FR3060409A1 - Organe de traitement de gaz a corps de traitement en biseau - Google Patents

Organe de traitement de gaz a corps de traitement en biseau Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un organe (1) de traitement de gaz comportant une enveloppe (3) logeant un corps comprenant une section d'entrée (5) et une section de sortie (6) de gaz, caractérisé en ce que l'enveloppe (3) comprend une entrée (7) de gaz par laquelle le gaz entre selon un axe d'entrée (E-E) formant un premier angle (α) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps, la normale (Ne) de la section d'entrée (5) formant un second angle (β) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, et/ou l'enveloppe (3) comprend une sortie (6) de gaz par laquelle le gaz sort selon un axe de sortie (S-S) formant un troisième angle (δ) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps, la normale (Ns) de la section de sortie (6) de gaz formant un quatrième angle (y) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
54) ORGANE DE TRAITEMENT DE GAZ A CORPS DE TRAITEMENT EN BISEAU.
FR 3 060 409 - A1 _ L'invention concerne un organe (1) de traitement de gaz comportant une enveloppe (3) logeant un corps comprenant une section d'entrée (5) et une section de sortie (6) de gaz, caractérisé en ce que l'enveloppe (3) comprend une entrée (7) de gaz par laquelle le gaz entre selon un axe d'entrée (E-E) formant un premier angle (a) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps, la normale (Ne) de la section d'entrée (5) formant un second angle (β) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, et/ou l'enveloppe (3) comprend une sortie (6) de gaz par laquelle le gaz sort selon un axe de sortie (S-S) formant un troisième angle (δ) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps, la normale (Ns) de la section de sortie (6) de gaz formant un quatrième angle (y) non nul relativement à l'axe longitudinal (Z-Z) du corps.
Figure FR3060409A1_D0001
Figure FR3060409A1_D0002
Figure FR3060409A1_D0003
ORGANE DE TRAITEMENT DE GAZ A CORPS DE TRAITEMENT EN BISEAU
La présente invention se rapporte à l’architecture des organes de traitement de gaz, en particulier les organes de post-traitement des gaz d’échappement de moteur thermiques.
Dans le domaine automobile, l’agencement du moteur et d’éléments de sa ligne d’échappement dans le compartiment moteur est de plus en plus soumis à des contraintes d’espace. Il existe donc toujours un besoin pour rendre l’architecture moteur et/ ou sa ligne d’échappement de plus en plus compact.
Concernant la ligne d’échappement, on connaît du document US4617176 un convertisseur catalytique comprenant un pain catalytique s’étendant selon un axe longitudinal dont l’entrée des gaz d’échappement est inclinée relativement à cet axe longitudinal. Ce convertisseur comprend en entrée et en sortie de gaz deux parties coniques qui nuisent à sa compacité. De plus, avec une telle architecture, les gaz d’échappement entrant sont préférentiellement envoyés dans la partie du pain proche de l’entrée de gaz d’échappement. L’arrosage de la surface d’entrée du pain catalytique n’est donc pas homogène, ce qui nuit à l’efficacité du catalyseur.
Un but de la présente invention est de proposer une architecture d’organe de dépollution de gaz à la compacité améliorée et dont l’efficacité est maintenue.
Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un organe de traitement de gaz comportant :
-une enveloppe logeant un corps de traitement de gaz, ce corps comprenant une section d’entrée et une section de sortie de gaz, le gaz à traiter étant destiné à traverser le corps selon un axe longitudinal de la section d’entrée vers la section de sortie,
De plus l’enveloppe comprend une entrée de gaz par laquelle le gaz à traiter entre selon un axe d’entrée, cet axe formant un premier angle non nul relativement à l’axe longitudinal du corps de traitement de gaz, la normale de la section d’entrée orientée à l’extérieur du corps formant un second angle non nul relativement à l’axe longitudinal du corps de traitement de gaz, la section d’entrée étant orientée vers l’entrée de gaz, et/ou l’enveloppe comprend une sortie de gaz par laquelle le gaz à traiter sort selon un axe de sortie formant un troisième angle non nul relativement à l’axe longitudinal du corps de traitement de gaz, la normale de la section de sortie de gaz orientée à l’extérieur du corps formant un quatrième angle non nul relativement à l’axe longitudinal du corps de traitement de gaz, la section de sortie étant orientée vers la sortie de gaz.
L’effet technique est de permettre de gagner en compacité tout en augmentant la surface d’arrosage du bloc de traitement.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :
En variante, le second angle et/ ou le quatrième angle est de 45°+/- 20°.
En variante, le premier angle et/ ou le troisième angle sont compris entre et 45° et 90°, de préférence compris entre 80° et 90°.
Pour améliorer la compacité, en variante, le corps de traitement comprend deux blocs séparés de traitement de gaz disposés successivement en série relativement au sens d’écoulement des gaz. Ces deux blocs ont de préférences des fonctions de traitement de gaz différentes.
Pour simplifier la fabrication et le montage, en variante, les deux blocs de traitement de gaz comprennent chacun une surface d’extrémité en regard l’une de l’autre, ces surfaces étant parallèles avec la section d’entrée ou la section de sortie.
Pour simplifier la fabrication et le montage, en variante, l’enveloppe comprend une paroi tubulaire assemblée à une extrémité à un premier couvercle comprenant entrée de gaz et à l’autre extrémité à un second couvercle comprenant la sortie de gaz.
L’invention concerne également un ensemble de post-traitement de gaz comportant un turbocompresseur doté d’une turbine de détente de gaz, caractérisé en ce qu’il comprend un organe de traitement de gaz selon l’une quelconque des variantes précédemment décrites dont l’entrée de gaz est directement reliée à une sortie de la turbine.
En variante, le corps de traitement suivant directement la turbine est un catalyseur d’oxydation et / ou un piège à oxydes d’azote passif.
L’invention concerne également un moteur thermique caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de post-traitement de gaz de l’invention.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel moteur thermique.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- La figure 1 est une représentation schématique en vue éclatée d’un premier mode de réalisation d’un ensemble de post-traitement de gaz de l’invention.
La figure 1 présente en vue éclatée un premier mode de réalisation d’un ensemble de post-traitement de gaz de l’invention. Cet ensemble de post-traitement comporte un organe 1 de traitement de gaz relié directement à une turbine 2 de détente de gaz de turbocompresseur.
Dans ce mode de réalisation l’organe de 1 de traitement de gaz peut être un organe de traitement de gaz d’échappement issus d’un moteur thermique. Un tel moteur thermique peut équiper un véhicule automobile.
L’organe 1 de traitement de gaz est formé d’une enveloppe 3 dans laquelle est logé un corps de traitement de gaz, ici composé de deux blocs 4 et 4’ de traitement de gaz. L’enveloppe 3 comprend une entrée 7 de gaz et une sortie 8 de gaz.
Le corps de traitement peut comprendre un support céramique ou métallique muni de canaux à travers lequel le gaz traverse.
Le corps de traitement de gaz entouré par l’enveloppe 3 comprend une section 5 d’entrée de gaz et une section 6 de sortie de gaz. Le corps de traitement s’étend selon un axe longitudinal Z-Z.
En fonctionnement, le gaz à traiter entre dans l’organe 1 de traitement de gaz par l’entrée 7 puis traverse le corps de traitement de gaz, de la section d’entrée 5 vers la section de sortie 6, successivement à travers le premier bloc 4 puis le second bloc 4’ de traitement, pour ensuite sortir de l’organe 1 de traitement de gaz par la sortie 8 de gaz. Le premier bloc 4 est de préférence un catalyseur d’oxydation pour le traitement des hydrocarbures imbrûlés, HC et / ou un piège à NOx passif pour améliorer le stockage des NOx « à froid » c’est-à-dire pour le domaine automobile pour des températures inférieures à 150°C. Le second bloc 4’ est de préférence un cataÿseur pour le traitement des oxydes d’azote, NOx.
Dans ce mode de réalisation, l’entrée des gaz à traiter dans l’organe 1 de traitement de gaz par l’entrée 7 s’effectue selon un axe d’entrée E-E. Cet axe d’entrée E-E forme avec l’axe longitudinal Z-Z un premier angle oc, non nul. Dans cette description, on entend par angle nul le fait que les axes soient parallèles, ce qui exclut également l’angle plat 180°. L’angle entre les axes est donc non nul lorsque les axes sont sécants. La section d’entrée du corps de traitement de gaz, qui coïncide ici avec la section d’entrée du premier bloc 4, n’est pas perpendiculaire à l’axe longitudinal Z-Z. Ainsi le bloc 4 présente une section d’entrée en biseau, autrement dit si l’on considère la normale Ne à la section d’entrée 5, orientée vers l’extérieur du bloc 4, cette normale Ne forme avec l’axe longitudinal Z-Z un second angle β non nul. Ainsi, la section d’entrée 5 est orientée vers l’entrée 7 de gaz, autrement dit en regard de celle-ci.
Dans ce mode de réalisation encore, la sortie des gaz à traiter dans l’organe 1 de traitement de gaz par la sortie 8 s’effectue selon un axe de sortie S-S. La section de sortie du corps de traitement de gaz, qui coïncide ici avec la section de sortie du second bloc 4’, n’est pas non plus perpendiculaire à l’axe longitudinal Z-Z. Ainsi le bloc 4’ présente une section de sortie en biseau, autrement dit si l’on considère la normale Ns à la section de sortie 6, orientée vers l’extérieur du bloc 4’, cette normale Ns forme avec l’axe longitudinal Z-Z un quatrième angle γ non nul.
On obtient un compromis des avantages de l’invention avec un agencement dans lequel le second angle β et/ ou le quatrième angle γ est de 45°+/- 20° tandis que le premier angle a et/ ou le troisième angle δ sont compris entre et 45° et 90°. Dans ce mode de réalisation, le premier angle a est supérieur ou égal au second angle β. Le troisième angle δ est supérieur ou égal au quatrième angle γ.
La forme la plus compact dans la direction de l’axe longitudinal Z-Z est obtenue pour un premier angle a et/ ou un troisième angle δ de 90°. On préférera donc rester plutôt dans une plage pour laquelle le premier angle a et/ ou le troisième angle δ, de préférence entre compris entre 80° et 90°.
Les deux blocs de traitement 4 et 4’ présentent des surfaces d’extrémité en regard entre ces deux blocs respectivement 5’ et 6’dont les sections sont parallèles entre elles et également parallèles avec la section d’entrée 5 ou la section de sortie 6.
L’enveloppe 3 comprend une paroi tubulaire 3a entourant le corps de traitement de gaz. Du côté de l’entrée de gaz cette paroi tubulaire 3a est assemblée à premier couvercle 3b qui comporte l’entrée 7 de gaz. Du côté de la sortie de gaz cette paroi tubulaire 3a est également assemblée à un second couvercle 3c qui comporte la sortie 8 de gaz.
Le corps de traitement de gaz peut être maintenu à la paroi tubulaire 3a au moyen d’une nappe 9 de maintien qui de plus entoure corps de traitement de gaz.
Pour améliorer la compacité et l’intégration de l’entrée de gaz et de la sortie de gaz, le corps de traitement de gaz 4, 4’ peut avoir une section transversale, c’est-à-dire dans la direction perpendiculaire à l’axe longitudinale Z-Z, ovale, dont le grand axe est parallèle au plan formé par l’l’axe longitudinale Z-Z et l’axe d’entrée E-E.
L’invention permet un gain de place dès la sortie du turbocompresseur, ce qui permet de réduire les pertes thermiques de gaz entre la sortie de la turbine et l’entrée du corps de traitement de gaz. L’invention permet encore côté entrée un arrosage de la section d’entrée plus homogène donc une meilleure utilisation du volume du bloc de traitement et une amélioration de son efficacité. L’invention évite encore les pertes de charge que provoquerait la présence d’un coude entre respectivement l’entrée de gaz et la section d’entrée de gaz et/ou la sortie de gaz et la section de sortie de gaz.
Dans le cas d’une implantation dans un compartiment moteur de véhicule, on obtient un environnement moteur moins encombré.
L’invention ne se limite pas au mode de réalisation décrite. En variante, l’organe de traitement de gaz peut avoir seulement l’entrée ou la sortie agencée tel que précédemment décrit. Egalement, l’organe de traitement de gaz peut ne contenir qu’un seul corps de traitement de gaz.
L’organe de traitement de gaz peut comprendre un corps de traitement de gaz de type filtre à particules, catalyseur d’oxydation, catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote, catalyseur trois voies, piège à oxydes d’azote...
L’organe de traitement de gaz de l’invention peut convenir au traitement de gaz autres que les gaz d’échappement de moteur thermique.

Claims (9)

  1. Revendications
    1. Organe (1 ) de traitement de gaz comportant :
    -une enveloppe (3) logeant un corps de traitement de gaz, ce corps comprenant une section d’entrée (5) et une section de sortie (6) de gaz, le gaz à traiter étant destiné à traverser le corps selon un axe longitudinal (Z-Z) de la section d’entrée (5) vers la section de sortie (6), caractérisé en ce que l’enveloppe (3) comprend une entrée (7) de gaz par laquelle le gaz à traiter entre selon un axe d’entrée (E-E), cet axe formant un premier angle (a) non nul relativement à l’axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, la normale (Ne) de la section d’entrée (5) orientée à l’extérieur du corps formant un second angle (β) non nul relativement à l’axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, la section d’entrée (5) étant orientée vers l’entrée (7) de gaz, et/ou l’enveloppe (3) comprend une sortie (6) de gaz par laquelle le gaz à traiter sort selon un axe de sortie (S-S) formant un troisième angle (δ) non nul relativement à l’axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, la normale (Ns) de la section de sortie (6) de gaz orientée à l’extérieur du corps formant un quatrième angle (γ) non nul relativement à l’axe longitudinal (Z-Z) du corps de traitement de gaz, la section de sortie (6) étant orientée vers la sortie (8) de gaz.
  2. 2. Organe de traitement de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second angle (β) et/ ou le quatrième angle (γ) est de 45°+/- 20°.
  3. 3. Organe de traitement de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier angle (a) et/ ou le troisième angle (δ) sont compris entre et 45° et 90°, de préférence compris entre 80° et 90°.
  4. 4. Organe de traitement de gaz selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de traitement comprend deux blocs (4, 4) séparés de traitement de gaz disposés successivement en série relativement au sens d’écoulement des gaz.
  5. 5. Organe de traitement de gaz selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux blocs (4, 4) de traitement de gaz comprennent chacun une surface d’extrémité (5’, 6’) en regard l’une de l’autre, ces surfaces étant parallèles avec la section d’entrée (5) ou la section de sortie (6).
  6. 6. Organe de traitement de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’enveloppe (3) comprend une paroi tubulaire (3a) assemblée à une extrémité par un premier couvercle (3b) comprenant entrée (7) de gaz et à l’autre extrémité à un second couvercle (3c) comprenant la sortie (8) de gaz.
  7. 7. Ensemble de post-traitement de gaz comportant un turbocompresseur doté d’une turbine (2) de détente de gaz, caractérisé en ce qu’il comprend un organe de traitement
    5 de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes dont l’entrée (7) de gaz est directement reliée à une sortie de la turbine (2).
  8. 8. Ensemble de post-traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps de traitement suivant directement la turbine (2) est un catalyseur d’oxydation et/ ou un piège à oxydes d’azote passif.
  9. 10 9. Moteur thermique caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de posttraitement de gaz selon l’une des revendications 7 ou 8.
    10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur thermique selon la revendication 9.
    1/1
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WO2016097503A1 (fr) * 2014-12-18 2016-06-23 Renault S.A.S Groupe motopropulseur d'un véhicule doté d'un système de dépollution améliore

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