FR3091726A1 - Dispositif de purification de gaz d’échappement comprenant une cartouche amovible, et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de purification de gaz d’échappement comprenant une cartouche amovible, et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif Download PDF

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Abstract

Dispositif de purification de gaz d’échappement comprenant une cartouche amovible, et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif Ce dispositif de purification de gaz d’échappement (24) comprend un logement (30) comportant une conduite tubulaire de gaz d’échappement (40) définissant un espace de réception (46), et une cartouche (32) montée de manière amovible dans ledit espace de réception (46). Le dispositif de purification (24) comprend également un tube flexible (122) monté entre la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32), ledit tube flexible (122) étant compressible et/ou extensible suivant l’axe (A-A’) de l’espace de réception (46). Un premier des éléments parmi la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32) définit un épaulement annulaire primaire (114, 174) contre lequel une première extrémité axiale (126, 128) du tube flexible (122) est en butée, la deuxième extrémité axiale (126, 128) du tube flexible (122) étant fixée au deuxième élément parmi la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32). Figure pour l'abrégé : Figure 2

Description

Dispositif de purification de gaz d’échappement comprenant une cartouche amovible, et ligne d’échappement comprenant un tel dispositif
La présente invention concerne un dispositif de purification de gaz d’échappement d’un moteur, du type comprenant :
  • un logement comportant une conduite tubulaire de gaz d’échappement définissant un espace de réception orienté suivant un axe, et
  • une cartouche montée de manière amovible dans ledit espace de réception et comprenant un organe de purification de gaz d’échappement.
L’invention concerne également une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comportant un tel dispositif de purification.
Des dispositifs de purification du type précité sont connus. Ils forment généralement une partie de ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne, leur organe de purification étant destiné à purifier les gaz d’échappement du moteur en retenant les particules et/ou molécules polluantes et/ou en contribuant à leur transformation en des produits moins polluants, voire non polluants.
Ces dispositifs de purification permettent un remplacement de l’organe de purification lorsqu’il est usagé. Pour cela, il faut en effet d’ouvrir le logement, retirer la cartouche de l’espace de réception, insérer une nouvelle cartouche munie de nouveaux joints d’étanchéité dans l’espace de réception, et refermer le logement. Cela est particulièrement avantageux lorsque l’on cherche à purifier les gaz d’échappement produits par un véhicule automobile soumis à une utilisation intensive, ainsi que cela peut être le cas pour les véhicules commerciaux.
Pour qu’un tel dispositif de purification fonctionne de manière optimale, il est nécessaire que l’intégralité des gaz d’échappement traverse l’organe de purification. Pour ce faire, il est essentiel de réaliser une bonne étanchéité entre la cartouche et la conduite tubulaire. Une telle étanchéité est le plus souvent réalisée au moyen d’un organe d’étanchéité, tel qu’un treillis métallique adjoint à un cordon de silice ou un joint plat, habituellement en graphite, rapporté sur une face externe de la cartouche et venant en contact avec un épaulement formé par un tronçon rétréci de la conduite tubulaire.
Cependant, les solutions d’étanchéité existantes ne donnent pas entière satisfaction. En effet, ces solutions nécessitent une force très importante pour insérer la cartouche dans l’espace de réception et l’en extraire. En outre, elles emploient des matériaux onéreux qui rendent ces solutions coûteuses.
Un objectif de l’invention est ainsi de faciliter le remplacement de la cartouche d’un dispositif de purification de gaz d’échappement du type précité, tout en maintenant une bonne étanchéité entre la cartouche et la conduite tubulaire. D’autres objectifs sont de rendre ce dispositif de purification moins coûteux et d’en limiter l’encombrement axial.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de purification du type précité, dans lequel le dispositif de purification comprend également un tube flexible monté entre la conduite tubulaire et la cartouche en étant orienté suivant l’axe, ledit tube flexible étant compressible et/ou extensible suivant l’axe, un premier des éléments parmi la conduite tubulaire et la cartouche définissant un épaulement annulaire primaire contre lequel une première extrémité axiale du tube flexible est en butée, la deuxième extrémité axiale du tube flexible étant fixée au deuxième élément parmi la conduite tubulaire et la cartouche.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le dispositif de purification présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- la cartouche comporte un boîtier présentant successivement un premier tronçon dans lequel est logé l’organe de purification, un deuxième tronçon ajouré, et un troisième tronçon évasé définissant à l’extérieur du boîtier un premier épaulement annulaire secondaire, et la conduite tubulaire définit un deuxième épaulement annulaire secondaire contre lequel le premier épaulement annulaire secondaire est en butée ;
- le tube flexible présente une extrémité axiale proximale proche du premier épaulement annulaire secondaire et une extrémité axiale distale éloignée du premier épaulement annulaire secondaire, le deuxième tronçon du boîtier étant interposé entre ladite extrémité axiale proximale du tube flexible et le premier épaulement annulaire secondaire de la conduite tubulaire ;
- la conduite tubulaire présente successivement un premier segment entourant le premier tronçon du boîtier, un deuxième segment, ajouré, entourant le deuxième tronçon du boîtier, et un troisième segment définissant le deuxième épaulement annulaire secondaire de la conduite tubulaire ;
- le dispositif de purification comprend un dispositif de retenue pour retenir la cartouche dans l’espace de réception, ledit dispositif de retenue présentant une surface d’appui en butée contre une extrémité axiale de la cartouche, et une surface de contact en contact avec une surface de retenue de la conduite tubulaire ;
- la surface de retenue est formée par un épaulement annulaire externe du troisième segment opposée au deuxième épaulement annulaire secondaire de la conduite tubulaire ;
- le logement comprend une paroi radiale traversée par la conduite tubulaire, la conduite tubulaire présente à sa périphérie une jonction annulaire étanche avec ladite paroi radiale, et la paroi radiale est interposée axialement entre le deuxième segment et la surface de retenue de la conduite tubulaire ;
- le dispositif de retenue est formé par un collier de serrage ;
- le dispositif de purification comprend un couvercle fermant une extrémité axiale du boîtier, le deuxième tronçon du boîtier étant interposé entre le premier tronçon du boîtier et ledit couvercle ;
- le premier élément est constitué par la cartouche, le deuxième élément étant constitué par la conduite tubulaire ;
- l’épaulement annulaire primaire de la cartouche et/ou chacun des épaulements annulaires secondaires de la conduite tubulaire est tronconique ;
- la cartouche et la conduite tubulaire définissent entre elles un espace annulaire, le tube flexible étant intégralement logé dans ledit espace annulaire ; et
- le dispositif de purification comprend un joint d’étanchéité interposé entre l’épaulement annulaire primaire et la première extrémité axiale du tube flexible.
L’invention a également pour objet une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comportant un dispositif de purification tel que défini ci-dessus, et un véhicule automobile comprenant une telle ligne d’échappement.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
  • [Fig 1] la Figure 1 est une vue de côté d’un véhicule automobile selon l’invention,
  • [Fig 2] la Figure 2 est une vue en coupe d’un dispositif de purification de gaz d’échappement du véhicule de la Figure 1, selon un premier mode de réalisation de l’invention, et
  • [Fig 3] la Figure 3 est une vue en coupe du dispositif de purification de gaz d’échappement du véhicule de la Figure 1, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Le véhicule automobile 10 représenté sur la Figure 1 est un véhicule commercial, en particulier un camion. Dans l’exemple représenté, ce camion est un tracteur. En variante (non représentée), le camion est un porteur.
Le véhicule automobile 10 comprend, de manière connue, un moteur à combustion interne 12 pour la propulsion du véhicule 10, et une ligne d’échappement 14 pour le traitement des gaz d’échappement du moteur 12 et leur évacuation hors du véhicule 10. On notera que le moteur 12 n’est pas nécessairement destiné à propulser directement le véhicule 10, mais peut produire de l’énergie électrique pour le véhicule 10, cette énergie électrique étant utilisée pour alimenter un moteur électrique de propulsion du véhicule 10.
La ligne d’échappement 14 comprend, de manière connue, un collecteur 16 pour collecter les gaz d’échappement du moteur 12, au moins un, ici deux, orifice(s) 18 de sortie des gaz d’échappement hors du véhicule 10 et, entre le collecteur 16 et les orifices de sortie 18, un réseau de conduites 20 pour guider les gaz d’échappement depuis le collecteur 16 jusqu’à chaque orifice de sortie 18.
Le réseau de conduites 20 inclut au moins un, ici deux, dispositif(s) de purification 22, 24, pour dépolluer les gaz d’échappement et au moins un équipement anti-bruit 26, par exemple un silencieux, adapté pour minimiser le son produit par les gaz d’échappement à leur sortie par l’orifice de sortie 18.
Les dispositifs de purification 22, 24 et l’équipement anti-bruit 26 sont ici représentés espacés les uns des autres. En variante, le ou les dispositif(s) de purification 22, 24 et le ou les équipement(s) anti-bruit 26 sont logés dans une même boîte.
Le dispositif de purification 24 est représenté sur la Figure 2. Il comprend un logement 30 et une cartouche 32 montée dans le logement 30.
Le logement 30 comprend une conduite tubulaire 40 pour le guidage des gaz d’échappement du moteur 12, une paroi externe 42 traversée par la conduite tubulaire 40, et une paroi interne 44 également traversée par la conduite tubulaire 40.
La conduite tubulaire 40 définit un espace de réception 46 cylindrique, en particulier cylindrique de révolution, orienté suivant un axe A-A’, pour recevoir la cartouche 32 lorsqu’elle est montée dans le logement 30.
La conduite tubulaire 40 est ici centrée sur l’axe A-A’. Elle comprend successivement, suivant l’axe A-A’, un premier segment 50 plein, un deuxième segment 52 ajouré, et un troisième segment 54 évasé. Le deuxième segment 52 est ainsi interposé entre les premier et troisième segments 50, 54.
Le premier segment 50 définit ici une première extrémité axiale 56 de la conduite tubulaire 40, le troisième segment 54 définissant une deuxième extrémité axiale 58 de la conduite tubulaire 40.
Les premier et deuxième segments 50, 52 sont accolés l’un à l’autre.
Le deuxième segment 52 a ici un diamètre sensiblement constant.
Des fenêtres 60 sont ménagées dans la paroi du deuxième segment 52, lesdites fenêtres 60 formant des passages radiaux pour les gaz d’échappement sortant de la conduite tubulaire 40.
Le troisième segment 54 s’évase depuis le deuxième segment 52, à l’opposé du deuxième segment 52. En d’autres termes, le diamètre du troisième segment 54 augmente à mesure que la distance au deuxième segment 52 augmente. Ainsi, le troisième segment 54 définit un épaulement annulaire interne 62, tronconique, orienté à l’opposé du premier segment 50, c’est-à-dire que le projeté orthogonal sur l’axe A-A’ de la normale à l’épaulement annulaire interne 62 pointe à l’opposé du premier segment 50, et un épaulement annulaire externe 64, tronconique également, orienté vers le premier segment 50, c’est-à-dire que le projeté orthogonal sur l’axe A-A’ de la normale à l’épaulement annulaire externe 64 pointe vers le premier segment 50.
En variante (non représentée), les épaulements annulaires interne 62 et externe 64 sont radiaux, c’est-à-dire qu’ils s’étendent dans des plans orthogonaux à l’axe A-A’.
Dans l’exemple représenté, la conduite tubulaire 40 comprend également un quatrième segment 66 plein interposé entre les deuxième et troisième segments 52, 54.
Ce quatrième segment 66 est accolé aux deuxième et troisième segments 52, 54. Il a ici un diamètre sensiblement égal au diamètre du deuxième segment 52.
La paroi externe 42 du logement 30 s’étend radialement autour de la conduite tubulaire 40. En d’autres termes, la paroi externe 42 du logement 30 est sensiblement comprise dans un plan radial et présente un orifice traversant 68 dans lequel est logé la conduite tubulaire 40.
La conduite tubulaire 40 présente à sa périphérie une jonction annulaire 70, continue et étanche, avec ladite paroi externe 42 du logement 30. En d’autres termes, la conduite tubulaire 40 est liée à la paroi externe 42 du logement 30 de manière étanche sur toute sa périphérie. A cet effet, la conduite tubulaire 40 est typiquement soudée à la paroi externe 42 du logement 30 le long du bord de l’orifice traversant 68.
Cette jonction annulaire 70 est ici formée au niveau du quatrième segment 66. Ainsi, la paroi externe 42 du logement 30 est interposée axialement entre le deuxième segment 52 et l’épaulement annulaire externe 64.
La paroi interne 44 du logement 30 s’étend radialement autour de la conduite tubulaire 40. En d’autres termes, la paroi interne 44 du logement 30 est sensiblement comprise dans un plan radial et présente un orifice traversant 72 dans lequel est logé la conduite tubulaire 40.
Les parois interne 42 et externe 44 du logement 30 s’étendent ainsi sensiblement parallèlement l’une à l’autre. Elles définissent entre elles un espace 74 d’écoulement des gaz d’échappement en sortie de la conduite tubulaire 40. Dans l’exemple représenté, une partie dudit espace 74 est disposée radialement au droit du deuxième segment 52. En variante (non représentée), c’est l’intégralité de l’espace 74 qui est disposée radialement au droit du deuxième segment 52.
Ici, la conduite tubulaire 40 présente à sa périphérie une jonction annulaire 76, continue et étanche, avec ladite paroi interne 44 du logement 30. En d’autres termes, la conduite tubulaire 40 est liée à la paroi interne 44 du logement 30 de manière étanche sur toute sa périphérie. A cet effet, la conduite tubulaire 40 est typiquement soudée à la paroi interne 44 du logement 30 le long du bord de l’orifice traversant 72.
Cette jonction annulaire 76 est ici formée au niveau du premier segment 50.
Dans l’exemple représenté, le logement 30 comprend également une paroi cylindrique 78 reliant la paroi externe 42 du logement 30 à la paroi interne 44 du logement 30, et fermant ainsi radialement l’espace d’écoulement 74. Cette paroi cylindrique 78 est ici formée d’une pièce avec la paroi externe 42 du logement 30, et liée à la paroi interne 44 du logement 30 au moyen d’une jonction annulaire étanche 80.
La cartouche 32 comprend un boîtier 82 et un organe de purification des gaz d’échappement 84 logé dans le boîtier 82.
Le boîtier 82 est formé par une gaine droite et sensiblement coaxiale à l’axe A-A’.
Ici, le boîtier 82 a une forme de solide de révolution.
Le boîtier 82 présente successivement, suivant l’axe A-A’, un premier tronçon 86, un deuxième tronçon 88 et un troisième tronçon 90.
Les premier et deuxième tronçons 86, 88 du boîtier 82 sont accolés l’un à l’autre.
Le premier tronçon 86 est plein.
Le premier tronçon 86 définit une première extrémité axiale 92 du boîtier 82. Cette première extrémité axiale 92 est ouverte, de manière à permettre aux gaz d’échappement de pénétrer dans le boîtier 82 à travers la première extrémité axiale 92.
Le premier tronçon 86 du boîtier 82 est entouré par le premier segment 50 de la conduite tubulaire 40.
Le deuxième tronçon 88 est ajouré. Des fenêtres 94 sont ainsi ménagées dans la paroi dudit deuxième tronçon 88, de manière à permettre aux gaz d’échappement de sortir du boîtier 82 à travers lesdites fenêtres 94.
Le deuxième tronçon 88 du boîtier 82 est entouré par le deuxième segment 52 de la conduite tubulaire 40.
Le troisième tronçon 90 est évasé. Il s’évase depuis le deuxième tronçon 88, à l’opposé du deuxième tronçon 88. En d’autres termes, le diamètre du troisième tronçon 90 augmente à mesure que la distance au deuxième tronçon 88 augmente. Ainsi, le troisième tronçon 90 définit un épaulement annulaire externe 96 orienté vers le premier tronçon 86, c’est-à-dire que le projeté orthogonal sur l’axe A-A’ de la normale à l’épaulement annulaire externe 96 pointe vers le premier tronçon 86.
L’épaulement annulaire externe 96 est en butée contre l’épaulement annulaire interne 62 de la conduite tubulaire 40, c’est-à-dire que les épaulements annulaires 96, 62 de la conduite tubulaire 40 se comportent l’un envers l’autre comme s’ils étaient en appui l’un contre l’autre, une pièce intermédiaire pouvant être interposée entre lesdits épaulements 96, 62.
Ici, un joint d’étanchéité tronconique 97 est interposé entre les épaulements annulaires 96, 62.
Ce joint 97 est continu. Il est comprimé axialement entre les épaulements annulaires 96, 62 de la conduite tubulaire 40 et assure une étanchéité annulaire entre la cartouche 32 et la conduite tubulaire 40, de sorte à empêcher les gaz d’échappement de s’échapper de la conduite tubulaire 40 à travers l’extrémité axiale 58.
Le joint 97 est typiquement constitué par un joint plat en graphite.
Dans l’exemple représenté, le boîtier 82 comprend également un quatrième tronçon 98 définissant une deuxième extrémité axiale 100 du boîtier 82, et un cinquième tronçon 102 plein interposé entre les deuxième et troisième tronçons 88, 90.
Le quatrième tronçon 98 du boîtier 82 est accolé au troisième tronçon 90 du boîtier 82 et s’étend depuis le troisième tronçon 90 du boîtier 82 jusqu’à la deuxième extrémité axiale 100 du boîtier 82. Il présente un diamètre décroissant à mesure que la distance au troisième tronçon 90 augmente. Ainsi, le quatrième tronçon 98 définit un épaulement annulaire externe 104 orienté à l’opposé du premier tronçon 86, c’est-à-dire que le projeté orthogonal sur l’axe A-A’ de la normale à l’épaulement annulaire externe 104 pointe à l’opposé du premier tronçon 86.
Le cinquième tronçon 102 du boîtier 82 est accolé aux deuxième et troisième tronçons 88, 90 du boîtier 82. Il a ici un diamètre sensiblement égal au diamètre du deuxième tronçon 88. Il est entouré par le quatrième segment 66 de la conduite 40.
Les premier, deuxième et cinquième tronçons 86, 88, 102 du boîtier 82 présentent des diamètres inférieurs aux diamètres, respectivement, des premier, deuxième et quatrième segments 50, 52, 66 de la conduite 40. Ainsi, la cartouche 32 et la conduite 40 définissent entre elles un espace annulaire 105 sensiblement coaxial à l’axe A-A’ et entourant la cartouche 32, cet espace annulaire 105 s’étendant depuis la première extrémité axiale 92 du boîtier 82 jusqu’aux épaulements annulaires 62, 96 en butée.
L’organe de purification des gaz d’échappement 84 est logé dans le premier tronçon 86 du boîtier 82.
De préférence, une nappe de fibres 106 est, comme représenté, interposée entre l’organe de purification 84 et le boîtier 82, de sorte à maintenir l’organe de purification 84 dans le boîtier 82 et empêcher l’organe de purification 84 de glisser relativement au boîtier 82. Cette nappe de fibres 106 assure en outre une étanchéité entre l’organe de purification 84 et le boîtier 82. L’emploi d’une telle nappe de fibres 106 est bien connu de l’homme du métier.
L’organe de purification 84 est typiquement constitué par le monolithe d’un réducteur catalytique ou d’un filtre à particule.
Ici, la cartouche 32 comprend également une jupe 108 rapportée à la périphérie du boîtier 82.
Cette jupe 108 s’étend autour du boîtier 82. Elle présente une jonction annulaire étanche 109 avec le boîtier 82, de sorte à empêcher le passage de gaz d’échappement entre la jupe 108 et le boîtier 82. Cette jonction annulaire étanche 109 est typiquement formée par une soudure.
La jonction annulaire 109 est formée entre la jupe 108 et le premier tronçon 86 du boîtier 82.
La jupe 108 présente, à l’opposé du deuxième tronçon 88 relativement à la jonction 109, un tronçon d’extrémité 110. En d’autres termes, la jonction 109 est interposée entre le deuxième tronçon 88 et le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108.
Le tronçon d’extrémité 110 s’écarte du boîtier 82 et définit une extrémité axiale libre 112 de la jupe 108.
Le tronçon d’extrémité 110 définit intérieurement, c’est-à-dire dans la prolongation de la face de la jupe 108 orientée vers le boîtier 82, un épaulement annulaire 114 entourant le boîtier 82 et orienté à l’opposé du deuxième tronçon 88, c’est-à-dire que le projeté orthogonal sur l’axe A-A’ de la normale à l’épaulement annulaire 114 pointe à l’opposé du deuxième tronçon 88.
Dans l’exemple représenté, le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108 est évasé : l’épaulement annulaire 114 est donc tronconique et orienté vers l’axe A-A’, c’est-à-dire que la normale à l’épaulement annulaire 114 pointe vers l’axe A-A’. Selon une variante (non représentée), le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108 est plat : l’épaulement annulaire 114 est alors radial. Selon une autre variante (non représentée), le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108 est retroussé : l’épaulement annulaire 114 est alors à nouveau tronconique, mais est orienté à l’opposé de l’axe A-A’, c’est-à-dire que la normale à l’épaulement annulaire 114 pointe à l’opposé de l’axe A-A’.
Ici, la jupe 108 présente également, entre le tronçon d’extrémité 110 et la jonction 109 avec le boîtier 82, un bossage 116 suivi d’un rétrécissement 118, le rétrécissement 118 étant interposé entre le bossage 116 et le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108.
Le dispositif de purification 24 comprend également un dispositif d’étanchéité amont 120 réalisant une étanchéité annulaire entre la cartouche 32 et la conduite 40.
Ce dispositif d’étanchéité amont 120 comprend un tube flexible 122 et un joint d’étanchéité 124 annulaire.
Le tube flexible 122 est monté entre la conduite 40 et la cartouche 32 en étant orienté suivant l’axe A-A’. Il est compressible et/ou extensible suivant l’axe A-A’.
Le tube flexible 122 est en particulier intégralement logé dans l’espace annulaire 105, de sorte que le tube flexible 122 ne s’étend pas axialement au-delà de la première extrémité axiale 92 du boîtier 82 de la cartouche 32. Ainsi, l’encombrement axial du dispositif de purification 24 est réduit.
Le tube flexible 122 est ici constitué par un tube ondulé.
Le tube flexible 122 présente une extrémité axiale proximale 126, proche de l’épaulement annulaire externe 96, et une extrémité axiale distale 128, éloignée de l’épaulement annulaire externe 96.
Dans ce premier mode de réalisation, l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122 est en butée contre l’épaulement annulaire 114, c’est-à-dire que l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122 et l’épaulement annulaire 114 se comportent l’un envers l’autre comme s’ils étaient en appui l’un contre l’autre, une pièce intermédiaire pouvant être interposée entre l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122 et l’épaulement annulaire 114. Le deuxième tronçon 88 du boîtier 82 est donc interposé entre l’épaulement annulaire externe 96 de la conduite tubulaire 40 et l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122.
Ici, le joint d’étanchéité 124 est interposé entre l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122 et l’épaulement annulaire 114.
L’extrémité axiale distale 128 du tube flexible 122 est quant à elle fixée de manière étanche à la conduite tubulaire 40. Elle présente ainsi une jonction annulaire étanche 130 avec la conduite tubulaire 40, de sorte à empêcher le passage de gaz d’échappement entre le tube flexible 122 et la conduite tubulaire 40. Cette jonction annulaire étanche 130 est typiquement formée par une soudure.
La jonction annulaire 130 est disposée radialement au droit du premier tronçon 86 du boîtier 82 de la cartouche 32.
Le joint d’étanchéité 124 est continu. Il est comprimé axialement entre le tube flexible 122 et l’épaulement annulaire 114, et assure une étanchéité annulaire entre la cartouche 32 et le tube flexible 122, de sorte à empêcher les gaz d’échappement de contourner l’organe de purification 84 en s’introduisant dans un interstice entre l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122 et l’épaulement annulaire 114.
Le joint d’étanchéité 124 est par exemple constitué par un joint plat en graphite.
La force exercée par le tube flexible 122 sur le joint d’étanchéité 124 est avantageusement comprise entre 500 et 1000 N. En particulier, la force exercée par le tube flexible 122 sur le joint d’étanchéité 124 est de préférence supérieure à 500 N à froid, c’est-à-dire lorsque le dispositif de purification 24 est à une température comprise entre -40 et 40 °C, et inférieure à 1000 N à chaud, c’est-à-dire lorsque le dispositif de purification 24 est à une température comprise entre 400 et 650 °C.
Le dispositif de purification 24 comprend encore un couvercle 140 fermant de manière étanche le boîtier 82 au niveau de sa deuxième extrémité axiale 100, c’est-à-dire que le couvercle 140 est disposé de sorte à empêcher les gaz d’échappement de s’échapper à travers la deuxième extrémité axiale 100 du boîtier 82.
A cet effet, le couvercle 140 est, dans l’exemple représenté, rapporté contre la deuxième extrémité axiale 100 du boîtier 82 et en butée contre le quatrième tronçon 98 du boîtier 82, en particulier contre l’épaulement annulaire externe 104, sur toute la périphérie de l’ouverture définie par la deuxième extrémité axiale 100 du boîtier 82. En d’autres termes, le couvercle 140 et l’épaulement annulaire externe 104 se comportent l’un envers l’autre comme s’ils étaient en appui l’un contre l’autre, une pièce intermédiaire pouvant être interposée entre le couvercle 140 et l’épaulement annulaire externe 104.
Ici, un joint d’étanchéité annulaire 142 est interposé entre le couvercle 140 et l’épaulement annulaire externe 104.
Ce joint 142 est continu. Il est comprimé axialement entre le couvercle 140 et l’épaulement annulaire externe 104 et assure une étanchéité annulaire entre la cartouche 32 et le couvercle 140, de sorte à empêcher les gaz d’échappement de s’échapper par un interstice entre le couvercle 140 et l’épaulement annulaire externe 104.
Le joint d’étanchéité annulaire 142 est typiquement constitué par un joint plat en graphite.
En variante (non représentée), le couvercle 140 est soudé à sa périphérie au boîtier 82.
Le couvercle 140 est disposé de sorte que le deuxième tronçon 88 du boîtier 82 est interposé entre le premier tronçon 86 du boîtier 82 et le couvercle 140.
Le dispositif de purification 24 comprend également un dispositif de retenue 150 pour retenir la cartouche 32 dans l’espace de réception 46.
Ce dispositif de retenue 150 présente une surface d’appui 152 et une surface de contact 154.
La surface d’appui 152 est en butée contre la deuxième extrémité axiale 100 de la cartouche 32, en particulier contre l’épaulement annulaire externe 104. En d’autres termes, la surface d’appui 152 du dispositif de retenue 150 et l’épaulement annulaire externe 104 se comportent l’un envers l’autre comme s’ils étaient en appui l’un contre l’autre, une pièce intermédiaire pouvant être interposée entre la surface d’appui 152 et l’épaulement annulaire externe 104.
Ici, le couvercle 140 est interposé entre la surface d’appui 152 et l’épaulement annulaire externe 104, ainsi que le joint d’étanchéité annulaire 142.
Quant à la surface de contact 154 du dispositif de retenue 150, elle est en contact avec une surface de retenue 156 de la conduite tubulaire 40. Cette surface de retenue 156 est ici formée par l’épaulement annulaire externe 64 défini par le troisième segment 54 de la conduite tubulaire 40.
Ainsi, dans l’exemple représenté, la surface d’appui 152 et la surface de contact 154 du dispositif de retenue 150 se font face.
Le dispositif de retenue 150 est en particulier formé d’une pièce. Il est ici constitué par un collier de serrage. En variante, il est constitué par une bride vissée.
Le dispositif de purification 24 comprend enfin, dans l’exemple représenté, un anneau de centrage 160 pour maintenir le premier tronçon 86 du boîtier 82 de la cartouche 32 radialement espacé de la conduite tubulaire 40.
Cet anneau de centrage 160 est annulaire et entoure la cartouche 32. Il est ici logé entre la paroi de la conduite tubulaire 40 et, côté cartouche 32, entre le bossage 116 et le tronçon d’extrémité 110 de la jupe 108.
L’anneau de centrage 160 est typiquement constitué par un treillis métallique.
En référence à la Figure 3, le deuxième mode de réalisation se distingue du premier en ce que la cartouche 32 ne comprend pas de jupe 108, et en ce que l’extrémité axiale distale 128 du tube flexible 122 n’est pas fixée à la conduite tubulaire 40.
A la place, l’extrémité proximale 126 du tube flexible 122 est fixée de manière étanche au boîtier 82 de la cartouche 32. Elle présente ainsi une jonction annulaire étanche 170 avec le boîtier 82, de sorte à empêcher le passage de gaz d’échappement entre le tube flexible 122 et le boîtier 82. Cette jonction annulaire étanche 170 est typiquement formée par une soudure.
En particulier, l’extrémité proximale 126 du tube flexible 122 est fixée au premier tronçon 86 du boîtier 82. Le deuxième tronçon 88 du boîtier 82 est donc toujours interposé entre l’épaulement annulaire externe 96 de la conduite tubulaire 40 et l’extrémité axiale proximale 126 du tube flexible 122.
De plus, la conduite tubulaire 40 présente au niveau de la première extrémité axiale 56 un rétrécissement 172. Ce rétrécissement 172 définit un épaulement annulaire interne 174 orienté vers le deuxième segment 52.
Dans l’exemple représenté, l’épaulement annulaire interne 174 est tronconique et a son sommet, défini par l’extrémité de l’épaulement annulaire interne 174 la plus proche de l’axe A-A’, décalé vers l’amont de l’écoulement des gaz d’échappement relativement à la base dudit épaulement 174, définie par l’extrémité de l’épaulement annulaire interne 174 la plus éloignée de l’axe A-A’. Selon une variante (non représentée), l’épaulement annulaire interne 174 est également tronconique, mais son sommet étant décalé vers l’aval de l’écoulement des gaz d’échappement relativement à la base de l’épaulement 174. Selon une autre variante (non représentée) l’épaulement annulaire interne 174 est radial, son sommet et sa base étant alignés l’un avec l’autre suivant une direction orthogonale à l’axe A-A’.
L’extrémité axiale distale 128 du tube flexible 122 est alors en butée contre l’épaulement annulaire interne 174, c’est-à-dire que l’extrémité axiale distale 128 et l’épaulement annulaire interne 174 se comportent l’un envers l’autre comme s’ils étaient en appui l’un contre l’autre, une pièce intermédiaire pouvant être interposée entre l’extrémité axiale distale 128 et l’épaulement annulaire interne 174.
Ici, le joint d’étanchéité 124 est interposé entre l’extrémité axiale distale 128 et l’épaulement annulaire interne 174. Le joint d’étanchéité 124 est comprimé axialement entre le tube flexible 122 et l’épaulement annulaire interne 174 et assure une étanchéité annulaire entre la conduite tubulaire 40 et le tube flexible 122, de sorte à empêcher les gaz d’échappement de contourner l’organe de purification 84 en s’introduisant dans un interstice entre l’extrémité axiale distale 128 et l’épaulement interne 174.
Par ailleurs, dans ce deuxième mode de réalisation, l’anneau de centrage 160 est, côté cartouche 32, logé entre deux ondulations du tube flexible 122. En alternative (non représentée), l’anneau de centrage 160 est interposé entre la conduite tubulaire 40 et le boîtier 82 au niveau d’un bossage cylindrique.
Ce deuxième mode de réalisation est toutefois moins avantageux que le premier mode de réalisation décrit plus haut. En effet, le tube flexible 122 étant, dans ce deuxième mode de réalisation, solidaire de la cartouche 32, les risques d’endommagement du tube flexible 122 sont accrus.
On préféra donc le premier mode de réalisation.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, le remplacement de la cartouche 32 est particulièrement aisé. En effet, il suffit pour ce faire de :
  • démonter le dispositif de retenue 150,
  • sortir la cartouche 32 en tirant axialement dessus, l’effort de tirage étant réduit grâce à la contribution du tube flexible 22 qui sollicite déjà la cartouche 32 vers l’extérieur,
  • insérer une nouvelle cartouche 32 jusqu’à ce que l’épaulement annulaire 96 de la conduite tubulaire 40 soit en butée contre l’épaulement annulaire 62 de la conduite tubulaire 40, en exerçant pour ce faire une pression axiale tendant à comprimer le tube flexible 122, et
  • remonter le dispositif de retenue 150 de façon à ce qu’il vienne serrer l’épaulement annulaire 96 de la conduite tubulaire 40 contre l’épaulement 62 de la conduite tubulaire 40.
Un avantage spécifique de l’invention est que l’effort d’insertion est particulièrement réduit, du fait de l’absence de frottement des joints contre les parois de la conduite tubulaire 40. La seule résistance à l’insertion de la cartouche 32 est apportée par le tube flexible 122, toutefois l’effort de résistance ne devient important qu’en fin de course de la cartouche 32 dans l’espace de réception 46, sur une distance très réduite.
Par ailleurs, l’invention rend possible l’utilisation de joints moins onéreux, et permet ainsi de réduire le coût du dispositif de purification 24.
De plus, le fait que les épaulements 64, 96, 114, 174 sont tronconiques permet de garantir un positionnement radial correct de la cartouche 32 dans l’espace de réception 46 en centrant ladite cartouche 32 sur l’axe A-A’.
Enfin, du fait que l’épaulement annulaire 96 de la conduite tubulaire 40 est en butée directement contre la conduite tubulaire 40, et non contre une pièce rapportée à la conduite tubulaire 40, le positionnement de la cartouche 32 relativement à la conduite tubulaire 40 est précis. Ainsi, le positionnement axial de l’épaulement annulaire 114 ou 174 contre lequel une extrémité axiale 126 ou 128 du tube flexible 122 est en butée relativement à la jonction annulaire étanche 130 ou 170 par laquelle l’autre extrémité axiale 128 ou 126 est fixée à la conduite tubulaire 40 ou à la cartouche 32 n’est susceptible de varier qu’à l’intérieur d’une plage restreinte. Il est ainsi possible d’utiliser un tube flexible 122 de faible longueur qui, même pour des positionnements axiaux de l’épaulement annulaire 114 ou 174 relativement à la jonction annulaire étanche 130 ou 170 aux limites de la plage de variation, continuera d’exercer sur le joint d’étanchéité 124 une pression comprise dans la plage préférée.
De ce fait, il est possible de loger intégralement le tube flexible 122 dans l’espace annulaire 105, ce qui permet de limiter l’encombrement axial du dispositif de purification 24.
Cet avantage est encore renforcé par le fait que la conduite tubulaire 40 définit une surface de retenue 156 contre laquelle le dispositif de retenue 150 est en contact, et par le fait que cette surface de retenue 156 est constituée par une surface (l’épaulement 64) opposée à l’épaulement 62 de la conduite tubulaire 40.

Claims (14)

  1. - Dispositif de purification de gaz d’échappement (24), comprenant :
    • un logement (30) comportant une conduite tubulaire de gaz d’échappement (40) définissant un espace de réception (46) orienté suivant un axe (A-A’), et
    • une cartouche (32) montée de manière amovible dans ledit espace de réception (46) et comprenant un organe de purification de gaz d’échappement (84),
    caractérisé en ce que le dispositif de purification (24) comprend également un tube flexible (122) monté entre la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32) en étant orienté suivant l’axe (A-A’), ledit tube flexible (122) étant compressible et/ou extensible suivant l’axe (A-A’), un premier des éléments parmi la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32) définissant un épaulement annulaire primaire (114, 174) contre lequel une première extrémité axiale (126, 128) du tube flexible (122) est en butée, la deuxième extrémité axiale (126, 128) du tube flexible (122) étant fixée au deuxième élément parmi la conduite tubulaire (40) et la cartouche (32).
  2. Dispositif de purification (24) selon la revendication 1, dans lequel la cartouche (32) comporte un boîtier (82) présentant successivement un premier tronçon (86) dans lequel est logé l’organe de purification (84), un deuxième tronçon (88) ajouré, et un troisième tronçon (90) évasé définissant à l’extérieur du boîtier (82) un premier épaulement annulaire secondaire (96), et la conduite tubulaire (40) définit un deuxième épaulement annulaire secondaire (62) contre lequel le premier épaulement annulaire secondaire (96) est en butée.
  3. - Dispositif de purification (24) selon la revendication 2, dans lequel le tube flexible (122) présente une extrémité axiale proximale (126) proche du premier épaulement annulaire secondaire (96) et une extrémité axiale distale (128) éloignée du premier épaulement annulaire secondaire (96), le deuxième tronçon (88) du boîtier (82) étant interposé entre ladite extrémité axiale proximale (126) du tube flexible (122) et le premier épaulement annulaire secondaire (96) de la conduite tubulaire (40).
  4. - Dispositif de purification (24) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la conduite tubulaire (40) présente successivement un premier segment (50) entourant le premier tronçon (86) du boîtier (82), un deuxième segment (52), ajouré, entourant le deuxième tronçon (88) du boîtier (82), et un troisième segment (54) définissant le deuxième épaulement annulaire secondaire (62) de la conduite tubulaire (40).
  5. - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant un dispositif de retenue (150) pour retenir la cartouche (32) dans l’espace de réception (46), ledit dispositif de retenue (150) présentant une surface d’appui (152) en butée contre une extrémité axiale (100) de la cartouche (32), et une surface de contact (154) en contact avec une surface de retenue (156) de la conduite tubulaire (40).
  6. - Dispositif de purification (24) selon les revendications 4 et 5 prises ensemble, dans lequel la surface de retenue (150) est formée par un épaulement annulaire externe (64) du troisième segment (54) opposée au deuxième épaulement annulaire secondaire (62) de la conduite tubulaire (40).
  7. - Dispositif de purification (24) selon les revendications 4 et 5 prises ensemble ou selon la revendication 6, dans lequel le logement (30) comprend une paroi radiale (42) traversée par la conduite tubulaire (40), la conduite tubulaire (40) présentant à sa périphérie une jonction annulaire étanche (70) avec ladite paroi radiale (42), la paroi radiale (42) étant interposée axialement entre le deuxième segment (52) et la surface de retenue (156) de la conduite tubulaire (40).
  8. . - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, comprenant un couvercle (140) fermant une extrémité axiale du boîtier (82), le deuxième tronçon (88) du boîtier (82) étant interposé entre le premier tronçon (86) du boîtier (82) et ledit couvercle (140).
  9. - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier élément est constitué par la cartouche (32), le deuxième élément étant constitué par la conduite tubulaire (40).
  10. - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaulement annulaire primaire (114, 174) de la cartouche (32) et/ou chacun des épaulements annulaires secondaires (62, 64) de la conduite tubulaire (40) est tronconique.
  11. - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cartouche (32) et la conduite tubulaire (40) définissent entre elles un espace annulaire (105), le tube flexible (122) étant intégralement logé dans ledit espace annulaire (105).
  12. - Dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un joint d’étanchéité (124) interposé entre l’épaulement annulaire primaire (114, 174) et la première extrémité axiale (126, 128) du tube flexible (122).
  13. - Ligne d’échappement (14) d’un moteur à combustion interne (12) comportant un dispositif de purification (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  14. - Véhicule automobile (10) comprenant une ligne d’échappement (14) selon la revendication 13.
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