FR2839533A1 - Dispositif nettoyable de depollution des gaz d'echappement d'un moteur - Google Patents

Dispositif nettoyable de depollution des gaz d'echappement d'un moteur Download PDF

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Abstract

Le dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique comporte une enveloppe extérieure (23) délimitant un passage de circulation des gaz d'échappement et un filtre à particules (20) monté dans ledit passage. L'enveloppe (23) comporte une interruption transversale (34) suivant toute sa périphérie, laquelle interruption (34) sépare l'enveloppe (23) en des premier et second tronçons successifs (38, 40). Les premier et second tronçons successifs (38, 40) comportent des extrémités engagées l'une dans l'autre. Une extrémité extérieure du premier tronçon (38) chevauche une extrémité intérieure du second tronçon (40) suivant une partie de la longueur du passage de circulation. L'extrémité extérieure du premier tronçon (38) comporte suivant sa périphérie au moins une zone affaiblie (50) permettant une variation de la section de ladite extrémité extérieure du premier tronçon (38).

Description

de maniere a obturer les pores.
La presente invention concerne un dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un moteur thermique, du type comportant une enveloppe exterieure delimitant un passage de circulation des gaz d'echappement et un filtre a particules monte dans ledit passage, ladite enveloppe comportant une interruption transversale suivant toute sa peripherie, laquelle interruption separe l'enveloppe en des premier et second tron, cons successifs, les pre mier et second tron,cons successifs comportant des extremites engagees l'une dans l'autre, une extremite exterieure du premier tron,con chevauchant une extremite interieure du second tron,con suivant une partie de la longueur
du passage de circulation.
De tels dispositifs vent utilises, notamment pour la depollution de mo
teurs Diesel de vehicules automobiles.
11 comporte couramment, disposes dans une meme enveloppe, un or
gane de purification catalytique et un filtre a particules.
L'organe de purification catalytique est adapte pour le traitement des emissions polluantes en phase gazeuse, alors que le filtre a particules est
adapte pour retenir les particules de suies emises par le moteur.
Le filtre a particules fonctionne suivant une succession de phases de filtration et de regeneration. Lors des phases de filtration, les particules de suies emises par le moteur se dbposent sur la face amont du filtre. Lors de la phase de regeneration, les particules de suies, composees essentielle ment de carbone vent brulees sur la face amont du filtre, afin de lui restituer
ses proprietes originelles.
Pour favoriser la regeneration du filtre a particules, il est necessaire d'incorporer, au carburant alimentant le moteur, un agent chimique abais sant la temperature de combustion des suies. Cet agent chimique est un additif catal,vtique contenant un ou plusieurs constituents metalliques sous la forme de composes organo-metalliques. Ceux-ci vont bruler dans la cham bre de combustion du moteur et se deposer sous forme d'oxydes au sein
des particules de sues sur la face amont du filtre a particules.
Lors des phases de regeneration du filtre a particules, les residue d'oxyde metallique, couramment appeles cendres, vent retenus sur la face amont du filtre a particules. Ainsi, lors d'une utilisation prolongee du disposi tif de depollution, I'accumulation des cendres diminue notablement les pro prietes du filtre a particules et notamment son aptitude a etre regenere. Pour un dispositif de depollution installe sur un vehicule a moteur Diesel, on cons tate une diminution des proprietes du filtre a particules pour un kilometrage superieur a 50.000 km. La demande de brevet FR-2.787.137 decrit un dispositif de depollu tion des gaz d'echappement dans lequel les moyens d'acces a la face amont du filtre a particules comportent une interruption de l'enveloppe asso ciee a des moyens demontables de raccordement des deux tronc,ons suc
cessifs de l'enveloppe.
Les deux tronc,ons successifs de l'enveloppe vent equipes de brides d'accostage. Un cerclage ceinture les deux brides et assure un serrage axial
des brides l'une contre i'autre.
La presence des brides et du cerclage conduit a un encombrement radial relativement important de l'enveloppe exterieure du dispositif de de
pollution, rendant difficile ['implantation du dispositif dans un vehicule.
L'invention a pour but de proposer un dispositif de depollution ayant
un encombrement reduit.
A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de depollution de gaz d'echappement d'un moteur thermique, du type precise, caracterise en ce que l'extremite exterieure du premier tron,con comporte suivant sa peripherie au moins une zone affaiblie permettant une variation de la section de ladite
extremite exterieure du premier tronpon.
Suivant des modes particuliers de realisation, le dispositif de depollu tion comporte l'une ou plusieurs des caracteristiques suivantes: - le dispositif comporte plusieurs zones affaiblies reparties suivant la peripherie du premier tron,con, lesquelles zones definissent entre elles des languettes d'appui sur liextremite interieure du second tronon, - la ou chaque languette comporte un bord divergent menage a son extremite libre, lequel bord s'ecarte progressivement du second trongon vers son extremite libre, - la ou chaque languette comporte un bossage faisant saillie vers le second tron,con, lequel bossage est en appui sur l'extremite interieure du second tron,con, - les extremites des premier et second tron,cons comportent des pro fils en saillie et en creux complementaires de retenue axiale des premier et second tron,cons, - le dispositif comporte un cerclage ceinturant les premier et second tron, cons dans leur region de chevauchement, - le dispositif comporte un joint torique interpose entre les extremites interieures et exterieures des premier et second tron,cons, - I'extremite du tron,con amont, en considerant le sens normal d'ecoulement du flux dans le passage de circulation, s'etend a l'interieur de l'extremite du tron,con aval en considerant le sens normal d'ecoulement du flux dans le passage de circulation, - le dispositif comporte un organe de purification catalytique, ladite interruption transversale etant menagee entre le filtre a particules et l'organe de purification catalytique, - I'enveloppe exterieure comporte un piquage debouchant dans ledit
passage de circulation en amont du filtre a particules.
L'invention a en outre pour objet un procede de dissociation des pre mier et second tron,cons d'un dispositif tel que defini precedemment, carac terise en ce qu'il comporte une etape d'injection dans ledit passage de circu lation d'un fluide sous pression au travers audit piquage pour solliciter les
premier et second tronc,ons en des sens opposes.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va
suivre, donnee uniquement a titre d'exemple, et faite en se referent aux des sins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en elevation d'un dispositif de depollution des gaz d'echappement selon ['invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale prise suivant la ligne Il-ll du dispositif de depollution de la figure 1; - la figure 3 est une vue a plus grande echelle du detail note lil de la figure 2; - la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un tronc,on de l'enveloppe de dispositif de depollution; - la figure 5 est une section a plus grande echelle du bossage de la figure 4 prise suivant la ligne V-V; et - la figure 6 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un autre
tronc,on de l'enveloppe de dispositif de depollution.
Le dispositif de depollution 10, represente sur les figures 1 et 2, com porte un pot d'echappement 12 generalement cylindrique presentant, a une extremite, une entree 14 et, a son autre extremite, une sortie 16. Un organe de purification catalytique 18 et un filtre a particules 20 separes par un es pace libre de transition 22 vent disposes successivement depuis ltentree
vers la sortie a l'interieur du pot 12.
Le pot d'echappement 12 comporte une enveloppe exterieure 23 de limitant un passage de circulation des gaz d'echappement au travers duquel vent disposes l'organe de purification catalytique 18 et le filtre a particules 20. L'organe de purification catalytique 18 est. par exemple, constitue par une structure permeable aux gaz recouverte de metaux catalytiques favori sant l'oxydation des gaz de combustion eVou la reduction des oxydes d'azote. Le filtre a particules 20 est realise en un materieu de filtration consti tue d'une structure monolithique en ceramique ou en carbure de silicium ayant une porosite suffisante pour permettre le passage des gaz d'echappement. Cependant, comme connu en soi, le diametre des pores est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, et no tamment des particules de suies, sur la face amont du filtre. Le filtre a parti cules peut egalement etre realise a partir d'une mousse de ceramique, de cordierite ou de carbure de silicium. II peut egalement etre constitue d'un
filtre cartouche ou d'un filtre en metal fritte.
Le filtre a particules utilise ici comporte par exemple un ensemble de canaux paralleles repartis en un premier groupe de canaux d'entree et un second groupe de canaux de sortie. Les canaux d'entree et de sortie vent
disposes en quinconce.
Les canaux d'entree vent debouchants sur la section amont du filtre a
particules et obtures au niveau de la section aval du filtre a particules.
Au contraire, les canaux de sortie vent obtures sur la section amont
du filtre a particules et vent debouchants sur sa section aval.
Dans sa partie courante, l'enveloppe exterieure 23 est formee par une
paroi cylindrique 24 de section sensiblement constante.
A son extremite d'entree, le pot comporte un tronc,on divergent 26 re liant un tuyeu d'entree 28 a la paroi cylindrique 24. De meme, a son extremi te arriere, la paroi cylindrique 24 est prolongee par un tronc,on convergent 30
aboutissant dans un tuyeu de sortie 32 delimitant la sortie 16.
En fonctio n nement, les gaz d'echa ppement ci rcu lent d'a bo rd au tra vers de l'organe de purification catalytique 18 puis au travers du filtre a
particules 20.
Des moyens d'acces a la surface amont du filtre a particules 20 vent prevus suivant la longueur de l'enveloppe 23.11s comportent une interruption transversale 34 de l'enveloppe suivant toute sa peripherie et des moyens demontables 36 de raccordement des deux tron,cons successifs 38, 40 ainsi
definis dans la paroi cylindrique 24 de part et d'autre de ['interruption 34.
Dans le mode de realisation represente, les moyens demontables de
raccordement 36 s'etendent autour de l'organe de purification catalytique 18.
L'extremite du tron,con d'enveloppe 40 est embo^tee a l'interieur de
l'extremite correspondante du tron,con d'enveloppe 38.
Ainsi, les extremites des tron,cons d'enveloppe 38 et 40 se chevau chent l'une l'autre, l'extremite du tron,con amont 40, en considerant le sens d'ecoulement normal du flux dans le passage de circulation s'etendant a l'interieur de l'extremite du tronc,on aval 38. Ainsi l'extremite du tron, con amont 40 est designee par une extremite interieure, alors que l'extremite du
tron,con aval 38 est designee par son extremite exterieure.
Dans leur partie courante, les deux tronc,ons 38 et 40 presentent des
sections identiques.
Comme illustre sur la figure 4, la paroi tubulaire delimitant le tronc,on 38 presente un tron,con d'extremite 42 elargi de forme generalement cylin drique avec un diametre superieur au diametre de la partie courante du tron con 38. Ce tron,con elargi 42 forme l'extremite exterieure du tron, con adaptee pour recevoir l'extremite interieure du tron,con complementaire. II definit un
epaulement interieur 46 avec le reste du tron,con 38.
Selon ['invention, l'extremite exterieure comporte suivant sa periphe rie au moins une zone affaiblie permettant une variation de la section de cette extremite et plus precisement une deformation centripete de ceffe ex tremite. Comme illustre sur les figures 2 et 4, les zones affaiblies vent consti tuees d'encoches 50 reparties regulierement a l'extremite exterieur du tron c,on suivant le contour de celui-ci. Ces encoches s'etendent generalement suivant des generatrices du troncon elargie 42. Wiles delimitent des languet
tes 52. Les languettes 52 vent definies seulement sur le tron,con elargi 42.
Chaque languette presente au voisinage de son extremite libre une deformation exterieure formant un bourrelet peripherique 60 menage sur toutes les languettes. Ce bourrelet 60 definit un profil en creux formant canal qui s'ouvre vers l'interieur et est adapte pour recevoir un profil en saillie
complementaire menage sur l'autre tron,con.
Au-dela du bourrelet 60, cheque languette presente un bord releve 62 qui diverge vers son extremite libre. Ce bord s'ecarte progressivement de
I'axe du tron,con vers son extremite.
Dans la partie mediane de cheque languette est menage un bossage 64 represente en detail sur la figure 5. Ce bossage 64 est forme d'un em bossage de la paroi deformant celle-ci vers l'interieur. Le bossage 64 fait
saillie vers l'interieur du tron,con 38, c'est-a-dire vers l'axe de ce tron,con.
Les bossages 64 assurent une reduction de la surface de contact en
tre les tron,cons 38 et 40 emmanches.
Le tron,con 38 presente en outre un piquage 70 adapte pour la recep tion d'une bougie de prechauffage dont la partie active est disposee en re
gard de la face amont du filtre a particules.
Le tron,con complementaire 40 recevant ['element de purification cata lytique est illustre seul sur la figure 6.11 comporte un tron,con principal 80 de section constante, prolongee vers l'extremite libre embo^'tee dans le tron,con 38, par un tron,con 82 de section reduite. Ces deux tron,cons 80, 82 vent re lies l'un a l'autre par une gorge peripherique 84 de reception d'un joint tori
que 86 comme illustre sur la figure 3. Cette gorge s'ouvre vers l'exterieur.
Wile est definie par une deformation centripete de la tole formant le tronc,on 40. Le tron,con principal 80 presente enfin un bourrelet peripherique 88 faisant saillie vers l'exterieur et adapte pour etre re, cu dans le canal delimite
par le bourrelet 60 de chaque encoche.
La distance reparant l'epaulement 46 du bourrelet 60 sur le premier
tron,con 38 est egale a la distance separant la gorge 84 du bourrelet 88.
Les bossages 64 s'appliquent sur le tron,con 40 entre la gorge 84 et le bourrelet 88. La surface du tronc,on 40 sur laquelle s'appliquent les bossa ges est lisse. En variante, la surface du tron,con 40 entre la gorge 84 et le bourrelet 88 presente des creux de reception des bossages 64 assurant ain si un positionnement angulaire des tron,cons 38 et 40 par embo^rtement des
bossages dans les creux grace a leur complementarite de forme.
En outre, un cerclage 90 ceinture les tron,cons interieur et exterieur
dans leur region de chevauchement.
Le cerclage 90 comporte une bande de serrage 92 constituent une boucle ouverte dont les deux extremites vent reliees l'une a l'autre par un
mecanisme de traction 94 comportant par exemple une vis de serrage 94.
Cette vis assure un rapprochement des deux extremites de la bande 92.
Le cerclage 90 assure une deformation radiale des languettes, pla quant celles-ci contre la surface exterieure du tron,con interieur. ll assure en outre une compression du joint torique 86, ce qui ameliore 1'etancheite entre
les tronc,ons 38 et 40.
Le contact entre cheque languette et la surface exterieure de l'extremite interieure du tron,con 40 s'effectue suivant le sommet de chaque
saillie 64, comme illustre sur la figure 6.
On con,coit qu'avec un tel dispositif, apres un temps de fonctionne ment determine du moteur, alors que la face amont du filtre a particules est souillee par des cendres, il est possible d'intervenir sur le vehicule pour net
toyer le filtre a particules.
A cet effet, le dispositif 10 est d'abord demonte de la ligne d'echap pement du vehicule. Pour desolidariser les deux tron,cons successifs 38, 40, le mecanisme de traction 64 est d'abord desserre, permettant le retrait du cerclage 46. Apres retrait du cerclage, une durite d'acheminement d'air sous pression est connecte a l'un des piquages 70 apres que la bougie initiale ment presente a ete retiree. De l'air sous pression, et notamment a une pression comprise entre 2 et 8 bars est introduit dans le volume d'echappement dans l'espace defini entre la face amont du filtre a particules
et la face aval du catalyseur.
L'augmentation de la pression dans cet espace conduit, du fait de pertes de charges tres importantes engendrees par le filtre a particules et ['element de purification catalytique, a une desolidarisation des deux tron cons constituent le volume d'echappement. En effet, la force resultant de la pression est superieure a la force necessaire a la deformation des languet tes pour le desaccouplement des profile complementaires en saillie et en creux, ainsi qu'a la force necessaire a la rupture des eventuels collages, no tamment dus a la corrosion pouvant avoir eu lieu entre les languettes et la
surface exterieure de l'extremite interieure.
En cas de collage excessif des languettes et la surface exterieure de I'extremite interieure, les bords divergents 62 de cheque languette permet tent ['introduction aisee d'un outil formant levier tel qu'un tourne-vis entre
chaque languette et l'extremite interieure.
L'ouverture de l'enveloppe suivant ['interruption transversale 34 per met l'acces a la face amont du filtre a particules 20, cette face etant tournee
vers l'organe de purification 18.
U n e la n ce d' injection d'a ir ou d ' u n fl u id e ad apte est a ppl iq uee en aval du filtre a particules. Sous ['action de l'air ou du fluide circulant a contre courant au travers du filtre a particules, les cendres retenues sur la surface
amont du filtre vent evacuees.
Apres nettoyage de la face amont du filtre a particules, les deux tron cons du dispositif vent reassembles. Les bords divergents 62 facilitent ['insertion du troncon interieur entre les languettes en definissant ensemble une surface tronconique favorisant le guidage et l'emmanchement du tron con interieur. Le cerclage 90 est ensuite remis en place. Le dispositif est
alors remonte sur la ligne d'echappement du vehicule.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1.- Dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un moteur thermique comportant une enveloppe exterieure (23) delimitant un passage de circulation des gaz d'echappement et un filtre a particules (20) monte dans ledit passage, ladite enveloppe (23) comportant une interruption trans versale (34) suivant toute sa peripherie, laquelle interruption (34) separe l'enveloppe (23) en des premier et second tron,cons successifs (38, 40), les premier et second tron,cons successifs (38, 40) comportant des extremites engagees l'une dans l'autre, une extremite exterieure du premier tronc,on (38) chevauchant une extremite interieure du second tron, con (40) suivant une partie de la longueur du passage de circulation, caracterise en ce que l'extremite exterieure du premier tron,con (38) comporte suivant sa peripherie au moins une zone affalblie (50) permettant une variation de la section de
ladite extremite exterieure du premier tron,con (38).
2.- Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qutil comporte plusieurs zones affaiblies reparties suivant la peripherie du premier tronc,on (38), lesquelles zones definissent entre elles des languettes (50) d'appui sur
l'extremite interieure du second tron,con (40).
3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que la ou chaque languette (50) comporte un bord divergent (62) menage a son extremite libre, lequel bord (62) s'ecarte progressivement du second trongon
vers son extremite libre.
4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que la ou chaque languette (50) comporte un bossage (64) faisant saillie vers le second tronc,on (40), lequel bossage (64) est en appui
sur l'extremite interieure du second tron,con (40).
5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, carac
terise en ce que les extremites des premier et second tronc,ons (38, 40) comportent des profile en saillie et en creux complementaires (60, 88) de
retenue axiale des premier et second tron,cons (38,40).
6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce qu' il comporte u n cerclage (90) ceintu rant les premier et
second tron,cons (38,40) dans leur region de chevauchement.
7.- Dispositif selon la revendication 6, caracterise en ce qu'il comporte un joint torique (86) interpose entre les extremites interieures et exterieures
des premier et second tron,cons (38, 40).
8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que l'extremite du tron,con amont (40), en considerant le sens normal d'ecoulement du flux dans le passage de circulation, s'etend a l'interieur de l'extremite du tron,con aval (38) en considdrant ie sens normal
d'ecoulement du flux dans le passage de circulation.
9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce qu'il comporte un organe de purification catalytique (18), ladite interruption transversale (34) etant menagee entre le filtre a particules
(20) et l'organe de purification catalytique (18).
10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications preceden
tes, caracterise en ce que l'enveloppe exterieure (23) comporte un piquage (70) debouchant dans ledit passage de circulation en amont du filtre a parti
cules (20).
11.- Procede de dissociation des premier et second tron,cons (38, 40) d'un dispositif selon la revendication 10, caracterise en ce qu'il comporte une etape d'injection, dans ledit passage de circulation, d'un fluide sous pression au travers audit piquage (70) pour solliciter les premier et second tron,cons
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