique 1 est donc équipé d’un dispositif de chauffage 13 électrique qui est piloté par le système de contrôle du véhicule (non illustré). Le dispositif de chauffage 13 est également connecté au réseau électrique du véhicule (non illustré). La montée en température du dispositif de chauffage 13 induit une montée en température du catalyseur 2. La montée en température s’effectue par convection thermique du dispositif de chauffage 13 vers le catalyseur 2. Cette montée en température est pilotée par le système de contrôle du véhicule et permet d’atteindre la température optimum de fonctionnement du catalyseur 2. Ainsi en température, les polluants émis par le moteur à froid sont piégés ou supprimés par le catalyseur 2. La figure 2 illustre de façon schématique un exemple de réalisation d’une virole interne que comporte un pot catalytique 1 de véhicule conforme à l’invention. Dans cette mise en œuvre, la virole interne 3 est une virole à bords tombés. En d’autres termes, le premier flasque 10 est formé par un premier bord tombé circonférentiel à une extrémité de la virole interne 3 et le deuxième flasque 11 est formé par un deuxième bord tombé circonférentiel à l’autre des extrémités de la virole interne 3. Cet agencement particulier facilite l’assemblage des éléments du pot catalytique 1. La figure 3 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’une ouverture ménagée dans une virole externe d’un pot catalytique de véhicule conforme à l’invention. Cette ouverture 17 permet l’introduction du dispositif de chauffage 13 au sein de l’espace annulaire 9 formé entre la virole interne et la virole externe 6. Le raccordement électrique 18 du dispositif de chauffage 13 avec le réseau électrique du véhicule peut être réalisé au travers de cette ouverture 17. Ainsi, en cas de défaillance, il est possible de remplacer le dispositif de chauffage 13 sans qu’il ne soit nécessaire de démonter le pot catalytique 1. La figure 4 représente de façon schématique une trappe de fermeture obstruant une ouverture ménagée dans une virole externe telle qu’illustrée à la figure 3. Dans ce cas, le pot catalytique 1 comporte une trappe de fermeture 19 de l’ouverture 17. Cette trappe de fermeture 19 peut par exemple être solidarisée à la virole externe 6 par vissage 20 ou tout autre moyen. Ainsi, le dispositif de chauffage est non seulement isolé du flux des gaz d’échappement mais également de l’environnement extérieur, à savoir la poussière, la boue, ou encore les cailloux. Cette trappe de fermeture 19 est démontable de façon à pouvoir permettre l’accès au dispositif de chauffage 13 en vue de le remplacer voire de le réparer en cas de défaillance. Le dispositif de chauffage 13 peut par exemple être assemblé par vissage au pot catalytique 1. Le raccordement électrique 18 du dispositif de chauffage 13 au réseau électrique du véhicule peut s’effectuer par un orifice ménagé dans la trappe de fermeture 19. La figure 5 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un pot catalytique conforme à une mise en œuvre de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le pot catalytique 1 comporte un élément compressible ignifugé 21. L’élément compressible ignifugé 21 est au moins en partie comprimé entre la surface externe 22 du dispositif de chauffage 13 et la surface interne 7 de la virole externe 6. Cet élément compressible ignifugé 21 permet de plaquer le dispositif de chauffage 13 au contact de la virole interne 3 de manière à ce que la chaleur puisse se propager efficacement dans la virole interne 3, puis dans le catalyseur 2. Cet élément compressible ignifugé 21 permet en outre de maintenir en position le dispositif de chauffage 13. En effet, dans une mise en œuvre, le dispositif de chauffage 13 peut être positionné autour de la virole interne 3 et maintenu en position par cet élément compressible ignifugé 21. L’élément compressible ignifugé 21 peut en outre être réfractaire à la chaleur. Ainsi, la chaleur émise par le dispositif de chauffage 13 est orientée vers le centre du catalyseur 2. Cette caractéristique permet d’éviter des déperditions de chaleur à l’extérieur de la virole externe 3. La figure 6 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un pot catalytique conforme à une mise en œuvre de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le dispositif de chauffage 13 entoure seulement une portion de la virole interne 3. Un tel agencement permet de réduire le coût du pot catalytique et en outre de faciliter l’assemblage de ce dernier. La figure 7 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un pot catalytique conforme à une mise en œuvre de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le dispositif de chauffage 13 entoure la totalité de la virole interne 3. Ainsi, la chaleur est uniformément répartie autour du catalyseur 2. La figure 8 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un pot catalytique conforme à une mise en œuvre de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le pot catalytique 1 comporte trois dispositifs de chauffage 13. Les trois dispositifs de chauffage 13 sont maintenus en position par un élément compressible ignifugé 21. Ainsi, il est possible d’utiliser un même type de dispositif de chauffage 13 pour des pots catalytiques présentant des dimensions différentes. La figure 9 représente de façon schématique un exemple de véhicule automobile équipé d’un pot catalytique conforme à une réalisation de l’invention. Dans cette mise en œuvre, le véhicule 23 comporte un pot catalytique 1 conforme à l’une au moins des réalisations présentées à l’appui des figures 1 à 8 précédentes. Le véhicule 23 comporte en outre un dispositif de programmation 24 d’un horaire de préchauffage du catalyseur 2. Ainsi, une première étape de programmation via une interface homme-machine est réalisée par un utilisateur du véhicule. Dans une mise en œuvre de réalisation différente, cette première étape peut être réalisée par un algorithme d’apprentissage (ou intelligence artificielle) des habitudes de l’utilisateur qui après analyse du rythme et cycle de démarrage anticipera le préchauffage du catalyseur. Par exemple, si l’utilisateur démarre son véhicule tous les matins à la même heure, alors l’algorithme d’apprentissage programmera un horaire de préchauffage du catalyseur sans que l’utilisateur n’ait à intervenir. Le véhicule 23 comporte en outre une sonde de température 25 construite et agencée pour mesurer la température du dispositif de chauffage 13. Cette sonde de température 25 permet de mesurer la température du catalyseur 2. Le véhicule comporte également un dispositif de pilotage automatique 26 du dispositif de chauffage 13 fonction de l’horaire de préchauffage programmé par l’utilisateur ou l’intelligence artificielle et de la température du dispositif de chauffage 13 mesurée par la sonde de température 25. Ainsi, par exemple, dans un intervalle temporel prédéterminé, par exemple 5 minutes avant le démarrage à froid du moteur thermique, le dispositif de pilotage automatique 26 du dispositif de chauffage déclenche l’alimentation électrique du dispositif de chauffage 13 de manière à préchauffer le catalyseur 2 préalablement au démarrage du moteur thermique du véhicule 23. La sonde de température 25 informe le dispositif de pilotage automatique 26 de la température du catalyseur 2 afin que le dispositif de pilotage automatique 26 puisse réguler efficacement en température le catalyseur 2. D’une manière générale, le pot catalytique selon les aspects de l’invention présentés ci-dessus permet de protéger le dispositif de chauffage des gaz d’échappement en le plaçant dans un volume isolé et permet en outre la montée en température du catalyseur par convection thermique. La trappe de fermeture offre un accès permettant le remplacement du dispositif de chauffage sans imposer un remplacement complet du pot catalytique. Cet agencement permet de réduire très fortement les polluants pendant les phases de roulage moteur à froid du véhicule. La préchauffe du catalyseur est en effet assurée par un dispositif de chauffage et ne nécessite aucun élément complémentaire comme par exemple une pompe de circulation. Pot catalytique (1) de véhicule comportant : Un catalyseur (2) présentant un axe longitudinal (X), Une virole interne (3) entourant ledit catalyseur (2), ledit pot catalytique (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre : Une virole externe (6) entourant ladite virole interne (3), ladite virole externe (6) et ladite virole interne (3) étant espacée l’une de l’autre de sorte à former entre elles un espace annulaire (9), Un premier flasque (10) solidaire de ladite virole interne (3) et de ladite virole externe (6), un deuxième flasque (11) solidaire de ladite virole interne (3) et de ladite virole externe (6), ledit premier flasque (10) et ledit deuxième flasque (11) étant espacés l’un de l’autre selon ledit axe longitudinal (X), un dispositif de chauffage (13), ledit dispositif de chauffage (13) étant disposé dans ledit espace annulaire (9) et entre ledit premier flasque (10) et ledit deuxième flasque (11). Pot catalytique (1) de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une ouverture (17) est ménagée dans la virole externe (6), ledit pot catalytique (1) comportant en outre une trappe de fermeture (19) de ladite ouverture (17). Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pot catalytique (1) comporte un élément compressible ignifugé (21), l’élément compressible ignifugé (21) étant au moins en partie comprimé entre le dispositif de chauffage (13) et la virole externe (6). Pot catalytique (1) de véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’élément compressible ignifugé (21) est en outre réfractaire à la chaleur. Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé, en ce que le dispositif de chauffage (13) entoure au moins une portion de la virole interne (3). Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pot catalytique (1) comporte au moins deux dispositifs de chauffage (13). Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (13) est disposé sur la longueur totale du catalyseur (2). Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (13) est une résistance chauffante ou un réseau de résistances chauffantes. Pot catalytique (1) de véhicule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole interne (3) est une virole à bords tombés, le premier flasque (10) étant formé par un premier bord tombé disposé à une première extrémité circonférentielle de la virole interne (3) et le deuxième flasque (11) étant formé par un deuxième bord tombé disposé à une deuxième extrémité circonférentielle de la virole interne (3). Véhicule (23), caractérisé en ce qu’il comporte un pot catalytique (1) selon l’une au moins des revendications précédentes, ledit véhicule (23) comportant en outre : un dispositif de programmation (24) d’un horaire de préchauffage du catalyseur (2), une sonde de température (25) construite et agencée pour mesurer la température du dispositif de chauffage (13), un dispositif de pilotage automatique (26) dudit dispositif de chauffage (13) fonction dudit horaire de préchauffage programmé et de la température dudit dispositif de chauffage (13) mesurée.