WO2012172201A1 - Enveloppe coudee d'un ensemble de post-traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion comportant deux demi-coquilles - Google Patents

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Sylvain LERE
Nicolas Ferrand
Gregoire TRAIZET
Manuel CEREIJO
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Definitions

  • the invention relates to the field of pollutant treatment means of exhaust gas combustion engines.
  • an oxidation catalyst allows the treatment of carbon monoxide, unburned hydrocarbons, and under certain conditions nitrogen oxides; a particulate filter can be used for the treatment of soot particles.
  • reducing NOx by introducing a reducing agent (or a precursor of such a reducing agent) into the exhaust gas.
  • a reducing agent will generally be used to designate a reducing agent or a reducing agent precursor.
  • the reducing agent generated makes it possible to reduce the nitrogen oxides by reaction in an SCR catalyst, that is to say a substrate carrying a catalytic impregnation able to promote the reduction of NOx by the reducing agent.
  • the various post-processing devices are generally located under the floor of the vehicle , in a “tunnel” formed by this floor (we talk about an equivalent arrangement “under the box”), or distributed partly in the engine compartment (under hood volume) which houses the oxidation catalyst and partly under box, where are the other devices (SCR catalyst, particulate filter, etc.).
  • the elements of the after-treatment device being disposed near the outlet of the combustion chambers of the engine (under hood and not underbody), enjoy thermal conditions favorable to optimal operation, which allows to reduce the size to obtain the same processing efficiency, compared to an implanted device underbody. It thus gains even more compactness, and in addition, reducing the size of the pollution control elements, it decreases the thermal inertia which accelerates even more their rise in temperature.
  • tubular sections are formed respectively adapted to each monolith, or at most forming each of the branches of the bent envelope, then assembled by welding or brazing the different sections.
  • the bend may form an area of mechanical weakness and / or concentration of stress (for example due to the expansion of the envelope when it heats up or cooled) favorable for cracking or breaking.
  • the various welds peripheral to the envelope are areas of high rigidity, which is particularly problematic when it is desired to crush the envelope in case of frontal impact of the vehicle equipped with a set of post-processing implanted in the under-hood space, and in particular between an engine face and an apron separating the under hood space of the passenger compartment of the vehicle.
  • the invention aims to solve one or more of the above problems evoked by the adoption of an envelope of optimized constitution.
  • the invention relates to a casing for exhaust aftertreatment assembly of a combustion engine, having:
  • a first straight branch capable of accommodating a first monolith for treating the exhaust gases
  • a second straight branch capable of accommodating a second monolith for treating the exhaust gases
  • a portion (at least) of the envelope forming one of the branches and the elbow is formed by the assembly of a first half-shell and a second half-shell.
  • at least one branch, right, of the casing and the elbow are formed by the assembly of two half-shells, which are hollow parts assembled according to an assembly plane or joint plane.
  • the assembly plane is parallel to a longitudinal axis (in the extension direction) of the right branch considered (main axis for a cylindrical branch, for example cylindrical of revolution, or oval base or prismatic).
  • the assembly plane is parallel to the plane passing through respective longitudinal axes of the two branches, and may be coincident with this plane.
  • the assembly plane can be a plane of symmetry of the two half-shells.
  • the angled connector has at its inlet the section of the outlet of the first branch (that is to say a section adapted to receive the monolith or gas treatment it is intended to accommodate), and at its output the same section as at the entrance of the second branch (that is to say a section adapted to the reception of the monoliths or gas treatment that it is meant to welcome).
  • the envelope is constituted by the assembly of the first half-shell and the second half-shell. The envelope is then constituted in its entirety by the assembly of the first half-shell and the second half-shell.
  • the first branch comprises an input divergent
  • the second branch comprises a convergent output.
  • the diverging and possibly converging, according to the variant of the invention in question, are also formed directly by the assembly of the half-shells.
  • the first half-shell and the second half-shell are each made of a single stamped metal sheet.
  • This is the solution that allows to limit as much as possible the operations required to obtain an envelope according to the invention, and subsequently an exhaust gas treatment assembly involving such an envelope. Nevertheless, according to the depths of embossing to obtain, it may be necessary or economically advantageous to form each half-shell by assembling several stamped sheets.
  • the elbow joint can then form a single elbow, or present two elbows linked by a cross section. It may also be an envelope substantially shaped "L".
  • first branch and the second branch are connected by a reinforcement inside the angle formed between the first branch and the second branch. This limits the risk of cracking or rupture of the envelope at the elbow or bends of the connection, which are areas of stress concentration.
  • each half-shell consists of a single stamped metal sheet
  • the reinforcement is preferably constituted by the metal sheet constituting one of the half-shells or by each of the metal sheets forming the half-shells. shells. This is both the simplest way of obtaining the reinforcement, but also the one that allows the best cohesion between the reinforcement and the branches (since it is formed integrally with the half-shells)
  • the reinforcement may alternatively be attached to the envelope.
  • the reinforcement preferentially fills the gap between the two branches of the "U” formed by the envelope. If the envelope is substantially in the shape of "L” the reinforcement is preferably triangular.
  • the reinforcement is bonded over the entire length of the shorter of the two branches. This gives it, associated with a sufficient link length to the other branch, maximum efficiency.
  • the invention also relates to an exhaust gas treatment assembly of a combustion engine comprising an envelope according to the invention, and at least one exhaust treatment monolith in the first branch of the engine. casing and at least one exhaust treatment monolith in the second leg of the casing, wherein the treatment monoliths are selected from: an oxidation catalyst;
  • the joint plane of the half-shells at the first branch, respectively the second branch is preferably confused with a plane of symmetry of the monolith or monoliths contained in the first branch, respectively the second branch. This allows easy placement of monoliths in the envelope.
  • the invention relates to a motor vehicle comprising a combustion engine installed in a space under the front hood of the vehicle, and an exhaust gas treatment assembly according to the invention for the treatment of exhaust gases.
  • said combustion engine wherein the exhaust gas treatment assembly is disposed in the space under the hood of the vehicle, between the engine and an apron separating the space under the hood of a passenger compartment of the vehicle.
  • Figure 1 shows schematically in three dimensions an exhaust gas treatment assembly having a casing "U” made according to the state of the prior art.
  • Figure 2 shows schematically in three dimensions an exhaust gas treatment assembly having a casing "U” made according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows schematically in an exploded view an exhaust gas treatment assembly having a casing "U” made according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows schematically in an exploded view an exhaust gas treatment assembly having a casing "U” made according to another embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows schematically in three dimensions an exhaust gas treatment assembly having a casing "U" made according to one embodiment of the invention having a reinforcement.
  • Figure 6 shows a 3-dimensional exhaust gas treatment assembly having a bent envelope made according to one embodiment of the invention having a reinforcement.
  • Figure 7 schematically shows the areas of high rigidity on an exhaust gas treatment assembly according to the state of the art on the one hand, and according to an embodiment of the invention on the other hand .
  • Figure 1 schematically shows in three dimensions an exhaust gas treatment assembly having a casing "U" made according to the state of the prior art.
  • Such an assembly has an envelope or "canning", comprising a first rectilinear branch 1 and a second straight branch 2.
  • the first branch 1 and the second branch 2 are intended to accommodate breads or monoliths of gas treatment.
  • Straight prismatic exhaust generally cylindrical.
  • Monoliths can be:
  • a selective catalytic reduction catalyst of nitrogen oxides for the treatment of nitrogen oxides (NOx);
  • ⁇ A particulate filter for trapping and possibly the oxidation of soot particles;
  • a particulate filter having selective catalytic reduction impregnation of the nitrogen oxides thus combining the functions of particulate filter and selective catalytic reduction catalyst of nitrogen oxides.
  • the first branch 1 may contain an oxidation catalyst
  • the second branch 2 may contain a particulate filter carrying a selective catalytic reduction impregnation of nitrogen oxides.
  • the first form has a diverging input 1 1.
  • the second branch comprises a convergent output 21.
  • the latter may comprise, as in the example shown here, a side exit.
  • the first and the second branch are connected by a fluidic connection 3, forming a first elbow 31 and a second elbow 32 to give the assembly a U shape.
  • the divergent January 1 is welded to a first section 12 of tube, by a first peripheral weld P1, to form the first branch 1.
  • the first branch 1 is welded by a second peripheral weld P2 to the connector 3.
  • the connector 3 is welded to the second branch 2 by a third peripheral weld P3.
  • the second branch 2 comprises in the example shown here a second section 22 of tube, welded by a fourth peripheral weld P4 to a third tube section 23.
  • the second section 22 can it accommodate a gearbox mixer SCR
  • the third section is adapted to accommodate an SCR catalyst.
  • the third section of tube 23 is welded to the convergent by a fifth peripheral weld P5.
  • the envelope of an exhaust gas aftertreatment assembly consists of a first half-shell C1 and a second half-shell C2, the first half-shell C1 and the second half-shell C2.
  • Each shell may consist of a single stamped metal sheet.
  • a first nozzle 4 attached to the inlet of the diverging January 1, and a cannula 5 and a second nozzle 6 reported at the outlet of the divergent.
  • an oxidation catalyst 7, a mixer 8 and a FAP / SCR monolith 9 that is to say a particle filter carrying a selective catalytic reduction impregnation of the nitrogen oxides.
  • the mixing function of the gearbox SCR may be favored by the geometry of the coupling 3, or even completely made in the coupling 3, either by adding a mixer or by constitution of a mixer by the geometry of the connector (which may for example comprise a boss generating turbulence in the flow of exhaust gas to ensure a mixture of SCR gear).
  • Figure 4 shows an embodiment of the invention similar, with the difference that the oxidation catalyst has an oval cylindrical shape (elliptical section and not of revolution).
  • the plane of connection, or joint plane, of the shells is adapted to be confused with a plane of symmetry of each of the monoliths or gas treatment devices.
  • the welding plane at the level of the first branch 1 is slightly inclined with respect to the weld plane at the level of the second branch 2, so as to correspond to the plane of symmetry of the bread cylindrical oval that the first branch is intended to receive. This allows easy placement of the monoliths in the envelope, because none of the half-shells has a shape in "undercut" that would oppose the introduction of monoliths.
  • Figures 5 and 6 show two envelopes according to the invention, according to two different embodiments.
  • the casing is substantially U-shaped, while in Figure 6, the casing has any bent shape.
  • These embodiments have in common the presence of a reinforcement R within the angle formed between the first branch and the second branch.
  • the reinforcement R connects the first branch 1 to the second branch 2, and is connected over the entire length of the shortest branch of the two, namely here the first branch 1.
  • the reinforcement is, in the examples presented, formed directly by the metal sheet constituting each half-shell. It could, in another embodiment, be reported.
  • the reinforcement is intended to protect the envelope from its rupture in the bent zone, which constitutes a stress concentration zone.
  • the reinforcement completely fills the space between the two branches of the "U", thus preventing their spacing relative to each other.
  • the reinforcement is of substantially triangular shape, and avoids any angle variation between the two branches, and in particular the opening of the angle that they form relative to each other. to the other.
  • FIG. 7 schematically shows a comparison between the areas of high rigidity (linked to a localized stack of sheet metal and their soldering), on an envelope made according to the state of the prior art (left figure), and on an envelope according to one embodiment of the invention (right figure). These areas of high rigidity oppose the crushing of the envelope.
  • the high rigidity area is only the sidewalk of welding, which is in direct vis-à-vis neither the engine block nor the deck.
  • the post-treatment assembly obtained by assembling two half-shells does not therefore have a local area of high rigidity on its lateral faces (faces respectively defined by the bottom of each shell), capable of being intrusive vis-à-vis the passenger compartment of the vehicle.
  • the invention provides a post-treatment assembly according to a simple method, in which: - the two half-shells 1, 2 are made by stamping (and possibly assembly of stamped parts);
  • winding sheets are wrapped around the loaves 7, 9 (monoliths) and the gas treatment;
  • the loaves 7, 9 and any other devices are deposited in the first half-shell 1; we close the assembly with the second half-shell 2;
  • a manufacturing installation of a conventional envelope layout comprises (at least) 10 stations:

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Abstract

L'invention porte sur une enveloppe pour ensemble de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, présentant : une première branche (1) droite apte à accueillir un premier monolithe de traitement des gaz d'échappement; une seconde branche (2) droite apte à accueillir un second monolithe de traitement des gaz d'échappement; un raccord (3) fluidique coudé entre la première et la seconde branche; caractérisée en ce qu'une partie au moins de l'enveloppe, formant l'une des branches (1, 2) et le raccord (3), est constituée par l'assemblage d'une première demi-coquille (C1) et d'une seconde demi-coquille (C2).

Description

ENVELOPPE COUDEE D'UN ENSEMBLE DE POST-TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION
COMPORTANT DEUX DEMI-COQUILLES
[0001 ] La présente invention revendique la priorité de la demande française 1 153541 déposée le 26 avril 201 1 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention porte sur le domaine des moyens de traitement des polluants des gaz d'échappement des moteurs à combustion.
[0003] Les émissions polluantes des moteurs à combustion équipant les véhicules automobiles sont réglementées par des normes de plus en plus sévères. Les polluants réglementés sont - selon la technologie de moteur à combustion considérée - le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC), les oxydes d'azotes (NOx), et les particules.
[0004] Il est connu d'employer un certain nombre de moyens de dépollution dans la ligne d'échappement des moteurs à combustion pour en limiter les émissions de polluants réglementés. Par exemple, un catalyseur d'oxydation permet le traitement du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés, et dans certaines conditions des oxydes d'azotes ; un filtre à particules peut être employé pour le traitement des particules de suie.
[0005] On connaît également des moyens spécifiques au traitement des oxydes d'azote ou NOx, tels que les pièges à NOx ou les catalyseurs dits SCR pour « sélective catalytic réduction ». Cette dernière technologie consiste à réduire les NOx par introduction d'un agent réducteur (ou d'un précurseur d'un tel agent réducteur) dans les gaz d'échappement. On parlera dans la suite du présent document d'une manière générale de « réducteur » pour désigner un agent réducteur ou un précurseur d'agent réducteur. L'agent réducteur généré permet de réduire les oxydes d'azotes par réaction dans un catalyseur SCR, c'est-à-dire un substrat portant une imprégnation catalytique apte à favoriser la réduction des NOx par l'agent réducteur.
[0006] On désigne de manière générale ces dispositifs par le terme de moyens de « post-traitement » des gaz d'échappement. [0007] Dans un véhicule automobile présentant l'architecture la plus commune, c'est à dire avec un moteur dans un volume sous capot à l'avant du véhicule, les différents dispositifs de post-traitement sont généralement implantés sous le plancher du véhicule, dans un « tunnel » formé par ce plancher (on parle de manière équivalente d'une disposition « sous caisse »), ou répartis pour partie dans le compartiment moteur (volume sous capot) qui accueille le catalyseur d'oxydation et pour partie sous caisse, où sont disposés les autres dispositifs (catalyseur SCR, filtre à particules, etc.).
[0008] On connaît néanmoins de la demande de brevet français déposée sous le numéro FR 1050453 l'intérêt de positionner un maximum des dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement dans l'espace sous capot moteur. En effet, outre un gain de place dans l'espace sous-caisse du véhicule, un tel positionnement des catalyseurs (d'oxydation et/ou SCR) et/ou du filtre à particules permet de les rapprocher au maximum de la sortie du moteur, et donc de profiter de conditions thermiques favorables notamment à leur montée en température et à leur activation (passage au dessus d'une température nécessaire à une bonne efficacité de traitement). Ainsi, un tel positionnement engendre un cycle vertueux dans la conception de l'ensemble de traitement des gaz d'échappement : les éléments du dispositif de post-traitement, en étant disposés à proximité de la sortie des chambres de combustion du moteur (sous capot et non sous caisse), jouissent de conditions thermiques favorables à un fonctionnement optimal, ce qui permet d'en réduire la taille pour obtenir une même efficacité de traitement, comparé à un dispositif implanté sous caisse. On gagne ainsi encore plus en compacité, et en outre, réduisant la taille des éléments de dépollution, on en diminue l'inertie thermique ce qui accélère encore plus leur montée en température.
[0009] En vue d'optimiser la fonctionnalité et l'implantation dans l'espace sous capot moteur d'un ensemble compact de traitement des gaz d'échappement, il a été proposé par la demanderesse au travers des demande de brevet français déposés sous les numéros FR1 151374 et FR1 153159 (demandes non publiées à ce jour) des ensembles de traitement des gaz d'échappement compacts regroupant selon une architecture en « U » ou respectivement en « L » un catalyseur d'oxydation, un catalyseur SCR, et un filtre à particules.
[0010] La mise en œuvre de ces architectures nécessite cependant de manière générale la constitution d'enveloppes ou « cannings » coudées complexes, destinés à accueillir les différents monolithes (ou pains) de traitement des gaz (catalyseur d'oxydation, catalyseur SCR, filtre à particules, voire monolithe unique ayant les fonctions de filtre à particules et de catalyseur SCR).
[001 1 ] Selon un mode de réalisation traditionnel, pour réaliser de telles enveloppes coudées, on réalise des tronçons tubulaires adaptés respectivement à chaque monolithe, ou tout au plus formant chacune des branches de l'enveloppe coudée, puis on assemble par soudage ou brasage les différents tronçons.
[0012] Les divergent d'entrée de l'enveloppe et convergent de sortie de l'enveloppe sont également rapportés et soudés aux tronçons, et on rapporte également le raccord entre chacune des branches de l'enveloppe coudée. [0013] Une telle constitution d'enveloppe est problématique, car elle nécessite un nombre d'étapes important pour l'obtention de l'enveloppe complète. Dans le cadre de la constitution d'une enveloppe en U, cela représente 6 pièces différentes à assembler, en 5 postes de soudure. De même, cette constitution d'enveloppe est complexe à mettre en œuvre, car elle nécessite un positionnement précis des différents éléments avant soudage.
[0014] Par ailleurs, selon la géométrie de l'enveloppe, le coude peut former une zone de faiblesse mécanique et/ou de concentration de contraintes (par exemple du fait de la dilatation de l'enveloppe lorsque celle-ci s'échauffe ou refroidi) favorable à sa fissuration ou sa rupture. [0015] Enfin, les diverses soudures périphériques à l'enveloppe constituent des zones de forte rigidité, ce qui est particulièrement problématique lorsque l'on souhaite l'écrasement de l'enveloppe en cas de choc frontal du véhicule équipé d'un ensemble de post-traitement implanté dans l'espace sous-capot, et notamment entre une face du moteur et un tablier séparant l'espace sous capot de l'habitacle du véhicule. [0016] L'invention vise résoudre un ou plusieurs des problèmes ci-dessus évoqués par l'adoption d'une enveloppe de constitution optimisée.
[0017] Plus précisément, l'invention porte sur une enveloppe pour ensemble de posttraitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, présentant :
- une première branche droite apte à accueillir un premier monolithe de traitement des gaz d'échappement ; - une seconde branche droite apte à accueillir un second monolithe de traitement des gaz d'échappement ;
- un raccord fluidique coudé entre la première et la seconde branche ; dans lequel une partie (au moins) de l'enveloppe formant l'une des branches et le raccord coudé est constituée par l'assemblage d'une première demi-coquille et d'une seconde demi-coquille. En d'autres termes, au moins une branche, droite, de l'enveloppe et le coude sont formés par l'assemblage de deux demi-coquilles, qui sont des pièces creuses assemblées selon un plan d'assemblage ou plan de joint. Le plan d'assemblage est parallèle un axe longitudinal (dans la direction d'extension) de la branche droite considérée (axe principal pour une branche cylindrique, par exemple cylindrique de révolution, ou à base ovalisé ou encore prismatique). Préférentiellement, le plan d'assemblage est parallèle au plan passant par des axes longitudinaux respectifs des deux branches, et peut être confondu avec ce plan. Le plan d'assemblage peut être un plan de symétrie des deux demi-coquilles. Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le raccord coudé présente à son entrée la section de la sortie de la première branche (c'est-à-dire une section adaptée à l'accueil du ou des monolithes de traitement des gaz qu'elle est destinée à accueillir), et à sa sortie la même section qu'à l'entrée de la seconde branche (c'est-à-dire une section adaptée à l'accueil du ou des monolithes de traitement des gaz qu'elle est destinée à accueillir). [0018] De préférence, l'enveloppe est constituée par l'assemblage de la première demi- coquille et de la seconde demi-coquille. L'enveloppe est alors constituée en totalité par l'assemblage de la première demi-coquille et de la seconde demi-coquille.
[0019] De préférence, la première branche comporte un divergent d'entrée, et la seconde branche comporte un convergent de sortie. Les divergent et éventuellement le convergent, selon la variante de l'invention considérée, sont donc également formés directement par l'assemblage des demi-coquilles.
[0020] De préférence, la première demi-coquille et la seconde demi-coquille sont chacune constituée d'une unique feuille métallique emboutie. C'est la solution qui permet de limiter au maximum les opérations nécessaires à l'obtention d'une enveloppe selon l'invention, et subséquemment d'un ensemble de traitement des gaz d'échappement mettant en jeu une telle enveloppe. Néanmoins, selon les profondeurs d'emboutis à obtenir, il peut être nécessaire ou économiquement avantageux de constituer chaque demi-coquille par assemblage de plusieurs feuilles embouties.
[0021 ] Dans l'invention, il pourra par exemple s'agir d'une enveloppe sensiblement en forme de « U ». Le raccord coudé pourra alors former un coude unique, ou alors présenter deux coudes liés par une section droite. Il pourra aussi s'agir d'une enveloppe sensiblement en forme de « L ».
[0022] De préférence, la première branche et la seconde branche sont reliées par un renfort à l'intérieur de l'angle formé entre la première branche et la seconde branche. Cela limite le risque de fissuration ou de rupture de l'enveloppe au niveau du ou des coudes du raccord, qui sont des zones de concentration de contraintes.
[0023] Dans les variantes de l'invention dans lesquelles chaque demi-coquille est constituée d'une unique feuille métallique emboutie le renfort est préférentiellement constitué par la feuille métallique constituant une des demi-coquilles ou par chacune des feuilles métalliques formant les demi-coquilles. C'est à la fois le mode d'obtention le plus simple du renfort, mais également celui qui permet la meilleure cohésion entre le renfort et les branches (puisqu'il est formé de manière intégrale avec les demi-coquilles)
[0024] Le renfort peut alternativement être rapporté à l'enveloppe.
[0025] Si l'enveloppe est sensiblement en forme de « U », le renfort comble préférentiellement l'intervalle entre les deux branches du « U » formé par l'enveloppe. Si l'enveloppe est sensiblement en forme de « L » le renfort est préférentiellement triangulaire.
[0026] De préférence, le renfort est lié sur l'ensemble de la longueur de la plus courte des deux branches. Cela lui confère, associé à une longueur de liaison suffisant à l'autre branche, une efficacité maximale. [0027] L'invention porte également sur un ensemble de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion comportant une enveloppe selon l'invention, et au moins un monolithe de traitement des gaz d'échappement dans la première branche de l'enveloppe et au moins un monolithe de traitement des gaz d'échappement dans la seconde branche de l'enveloppe, dans lequel les monolithes de traitement sont choisis parmi : - un catalyseur d'oxydation ;
- un catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote ;
- un filtre à particules ;
- un filtre à particules portant une imprégnation de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote.
[0028] Dans un mode de réalisation d'un tel ensemble dans lequel les monolithes sont cylindriques droits, de révolution ou non, le plan de joint des demi-coquilles au niveau de la première branche, respectivement la seconde branche, est préférentiellement confondu avec un plan de symétrie du ou des monolithes contenus dans la première branche, respectivement la seconde branche. Cela permet une mise en place aisée des monolithes dans l'enveloppe.
[0029] L'invention porte enfin sur un véhicule automobile comportant un moteur à combustion installé dans un espace sous capot avant du véhicule, et un ensemble de traitement des gaz d'échappement selon l'invention, pour le traitement des gaz d'échappement dudit moteur à combustion, dans lequel l'ensemble de traitement des gaz d'échappement est disposé dans l'espace sous capot du véhicule, entre le moteur et un tablier séparant l'espace sous capot d'un habitacle du véhicule. Cette configuration tire particulièrement partie des avantages de l'invention offerts en cas de choc avant du véhicule équipé, tel qu'on les détaille dans la suite du présent document. [0030] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel.
[0031 ] La figure 1 présente schématiquement en 3 dimensions un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon l'état de la technique antérieur. [0032] La figure 2 présente schématiquement en 3 dimensions un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon un mode de réalisation de l'invention.
[0033] La figure 3 présente schématiquement selon une vue éclatée un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon un mode de réalisation de l'invention. [0034] La figure 4 présente schématiquement selon une vue éclatée un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon un autre mode de réalisation de l'invention.
[0035] La figure 5 présente schématiquement en 3 dimensions un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon un mode de réalisation de l'invention présentant un renfort.
[0036] La figure 6 présente en 3 dimensions un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe coudée réalisée selon un mode de réalisation de l'invention présentant un renfort. [0037] La figure 7 présente schématiquement les zones de forte rigidité sur un ensemble de traitement de gaz d'échappement conforme à l'état de la technique d'une part, et selon un mode de réalisation de l'invention d'autre part.
[0038] La figure 1 présente schématiquement en 3 dimensions un ensemble de traitement des gaz d'échappement présentant une enveloppe en « U » réalisée selon l'état de la technique antérieur.
[0039] Un tel ensemble présente une enveloppe ou « canning », comportant une première branche rectiligne 1 et une seconde branche rectiligne 2. La première branche 1 et la seconde branche 2 sont destinées à accueillir des pains ou monolithes de traitement des gaz d'échappement prismatiques droits, généralement cylindriques. Les monolithes peuvent notamment être :
• un catalyseur d'oxydation, pour le traitement des hydrocarbures imbrûlés (HC) et du monoxyde de carbone (CO) ;
• un catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote, pour le traitement des oxydes d'azote (NOx) ; · un filtre à particules, pour le piégeage et éventuellement l'oxydation des particules de suie ;
• un filtre à particules portant une imprégnation de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote, combinant ainsi les fonctions de filtre à particules et de catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote. [0040] Typiquement, la première branche 1 peut contenir un catalyseur d'oxydation, et la seconde branche 2 peut contenir un filtre à particules portant une imprégnation de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote.
[0041 ] La première banche comporte un divergent d'entrée 1 1 . [0042] La seconde branche comporte un convergent de sortie 21 . Ce dernier peut comporter, comme dans l'exemple ici représenté, une sortie latérale.
[0043] La première et la seconde branche sont reliées par un raccord 3 fluidique, formant un premier coude 31 et un second coude 32 pour conférer à l'ensemble une forme en U. [0044] Tel qu'envisagé dans l'état de la technique, le divergent 1 1 est soudé à un premier tronçon 12 de tube, par une première soudure périphérique P1 , pour former la première branche 1 .
[0045] La première branche 1 est soudée par une deuxième soudure périphérique P2 au raccord 3. [0046] Le raccord 3 est soudé à la seconde branche 2 par une troisième soudure périphérique P3.
[0047] La seconde branche 2 comporte dans l'exemple ici représenté un deuxième tronçon 22 de tube, soudé par une quatrième soudure périphérique P4 à un troisième tronçon de tube 23. Ainsi, le deuxième tronçon 22 peut-il accueillir un mélangeur de réducteur SCR, et le troisième tronçon est-il adapté à accueillir un catalyseur SCR. Le troisième tronçon de tube 23 est soudé au convergent par une cinquième soudure périphérique P5.
[0048] La constitution d'un tel ensemble de post-traitement est donc complexe, et nécessite de nombreuses opérations de soudage. [0049] Dans l'invention, et tel que représenté pour un mode de réalisation particulier en figure 2 (selon une vue extérieure en 3 dimensions) et en figure 3 (selon une vue en 3 dimension en éclaté), l'enveloppe d'un ensemble coudé de post-traitement de gaz d'échappement est constituée d'une première demi-coquille C1 et d'une seconde demi- coquille C2, la première demi-coquille C1 et la seconde demi-coquille C2. Chaque coquille peut être constituée d'une feuille métallique unique emboutie. [0050] On peut néanmoins, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir un premier embout 4 rapporté à l'entrée du divergent 1 1 , ainsi qu'une canule 5 et un second embout 6 rapportés à la sortie du divergent.
[0051 ] Dans l'ensemble ici représenté, on a disposé un catalyseur d'oxydation 7, un mélangeur 8 et un monolithe FAP/SCR 9, c'est-à-dire un filtre à particule portant une imprégnation de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote. On notera que selon d'autres modes de réalisation de l'invention, la fonction de mélange du réducteur SCR peut être favorisée par la géométrie du raccord 3, voire totalement réalisée dans le raccord 3, soit par ajout d'un mélangeur, soit par constitution d'un mélangeur par la géométrie du raccord (qui peut par exemple comporter un bossage générant des turbulences dans le flux des gaz d'échappement pour assurer un mélange du réducteur SCR).
[0052] La figure 4 présente un mode de réalisation de l'invention analogue, à la différence que le catalyseur d'oxydation présente une forme cylindrique ovalisée (section elliptique et non de révolution). De préférence, le plan de liaison, ou plan de joint, des coquilles est adapté de sorte à être confondu avec un plan de symétrie de chacun des monolithes ou dispositifs de traitement des gaz. Ainsi, dans l'exemple présenté en figure 4, le plan de soudure au niveau de la première branche 1 est-il légèrement incliné par rapport au plan de soudure au niveau de la seconde branche 2, afin de correspondre au plan de symétrie du pain cylindrique ovalisé que la première branche est destinée à recevoir. Ceci permet une mise en place facile des monolithes dans l'enveloppe, car aucune des demi- coquilles ne présente de forme en « contre-dépouille » qui s'opposerait à la mise en place des monolithes.
[0053] Les figures 5 et 6 présentent deux enveloppes conformes à l'invention, selon deux modes de réalisation différents. A la figure 5, l'enveloppe est sensiblement en forme de U, tandis qu'à la figure 6, l'enveloppe présente une forme coudée quelconque. Ces modes de réalisation ont en commun la présence d'un renfort R à l'intérieur de l'angle formé entre la première branche et la seconde branche.
[0054] Dans les exemples ici représenté, le renfort R relie la première branche 1 à la seconde branche 2, et est lié sur l'ensemble de la longueur de la branche la plus courte des deux, à savoir ici la première branche 1 . Le renfort est, dans les exemples présentés, formé directement par la feuille métallique constituant chaque demi-coquille. Il pourrait, dans un autre mode de réalisation, être rapporté. [0055] Le renfort vise à protéger l'enveloppe de sa rupture dans la zone coudée, qui constitue une zone de concentration de contraintes.
[0056] Dans l'exemple présenté en figure 5, le renfort comble totalement l'espace entre les deux branches du « U », empêchant ainsi leur écartement l'une par rapport à l'autre. [0057] Dans l'exemple présenté en figure 6, le renfort est de forme sensiblement triangulaire, et évite toute variation d'angle entre les deux branches, et notamment l'ouverture de l'angle qu'elles forment l'une par rapport à l'autre.
[0058] Outre une grande facilité de mise en œuvre, car il est possible d'assembler les deux coquille à un unique poste de soudure, l'invention présente un autre avantage majeur qui est illustré en figure 7.
[0059] La figure 7 présente schématiquement une comparaison entre les zones de forte rigidité (liée à un empilement localisé de tôle et à leur soudure), sur une enveloppe réalisée selon l'état de la technique connu (figure de gauche), et sur une enveloppe conforme à un mode de réalisation de l'invention (figure de droite). Ces zones de forte rigidité d'opposent à l'écrasement de l'enveloppe.
[0060] Les zones de forte rigidité sont figurées en trait fort sur la figure 7.
[0061 ] Dans une enveloppe constituée selon l'état de la technique connu, ses zones de rigidité sont périphériques aux branches de l'enveloppe. Les faces latérales de l'enveloppe présentent donc des zones de forte rigidité. Ceci est notamment problématique dans une application automobile, particulièrement si l'ensemble de traitement des gaz d'échappement est positionné dans un espace sous capot avant du véhicule, entre le moteur et l'habitacle du véhicule. Les zones de forte rigidités doivent alors être prises en compte dans le cadre des scénarios en cas de choc frontal du véhicule équipé, ce qui implique de les positionner de manière adéquates (ce qui est problématique dans un environnement par ailleurs fortement contraint) et/ou de renforcer le tablier séparant l'espace sous-capot de l'habitacle du véhicule en regard de ces zones de forte rigidité.
[0062] Dans l'invention, selon la variante considérée, la zone de grande rigidité est uniquement le trottoir de soudure, qui n'est en vis-à-vis direct ni du bloc moteur ni du tablier. L'ensemble de post-traitement obtenu par assemblage de deux demi-coquilles ne présente donc pas de zone locale de forte rigidité sur ses faces latérales (faces respectivement définies par le fond de chaque coquille), propres à être intrusives vis-à-vis de l'habitacle du véhicule.
[0063] On obtient ainsi dans l'invention un ensemble de post-traitement selon un procédé simple, dans lequel : - on réalise les deux demi-coquilles 1 , 2, par emboutissage (et éventuellement assemblage de pièces embouties) ;
- on enroule des nappes d'étanchéité autour des pains 7, 9 (monolithes) et de traitement des gaz ;
- on dépose les pains 7, 9 et les éventuels autre dispositifs (par exemple le mélangeur 8, le premier embout 4) dans la première demi-coquille 1 ; on ferme l'ensemble avec la seconde demi-coquille 2 ;
- ou soude les deux coquilles entre elles.
[0064] Il est ensuite possible de compléter l'enveloppe ainsi obtenue en lui ajoutant une canule 5 en sortie du convergent de sortie 21 , canule munie du second embout 6. [0065] Une installation industrielle pour la mise en œuvre de l'invention pourra donc présenter :
- 2 postes d'emboutissage pour les demi-coquilles. 1 poste de soudure pour assembler l'ensemble
- et éventuellement 1 poste de soudure du tuyau de sortie sur le cône de sortie
[0066] Pour comparaison une installation de fabrication d'une mise en enveloppe classique comporte (au moins) 10 postes :
- 3 postes d'emboutissage, pour les cônes d'entré et de sortie, le coude obtenu sous la forme d'une coupelle de raccordement ; - 2 postes de mise en enveloppe pour les pains ;
- 5 postes de soudure pour assembler l'ensemble ; - et éventuellement 1 poste de soudure du tuyau de sortie sur le cône de sortie
[0067] Il est également possible dans le cadre de l'invention de ne former par assemblage de deux demi-coquilles qu'une des deux branches de l'enveloppe et le raccord fluidique. Les avantages de l'invention seront alors obtenus dans une moindre mesure, à savoir :
- un procédé d'obtention plus simple qu'un procédé traditionnel, mais néanmoins plus complexe en soudure, mais plus simple en emboutissage, que si les deux branches sont réalisés par demi-coquilles ; - une absence de zone de forte rigidité seulement sur les faces latérales d'une des branches.

Claims

Revendications :
1 . Enveloppe pour ensemble de post-traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, présentant : - une première branche (1 ) droite apte à accueillir un premier monolithe de traitement des gaz d'échappement ;
- une seconde branche (2) droite apte à accueillir un second monolithe de traitement des gaz d'échappement ;
- un raccord (3) fluidique coudé entre la première et la seconde branche ; caractérisée en ce qu'une partie au moins de l'enveloppe formant l'une des branches (1 , 2) et le raccord (3) coudé est constituée par l'assemblage d'une première demi-coquille (C1 ) et d'une seconde demi-coquille (C2).
2. Enveloppe selon la revendication 1 , dans laquelle la première demi-coquille (C1 ) et la seconde demi-coquille (C2) sont assemblés selon un plan d'assemblage parallèle à un axe longitudinal de la branche droite formée par les demi-coquilles.
3. Enveloppe selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est constituée par l'assemblage de la première demi-coquille et de la seconde demi-coquille.
4. Enveloppe selon la revendication 3, dans laquelle la première demi-coquille (C1 ) et la seconde demi-coquille (C2) sont assemblés selon un plan d'assemblage parallèle à des axes longitudinaux respectifs de la première branche (1 ) et de la seconde branche (2).
5. Enveloppe selon la revendication 4, dans laquelle la première branche (1 ) et la seconde branche (2) sont sensiblement cylindriques, et dans laquelle la première demi-coquille (C1 ) et la seconde demi-coquille (C2) sont assemblés selon un plan d'assemblage passant par les axes principaux respectifs de la première branche (1 ) et la seconde branche (2).
6. Enveloppe l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première branche (1 ) comporte en outre un divergent d'entrée (1 1 ), et la seconde branche (2) comporte un convergent de sortie (21 ).
7. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première demi-coquille (C1 ) et la seconde demi-coquille (C2) sont chacune constituée d'une unique feuille métallique emboutie.
8. Enveloppe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première branche (1 ) et la seconde branche (2) sont reliées par un renfort (R) à l'intérieur de l'angle formé entre la première branche (1 ) et la seconde branche (2).
9. Enveloppe selon la revendication 8, chaque demi-coquille (C1 , C2) étant constituée d'une unique feuille métallique emboutie, dans laquelle le renfort (R) est constitué par la feuille métallique constituant une des demi-coquilles (C1 , C2) ou par chacune des feuilles métalliques formant les demi-coquilles (C1 , C2).
10. Enveloppe selon la revendication 8, dans lequel le renfort (R) est rapporté à l'enveloppe.
1 1 . Enveloppe selon l'une des revendications 8 à 10, dans laquelle le renfort (R) est lié sur l'ensemble de la longueur de la plus courte des deux branches (1 ,2).
12. Ensemble de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion comportant une enveloppe selon l'une quelconque des revendications précédentes et au moins un monolithe de traitement des gaz d'échappement dans la première branche de l'enveloppe et au moins un monolithe de traitement des gaz d'échappement dans la seconde branche de l'enveloppe, dans lequel les monolithes de traitement sont choisis parmi :
- un catalyseur d'oxydation (7) ; - un catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote ;
- un filtre à particules ;
- un filtre à particules portant une imprégnation de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote (9).
13. Ensemble selon la revendication 12, dont les monolithes (7,9) sont cylindriques droits, de révolution ou non, dans lequel le plan de joint des demi-coquilles (C1 , C2) au niveau de la première branche (1 ), respectivement la seconde branche (2), est confondu avec un plan de symétrie du ou des monolithes (7,9) contenus dans la première branche (1 ), respectivement la seconde branche (2).
14. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion installé dans un espace sous capot avant du véhicule, et un ensemble de traitement des gaz d'échappement selon la revendication 12 ou la revendication 13, pour le traitement des gaz d'échappement dudit moteur à combustion, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement des gaz d'échappement est disposé dans l'espace sous capot du véhicule, entre le moteur et un tablier séparant l'espace sous capot d'un habitacle du véhicule.
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