FR2906302A1

FR2906302A1 - Exhaust gas purification unit for heat engine of motor vehicle, has inlet section with spiral ribs providing speed to gas along circumferential direction with respect to central line, and substrate with upstream face turned towards inlet

Info

Publication number: FR2906302A1
Application number: FR0608357A
Authority: FR
Inventors: Philippe Nappez
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-03-28
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: FR2906302B1

Abstract

The unit (10) has an outer envelop (12) with a tubular intermediate section (22) located between exhaust gas inlet and outlet (18, 20). A catalytic purification substrate (14) is placed inside the section, and has an upstream face (30) turned towards the inlet. The envelope has an inlet section (24) defining a gas circulation passage from the inlet till the upstream face along a curved central line (L). The inlet section has spiral ribs (34) providing a speed to an exhaust gas along a circumferential direction with respect to the central line.

Description

1 La présente invention concerne en général les lignes d'échappement deThe present invention relates generally to the exhaust lines of

véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un organe de purification des gaz d'échappement d'un véhicule automobile, du type comprenant : - une enveloppe externe pourvue d'une entrée des gaz d'échappement, d'une sortie des gaz d'échappement et d'un tronçon intermédiaire si- tué entre l'entrée et la sortie, - au moins un substrat de purification des gaz disposé à l'intérieur du tronçon intermédiaire et présentant une face amont tournée vers l'entrée. Dans un tel organe de purification, la distribution du flux de gaz sur la face amont du substrat n'est pas parfaitement homogène. Le flux de gaz est dirigé préférentiellement vers certaines zones de la face amont, ce qui nuit à la durabilité et à l'efficacité du substrat. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un organe de purification dans lequel la distribution du flux de gaz sur la face amont du substrat de purification soit plus homogène. motor vehicle. More specifically, the invention relates to a device for purifying the exhaust gas of a motor vehicle, of the type comprising: an outer casing provided with an exhaust gas inlet, an exhaust gas outlet and an intermediate section between the inlet and the outlet, at least one gas purification substrate disposed within the intermediate section and having an upstream face facing the inlet. In such a purification member, the distribution of the gas flow on the upstream face of the substrate is not perfectly homogeneous. The flow of gas is preferentially directed towards certain zones of the upstream face, which affects the durability and efficiency of the substrate. In this context, the invention aims to provide a purification member in which the distribution of the gas flow on the upstream face of the purification substrate is more homogeneous.

A cette fin, l'invention porte sur un organe de purification du type pré-cité, caractérisé en ce que l'enveloppe externe comporte un tronçon d'entrée définissant un passage de circulation des gaz depuis l'entrée jusqu'à la face amont du substrat le long d'une ligne centrale, ledit tronçon d'entrée comprenant des moyens pour conférer aux gaz d'échappement une vitesse sui- vant une direction circonférentielle par rapport à la ligne centrale. L'organe de purification peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens pour conférer aux gaz d'échappement une vitesse sui- vant une direction circonférentielle par rapport à la ligne centrale comprennent au moins une nervure en hélice ménagée dans le tronçon d'entrée et s'enroulant autour de la ligne centrale ; - la ou chaque hélice présente un angle d'inclinaison compris entre 25 et 50 ; - la ou chaque nervure est bombée vers l'intérieur du tronçon d'entrée ; 2906302 2 - la ou chaque nervure est bombée vers l'extérieur du tronçon d'en-trée ; - la ou chaque nervure présente une hauteur comprise entre 2 mm et 6mm; 5 - la ou chaque nervure est obtenue par emboutissage ; - le tronçon d'entrée est divergent et présente perpendiculairement à la ligne centrale des sections croissantes depuis l'entrée jusqu'à la face amont du substrat ; - le tronçon d'entrée présente sur la plus grande partie de sa Ion- 10 gueur, perpendiculairement à la ligne centrale, des sections circulaires, la ligne centrale passant par les centres des sections circulaires ; et -ledit substrat de purification est un filtre à particules ou un organe de purification catalytique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la 15 description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limita-tif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue de côté d'un organe de purification conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du tronçon d'entrée de l'or- 20 gave de la figure 1 ; et - la figure 3 est une représentation schématique des vitesses de circulation d'une couche périphérique des gaz d'échappement s'écoulant au contact de la paroi du tronçon d'entrée de la figure 2. L'organe de purification 10 représenté sur la figure 1 comporte une 25 enveloppe externe 12 définissant un conduit de passage longitudinal des gaz d'échappement, et des substrats de purification 14 et 16 disposés successivement dans l'enveloppe externe 12. L'enveloppe externe 12 est métallique et comporte, en amont du substrat 14, une entrée de gaz 18, et, en aval du substrat 16, une sortie de 30 gaz 20, les gaz d'échappement circulant à l'intérieur de l'enveloppe depuis l'entrée 18 jusqu'à la sortie 20 en passant à travers successivement les substrats 14 et 16. To this end, the invention relates to a purification unit of the aforementioned type, characterized in that the outer casing comprises an inlet section defining a gas flow passage from the inlet to the upstream face. of the substrate along a center line, said inlet section including means for imparting to the exhaust gases a speed in a circumferential direction with respect to the center line. The purification unit may also have one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination: the means for imparting to the exhaust gases a speed in a circumferential direction with respect to the line central comprises at least one helical rib formed in the inlet section and wrapping around the central line; the or each helix has an inclination angle of between 25 and 50; the or each rib is convex towards the inside of the inlet section; 2906302 2 - the or each rib is curved towards the outside of the en- trance section; the or each rib has a height of between 2 mm and 6 mm; 5 - the or each rib is obtained by stamping; the inlet section is divergent and presents perpendicularly to the central line of the increasing sections from the inlet to the upstream face of the substrate; the inlet section has, on the greater part of its length, perpendicular to the central line, circular sections, the central line passing through the centers of the circular sections; and said purification substrate is a particulate filter or a catalytic purification member. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which is given below, as an indication and in no way limita-tif, with reference to the appended figures, among which: FIG. 1 is a side view a purification member according to the invention; FIG. 2 is a perspective view of the inlet section of the orbave of FIG. 1; and FIG. 3 is a diagrammatic representation of the flow velocities of a peripheral layer of the exhaust gases flowing in contact with the wall of the inlet section of FIG. 2. The purification element represented on FIG. FIG. 1 comprises an outer casing 12 defining a conduit for longitudinal passage of the exhaust gases, and purification substrates 14 and 16 successively disposed in the outer casing 12. The outer casing 12 is metallic and comprises, upstream of the substrate 14, a gas inlet 18, and, downstream of the substrate 16, a gas outlet 20, the exhaust gas circulating inside the casing from the inlet 18 to the outlet 20 passing successively through substrates 14 and 16.

2906302 3 L'enveloppe 12 comporte un tronçon intermédiaire 22 tubulaire, par exemple sensiblement cylindrique, à l'intérieur duquel sont logés les substrats 14 et 16. Elle comporte également des tronçons divergent 24 et convergent 26 prolongeant le tronçon intermédiaire 22 respectivement en 5 amont et en aval. L'amont et l'aval sont définis relativement au sens de circulation normal des gaz d'échappement à travers l'organe de purification 10. Le tronçon divergent 24 définit l'entrée 18 et s'évase à partir de celle-ci jusqu'au tronçon cylindrique 22. Le tronçon convergent 26 définit la sortie 10 de gaz 20 et se rétrécit à partir du tronçon cylindrique 22 jusqu'à la sortie de gaz 20. Les substrats 14 et 16 sont, par exemple, respectivement un organe de purification catalytique et un filtre à particules. L'organe de purification catalytique est, par exemple, constitué par une structure perméable aux gaz 15 recouverte de métaux catalytiques favorisant l'oxydation des gaz de conbustion et/ou la réduction des oxydes d'azote. Le filtre à particules comprend un substrat réalisé en un matériau de filtration constitué d'une structure monolithique en céramique ou en carbure de silicium ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échappement. Le diamètre des pores 20 est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, et notamment des particules de suie, sur une face amont du filtre. Le filtre à parti-cules peut également être réalisé en une mousse de céramique ou en car-bure de silicium. Il peut également être constitué d'un filtre cartouche ou d'un filtre en métal fritté. Le filtre à particules peut comporter par exemple un en- 25 semble de canaux parallèles répartis en un premier groupe de canaux d'entrée et un second groupe de canaux de sortie. Les canaux d'entrée et de sortie sont disposés en quinconce. Les canaux d'entrée sont débouchants à l'amont du filtre à particules et obturés à l'aval du filtre à particules. Au contraire, les canaux de sortie sont obturés à l'amont du filtre à particules et 30 sont débouchants à l'aval du filtre à particules. Le substrat 14 est délimité vers l'entrée 18 par une face amont 30 sensiblement perpendiculaire à l'axe du tronçon intermédiaire cylindrique 22.The casing 12 comprises an intermediate tubular segment 22, for example substantially cylindrical, inside which the substrates 14 and 16 are housed. It also has divergent and convergent sections 26 extending the intermediate section 22 respectively upstream. and downstream. The upstream and downstream are defined relative to the direction of normal flow of the exhaust gas through the purification member 10. The diverging section 24 defines the inlet 18 and flares from it until at the cylindrical section 22. The convergent section 26 defines the gas outlet 20 and narrows from the cylindrical section 22 to the gas outlet 20. The substrates 14 and 16 are, for example, respectively a catalytic purification member and a particulate filter. The catalytic purification member is, for example, constituted by a gas-permeable structure coated with catalytic metals promoting the oxidation of combustion gases and / or the reduction of nitrogen oxides. The particulate filter comprises a substrate made of a filtration material consisting of a monolithic ceramic or silicon carbide structure having a porosity sufficient to allow passage of the exhaust gas. The diameter of the pores 20 is chosen to be small enough to ensure retention of the particles, and in particular particles of soot, on an upstream face of the filter. The particulate filter may also be made of a ceramic foam or silicon carbide. It may also consist of a cartridge filter or a sintered metal filter. The particle filter may comprise, for example, a plurality of parallel channels divided into a first group of input channels and a second group of output channels. The input and output channels are staggered. The inlet channels are opening upstream of the particulate filter and closed downstream of the particulate filter. In contrast, the outlet channels are plugged upstream of the particulate filter and open at the downstream end of the particulate filter. The substrate 14 is delimited towards the inlet 18 by an upstream face 30 substantially perpendicular to the axis of the cylindrical intermediate section 22.

2906302 4 Le tronçon d'entrée 24 définit un passage de circulation des gaz de-puis l'entrée 18 sensiblement jusqu'à la face amont 30 du substrat 14 le long d'une ligne centrale L courbe, représentée par un trait mixte sur la figure 1. La ligne L s'étend par exemple sensiblement suivant un arc de cercle 5 d'environ 120 , l'entrée 18 étant disposée dans un plan incliné par rapport à la face amont 30 du substrat catalytique. Le tronçon d'entrée 24 présente, à partir de l'entrée 18 et sur l'essentiel de sa longueur, des sections circulaires dans des plans perpendiculaires à la ligne L. La ligne centrale L passe par les centres des sections circulaires. A l'entrée 18, la ligne L est sensiblement 10 perpendiculaire au plan dans lequel s'étend l'entrée 18. A l'opposé de l'entrée 18, le tronçon d'entrée 24 présente une partie d'extrémité élargie 31 sensiblement cylindrique, rapportée sur le tronçon intermédiaire 22. Cette partie 31 est coaxiale au tronçon 22 et sensiblement de même diamètre que le tronçon 22.The inlet section 24 defines a gas flow passage from the inlet 18 substantially to the upstream face 30 of the substrate 14 along a central line L curve, represented by a dashed line on the Figure 1. The line L extends for example substantially in a circular arc 5 of about 120, the inlet 18 being disposed in a plane inclined relative to the upstream face 30 of the catalytic substrate. The inlet section 24 has, from the inlet 18 and on most of its length, circular sections in planes perpendicular to the line L. The central line L passes through the centers of the circular sections. At the inlet 18, the line L is substantially perpendicular to the plane in which the inlet 18 extends. Opposite the inlet 18, the inlet section 24 has an enlarged end portion 31 substantially cylindrical, attached to the intermediate portion 22. This portion 31 is coaxial with the section 22 and substantially of the same diameter as the section 22.

15 Le diamètre interne de l'entrée 18 est par exemple d'environ 50 mm. Le diamètre interne du tronçon intermédiaire 22 au niveau de la face amont 30 du substrat catalytique est par exemple compris entre 160 mm et 165 mm. La face amont 30 du substrat catalytique est également circulaire, et 20 présente un diamètre légèrement inférieur au diamètre interne du tronçon cylindrique 22. Afin d'améliorer l'homogénéité de la distribution du flux de gaz d'échappement sur la face amont 30 du substrat catalytique, le tronçon d'entrée 24 comporte des moyens pour conférer aux gaz d'échappement une 25 vitesse suivant une direction circonférentielle par rapport à la ligne centrale L. Ces moyens comprennent par exemple, comme le montre la figure 2, une nervure 34 en hélice ménagée dans le tronçon d'entrée et s'enroulant autour de la ligne centrale L. La nervure 34 s'étend sur sensiblement toute la 30 longueur du tronçon d'entrée 24, depuis l'entrée 18 et pratiquement jusqu'à la face amont 30 du substrat catalytique. La nervure forme une hélice d'angle d'inclinaison constant, compris entre 25 et 50 , de préférence entre 30 et 40 , et valant par exemple 32 .The internal diameter of the inlet 18 is for example about 50 mm. The internal diameter of the intermediate portion 22 at the upstream face 30 of the catalytic substrate is for example between 160 mm and 165 mm. The upstream face 30 of the catalytic substrate is also circular, and has a diameter slightly smaller than the internal diameter of the cylindrical section 22. In order to improve the homogeneity of the distribution of the flow of exhaust gas on the upstream face 30 of the substrate catalytic, the inlet section 24 comprises means for imparting the exhaust gas a speed in a circumferential direction relative to the central line L. These means comprise for example, as shown in Figure 2, a rib 34 in propeller formed in the inlet section and wrapping around the center line L. The rib 34 extends over substantially the entire length of the inlet section 24, from the inlet 18 and substantially to the face upstream 30 of the catalytic substrate. The rib forms a helix with a constant inclination angle of between 25 and 50, preferably between 30 and 40, and having a value of, for example, 32.

2906302 5 La nervure 34 est bombée vers l'intérieur du tronçon d'entrée 24. Elle présente une hauteur comprise entre 2 mm et 6 mm, et valant par exemple 3 mm. La nervure 34 présente par exemple une section droite semi- 5 circulaire. Alternativement, la nervure 34 peut présenter une section droite rectangulaire, en forme de demi-ovale, en forme de demi-ellipse, ou de toute autre forme permettant de conférer aux gaz d'échappement une vitesse circonférentielle. Des calculs ont été effectués pour évaluer l'influence de la nervure 34 10 sur la distribution du flux de gaz d'échappement sur la face amont 30 du substrat catalytique, et sur la distribution de température sur cette même face amont. Ces calculs ont été effectués pour un débit de gaz d'échappement de 650 kg/h à travers l'organe de purification 10, les gaz d'échappement ayant 15 une température de 680 C à l'entrée 18 de l'organe de purification. Le substrat de purification catalytique 14 considéré présente un diamètre de 163,8 mm, une longueur axiale de 25,4 mm, et un indice de densité de 400/4,5. L'entrée 18, comme indiqué ci-dessus, présente un diamètre intérieur de 50 mm.The rib 34 is domed towards the inside of the inlet section 24. It has a height of between 2 mm and 6 mm, and is for example 3 mm. The rib 34 has, for example, a semicircular cross section. Alternatively, the rib 34 may have a rectangular cross section, shaped half-oval, half-ellipse shape, or any other form for giving the exhaust gas a circumferential speed. Calculations have been made to evaluate the influence of the rib 34 10 on the distribution of the exhaust gas flow on the upstream face 30 of the catalytic substrate, and on the temperature distribution on the same upstream face. These calculations were made for an exhaust gas flow rate of 650 kg / hr through the purification member 10, the exhaust gas having a temperature of 680 C at the inlet 18 of the purification member . The catalytic purification substrate 14 considered has a diameter of 163.8 mm, an axial length of 25.4 mm, and a density index of 400/4.5. The inlet 18, as indicated above, has an inside diameter of 50 mm.

20 Les calculs ont été effectués pour plusieurs types d'écoulement des gaz d'échappement à l'entrée 18 de l'organe de purification, et pour plu-sieurs géométries du tronçon d'entrée. Comme indiqué dans le tableau ci-dessus, les calculs ont été effectués : 25 -pour un tronçon d'entrée 24 dépourvu de nervure 34 (cas de réfé- rence) ; - pour un tronçon d'entrée 24 comprenant une nervure 34 en hélice d'angle d'inclinaison variant entre 35 et 50 et de profondeur 3 mm environ (hélice 1) ; 30 - pour un tronçon d'entrée 24 pourvu d'une nervure 34 en hélice d'an- gle d'inclinaison de 30 environ et de profondeur 3 mm environ (hélice 2). Les calculs ont été effectués pour trois types d'écoulement : - écoulement des gaz d'échappement non tourbillonnant ,à l'entrée 18, 2906302 6 - écoulement avec un indice de tourbillonnement de 1 à l'entrée 18, - écoulement avec un indice de tourbillonnement de 1,5 à l'entrée 18. L'indice de tourbillonnement est défini comme étant le rapport entre la vitesse u du gaz dans un plan perpendiculaire à la ligne centrale L, et la 5 vitesse axiale v du gaz parallèlement à la ligne centrale L (voir figure 3). Dans le premier cas (écoulement non tourbillonnant), le flux de gaz d'échappement à l'entrée 18 s'écoule suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel s'inscrit l'entrée 18. Dans le deuxième cas (indice de tourbillonnement 1), la vitesse du gaz selon la ligne centrale L 10 perpendiculairement au plan de l'entrée 18 est sensiblement égale à la vitesse du gaz dans le plan de l'entrée 18. Dans le troisième cas (indice de tourbillonnement 1,5), la vitesse du gaz dans le plan de l'entrée 18 vaut environ 1,5 fois la vitesse axiale du gaz perpendiculairement au plan de l'entrée 18.Calculations have been made for several types of exhaust gas flow at the inlet 18 of the purification member, and for several geometries of the inlet section. As indicated in the table above, the calculations were made: for an inlet section 24 without rib 34 (reference case); - For an inlet section 24 comprising a rib 34 helically inclined angle between 35 and 50 and approximately 3 mm depth (helix 1); For an inlet section 24 provided with a ridge 34 in an inclination angle helix of approximately 30 and a depth of approximately 3 mm (helix 2). Calculations were made for three types of flow: - non-swirling exhaust flow, at inlet 18, - flow with a swirl index of 1 at inlet 18, - flow with a subscript 1.5 The swirl index is defined as the ratio of the velocity u of the gas in a plane perpendicular to the center line L, and the axial velocity v of the gas parallel to the center line L (see Figure 3). In the first case (non-swirling flow), the flow of exhaust gas at the inlet 18 flows in a direction substantially perpendicular to the plane in which the inlet 18 is inscribed. In the second case (swirl index 1), the gas velocity along the central line L 10 perpendicular to the plane of the inlet 18 is substantially equal to the speed of the gas in the plane of the inlet 18. In the third case (swirl index 1.5) , the gas velocity in the plane of the inlet 18 is about 1.5 times the axial velocity of the gas perpendicular to the plane of the inlet 18.

15 Le tableau 1 ci-dessous donne, pour chaque géométrie du tronçon d'entrée considérée et pour chaque écoulement de gaz considéré, la distribution de température sur la face amont 30 du substrat catalytique 14. Cette distribution est caractérisée par la température moyenne en degrés C sur la face amont 30, et par le gradient de température sur cette face amont. La 20 température moyenne est indiquée en premier, le gradient étant indiqué en second et étant séparé de la température moyenne par un slash. On définit le gradient ici comme étant la différence entre le maximum de température et le minimum de température sur la face amont 30. Tableau 1 Ecoulement Indice de Indice de non tourbillon- tourbillon- tourbillonnant nement 1 nement 1.5 Cas de référence (sans hélice) 664/37 663/32 663/23 Hélice 1 668/21 668/79 669/30 Hélice 2 668/30 668/68 668/32 25 2906302 7 Le tableau 1 met en évidence que la présence de la nervure en hélice 34 sur le tronçon d'entrée a pour effet d'augmenter la température moyenne sur la face amont 30 de quatre à six degrés C, selon le type d'écoulement. Dans certains cas, cette augmentation de température s'accompagne d'une 5 réduction du gradient de température, et, dans d'autres cas, d'une augmentation du gradient de température sur ladite face amont 30. Le tableau 2 donne l'indice de distribution de température 'y sur la face amont 30 du substrat catalytique pour les différentes géométries du tronçon d'entrée considéré, et pour les différents types d'écoulement. L'indice de 10 distribution y est défini par l'équation ci-dessous : y = 1 - [5(Vi - Vm)]/[2SVm], avec Vm, vitesse moyenne des gaz d'échappement au niveau de la face amont 30, moyennée sur toute la face amont 30, 15 Vi, vitesse des gaz d'échappement en un point i de la face amont 30, l'intégrale dans la formule ci-dessus étant réalisée sur toute la surface de la face amont 30, S, surface de la face amont 30. Comme le montre le tableau 2 ci-dessous, la présence de la nervure 20 en hélice 34 a pour effet d'augmenter l'indice de distribution y de 0,03 à 0,11 en fonction des cas considérés. Tableau 2 Ecoulement Indice de Indice de non tourbillon- tourbillon- tourbillonnant nement 1 nement 1.5 Cas de référence (sans hélice) 0.91 0.882 0.857 Hélice 1 0.94 0.961 0.967 Hélice 2 0.95 0.97 0.962 La nervure 34 est obtenue de préférence par emboutissage. Dans ce 25 cas, comme le montre la figure 2, le tronçon d'entrée 24 de l'enveloppe ex- terne est formée de deux demi-coquilles concaves 36 et 38 assemblées bord à bord. Chacune des demi-coquilles 36 et 38 est délimitée par un bord 2906302 8 semi-circulaire 40 destiné à former l'entrée 18, par un bord semi-circulaire ou autre 42 destiné à se raccorder sur le tronçon intermédiaire tubulaire 22, et par deux bords arqués 44 et 46 reliant les bords semi-circulaires 40 et 42 l'un à l'autre. Les bords arqués 44 et 46 forment des nervures en saillie vers 5 l'extérieur de la demi-coquille et s'incrivent dans un même plan P destiné à former le plan de contact avec l'autre demi-coquille. Les demicoquilles 36 et 38 sont en contact l'une avec l'autre le long des bords 44 et 46. La ligne centrale L passe dans le plan de contact P. Chacune des demi-coquilles 36 et 38 est obtenue par emboutissage d'une tôle métallique en une ou plusieurs 10 étapes. La nervure 34 est formée pendant l'emboutissage des demi- coquilles 36 et 38. Comme le montre la figure 2, chaque spire de la nervure en hélice 34 est divisée en deux parties, l'une de ces parties étant réalisée sur la demi-coquille 36 et l'autre de ces parties étant réalisée sur la demi-coquille 38.Table 1 below gives, for each geometry of the inlet section considered and for each flow of gas considered, the temperature distribution on the upstream face 30 of the catalytic substrate 14. This distribution is characterized by the average temperature in degrees. C on the upstream face 30, and the temperature gradient on this upstream face. The average temperature is indicated first, the gradient being indicated second and being separated from the average temperature by a slash. The gradient is defined here as being the difference between the temperature maximum and the temperature minimum on the upstream face 30. Table 1 Flow index Non-swirl-swirl-swirl index index 1 element 1.5 Reference case (without propeller) 664 / 37 663/32 663/23 Propeller 1 668/21 668/79 669/30 Propeller 2 668/30 668/68 668/32 25 2906302 7 Table 1 shows that the presence of the helical rib 34 on the The inlet section has the effect of increasing the average temperature on the upstream face 30 by four to six degrees C, depending on the type of flow. In some cases, this increase in temperature is accompanied by a reduction of the temperature gradient, and in other cases by an increase in the temperature gradient on said upstream face 30. Table 2 gives the index temperature distribution γ on the upstream face 30 of the catalytic substrate for the different geometries of the inlet section considered, and for the different types of flow. The distribution index is defined by the following equation: y = 1 - [5 (Vi - Vm)] / [2SVm], with Vm, average exhaust gas velocity at the upstream face 30, averaged over the entire upstream face 30, 15 Vi, velocity of the exhaust gas at a point i of the upstream face 30, the integral in the above formula being formed over the entire surface of the upstream face 30, S, surface of the upstream face 30. As shown in Table 2 below, the presence of the rib 20 helical 34 has the effect of increasing the distribution index y of 0.03 to 0.11 depending cases considered. Table 2 Flow index No vortical swirl-vortex-swirl index 1 1.5 Reference case (without propeller) 0.91 0.882 0.857 Propeller 1 0.94 0.961 0.967 Propeller 2 0.95 0.97 0.962 Rib 34 is preferably obtained by stamping. In this case, as shown in FIG. 2, the inlet portion 24 of the outer envelope is formed of two concave half-shells 36 and 38 assembled edge-to-edge. Each of the half-shells 36 and 38 is delimited by a semicircular edge 40 intended to form the inlet 18, by a semicircular or other edge 42 intended to be connected to the tubular intermediate section 22, and by two arcuate edges 44 and 46 connecting the semicircular edges 40 and 42 to each other. The arcuate edges 44 and 46 form ribs protruding outwardly of the half-shell and engage in the same plane P intended to form the plane of contact with the other half-shell. The half-shafts 36 and 38 are in contact with each other along the edges 44 and 46. The central line L passes in the contact plane P. Each of the half-shells 36 and 38 is obtained by stamping a sheet metal in one or more steps. The rib 34 is formed during the stamping of the half-shells 36 and 38. As shown in FIG. 2, each turn of the helical rib 34 is divided into two parts, one of these parts being made on the half shell 36 and the other of these parts being made on the half-shell 38.

15 Une fois les demi-coquilles 36 et 38 assemblées, les deux parties sont placées dans la continuité l'une de l'autre et constituent une spire de la nervure 34. Après assemblage des deux demi-coquilles 36 et 38 l'une à l'autre, la partie élargie 31 du tronçon d'entrée 24 est rapportée sur le tronçon inter- 20 médiaire 22 et fixée à ce tronçon intermédiaire le long des bords semi- circulaires 42 par tous moyens adaptés, par exemple par soudage. Dans un autre mode de réalisation, l'enveloppe externe 12 entière est formée de deux demi-coquilles embouties. Chaque demi-coquille comprend ainsi une moitié du tronçon d'entrée 24, une moitié du tronçon intermédiaire 25 22 et une moitié du tronçon de sortie 26. Les demi-coquilles sont assemblées bord à bord. Comme précédemment, la nervure en hélice 34 est formée lors de l'emboutissage des deux demi-coquilles. Le fonctionnement de l'organe de purification 10 va être détaillé ci-dessous.Once the half-shells 36 and 38 are assembled, the two parts are placed in the continuity of one another and constitute a turn of the rib 34. After assembly of the two half-shells 36 and 38, one the other, the enlarged portion 31 of the inlet section 24 is attached to the intermediate section 22 and attached to this intermediate section along the semicircular edges 42 by any suitable means, for example by welding. In another embodiment, the entire outer envelope 12 is formed of two half-shells stamped. Each half-shell thus comprises one half of the inlet section 24, one half of the intermediate section 22 and one half of the outlet section 26. The half-shells are assembled edge to edge. As before, the helical rib 34 is formed during the stamping of the two half-shells. The operation of the purification member 10 will be detailed below.

30 Les gaz d'échappement issus du moteur thermique du véhicule auto- mobile pénètrent dans l'organe de purification 10 par l'entrée 18. Les gaz possèdent, au niveau de l'entrée 18, au moins une composante de vitesse v parallèle à la ligne centrale L, et, dans certains cas, une composante de vi- 2906302 9 tesse u dans le plan de l'entrée 18. La couche de fluide 48 circulant au contact de la paroi du tronçon d'entrée 24 est guidée par la nervure 34 selon une trajectoire hélicoïdale, ce qui lui confère une vitesse suivant une direction circonférentielle par rapport à la ligne centrale L. Dans le cas où le fluide 5 entre dans le tronçon d'entrée 24 sans vitesse circonférentielle, la nervure 34 confère à la couche de fluide 48 une vitesse circonférentielle dont elle était dépourvue au départ. Dans le cas où le gaz pénètre par l'entrée 18 avec une vitesse circonférentielle, la nervure 34 contribue au minimum à maintenir cette vitesse circonférentielle pour les veines de fluide 48, ou, le 10 cas échéant, à accroître cette vitesse circonférentielle. Du fait de ce mouvement de tourbillonnement, la distribution du flux de gaz sur la face amont 30 du substrat catalytique est très homogène. L'organe de purification décrit ci-dessus présente de multiples avantages.The exhaust gases from the engine of the motor vehicle enter the purification unit 10 via the inlet 18. The gases have, at the inlet 18, at least one velocity component v parallel to the the center line L, and, in some cases, a component of velocity u in the plane of the inlet 18. The fluid layer 48 flowing in contact with the wall of the inlet section 24 is guided by the rib 34 in a helical path, which gives it a speed in a circumferential direction with respect to the central line L. In the case where the fluid enters the input section 24 without circumferential speed, the rib 34 gives the fluid layer 48 a circumferential speed from which it was originally lacking. In the case where the gas enters through the inlet 18 with a circumferential speed, the rib 34 contributes at least to maintain this circumferential speed for the fluid streams 48, or, if necessary, to increase this circumferential speed. Due to this swirling movement, the distribution of the gas flow on the upstream face 30 of the catalytic substrate is very homogeneous. The purification organ described above has many advantages.

15 Du fait qu'il comporte des moyens pour conférer aux gaz d'échappement une vitesse suivant une direction circonférentielle par rapport à la ligne centrale du tronçon d'entrée, la distribution du flux de gaz sur la face amont du substrat catalytique est beaucoup plus homogène. Le mouvement de tourbillonnement du flux de gaz autour de la ligne centrale L contribue non 20 seulement à homogénéiser le flux de gaz mais également à augmenter la température moyenne de la face amont 30, et donc à augmenter l'efficacité du substrat catalytique. Du fait que le gaz est distribué de manière homogène sur la face amont, l'encrassement du substrat catalytique est homogène sur toute cette 25 face, ce qui contribue à augmenter la durée de vie de ce substrat. Ces avantages sont obtenus de manière particulièrement simple et peu coûteuse en ménageant une simple nervure hélicoïdale dans le tronçon d'entrée de l'enveloppe externe. Cette nervure peut être obtenue de manière particulièrement commode, lors de l'emboutissage du tronçon d'entrée, ou 30 de l'enveloppe externe. L'organe de purification décrit ci-dessus peut présenter de multiples variantes.Since it comprises means for imparting to the exhaust gas a speed in a circumferential direction with respect to the center line of the inlet section, the distribution of the gas flow on the upstream face of the catalytic substrate is much greater. homogeneous. The swirling motion of the gas stream around the central line L not only contributes to homogenizing the gas flow but also to increasing the average temperature of the upstream face 30, and thus to increasing the efficiency of the catalytic substrate. Because the gas is homogeneously distributed on the upstream face, the fouling of the catalytic substrate is homogeneous throughout the face, which contributes to increasing the life of this substrate. These advantages are obtained in a particularly simple and inexpensive way by providing a simple helical rib in the inlet section of the outer casing. This rib can be obtained particularly conveniently, during the drawing of the inlet section, or the outer casing. The purification element described above can have multiple variants.

2906302 10 La nervure en hélice 34 peut ne pas être bombée vers l'intérieur du tronçon d'entrée, mais plutôt vers l'extérieur. Elle possède, dans ce cas, les mêmes caractéristiques géométriques que décrit ci-dessus (pas, profondeur, section).The helical rib 34 may not be curved inwardly of the inlet section, but rather outwardly. It has, in this case, the same geometric characteristics as described above (step, depth, section).

5 La nervure hélicoïdale 34 peut ne pas être formée par emboutissage, mais plutôt par galetage ou par tout autre procédé de déformation de matériau métallique. L'orifice d'entrée 18 peut présenter un diamètre intérieur différent de 50 mm. De même, la face amont 30 du substrat catalytique peut présenter 10 un diamètre qui n'est pas compris entre 160 mm et 165 mm. L'organe de purification peut ne pas comprendre un substrat catalytique puis un filtre à particules disposés successivement dans l'enveloppe externe. Il peut ne comprendre que le substrat catalytique 14, sans filtre à particules 16. Il peut également ne comprendre que le filtre à particules 16, 15 sans substrat catalytique 14. Dans ce dernier cas, le tronçon d'entrée 24 débouche, au niveau de la face amont du filtre à particules 16, ce qui contribue à homogénéiser la distribution du flux de gaz d'échappement sur la face amont du filtre à particules 16. II peut également comprendre un filtre à particules placé en amont d'un substrat catalytique. Ici encore, le tronçon d'en- 20 trée débouche au niveau de la face amont du filtre à particules, ce qui contribue à homogénéiser la distribution du flux de gaz sur la face amont de ce filtre à particules. La nervure 34 ne forme pas nécessairement une hélice continue. La nervure 34 peut ainsi former plusieurs portions d'hélice séparées les unes 25 des autres par des zones du tronçon d'entrée 24 dépourvues de nervure. Le tronçon d'entrée 24 peut également comporter deux nervures ou plus, s'enroulant en hélice parallèlement les unes aux autres autour de la ligne centrale L. Ces hélices peuvent être de même pas ou être de pas légèrement 30 différents. De même, ces nervures 34 parallèles peuvent être de section et de profondeur identiques, ou de section et de profondeur différentes.The helical rib 34 may not be formed by stamping, but rather by burnishing or any other method of deformation of metallic material. The inlet port 18 may have an inside diameter other than 50 mm. Similarly, the upstream face 30 of the catalytic substrate may have a diameter which is not between 160 mm and 165 mm. The purification member may not comprise a catalytic substrate and then a particle filter arranged successively in the outer casing. It may comprise only the catalytic substrate 14, without particulate filter 16. It may also include only the particulate filter 16, 15 without catalytic substrate 14. In the latter case, the inlet section 24 opens, at the level of the upstream face of the particulate filter 16, which contributes to homogenizing the distribution of the flow of exhaust gas on the upstream face of the particulate filter 16. It may also comprise a particle filter placed upstream of a catalytic substrate. Here again, the inlet section opens at the upstream face of the particulate filter, which contributes to homogenize the distribution of the gas flow on the upstream face of this particulate filter. The rib 34 does not necessarily form a continuous helix. The rib 34 may thus form several helix portions separated from each other by zones of the inlet section 24 without ribs. The inlet section 24 may also comprise two or more ribs, spirally winding parallel to each other around the center line L. These helices may be similarly not or slightly different pitch. Similarly, these parallel ribs 34 may be of identical section and depth, or of different section and depth.

2906302 11 Chaque nervure en hélice 34 peut présenter un pas constant, ou peut présenter un pas variable quand on la parcourt depuis l'entrée 18 jusqu'à la face amont 30 du substrat. La nervure en hélice 34 peut ne pas s'étendre jusqu'à la face amont 5 30 du substrat 14 mais s'arrêter légèrement à distance de ladite face. Le tronçon d'entrée 24 ne présente pas nécessairement: une forme arquée telle que représentée sur les figures 1 et 2. Il peut par exemple présenter une forme tronconique, par exemple symétrique de celle du tronçon de sortie 26. II peut ne pas comprendre de partie d'extrémité élargie 31, la 10 section du tronçon 24 s'élargissant progressivement, sans décrochement, jusqu'à atteindre la section de la partie intermédiaire 22. Le substrat 14 peut ne pas être de section circulaire, mais plutôt ovale ou oblongue (type racetrack).Each helical rib 34 may have a constant pitch, or may have a variable pitch as it travels from the inlet 18 to the upstream face 30 of the substrate. The helical rib 34 may not extend to the upstream face 30 of the substrate 14 but stop slightly away from said face. The inlet section 24 does not necessarily have: an arcuate shape as shown in FIGS. 1 and 2. It may, for example, have a frustoconical shape, for example symmetrical with that of the outlet section 26. It may not include any widened end portion 31, the section of the section 24 widening progressively, without recess, until reaching the section of the intermediate portion 22. The substrate 14 may not be circular in section, but rather oval or oblong ( racetrack type).

Claims

An organ for purifying the exhaust gases of a self-moving vehicle, this member (10) comprising: an outer casing (12) provided with an inlet (18) for the exhaust gas, an outlet (20) of the exhaust gas and an intermediate section (22) located between the inlet (18) and the outlet (20), - at least one gas purification substrate (14) disposed at the inside the intermediate section (22) and having an upstream face (30) facing the inlet (18); characterized in that the outer shell (12) has an inlet section (24) defining a gas flow passage from the inlet (18) to the upstream face (30) of the substrate (14) along a center line (L), said inlet section (24) including means (34) for imparting to the exhaust gases a velocity in a circumferential direction with respect to the center line (L).

2. purification device according to claim 1, characterized in that the means for imparting the exhaust gas a speed in a circumferential direction relative to the central line (6) comprise at least one helical rib (34) formed in the inlet section (24) and wrapping around the center line (L).

3. purification unit according to claim 2, characterized in that the or each helix has an inclination angle of between 25 and 50.

4. purification device according to claim 2 or 3, characterized in that the or each rib (34) is curved towards the inside of the inlet section (24).

5. purification device according to claim 2 or 3, characterized in that the or each rib (34) is curved outwardly of the inlet section (24).

6. purification unit according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the or each rib (34) has a height of between 2 mm and 6 mm. 2906302 13

7. purification unit according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the or each rib (34) is obtained by stamping.

8. purification device according to any one of claims 1 5 to 7, characterized in that the inlet section (24) is divergent and perpendicular to the central line (L) of the increasing sections from the inlet (18). ) to the upstream face (30) of the substrate (14).

9. purification device according to claim 8, characterized in that the inlet section (24) has, over most of its length, perpendicular to the center line (L), circular sections, the central line (L ) passing through the centers of the circular sections.

10. purification device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said purification substrate is a particulate filter (16) or a catalytic purification member (14).