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Title:
DEVICE FOR DEPOLLUTING EXHAUST GASES OF AN ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/021666
Kind Code:
A1
Abstract:
The inventive device for depolluting exhaust gases of an engine comprises an outer casing (40) for exhaust gas circulation, an exhaust gas processing unit (20) disposed in said casing (40) and a trapping blanket (50) of the processing unit (20) wound therearound and interposed between the processing unit (20) and the casing (40), wherein the processing unit (20) has first and second end faces (2OB, 20A) delimiting jointly with the casing (40) first and second gas circulation chambers (47, 22) and a branch (70) arranged across the casing (40) for collecting a portion of gases from the first chamber (47). Said branch (70) is disposed across the casing (40) beyond the first end face (20b) of the processing unit (20) on the side thereof with respect to said first end face (20b). The trapping blanket (50) delimits a channel which is placed in the thickness thereof between the processing unit and the casing (40) and connects the branch (70) to the first chamber (47).

Inventors:
LERDUNG GERARD (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/002041
Publication Date:
March 02, 2006
Filing Date:
August 05, 2005
Export Citation:
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Assignee:
FAURECIA SYS ECHAPPEMENT (FR)
LERDUNG GERARD (FR)
International Classes:
F01N3/021; F01N3/28; F01N9/00; (IPC1-7): F01N3/28; F01N3/021; F01N9/00
Foreign References:
US6405528B12002-06-18
US20030091480A12003-05-15
DE19501360A11996-08-01
US6128821A2000-10-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 12 3 January 2001 (2001-01-03)
Attorney, Agent or Firm:
Blot, Philippe (2 Place d'Estienne d'Orves, PARIS CEDEX 09, FR)
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Description:
Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur La présente invention concerne un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur, du type comportant une enveloppe extérieure pour la circulation des gaz d'échappement, un organe de traitement des gaz d'échappement disposé dans ladite enveloppe et une nappe de retenue de l'organe de traitement enroulée autour dudit organe de traitement et interpo¬ sée entre l'organe de traitement et l'enveloppe, l'organe de traitement pré¬ sentant des première et seconde faces d'extrémité délimitant, respective¬ ment avec l'enveloppe, une première et une seconde chambres de circula¬ tion des gaz, un piquage étant ménagé au travers de l'enveloppe pour le recueil d'une portion des gaz présents dans la première chambre. Les lignes d'échappement des moteurs de véhicule automobile, et notamment les moteurs diesel sont équipées d'organes de dépollution per¬ mettant un traitement des gaz issus du moteur. Cet organe de dépoliution est constitué par exemple d'un convertis- seur catalytique et/ou d'un filtre à particules. Afin d'assurer la canalisation des gaz d'échappement au travers de l'organe de dépollution, celui-ci est disposé dans une enveloppe métallique présentant un orifice d'introduction des gaz à une extrémité et un orifice d'évacuation des gaz à l'autre extrémité. Une nappe entoure l'organe de trai- tement des gaz sur toute sa périphérie et assure son maintien dans l'enve¬ loppe métallique. La face avant des filtres à particules se colmate progressivement lors de leur utilisation du fait de l'accumulation de particules. Ils doivent être pé¬ riodiquement régénérés par combustion des particules accumulées. Afin de connaître le degré de colmatage du filtre à particules, il est connu de mesurer la pression dans le dispositif de dépollution en amont et en aval du filtre à particules. A cet effet, des piquages sont ménagés dans l'enveloppe. Ces piquages débouchent directement dans la chambre amont et la chambre aval du dispositif de dépollution. Ces chambres sont délimi- tées par l'enveloppe et, respectivement, la face amont et la face aval du filtre à particules. Ainsi, les deux piquages sont séparés l'un de l'autre par la longueur du filtre à particules. Des capteurs de pression sont installés sur chaque piquage. Afin de transmettre l'information jusqu'à un calculateur, il est donc nécessaire qu'un conduit ou un fil conducteur chemine suivant la longueur du filtre à particules à l'extérieur de l'enveloppe, afin d'atteindre le piquage éloigné. Du fait de l'encombrement de la partie inférieure des véhicules auto¬ mobiles où sont couramment implantés les dispositifs de dépollution, la conduite ou le fil relié aux capteurs cheminant le long de l'enveloppe est dif- ficile à loger. L'invention a pour but de proposer un dispositif de dépollution permet¬ tant la mesure d'un paramètre des gaz dans une chambre amont et/ou aval du dispositif, sans que l'encombrement général du dispositif ne soit augmen¬ té. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de dépollution de gaz d'échappement d'un moteur thermique, du type précité, caractérisé en ce que ledit piquage est ménagé au travers de l'enveloppe au-delà de ladite première face d'extrémité de l'organe de traitement, du côté de l'organe de traitement par rapport à ladite première face d'extrémité, et en ce que ladite nappe de retenue délimite, dans son épaisseur, entre l'organe de traitement et l'enveloppe, un canal reliant ledit piquage à la première chambre. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de dépollu¬ tion comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la nappe forme une virole ouverte longitudinalement dont les deux bords longitudinaux délimitent ledit canal ; - ledit piquage est formé entre les première et seconde faces d'extré¬ mité de l'organe de traitement, une nappe auxiliaire est interposée autour de l'organe de traitement, entre le piquage et la seconde face d'extrémité, et ladite nappe auxiliaire s'étend sur toute la périphérie de l'organe de traite- ment et forme un joint assurant l'étanchéité entre la seconde chambre et le canal ; - l'organe de traitement est généralement cylindrique, et le canal s'étend suivant une génératrice de l'organe de traitement ; - le canal a une largeur comprise entre 1 cm et 3 cm ; - - le piquage est plus proche de la seconde face d'extrémité que de la première face d'extrémité ; - le canal est délimité seulement par la nappe entre l'enveloppe et l'organe de traitement ; - il comporte un piquage secondaire traversant l'enveloppe et débou¬ chant dans la seconde chambre ; - la nappe est écartée de la première face d'extrémité de l'organe de traitement délimitant ainsi avec l'enveloppe un espace libre annulaire ; et - un joint périphérique de positionnement est prévu, à chaque extré¬ mité du filtre à particules, entre le filtre à particules et l'enveloppe, le joint disposé autour de la première face d'extrémité étant perméable aux gaz et le joint disposé autour de la seconde face d'extrémité étant imperméable aux gaz. 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 des¬ sins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'invention avec son enveloppe partiellement cou- pée ; - la figure 2 est une vue en perspective de trois-quarts de la moitié du dispositif de dépollution de la figure 1 comportant le filtre à particules et dans laquelle l'enveloppe a été partiellement non représentée ; - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un détail du piquage du dispositif de dépollution des figures 1 et 2 ; et - la figure 4 est une vue identique à celle de la figure 3 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention. Le dispositif de dépollution 10, représenté sur les figures 1 et 2, com¬ porte une enveloppe 12 généralement cylindrique présentant, à une extrémi- té, une entrée 14 et, à son autre extrémité, une sortie 16. Un organe de puri¬ fication catalytique 18 et un filtre à particules 20 séparés par un espace libre de transition 22 sont disposés successivement depuis l'entrée vers la sortie à l'intérieur de l'enveloppe 12. L'enveloppe 12 délimite un passage de circulation des gaz d'échap¬ pement au travers successivement de l'organe de purification catalytique 18 et du filtre à particules 20. L'organe de purification catalytique 18 est, par exemple, constitué par une structure perméable aux gaz recouverte de métaux catalytiques favori¬ sant l'oxydation des gaz de combustion et/ou la réduction des oxydes d'azote. Le filtre à particules 20 est réalisé en un matériau de filtration consti¬ tué d'une structure monolithique en céramique ou en carbure de silicium ayant une porosité suffisante pour permettre le passage des gaz d'échap¬ pement. Cependant, comme connu en soi, le diamètre des pores est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules, et notamment des particules de suies, sur la face amont du filtre. Le filtre à particules peut également être réalisé à partir d'une mousse de céramique ou de carbure de silicium. Il peut également être constitué d'un filtre cartouche ou d'un filtre en métal fritte. Le filtre à particules utilisé ici comporte par exemple un ensemble de canaux parallèles répartis en un premier groupe de canaux d'entrée et un second groupe de canaux de sortie. Les canaux d'entrée et de sortie sont disposés en quinconce. Les canaux d'entrée sont débouchants sur la section amont du filtre à particules et obturés au niveau de la section aval du filtre à particules. Au contraire, les canaux de sortie sont obturés sur la section amont du filtre à particules et sont débouchants sur sa section aval. Dans sa partie courante, l'enveloppe 12 est formée par une paroi cy¬ lindrique 24 de section sensiblement constante. A son extrémité d'entrée, l'enveloppe 12 comporte un tronçon diver¬ gent 26 reliant une tubulure d'entrée 28 à la paroi cylindrique 24. De même, à son extrémité arrière, la paroi cylindrique 24 est prolongée par un tronçon convergent 30 aboutissant à une tubulure de sortie 32 délimitant la sortie 16. En fonctionnement, les gaz d'échappement circulent d'abord au tra¬ vers de l'organe de purification catalytique 18 puis au travers du filtre à parti- cules 20 en entrant par une face amont 2OA et en sortant par une face aval 2OB. La paroi cylindrique 24 est formée de deux tronçons successifs 38, 40 coaxiaux reliés l'un à l'autre par deux brides 42, 44 reliées ensemble par des boulons non représentés. Le tronçon 40 est engagé, à une extrémité, sur un tronçon étage de la bride 44 et, à l'autre extrémité, sur le tronçon convergent 30. Le tronçon cy¬ lindrique 40 y est, par exemple, soudé. Une butée 46 est disposée entre le filtre à particules 20 et le tronçon convergent 30, c'est-à-dire dans la région d'une chambre aval 47 du disposi¬ tif délimitée par l'enveloppe 24 et la face aval 2OB du filtre à particules. Cette butée 46 est formée d'une bague annulaire partiellement enga¬ gée autour de l'extrémité avant du filtre à particules 20. Un intervalle 48 permettant la circulation des gaz d'échappement est ménagé axialement entre la butée 46 et le tronçon convergent 30. De même, la surface latérale de la butée 46 est irrégulière, ménageant ainsi, entre la butée et le tronçon cylindrique 40 des passages longitudinaux 49 de sorte que les gaz d'échap¬ pement sont libres de circuler entre le tronçon cylindrique 40 de l'enveloppe et la butée. Comme connu en soi, une nappe 50 de maintien du filtre à particules 20 dans l'enveloppe est enroulée autour du filtre à particules et est interpo¬ sée entre celui-ci et le tronçon cylindrique 40. Cette nappe est formée d'une virole ouverte longitudinalement qui, comme représenté sur les figures 1 et 2, présente deux bords longitudinaux 52 s'étendant parallèlement l'un à l'au- tre en étant écartés de un à trois centimètres. Ces deux bords longitudinaux s'étendent suivant une génératrice du filtre à particules 20. Ils délimitent entre eux un canal 54 communiquant avec la chambre aval 47 délimitée par l'enveloppe 24 et la face aval du filtre à particules. La communication entre le canal 54 et la chambre 56 s'établit au travers de la butée perméable 46 et de l'intervalle 48. La nappe 50 est réalisée dans un matériau essentiellement imper¬ méable aux gaz. Elle est formée par exemple d'un ensemble de fibres as- semblées et forme un matériau intumescent. L'épaisseur de la nappe est comprise entre 3 mm et 10 mm. La nappe s'étend axialement sur plus de la moitié de la longueur du filtre à particules depuis la face aval de celui-ci. Toutefois, un intervalle dé- pourvu de nappe est ménagé entre la face aval du filtre et la nappe 50 pour former un espace libre annulaire 58. Une nappe auxiliaire 60 est disposée autour du filtre à particules 20 entre la face amont 2OA de celui-ci et la nappe principale 50. Cette nappe auxiliaire 60 s'étend sur toute la périphérie du filtre à particules et forme un joint annulaire étanche aux gaz ceinturant complètement le filtre à particules. L'épaisseur et la composition de la nappe auxiliaire 60 sont identiques à cel¬ les de la nappe 50. Un espace libre annulaire 62 est délimité entre les bords d'extrémité en regard des nappes 50 et 60. Un piquage 70 de mesure de la pression dans la chambre aval 47 est ménagé au travers de la paroi cylindrique 40 et débouche dans l'espace li¬ bre 62 en bout du canal 54. Comme illustré sur la figure 2, ce piquage présente un orifice 72 gé¬ néralement circulaire ménagé dans la paroi cylindrique 40. Une douille ta- raudée 74 est soudée dans cet orifice. Cette douille est propre à recevoir un écrou complémentaire 76 fileté extérieurement de retenue d'un tube cintré 78 présentant, à son extrémité, un collet 80 propre à être enserré entre le fond de la douille 74 et l'écrou 76. La tubulure 78 présente à son extrémité des moyens de liaison d'une durite propre à être reliée à un capteur de mesure de pression non repré¬ senté. Avantageusement, un autre piquage est ménagé au travers du tron¬ çon cylindrique 40. Cet autre piquage débouche dans l'espace clos 22 for¬ mant une chambre amont du filtre à particules. On conçoit qu'avec un tel agencement, le piquage 70 est déporté au voisinage de la face amont du filtre à particules, c'est-à-dire au voisinage de l'autre piquage. Le piquage 70 permet toutefois la mesure de la pression dans la chambre aval 47 du dispositif, grâce à sa communication avec celle- ci au travers du conduit 54, de l'espace libre 58 et de l'intervalle 48. Un tel dispositif permet donc de déporter le piquage 70, sans que des moyens complexes de guidage du flux gazeux ne soient nécessaires. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le piquage est formé seu¬ lement d'une tubulure 178 dont l'extrémité de liaison au travers de l'orifice 72 est équipée d'une collerette périphérique 180 permettant une soudure di¬ recte contre la paroi cylindrique 40. Suivant encore un autre mode de réalisation, le filtre à particules est équipé, à chaque extrémité axiale, d'un joint torique de section en forme de L. L'extrémité du filtre est emmanchée dans le joint et vient en appui sur une branche du L alors que l'autre branche s'étend entre la surface latérale du filtre à particules et l'enveloppe. Le joint prévu autour de la face amont 2OA du filtre à particules est étanche aux gaz et assure une étanchéité entre le filtre à particules et l'en¬ veloppe tout autour du filtre. Ce joint est formé par exemple d'un assem¬ blage de fibres métalliques et céramiques. Au contraire, le joint prévu autour de la face aval du filtre à particules est formé d'un matériau perméable aux gaz. Il s'agit, par exemple, de fibres métalliques. Ce joint assure seulement un positionnement radial du filtre dans l'enveloppe.