LIGNE D'ECHAPPEMENT DE MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN DISPOSITIF EMPECHANT UN ECHAUFFEMENT CRITIQUE L'invention concerne une ligne d'échappement de gaz équipée de systèmes de dépollution pour moteur à combustion interne de véhicule automobile fonctionnant en mélange pauvre et, plus particulièrement, un dispositif permettant d'éviter un échauffement critique de certaines parties de la ligne. Les polluants issus de la combustion d'un moteur de véhicule automobile que celui-ci soit un moteur Diesel ou essence, sont majoritairement des hydrocarbures imbrûlés HC, des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2), des io oxydes de carbone (monoxyde de carbone CO) et dans le cas des moteurs Diesel et des moteurs à injection directe à essence fonctionnant en mélange pauvre, des particules solides carbonées. Afin de respecter les normes environnementales 15 internationales, la maîtrise des émissions de HC, de CO, de NOx et de particules est impérative et des technologies de post-traitement des gaz d'échappement sont indispensables. La dépollution des véhicules automobiles fait appel à différents systèmes de post-traitement pour éliminer les 20 polluants produits par le moteur : les catalyseurs, et le filtre à particules dans le cas des moteurs Diesel et essence fonctionnant en mélange pauvre. Le filtre à particules permet d'éliminer par filtration les particules solides présentes dans les gaz d'échappement des 25 moteurs Diesel. Il est installé dans la ligne d'échappement du moteur et comporte au moins un élément de filtration fixé dans une enveloppe métallique qui est reliée à la ligne d'échappement. Le support filtrant est constitué, par exemple, d'éléments en 30 matière céramique poreuse à travers lesquels passe le flux des gaz d'échappement et qui retiennent ainsi les particules solides de suie en suspension dans ces gaz. TECHNICAL FIELD The invention relates to a gas exhaust line equipped with pollution control systems for a motor vehicle internal combustion engine operating in a lean mixture and, more particularly, to a fuel system. device to prevent critical heating of certain parts of the line. The pollutants resulting from the combustion of a motor vehicle engine whether it is a diesel engine or gasoline, are mainly HC unburned hydrocarbons, nitrogen oxides (nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO2), carbon oxides (carbon monoxide CO) and in the case of diesel engines and liquefied gasoline direct injection engines, carbonaceous solid particles. In order to comply with international environmental standards, the control of HC, CO, NOx and particulate emissions is imperative and exhaust aftertreatment technologies are essential. The clearance of motor vehicles uses various after-treatment systems to remove the 20 pollutants produced by the engine: the catalysts, and the particulate filter in the case of diesel engines and gasoline running lean. The particulate filter filters out the solid particles present in the exhaust gases of the diesel engines. It is installed in the exhaust line of the engine and has at least one filtration element fixed in a metal casing which is connected to the exhaust line. The filter medium is constituted, for example, by porous ceramic elements through which the flow of exhaust gases passes and which thus retain the solid particles of soot suspended in these gases.
Une fois piégées dans les éléments du filtre, les particules colmatent peu à peu celui-ci. Elles doivent donc être éliminées périodiquement par élévation de la température jusqu'à 450 à 700°C au sein du filtre afin d'entraîner leur combustion. Cette opération est couramment appelée régénération du filtre à particules. Elle se pratique sur la ligne même d'échappement, durant l'utilisation du véhicule. Classiquement l'énergie nécessaire à la régénération est fournie par une élévation de la température des gaz io d'échappement. Cette élévation de température est obtenue, par exemple, par des injections multiples de carburant dans les cylindres et, éventuellement, dans le conduit d'échappement qui génèrent une post-combustion dans la phase d'échappement du cycle 15 moteur et une post-combustion catalytique des hydrocarbures imbrûlés sur le catalyseur d'oxydation placé en amont du filtre à particules. Au delà d'une certaine quantité de suies accumulées dans le filtre, la combustion de ces suies engendre des contraintes 20 thermomécaniques importantes qui peuvent, dans certaines conditions, entraîner la détérioration du filtre et même, exceptionnellement, des risques d'échauffement aggravé du véhicule. Sur la figure 1 on a représenté de manière schématique la 25 ligne d'échappement d'un moteur 1 comportant un catalyseur d'oxydation 2 contenu dans une enveloppe métallique tubulaire 3 et un filtre à particule 4 également contenu dans une enveloppe métallique tubulaire 5. Cette enveloppe se prolonge par un cône 6 qui dirige le flux F des gaz dans le 30 conduit d'échappement 7. La demanderesse a reproduit en laboratoire les conditions d'un échauffement aggravé. Cette expérience a montré que seul le cône 6 de sortie des gaz est soumis à une très forte température capable de provoquer des détériorations, ni les enveloppes métalliques, ni le conduit d'échappement qui suit le cône ne sont soumis à des températures anormalement élevées Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant d'éviter un échauffement critique du cône de sortie du filtre à particules. A cet effet,la présente invention a pour objet une ligne d'échappement de moteur de véhicule automobile fonctionnant en mélange pauvre comportant un filtre à particules contenu io dans une enveloppe et un cône disposé entre la sortie du filtre à particules et l'entrée d'un conduit d'échappement dans laquelle ledit cône de sortie comporte un dispositif apte à faire décroître l'énergie thermique du flux gazeux issu du filtre à particules et canalisé par le cône précité vers l'entrée du 15 conduit d'échappement. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - Le dispositif apte à faire décroître l'énergie thermique est un échangeur de chaleur. - L'échangeur de chaleur est composé d'ailettes disposées 20 selon les génératrices du cône et fixées sur la surface extérieure de celui-ci. - Le dispositif apte à faire décroître l'énergie thermique est un agencement permettant l'augmentation de la surface d'échange du cône et, selon des variantes de ce mode de 25 réalisation ^ La paroi du cône est pliée de façon à former des ailettes circulaires disposées radialement. ^ La paroi du cône est pliée de façon à former des cannelures disposées longitudinalement selon les 30 génératrices du cône. - Le dispositif apte à faire décroître l'énergie thermique du cône permet d'accélérer la vitesse d'évacuation du flux gazeux sortant du filtre à particules. - Pour ce faire, des ailettes sont fixées sur la paroi interne du cône selon les génératrices de celui-ci de façon à guider le flux gazeux en direction du conduit d'échappement de sortie et, selon des variantes de réalisation de ce type : ^ Les ailettes internes sont fixées à leur périphérie externe sur une virole. io Les ailettes internes sont fixées sur une virole interne formant moyeu d'hélice. ^ La virole est emmanchée dans l'embouchure du cône. ^ La virole est emmanchée à l'entrée du conduit d'échappement. 15 ^ La virole est mobile en rotation. - En variante encore, le cône de sortie comporte simultanément un dispositif permettant d'augmenter la vitesse du flux gazeux et un dispositif permettant d'augmenter les échanges thermiques. 20 - Dans un mode de réalisation de ce type, le cône comporte des ailettes sur la paroi interne et sur la paroi externe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans 25 lesquels : La figure 1 est une section axiale d'une ligne d'échappement avec dispositifs de dépollution, La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un cône de sortie d'un filtre à particules selon un premier mode 30 de réalisation de l'invention, La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un cône de sortie d'un filtre à particules selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un cône de sortie d'un filtre à particules selon un troisième mode de réalisation de l'invention et, La figure 5 est une vue de côté d'un cône de sortie d'un filtre à particules selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, io Comme on l'a exposé plus haut, les systèmes de dépollution d'un moteur Diesel ou essence fonctionnant en mélange pauvre se composent, de façon classique, d'un catalyseur 2 contenu dans une enveloppe métallique 3. Le catalyseur est constitué, par exemple, d'une céramique du type cordiérite. 15 Le catalyseur est suivi d'un filtre à particules 4, constitué, par exemple, d'une céramique de type carbure de silicium, également contenu dans une enveloppe métallique 5. La demanderesse a distingué au moins deux raisons susceptibles de provoquer l'échauffement anormal du cône de 20 sortie. Celui-ci peut provenir d'une vitesse d'écoulement faible des gaz très chaud sortant du filtre à particules, phénomène survenant essentiellement en régime de ralenti du moteur. Le rayonnement de la céramique du filtre à particules peut également se trouver en cause. 25 Une première solution consiste donc à favoriser le refroidissement rapide du cône de sortie 6. Dans un premier mode de réalisation représenté figure 2, des ailettes 8, disposées selon les génératrices du cône, sont fixées sur la surface extérieure de celui-ci. Ces ailettes 30 peuvent être métalliques, par exemple, et soudées sur le cône. Le nombre et la surface de ces ailettes, qui jouent le rôle d'échangeur de chaleur, sont calculés en fonction de l'abaissement de température que l'on souhaite obtenir. Once trapped in the elements of the filter, the particles gradually clog the latter. They must therefore be removed periodically by raising the temperature up to 450 to 700 ° C in the filter to cause their combustion. This operation is commonly called regeneration of the particulate filter. It is practiced on the same exhaust line, during the use of the vehicle. Conventionally, the energy required for regeneration is provided by raising the temperature of the exhaust gas. This temperature rise is achieved, for example, by multiple fuel injections into the cylinders and, optionally, into the exhaust duct which generate post-combustion in the exhaust phase of the engine cycle and afterburning. catalytic unburned hydrocarbons on the oxidation catalyst placed upstream of the particulate filter. Beyond a certain amount of soot accumulated in the filter, the combustion of these soot generates significant thermomechanical stresses which may, under certain conditions, lead to the deterioration of the filter and even, exceptionally, the risk of aggravated heating of the vehicle . FIG. 1 diagrammatically shows the exhaust line of a motor 1 comprising an oxidation catalyst 2 contained in a tubular metal casing 3 and a particle filter 4 also contained in a tubular metal casing 5. This envelope is extended by a cone 6 which directs the flow F of the gases in the exhaust duct 7. The applicant has reproduced in the laboratory the conditions of an aggravated heating. This experiment has shown that only the gas outlet cone 6 is subjected to a very high temperature capable of causing deterioration, neither the metal envelopes nor the exhaust duct which follows the cone are subjected to abnormally high temperatures. The object of the invention is therefore to provide a device for preventing critical heating of the outlet cone of the particulate filter. For this purpose, the subject of the present invention is a motor vehicle exhaust line operating in a lean mixture comprising a particulate filter contained in an envelope and a cone disposed between the outlet of the particulate filter and the inlet of an exhaust pipe in which said outlet cone comprises a device adapted to decrease the thermal energy of the gas stream from the particulate filter and channeled by the aforementioned cone to the inlet of the exhaust duct. According to other advantageous features of the invention: the device capable of decreasing the thermal energy is a heat exchanger. The heat exchanger is composed of fins arranged along the generatrices of the cone and fixed on the outer surface thereof. The device capable of decreasing the thermal energy is an arrangement for increasing the cone exchange surface and, according to variants of this embodiment. The cone wall is folded so as to form fins. circularly arranged radially. The wall of the cone is folded to form grooves arranged longitudinally along the generatrices of the cone. - The device capable of decreasing the thermal energy of the cone makes it possible to accelerate the evacuation speed of the gas stream leaving the particle filter. To do this, fins are fixed on the inner wall of the cone along the generatrices thereof in order to guide the gas flow towards the outlet exhaust duct and, according to alternative embodiments of this type: The inner fins are attached to their outer periphery on a ferrule. The internal fins are fixed on an inner shell forming a propeller hub. The ferrule is fitted into the mouth of the cone. The shell is fitted to the inlet of the exhaust duct. The ferrule is rotatable. - In another variant, the output cone simultaneously comprises a device for increasing the speed of the gas stream and a device for increasing heat exchange. In one embodiment of this type, the cone has fins on the inner wall and on the outer wall. Other characteristics and advantages of the invention will become clear from reading the following description given for information with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an axial section of an exhaust line with 2 is an axial sectional view of an outlet cone of a particulate filter according to a first embodiment of the invention. FIG. 3 is a view in axial section of a cone. Part 4 is an axial sectional view of an outlet cone of a particulate filter according to a third embodiment of the invention. and Fig. 5 is a side view of an exit cone of a particulate filter according to a fourth embodiment of the invention. As discussed above, the depollution systems of a diesel engine or gasoline operating in a poor mixture are conventionally composed of a catalyst 2 contained in a metal casing 3. The catalyst consists, for example, of a cordierite type ceramic. The catalyst is followed by a particulate filter 4, consisting, for example, of a silicon carbide ceramic, also contained in a metal casing 5. The applicant has distinguished at least two reasons that may cause heating abnormal output cone. This can come from a low flow rate of very hot gases leaving the particulate filter, phenomenon occurring mainly in engine idling speed. The radiation of the particle filter ceramic may also be involved. A first solution is therefore to promote the rapid cooling of the outlet cone 6. In a first embodiment shown in Figure 2, fins 8, arranged along the generatrices of the cone, are fixed on the outer surface thereof. These fins 30 may be metallic, for example, and welded on the cone. The number and the surface of these fins, which act as a heat exchanger, are calculated as a function of the temperature reduction that is desired.
Le refroidissement du cône peut aussi être obtenu par augmentation de sa surface d'échange. La figure 4 montre un mode de réalisation selon lequel la paroi 9 du cône est pliée de façon à former des ailettes circulaires 10 disposées radialement. On peut également envisager (figure 5) de plier la paroi 11 du cône de façon à former des cannelures 12 disposées longitudinalement selon les génératrices du cône. Une deuxième solution pour éviter l'échauffement anormal du io cône consiste à accélérer la vitesse d'évacuation du flux gazeux sortant du filtre à particules. Pour cela, comme le montre la figure 3, des ailettes 13 sont fixées sur la paroi interne 14 du cône selon les génératrices de celui-ci de façon à guider le flux gazeux en direction du 15 conduit d'échappement de sortie 7. Si cela s'avérait nécessaire, il est possible d'utiliser simultanément un dispositif permettant d'augmenter la vitesse du flux gazeux et un dispositif permettant d'accélérer le refroidissement du cône de sortie, par exemple, en fixant des 20 ailettes sur la paroi interne et sur la paroi externe du cône. En diminuant la température du flux gazeux issu du filtre à particules, les dispositifs que l'on vient de décrire permettent d'éviter la détérioration du cône de sortie du filtre lors des épisodes de surchauffe de celui-ci et donc d'écarter le risque 25 d'incendie du véhicule qui pourrait résulter de cette détérioration. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. C'est ainsi, par exemple, que les ailettes intérieures peuvent 30 être montées sur une virole au lieu d'être fixées sur la paroi interne du cône. Cooling of the cone can also be obtained by increasing its exchange surface. FIG. 4 shows an embodiment according to which the wall 9 of the cone is folded so as to form circular fins 10 arranged radially. One can also consider (Figure 5) to bend the wall 11 of the cone so as to form grooves 12 arranged longitudinally along the generatrices of the cone. A second solution to avoid abnormal heating of the cone is to accelerate the rate of evacuation of the gas stream leaving the particle filter. For this, as shown in FIG. 3, fins 13 are fixed on the inner wall 14 of the cone along the generatrices thereof so as to guide the gas flow towards the outlet exhaust duct 7. was necessary, it is possible to use simultaneously a device for increasing the speed of the gas flow and a device for accelerating the cooling of the outlet cone, for example, by fixing fins on the inner wall and on the outer wall of the cone. By reducing the temperature of the gas stream from the particulate filter, the devices that have just been described make it possible to avoid deterioration of the outlet cone of the filter during episodes of overheating thereof and thus to eliminate the risk 25 fire of the vehicle that could result from this deterioration. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown. Thus, for example, the inner fins may be mounted on a ferrule instead of being fixed to the inner wall of the cone.
La virole peut alors être emmanchée dans l'embouchure du cône ou à l'entrée du conduit d'échappement. Elle peut être externe, c'est-à-dire fixée à la périphérie externe des ailettes, ou interne de façon à former un moyeu d'hélice. The shell can then be fitted into the mouth of the cone or at the entrance of the exhaust duct. It may be external, that is to say fixed to the outer periphery of the fins, or internal to form a propeller hub.
On précisera encore que la virole peut être fixe ou mobile en rotation. Dans ce dernier cas, la rotation peut être motorisée et sa vitesse déterminée en fonction de la température du flux gazeux. It will be further specified that the ferrule may be fixed or rotatable. In the latter case, the rotation can be motorized and its speed determined according to the temperature of the gas flow.