FR3036439A1 - Organe de purification de gaz d'echappement, dont les dimensions exterieures sont standardisees - Google Patents

Abstract

L'organe (10) comporte: au moins un bloc (14) de purification de gaz d'échappement, une enveloppe (12), présentant une surface intérieure (13) entourant le bloc de purification (14), délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement, dans lequel est logé le bloc de purification (14), et au moins un élément (16) de maintien du bloc de purification (14), interposé entre la surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) et une paroi latérale (15) du bloc de purification (14). La surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) comporte au moins une partie (18) faisant saillie vers le bloc de purification (14), l'élément de maintien (16) étant interposé entre ladite paroi latérale (15) du bloc de purification (14) et ladite partie faisant saillie (18).

Description

1 Organe de purification de gaz d'échappement, dont les dimensions extérieures sont standardisées La présente invention concerne un organe de purification de gaz d'échappement, dont les dimensions extérieures sont standardisées. Un organe de purification est destiné à être inséré dans une ligne d'échappement, par exemple d'un véhicule maritime, d'un véhicule automobile, notamment d'un camion, d'un véhicule spécialisé, notamment d'un véhicule de chantier, ou d'un moteur stationnaire, notamment d'un moteur de station de dépollution de centrale thermique électrique. L'organe de purification comporte notamment une enveloppe délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement et un bloc de purification de gaz d'échappement logé dans l'enveloppe. Le bloc de purification est par exemple un filtre à particules ou un organe de purification catalytique. Plus particulièrement, un filtre à particules est réalisé en un matériau de filtration formé par une structure monolithique en céramique ou en carbure de silicium ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échappement, mais dont le diamètre des pores est suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, notamment des particules de suie, sur la face amont du filtre.

L'organe de purification comporte également des éléments de maintien du bloc de purification, interposés entre l'enveloppe et ce bloc de purification. Il est à noter que les dimensions du bloc de purification sont difficilement maîtrisables, si bien que ces dimensions peuvent varier d'un bloc de purification à un autre.

En revanche, pour une bonne insertion de l'organe de purification dans la ligne d'échappement, les dimensions extérieures de l'enveloppe doivent être constantes d'un organe de purification à un autre. Ainsi, il est nécessaire de prévoir des éléments de maintien de dimensions variées, pour adapter les dimensions des éléments de maintien en fonction des dimensions du bloc de purification, ce qui implique une logistique complexe. Par ailleurs, de tels éléments de maintien sont généralement relativement onéreux. Ainsi, le coût de revient d'un organe de purification classique peut être relativement élevé. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en fournissant un organe de purification présentant un coût réduit.

A cet effet, l'invention a notamment pour objet un organe de purification de gaz d'échappement, comportant : 3036439 2 - au moins un bloc de purification de gaz d'échappement, - une enveloppe, présentant une surface intérieure entourant le bloc de purification, délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement, dans lequel est logé le bloc de purification, et 5 - au moins un élément de maintien du bloc de purification, interposé entre la surface intérieure de l'enveloppe et une paroi latérale du bloc de purification, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'enveloppe comporte au moins une partie faisant saillie vers le bloc de purification, l'élément de maintien étant interposé entre ladite paroi latérale du bloc de purification et ladite partie faisant saillie.

10 Conformément à l'invention, les différences de dimensions entre divers blocs de purification sont rattrapées par les parties faisant saillie ménagées sur la surface intérieure de l'enveloppe. De telles parties faisant saillie peuvent être réalisées de manière simple, économique et précise, en fonction des dimensions du bloc de purification et des 15 éléments de maintien correspondants. Par exemple, dans un mode de réalisation préféré, les parties faisant saillie sont réalisées par emboutissage. Ainsi, l'invention ne nécessite pas d'adapter les éléments de maintien au bloc de purification, ce qui permet de réduire substantiellement le coût de fabrication, généralement en le divisant par trois.

20 Un organe de purification selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables. - Chaque partie faisant saillie est un embouti. - Le bloc de purification et l'enveloppe présentent des sections transversales de 25 formes générales similaires, notamment de formes polygonales, de préférence tétraédriques, par exemple carrées, rectangulaires ou trapézoïdales. - Chaque partie faisant saillie s'étend en saillie sur une hauteur inférieure à 3,5 mm. - L'enveloppe comporte des nervures de rigidification, de préférence agencées sur 30 une surface extérieure de cette enveloppe. - L'enveloppe comporte deux demi-enveloppes reliées entre elles. - Les demi-enveloppes sont recouvertes, à leur liaison, par des éléments de liaison, par exemple par soudage. - La surface intérieure de l'enveloppe comporte plusieurs parois séparées par des 35 coins, chaque paroi comportant au moins une partie faisant saillie. 3036439 3 - La surface intérieure de l'enveloppe comporte au moins deux parties faisant saillie, ces parties faisant saillie s'étendant en saillie sur des hauteurs différentes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un organe de purification tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : 5 - une étape de mesure des dimensions du bloc de purification, et - une étape de réalisation de chaque partie faisant saillie, chacune sur une hauteur respective dépendante des dimensions mesurées du bloc de purification. Un procédé de fabrication selon l'invention peut comporter l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. 10 - Le procédé de fabrication comporte en outre une étape de pesage de chaque élément de maintien, la hauteur de chaque partie faisant saillie étant également chacune dépendante de la masse mesurée respective de chaque élément de maintien. - Le procédé de fabrication comporte une étape d'assemblage de chaque élément de maintien sur le bloc de purification, notamment par collage, suivi d'une étape 15 d'assemblage de l'enveloppe autour du bloc de purification, de sorte que chaque élément de maintien est pincé entre le bloc de purification et une partie faisant saillie correspondante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi 20 lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un organe de purification selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une demi-enveloppe de l'organe de purification de la figure 1 ; 25 - la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'organe de purification de la figure 1, en éclaté ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale de l'organe de purification de la figure 1 lorsqu'il est assemblé ; - les figures 5 à 7 sont des vues similaires à la figure 4, représentant trois 30 variantes respectives d'enveloppes équipant l'organe de purification ; - la figure 8 représente schématiquement les étapes d'un procédé de fabrication de l'organe de purification de la figure 1. On a représenté, sur la figure 1, un organe 10 de purification des gaz d'échappement, destiné à être inséré dans une ligne d'échappement de véhicule 35 maritime.

3036439 4 L'organe de purification 10 comporte une enveloppe 12, généralement métallique, formée dans ce mode de réalisation par deux demi-enveloppes 12A et 12B, destinées à être assemblées ensemble. Dans cet exemple, chaque demi-enveloppe 12A, 12B présente une forme 5 générale allongée dans une direction longitudinale X, et une section en forme de L dans un plan transversal perpendiculaire à la direction longitudinale X. Chaque demi-enveloppe 12A, 12B est donc formée par deux parois, s'étendant chacune perpendiculairement à la direction longitudinale X, entre un bord longitudinal libre et un bord lié à l'autre paroi. Les demi-enveloppes 12A, 12B sont assemblées en raccordant chaque bord longitudinal libre 10 d'une paroi de l'une des demi-enveloppes à l'un respectif des bords longitudinaux libres d'une paroi de l'autre des demi-enveloppes. L'enveloppe 12 comporte une surface intérieure 13, délimitant un canal de circulation de gaz d'échappement. L'enveloppe 12 est destinée à être raccordée vers l'amont de la ligne d'échappement à un cône divergent définissant une entrée de gaz 15 d'échappement, et vers l'aval à un cône convergent définissant une sortie des gaz d'échappement. L'entrée est reliée à un collecteur de la ligne d'échappement, qui capte les gaz d'échappement sortant de chambres de combustion du moteur. La sortie est raccordée à une canule par laquelle les gaz d'échappement sont relâchés dans l'atmosphère après purification. L'amont et l'aval sont entendus ici relativement au sens 20 de circulation normale des gaz d'échappement. L'organe de purification 10 comporte par ailleurs un bloc 14 de purification des gaz d'échappement, généralement un filtre à particules ou un organe de purification catalytique. Un organe de purification catalytique est généralement formé par une structure 25 perméable aux gaz, par exemple recouverte de métaux catalytiques favorisant l'oxydation des gaz de combustion et/ou la réduction des oxydes d'azote. Un filtre à particule est réalisé en un matériau de filtration formé par une structure monolithique en céramique ou en carbure de silicium ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échappement. Comme cela est connu en soi, le diamètre 30 des pores est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, et notamment des particules de suie, sur la face amont du filtre. Le filtre à particule peut également être formé par un filtre cartouche ou d'un filtre en métal fritté. Dans l'exemple décrit, le bloc de purification 14 présente une section transversale de forme générale carrée. En variante, le bloc de purification 12 pourrait présenter une 35 section transversale de toute forme polygonale, de préférence tétraédrique, par exemple rectangulaire ou trapézoïdale.

3036439 5 Le bloc de purification 14, présentant des dimensions transversales réduites par rapport à celles de l'enveloppe 12, est logé dans ledit canal de circulation. L'enveloppe 12 définit donc intérieurement un passage de circulation des gaz d'échappement depuis l'entrée jusqu'à la sortie, à travers le bloc de purification 14, les gaz d'échappement étant 5 purifiés en passant à travers ce bloc de purification 14. Le bloc de purification 14 est délimité par des parois latérales 15 tournées vers l'enveloppe 12 et délimitant un espace périphérique avec la surface intérieure 13 de cette enveloppe 12. L'enveloppe 12 présente une section transversale de forme similaire à celle du 10 bloc de purification 14. Ainsi, les parois latérales 15 du bloc de purification 14 sont sensiblement parallèles à la surface intérieure 13 de l'enveloppe 12. L'organe de purification 10 comporte par ailleurs des éléments de maintien 16, destinés à être interposés entre le bloc de purification 14 et l'enveloppe 12. Plus particulièrement, Les éléments de maintien 16 sont disposés dans ledit 15 espace périphérique, chaque élément de maintien 16 étant interposé entre la surface intérieure 13 de l'enveloppe 12 et une paroi latérale 15 correspondante du bloc de purification 14. Plus particulièrement, au moins un ensemble d'éléments de maintien 16 est disposé pour encadrer le bloc de purification 14, comme cela est notamment représenté sur la figure 3. Avantageusement, une pluralité de tels ensembles d'éléments 20 de maintien 16 est répartie sur la longueur du bloc de purification 14. Chaque élément de maintien 16 est par exemple formé par un tricot métallique ou une nappe. Dans le cas d'une nappe, celle-ci est notamment réalisée en un matériau intumescent, ou en variante en un matériau non-intumescent. Chaque élément de maintien 16 est en appui vers l'extérieur sur l'enveloppe 12, et 25 en appui vers l'intérieur sur le bloc de purification 14. Elle exerce donc une pression transversale sur le bloc de purification 14. Les éléments de maintien 16 contribuent à maintenir le bloc de purification 14 en position, lorsque celui-ci est soumis à un effort longitudinal parallèlement à la direction longitudinale X, et/ou également lorsque celui-ci est soumis à un effort transversal 30 perpendiculairement à la direction longitudinale X. Lorsque le bloc de purification 14 est soumis à un effort longitudinal, les frictions entre ce bloc de purification 14 et les éléments de maintien 16, et entre les éléments de maintien 16 et l'enveloppe 12, sont telles que le déplacement du bloc de purification 14 par rapport à l'enveloppe 12 est très limité. Pour obtenir cet effet, il est nécessaire de monter les éléments de maintien 16 35 dans l'espace périphérique avec une densité de montage adéquate. On appelle densité de montage la densité de l'élément de maintien 16 à température ambiante.

3036439 6 Cette densité ne doit pas être trop faible, car le bloc de purification 14 serait alors mal maintenu en position par rapport à l'enveloppe 12 sous l'effet d'une sollicitation longitudinale, en particulier à haute température du fait de la dilatation différentielle entre l'enveloppe 12 et le bloc de purification 14 qui conduit à une augmentation de l'épaisseur 5 de l'espace périphérique. Il est à noter qu'une telle dilatation différentielle est généralement due au fait que l'enveloppe 12 se dilate davantage que le bloc de purification 14. La densité de montage ne doit pas non plus être trop élevée, pour éviter d'endommager le bloc de purification 14, notamment à long terme.

10 Afin d'obtenir une densité de montage adéquate, la surface intérieure 13 de l'enveloppe 12 comporte au moins une partie 18 faisant saillie vers le canal de circulation des gaz d'échappement, donc vers le bloc de purification 14, si bien que chaque élément de maintien 16 est interposé entre la paroi latérale 15 correspondante du bloc de purification 14 et une partie faisant saillie 18 agencée en regard de cette paroi latérale 15.

15 Ces parties en saillie 18 permettent de maîtriser la densité de montage, sans modifier les dimensions générales de l'enveloppe 12. Ainsi, quelles que soient les dimensions du bloc de purification 14, l'enveloppe 12 présente des dimensions extérieures standard. Chaque partie faisant saillie 18 est par exemple un embouti, réalisable de manière 20 simple, économique et précise par un procédé d'emboutissage classique. Chaque partie faisant saillie s'étend en saillie sur une hauteur prédéterminée, dépendant des dimensions du bloc de purification 14 et des éléments de maintien 16. Compte tenu des variations de dimensions d'un bloc de purification à un autre, ladite hauteur prédéfinie est généralement inférieure à 3,5 mm, par exemple environ égale à 1,5 25 mm. Il est à noter que chaque paroi de l'enveloppe 12 comporte au moins une partie faisant saillie 18. Plus particulièrement, deux parois opposées, l'une en regard de l'autre, de l'enveloppe 12 sont généralement toutes deux munies de parties faisant saillie 18, les hauteurs de ces parties faisant saillie 18 étant déterminées pour permettre ensemble le 30 calage du bloc de purification 14. Ces parties faisant saillie 18 en regard ne présentent pas nécessairement des hauteurs identiques. Par ailleurs, les parties faisant saillie 18 ménagées sur deux parois adjacentes de l'enveloppe 12, s'étendent généralement sur des hauteurs différentes. Avantageusement, comme cela est représenté sur la figure 2, l'enveloppe 12 35 comporte de préférence des nervures de rigidification 20, notamment agencées sur une surface extérieure 21 de cette enveloppe 12. Dans l'exemple décrit, des nervures de 3036439 7 rigidification 20 sont agencées le long des bords longitudinaux de chaque demi-enveloppe 12A, 12B, et des nervures de rigidification 20 sont agencées, par exemple en formant une croix, entre deux parties faisant saillie 18 adjacentes dans la direction longitudinale X sur une même paroi de l'enveloppe 12.

5 Comme indiqué précédemment, l'enveloppe 12 est formée par deux demi- enveloppes 12A, 12B, assemblées entre elles, par exemple par soudage. Afin de renforcer l'étanchéité à la liaison entre les demi-enveloppes 12A, 12B, des éléments de liaison 22 sont de préférence agencés en recouvrant cette liaison, et assemblés aux demi-enveloppes 12A, 12B, par exemple par soudage. Chaque élément 10 de liaison 22 présente par exemple la forme d'une réglette à section en L, destinée à recouvrir un coin de l'enveloppe, et plus particulièrement à recouvrir les bords longitudinaux des demi-enveloppes 12A, 12B. On notera que la forme de l'enveloppe 12 décrite précédemment n'est qu'un exemple non limitatif, et que d'autres formes peuvent être envisagées.

15 En particulier, conformément à une première variante de réalisation, représentée sur la figure 5, les demi-enveloppes 12A et 12B ne présentent pas de sections en L, mais des sections en U. Dans ce cas, pour améliorer l'étanchéité, chaque demi-enveloppe 12A, 12B présente un rebord longitudinal de recouvrement 24A, 24B recouvrant partiellement le bord longitudinal correspondant de l'autre demi-enveloppe.

20 Conformément à une deuxième variante de réalisation, représentée sur la figure 6, l'une des demi-enveloppes 12A ou 12B comporte deux rebords longitudinaux de recouvrement, recouvrant chacun l'un respectif des bords longitudinaux de l'autre demi-enveloppe. Conformément à une troisième variante de réalisation, représentée sur la figure 7, 25 l'enveloppe 12 est formée en une seule partie enveloppant le bloc 14 et les éléments de maintien 16. Dans ce cas, cette enveloppe 12 comporte un rebord longitudinal 26 venant recouvrir un bord longitudinal opposé. On peut également prévoir d'autres variantes de réalisation. Par exemple, on peut prévoir une enveloppe 12 en une seule partie enveloppant le bloc 14, présentant deux 30 bords longitudinaux assemblés à un coin, et recouverts d'un élément de liaison 22 de la même façon que dans la variante de la figure 4. Un procédé de fabrication de l'organe de purification 10 va maintenant être décrit. Ce procédé de fabrication comporte tout d'abord une étape 100 de mesure des dimensions du bloc de purification 14. Avantageusement, le procédé comporte en outre 35 une étape 110 de pesage de chaque élément de maintien 16.

3036439 8 Le procédé comporte ensuite une étape 120 de réalisation de chaque partie faisant saillie 18, sur une hauteur dépendante notamment des dimensions mesurées du bloc de purification 14. Cette hauteur dépend avantageusement également de la masse mesurée pour chaque élément de maintien 16.

5 Ainsi, on assure une hauteur des parties faisant saillie 18 adéquate pour obtenir une densité de montage optimale. L'homme du métier saura aisément choisir la hauteur des parties faisant saillie 18 en fonction des dimensions du bloc de purification 14 et des masses des éléments de maintien 16. Le procédé comporte par ailleurs une étape 130 d'assemblage de chaque élément 10 de maintien 16 sur le bloc de purification 14, notamment par collage. Avantageusement, chaque élément de maintien 16 présente également de la colle sur la face tournée vers l'enveloppe. Le procédé comporte ensuite une étape 140 d'assemblage de l'enveloppe 12 autour du bloc de purification 14, de sorte que chaque élément de maintien 16 se retrouve 15 pincé entre le bloc de purification 14 et une partie faisant saillie 18 correspondante. Cette étape d'assemblage 140 est par exemple réalisée en refermant l'enveloppe 12 directement autour du bloc de purification 14. En variante, l'enveloppe 12 est assemblée à part, le bloc de purification 14 muni des éléments de maintien 16 étant ensuite entré en force dans le canal de circulation de 20 gaz délimité par l'enveloppe 12. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes. Par exemple, on peut prévoir un organe de purification comportant plusieurs blocs de purification assemblés par rangées et/ou par couches, de manière à former un élément 25 de purification constitué de plusieurs blocs. Dans ce cas, la réalisation de l'organe de purification est similaire à celle décrite précédemment, en traitant ledit élément de purification de la même manière que le bloc de purification 14 décrit précédemment. On notera également que l'organe de purification selon l'invention pourraît être utilisé dans un autre contexte qu'un véhicule maritime, par exemple dans un véhicule 30 automobile.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Organe (10) de purification de gaz d'échappement, comportant : - au moins un bloc (14) de purification de gaz d'échappement, - une enveloppe (12), présentant une surface intérieure (13) entourant le bloc de purification (14), délimitant un canal de circulation des gaz d'échappement, dans lequel est logé le bloc de purification (14), et - au moins un élément (16) de maintien du bloc de purification (14), interposé entre la surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) et une paroi latérale (15) du bloc de purification (14), caractérisé en ce que la surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) comporte au moins une partie (18) faisant saillie vers le bloc de purification (14), l'élément de maintien (16) étant interposé entre ladite paroi latérale (15) du bloc de purification (14) et ladite partie faisant saillie (18).
2. 2. Organe de purification (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque partie faisant saillie (18) est un embouti.
3. 3. Organe de purification (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le bloc de purification (14) et l'enveloppe (12) présentent des sections transversales de formes générales similaires, notamment de formes polygonales, de préférence tétraédriques, par exemple carrées, rectangulaires ou trapézoïdales.
4. 4. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque partie faisant saillie (18) s'étend en saillie sur une hauteur inférieure à 3,5 mm.
5. 5. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (12) comporte des nervures de rigidification (20), de préférence agencées sur une surface extérieure (21) de cette enveloppe (12).
6. 6. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe comporte deux demi-enveloppes (12A, 12B) reliées entre elles.
7. 7. Organe de purification (10) selon la revendication 6, dans lequel les demi- enveloppes (12A, 12B) sont recouvertes, à leur liaison, par des éléments de liaison (22), par exemple par soudage.
8. 8. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) comporte plusieurs parois séparées par des coins, chaque paroi comportant au moins une partie faisant saillie (18). 3036439 10
9. 9. Organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface intérieure (13) de l'enveloppe (12) comporte au moins deux parties faisant saillie (18), ces parties faisant saillie (18) s'étendant en saillie sur des hauteurs différentes. 5
10. 10. Procédé de fabrication d'un organe de purification (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (100) de mesure des dimensions du bloc de purification (14), et - une étape (120) de réalisation de chaque partie faisant saillie (18), chacune sur une hauteur respective dépendante des dimensions mesurées du bloc de purification 10 (14).
11. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, comportant en outre une étape (110) de pesage de chaque élément de maintien (16), la hauteur de chaque partie faisant saillie (18) étant également chacune dépendante de la masse mesurée respective de chaque élément de maintien (16). 15
12. 12. Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou 11, comportant une étape (130) d'assemblage de chaque élément de maintien (16) sur le bloc de purification (14), notamment par collage, suivi d'une étape (140) d'assemblage de l'enveloppe (12) autour du bloc de purification (14), de sorte que chaque élément de maintien (16) est pincé entre le bloc de purification (14) et une partie faisant saillie (18) correspondante. 20