FR3012519A3 - Catalyseur pour une ligne d'echappement d'un flux de gaz - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'un catalyseur (1) pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz de véhicule automobile circulant d'amont en aval, le catalyseur (1) comprenant d'amont en aval: - un conduit tronconique d'entrée (10) présentant un axe de conduit (A), - un corps tubulaire (20) recevant un élément de traitement (21) du flux de gaz d'échappement, ledit élément de traitement (21) comprenant une face avant (22) qui présente une partie centrale (23), En outre, un déflecteur (30) positionné axialement et radialement à l'intérieur dudit conduit tronconique d'entrée (10) comprend un élément déflecteur (31) en amont de ladite face avant (22) pour dévier le flux de gaz d'échappement de ladite partie centrale (23) de l'élément de traitement (21), ledit élément déflecteur (31) ayant une forme de révolution s'étendant autour d'un axe de révolution (B) confondu avec l'axe du conduit (A), ladite face avant (22) et ledit élément déflecteur (31) étant séparée d'une distance (d) suivant l'axe de révolution (B).

Description

Catalyseur pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des catalyseurs pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz de véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention trouve une application particulièrement avantageuse pour des systèmes d'échappement pour véhicule automobile.

Etat de la technique Dans FR2912462, est décrit un catalyseur pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz de véhicule automobile circulant d'amont en aval. Le catalyseur comprend d'amont en aval: - un conduit tronconique d'entrée présentant un axe de conduit, - un corps tubulaire recevant un élément de traitement du flux de gaz d'échappement, ledit élément de 20 traitement comprenant une face avant qui présente une partie centrale. Dans une telle solution, il a été constaté que le flux de gaz circulant vers la face avant de l'élément de traitement était mal réparti. Plus précisément, il apparaît 25 qu'une partie importante du flux de gaz est concentrée sur la partie centrale de la face avant de l'élément de traitement. L'élément de traitement n'est pas utilisé dans sa totalité du fait que le flux de gaz afflue vers la partie centrale, au détriment de la partie périphérique qui entoure la partie 30 centrale. Il a été constaté qu'une telle répartition sur la face avant de l'élément de traitement réduisait l'efficacité de l'élément de traitement. En particulier, dans le cas d'un système d'échappement pour véhicule automobile, l'efficacité de post-traitement HC/CO n'est pas optimal et le rapport NO2/NO qui permet d'optimiser la réaction de post-traitement des NOx n'est pas optimale. Dans d'autres documents de l'état de la technique, afin d'améliorer le traitement de flux de gaz de véhicule, il est prévu d'agencer des éléments de traitement de sections transversales relativement plus grandes afin de compenser la faible efficacité de ces catalyseurs ; ces éléments de traitement sont agencés au plus près de la turbine. Il a été constaté que le problème de la répartion du flux de gaz se posait toujours : l'élément de traitement n'est pas arrosé dans sa totalité. Dans le cas d'un catalyseur équipant un système d'échappement pour véhicule, la forme et l'énergie générées par le champ tournant créé par le turbine du turbocompresseur ne permet pas d'arroser l'élément de traitement dans sa totalité, et plus précisément la totalité de sa face avant. Objet de l'invention Dans ce contexte, le problème ici posé est d'améliorer le traitement des polluants, de garantir une vieillissement homogène de l'élément de traitement, tout en limitant les pertes thermiques, et cela sans impacter négativement l'encombrement axial et/ou radial d'un catalyseur ou d'un système d'échappement. Un autre objectif ici visé est de réduire la perte de charge de l'élément de traitement. La solution proposée par la présente invention est qu'un déflecteur positionné axialement et radialement à l'intérieur dudit conduit tronconique d'entrée comprend un élément déflecteur en amont de ladite face avant pour dévier une partie du flux de gaz d'échappement de ladite partie centrale de l'élément de traitement, ledit élément déflecteur ayant une forme de révolution s'étendant autour d'un axe de révolution confondu avec l'axe du conduit, ladite face avant et ledit élément déflecteur étant séparée d'une distance suivant l'axe de révolution.

Cette solution permet de pallier les problèmes précités. En particulier, le positionnement du déflecteur permet d'améliorer le traitement des polluants en déviant une partie du flux de gaz de la partie centrale de l'élément de traitement. L'élément déflecteur permet avantangeusement de dévier le flux de gaz généré par le champ tournant de la turbine d'un turbocompresseur, ce qui permet de dévier le flux de gaz vers des zones de la face avant de l'élément de traitement où il y a un déficit d'écoulement du flux de gaz.

Une meilleure répartition du flux de gaz assure un vieillisement plus homogène de l'élément de traitement. Par ailleurs, l'agencement de ce déflecteur à l'intérieur du conduit tronconique d'entrée permet de ne pas impacter négativement l'encombrement radial et axial.

Dans un mode de réalisation, le déflecteur comprend une pluralité de supports fixant solidairement ledit élément déflecteur à une face intérieure du conduit tronconique d'entrée. Dans un mode de réalisation, l'élément déflecteur est 25 un premier cône tronqué dont un contour extérieur présente une première face d'extrémité transversale relativement plus petite qu'une deuxième face d'extrémité transversale, ladite deuxième face d'extrémité transversale étant à plus grande proximité du corps tubulaire. 30 Dans un mode de réalisation, la pluralité de supports comprend au moins deux supports fixés à la face intérieure du conduit tronconique d'entrée.

Dans un mode de réalisation, chacun des supports parmi la pluralité de supports s'étend radialement depuis le contour extérieur du cône vers la face intérieure du conduit tronconique d'entrée.

Dans un mode de réalisation, chacun des supports est soudé à la face intérieure du conduit tronconique d'entrée. Dans un mode de réalisation, ledit élément déflecteur comprend une ouverture tronconique de diffusion dont l'axe est confondu avec l'axe de révolution.

Dans un mode de réalisation : - le premier cône tronqué présente une première génératrice définissant un angle par rapport à l'axe de conduit compris entre 10° et 45°, - l'ouverture tronconique définit un deuxième cône 15 présentant une deuxième génératrice définissant un angle par rapport à l'axe de conduit compris entre 10° et 45°, - l'angle de la première génératrice est supérieur à l'angle de la deuxième génératrice. Dans un mode de réalisation, suivant une section 20 passant par la première face d'extrémité transversale, l'ouverture présente un diamètre compris entre 10 et 30 mm. Dans un mode de réalisation, suivant une section passant par la première face d'extrémité transversale, l'ouverture présente un diamètre supérieur à 10 mm. 25 Est également visé un deuxième objet de l'invention dans système d'échappement pour véhicule automobile comprend : - un catalyseur selon l'un quelconque des modes de réalisation présentés ci-avant, 30 - un cylindre d'entrée présentant une première et une deuxième extrémités, la deuxième extrémité coopérant avec le conduit tronconique d'entrée et la première extrémité coopérant avec un turbocompresseur .

Dans un mode de réalisation, la première face d'extrémité transversale est comprise axialement dans ledit cylindre d'entrée.

Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront l'examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 montre une vue de coupe d'un exemple de réalisation d'un système d'échappement pour véhicule automobile équipé d'un exemple de réalisation d'un catalyseur selon l'invention, - la figure 2 montre une vue de coupe où seul le catalyseur est illustré, - la figure 3 montre une vue en perspective illustrant l'exemple de réalisation du système d'échappement montré sur la figure 1.

Description d'exemples de réalisation de l'invention Sur les figures 1 et 3, est représenté un catalyseur 1 pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz de véhicule automobile circulant d'amont en aval. Le catalyseur 1 est placé en aval d'un moteur à combustion interne, par exemple de type diesel, d'un véhicule automobile. Le catalyseur 1 comprend d'amont en aval : - un conduit tronconique d'entrée 10 présentant un axe de conduit (A), - un corps tubulaire 20 recevant un élément de traitement 21 du flux de gaz d'échappement, ledit élément de traitement 21 comprenant une face avant 22 qui présente une partie centrale 23.

L'élément de traitement 21 peut comprendre un catalyseur d'oxydation et un filtre à particules. Cet élément de traitement est adapté à oxyder les particules retenues à un température environ égale à 400°C. On se réfèrera au document FR2912462 pour faire varier les éléments composant cet élément de traitement 21. Selon l'invention, un déflecteur 30 (voir figure 2) positionné axialement et radialement à l'intérieur dudit conduit tronconique d'entrée 10 comprend un élément déflecteur 31 en amont de ladite face avant 22 pour dévier le flux de gaz d'échappement de ladite partie centrale 23 de l'élément de traitement 21, ledit élément déflecteur 31 ayant une forme de révolution s'étendant autour d'un axe de révolution (B)confondu avec l'axe du conduit(A), ladite face avant 22 et ledit élément déflecteur 31 étant séparée d'une distance (d) suivant l'axe de révolution (B). Ainsi, le flux de gaz provenant du moteur combustion interne, et, dans une variante, du turbocompresseur, est avantageusement dispersé plus équitablement entre la partie centrale 23 et une partie périphérique 24 de la face avant 22. Comme indiqué, ci-avant, l'élément de traitement peut traiter les gaz polluants de manière plus efficace. Cette meilleure répartion permet par ailleurs d'éviter que la partie centrale 23 de l'élément de traitement 21 ne s'use prématurément par rapport à la partie périphérique 24 de ce même élément de traitement 21. Comme montré sur la figure 2, ce déflecteur 30 comprend une pluralité de supports 40 fixant solidairement ledit élément déflecteur 31 à une face intérieure 11 du conduit tronconique d'entrée 10. Cet agencement permet d'intégrer le déflecteur 30 directement dans le conduit tronconique d'entrée 10, sans en modifier sa forme initiale. De surcroît, le déflecteur 30 ne nécessite pas un encombrement supplémentaire pour le loger puisqu'il s'y intègre naturellement. Il convient de préciser également que l'élément déflecteur présente une forme de révolution afin de favoriser 5 un écoulement du flux de gaz homogène sur toute sa face avant 22. Préférentiellement, l'élément déflecteur 31 est un premier cône 32 tronqué dont un contour extérieur 33 présente une première face d'extrémité transversale 34 relativement 10 plus petite qu'une deuxième face d'extrémité transversale 35, ladite deuxième face d'extrémité transversale 35 étant à plus grande proximité du corps tubulaire 20. Sur les figures 1 à 3, afin de mettre en position et de maintenir en position l'élément déflecteur, il est envisagé 15 que la pluralité de supports 40 comprend au moins deux supports 40 fixés à la face intérieure 11 du conduit tronconique d'entrée 10. Plus précisément, sur le mode de réalisation représenté, il apparaît que chacun des supports 40 parmi la pluralité de supports 40 s'étend radialement depuis 20 le contour extérieur 33 du premier cône 32 vers la face intérieure 11 du conduit tronconique d'entrée 10 et est fixé mécaniquement à la face intérieure 11 du conduit tronconique d'entrée 10. Dans un mode de réalisation, chacun des supports 40 25 est soudé à la face intérieure 11 du conduit tronconique d'entrée 10. Afin d'améliorer le contrôle de la déviation du flux en fonction des paramètres tels que les dimensions de la face avant 22 ou de la distance d séparant la face avant 22 de 30 l'élément déflecteur 31, et en particulier de la distance séparant la deuxième face d'extrémité transversale 35 de la face avant 22, il est prévu dans un mode de réalisation que ledit élément déflecteur 31 comprenne une ouverture tronconique 36 de diffusion dont l'axe est confondu avec l'axe de révolution (B). Afin d'affiner le réglage de la déviation du flux de gaz, le premier cône 32 tronqué présente une première génératrice G1 définissant un angle a par rapport l'axe de conduit (A) compris entre 10° et 45°, et il est aussi prévu que l'ouverture tronconique 36 définisse un deuxième cône 37 présentant une deuxième génératrice G2 définissant un angle 13 par rapport à l'axe de conduit (A) compris entre 10° et 45°. L'angle a du premier cône 32 est supérieur à l'angle 13 du deuxième cône 37. Autrement dit, l'angle a de la première génératrice G1 est supérieur à l'angle 13 de la deuxième génératrice G2. Dans un mode de réalisation, la longueur du premier cône 32 selon l'axe de révolution est comprise entre 10mm et 15 20 mm, de façon préférentielle 14.5mm. Dans un mode de réalisation, suivant une section passant par la première face d'extrémité transversale 34, l'ouverture 36 présente un diamètre compris de manière préférentielle entre 10mm et 30 mm. Selon une disposition 20 encore plus avantageuse, le diamètre de l'ouverture 36 est compris entre 10 mm et 20 mm. Il a en effet été constaté qu'une plus grande ouverture ainsi qu'une ouverture de moindre diamètre diminuait l'efficacité de l'élément déflecteur 31. Dans le premier cas, le flux de gaz passe par la dite 25 ouverture 36 et est concentré au centre de la surface d'entrée 22 du cylindre 21. Dans le second cas, les gaz sont dirigés sur la périphérie de la surface 22 d'entrée du cylindre 21. Figure 1, est représenté un mode de réalisation dans lequel ledit élément de traitement 21 présente une forme 30 cylindrique de diamètre D, ladite face avant 22 et ladite deuxième face d'extrémité transversale 35 étant séparée de la distance (d) suivant l'axe de révolution (B).

Est également visé un système d'échappement pour véhicule automobile comprenant : - un catalyseur 1 selon l'un des modes de réalisation présenté ci-avant, - un cylindre d'entrée 50 présentant une première et une deuxième extrémités 51,52, la deuxième extrémité 52 coopérant avec le conduit tronconique d'entrée 10 et la première extrémité 51 coopérant avec un turbocompresseur 60. Figure 1, le turbocompresseur 60 est partiellement représenté et est solidarisé au cylindre d'entrée 50 au moyen d'une bride 70 de sortie de la turbine. Dans un mode de réalisation non représenté, la première face d'extrémité transversale 34 est comprise axialement dans ledit cylindre d'entrée 50.15

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Catalyseur (1) pour une ligne d'échappement d'un flux de gaz de véhicule automobile circulant d'amont en aval, le catalyseur (1) comprenant d'amont en aval: - un conduit tronconique d'entrée (10) présentant un axe de conduit (A), - un corps tubulaire (20) recevant un élément de traitement (21) du flux de gaz d'échappement, ledit élément 10 de traitement (21) comprenant une face avant (22) qui présente une partie centrale (23), caractérisé en ce qu'un déflecteur (30) positionné axialement et radialement à l'intérieur dudit conduit tronconique d'entrée (10) comprend un élément déflecteur (31) 15 en amont de ladite face avant (22) pour dévier une partie du flux de gaz d'échappement de ladite partie centrale (23) de l'élément de traitement (21), ledit élément déflecteur (31) ayant une forme de révolution s'étendant autour d'un axe de révolution (B) confondu avec l'axe du conduit(A), ladite face 20 avant (22) et ledit élément déflecteur (31) étant séparés d'une distance (d) suivant l'axe de révolution (B).
2. 2. Catalyseur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (30) comprend une 25 pluralité de supports (40) fixant solidairement ledit élément déflecteur (31) à une face intérieure (11) du conduit tronconique d'entrée (10).
3. 3. Catalyseur (1) selon la revendication 2, 30 caractérisé en ce que l'élément déflecteur (31) est un premier cône (32) tronqué dont un contour extérieur (33) présente une première face d'extrémité transversale (34) relativement plus petite qu'une deuxième face d'extrémitétransversale (35) , ladite deuxième face d'extrémité transversale (35) étant à plus grande proximité du corps tubulaire (20).
4. 4. Catalyseur (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la pluralité de supports (40) comprend au moins deux supports fixés à la face intérieure (11) du conduit tronconique d'entrée (10).
5. 5. Catalyseur (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que chacun des supports (40) parmi la pluralité de supports (40) s'étend radialement depuis le contour extérieur (33) du cône vers la face intérieure (11) du conduit tronconique d'entrée (10).
6. 6. Catalyseur (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chacun des supports (40) est soudé à la face intérieure (11) du conduit tronconique d'entrée (10).
7. 7. Catalyseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément déflecteur (31) comprend une ouverture tronconique (36) de diffusion dont l'axe est confondu avec l'axe de révolution (B).
8. 8. Catalyseur (1) selon la revendication 7 quand dépendante de la revendication 3, caractérisé en ce que : - le premier cône (32) tronqué présente une première génératrice (G1) définissant un angle a par rapport à l'axe de conduit (A) compris entre 10° et 45°, - l'ouverture tronconique (36) définit un deuxième cône (37) présentant une deuxième génératrice (G2)définissantun angle 13 par rapport à l'axe de conduit (A) compris entre 10° et 45°, - l'angle a est supérieur à l'angle 13.
9. 9. Catalyseur (1) selon la revendication 7 quand dépendante de la revendication 3, caractérisé en ce que suivant une section passant par la première face d'extrémité transversale (34), l'ouverture (36) présente un diamètre compris entre 10 et 30 mm.
10. 10. Système d'échappement pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend : - un catalyseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, - un cylindre d'entrée (50) présentant une première et une deuxième extrémités (51,52), la deuxième extrémité (52) coopérant avec le conduit tronconique d'entrée (10) et la première extrémité (51) coopérant avec un turbocompresseur (60).
11. 11. Système d'échappement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le catalyseur (1) est un catalyseur (1) selon la revendication 3, la première face d'extrémité transversale (34) étant comprise axialement dans ledit cylindre d'entrée (50).