FR2920821A1 - Dispositif de depollution des gaz d'echappement - Google Patents

Dispositif de depollution des gaz d'echappement Download PDF

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Abstract

Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un boîtier (1) avec une entrée (E) et une sortie (S) de gaz d'échappement, au moins un organe de dépollution (2) disposé à l'intérieur du boîtier (1), un circuit EGR dont le piquage de recirculation des gaz d'échappement est disposé en aval de l'organe de dépollution (2), caractérisé en ce que le circuit EGR comporte au moins un élément (20;30) de filtration de particules non combustibles.

Description

1 DISPOSITIF DE DEPOLLUTION DES GAZ D'ECHAPPEMENT La présente invention concerne les dispositifs de dépollution, placés dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Plus précisément, elle concerne un dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant au moins un organe de dépollution, et un circuit EGR comportant un piquage de recirculation des gaz d'échappement disposé en aval de cet organe de dépollution. La recirculation des gaz d'échappement peut être communément appelée EGR (pour Exhaust Gas Recirculation), RGE (pour Recirculation des Gaz à l'Echappement), RGB (pour Recirculation des Gaz Brûlés), ou encore GBR (pour Gaz Brûlés Recirculés). Un circuit de recirculation des gaz d'échappement peut être du type à basse pression , pour spécifier un piquage des gaz d'échappement qui se trouve en aval de la turbine d'un turbocompresseur et d'un organe de dépollution pouvant faire partie d'un ensemble plus complexe de dépollution. Ces gaz recirculés sont plus propres, car ils sont passés au préalable par l'ensemble de dépollution. Cependant, lors de tests de dispositifs de dépollution utilisant un tel piquage de recirculation, on a constaté que des particules de nature non combustibles étaient convoyées par ces gaz recirculés vers le système d'admission du moteur. II peut s'agir de particules provenant de l'élément de dépollution, tel un filtre à particules, et son enveloppe, appelée MAT, qui entoure le filtre. De plus, dans le cas où les gaz recirculés sont renvoyés vers l'admission, en amont d'un système de compression, comme par exemple le compresseur d'un turbocompresseur, ces particules peuvent endommager la roue du compresseur. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus, en proposant un dispositif de dépollution des gaz d'échappement dans lequel le circuit de gaz EGR comporte un élément de filtration de particules non combustibles. Mais l'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre illustratif, et dans lesquels : la figure 1 montre de façon schématique un premier mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention ; la figure 2 détaille la zone intitulée A sur la figure 1 ;
2 les figures 3 et 4 montrent de façon schématique un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de dépollution selon l'invention ; les figures 5 et 6 montrent de façon schématique une variante de forme de l'élément de filtration. Comme illustré à la figure 1, le dispositif comporte un boîtier 1. Le boîtier 1 comporte une entrée E des gaz d'échappement qui proviennent du moteur (non représenté), et une sortie S des gaz d'échappement. Le boîtier 1 renferme un filtre à particules 2 dont le pain 3 du filtre est entouré par une enveloppe 4 appelée MAT. Des particules de matières non combustibles peuvent se détacher du pain 3 du filtre et l'enveloppe 4. Le dispositif comporte un circuit de gaz EGR basse pression. Le circuit EGR comporte un piquage de recirculation des gaz d'échappement. Ce piquage est réalisé sur le boîtier 1 par un orifice 5 disposé en aval du filtre à particules 2. Un tuyau 6, appelé tuyau EGR basse pression, est par exemple soudé sur la paroi externe du boîtier 1 au niveau de l'orifice 5, pour recevoir la part des gaz d'échappement sortant du filtre à particules 2 qui sont destinés à être renvoyés vers le système d'admission du moteur. Avec un tel piquage de recirculation, des particules de nature non combustibles peuvent être convoyées par cette part des gaz d'échappement. Il peut s'agir de particules provenant du pain 3 du filtre à particules et son enveloppe 4 qui l'entoure. Un inconvénient majeur vient du fait que, dans le cas où les gaz recirculés sont renvoyés en amont de la roue du compresseur d'un turbocompresseur équipant le moteur, ces particules peuvent endommager cette roue. Pour pallier cet inconvénient, selon l'invention, le circuit de gaz EGR comporte un élément de filtration de particules non combustibles. Cet élément de filtration, qui peut être constitué d'un support métallique tressé et d'un média filtrant, est approprié pour la filtration des particules non combustibles dont la taille dépasse 0,2 mm. Le type de média filtrant dépend de la température des gaz. Par exemple, selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, l'élément de filtration 20 est disposé juste à la sortie du filtre à particules 2. La température des gaz d'échappement à cet endroit peut être très élevée (jusqu'à plusieurs centaines de degrés). Par conséquent, le média filtrant est de type tamis métallique, et la matière est par exemple un acier austénitique. Dans un autre exemple non représenté, lorsque le circuit EGR basse pression est équipé d'un refroidisseur des gaz d'échappement (appelé également échangeur thermique), et que l'élément de filtration se trouve en aval de ce refroidisseur, les températures des gaz d'échappement permettent d'utiliser un média synthétique selon les techniques connues du spécialiste. Le média filtrant, renforcé par le support métallique, se présente sous une forme plane. Cependant, pour augmenter la surface du média filtrant et diminuer la perte de charge liée à l'élément filtrant dans le circuit EGR basse pression, la forme peut être conique 31 (conformément à la figure 5), ou encore plissée 32 (conformément à la figure 6). Pour y parvenir, le média filtrant plat renforcé par le support métallique peut être mis en forme pour qu'il devienne conique ou plissé. Dans le premier mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, l'élément de filtration 20 recouvre l'orifice 5 sur la paroi intérieure du boîtier 1. L'élément de filtration 20 est alors soudé sur la paroi intérieure du boîtier 1 autour de l'orifice 5. Le cordon de soudure 21 assure le maintien de l'élément de filtration 20. Selon une variante de réalisation, l'élément de filtration peut, de la même façon, être disposé à une extrémité d'un tuyau du circuit EGR. Dans un deuxième mode de réalisation représenté aux figures 3 à 6, l'élément de filtration 30 est disposé dans un tuyau EGR basse pression au niveau d'une bride de fixation. L'élément de filtration 30 peut faire partie d'un élément d'étanchéité 10 qui est interposé entre deux brides d'assemblage 7 et 9 venant en contact l'une contre l'autre. Dans ce mode de réalisation, le circuit EGR comporte deux tuyaux 6 et 8 assemblés de manière étanche au moyen de l'élément d'étanchéité 10 qui comporte l'élément de filtration 30.
Le tuyau EGR basse pression 6 comporte la bride 7 destinée à venir en contact avec la bride 9 d'un tuyau 8 du circuit EGR. Le joint d'étanchéité 10 est interposé entre ces deux brides 7 et 9. Les brides 7 et 9 et le joint 10 définissent chacun deux orifices 11 pour le passage de vis de fixation (non représentées). Le joint 10 définit un orifice pour le passage des gaz EGR. C'est à cet endroit que se trouve l'élément de filtration 30 qui est intégré au joint 10. Par exemple l'élément de filtration 30 peut se trouver pris entre deux feuilles métalliques qui forment le joint d'étanchéité 10. Un avantage de ce mode de réalisation est qu'il est possible de changer ou de nettoyer l'élément de filtration 30 plus facilement, simplement en démontant l'assemblage des brides de fixations, lors d'une opération de maintenance par exemple. Selon un aspect complémentaire de l'invention, et conformément à la figure 1, le boîtier 1 peut comporter un déflecteur 15, placé entre le filtre à particules 2 et le piquage de recirculation réalisé par l'orifice 5 d'entrée des gaz EGR. Le déflecteur 15 peut également être prévu pour orienter le flux de gaz d'échappement sortant du filtre à particules 2 vers la sortie S du boîtier 1. Le déflecteur 15 permet de compléter, en amont du piquage, la filtration de l'élément filtrant, en déviant le flux de gaz d'échappement de l'orifice 5 et des particules de matière non combustible convoyées par ce flux. Les particules les plus grosses seront alors envoyées par le déflecteur 15 directement vers la sortie du boîtier 1. De plus, le déflecteur 15 empêche les gaz d'échappement sortant du filtre à particules 2 de venir directement en contact avec l'élément de filtration 20 du premier mode de réalisation, ce qui permet d'améliorer sa tenue thermomécanique. Le déflecteur 15 peut, de manière non limitative, consister en un morceau de tôle, soudé à la paroi intérieure du boîtier 1, et résistant aux températures des gaz d'échappement. Le déflecteur 15 peut également consister en une déformation de la paroi du boîtier 1 pratiquée de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier 1. Selon un autre aspect complémentaire, l'invention consiste également en un véhicule automobile qui comporte un dispositif de dépollution tel que décrit ci-dessus. Le dispositif de dépollution est monté sur le véhicule de telle sorte que le piquage de recirculation soit incliné vers le haut pris par rapport au plan horizontal du véhicule. Un tel montage permet également d'éviter que des particules non combustible ne viennent frapper directement l'élément de filtration 20 du premier mode de réalisation, et aussi d'empêcher qu'elles passent dans le circuit EGR basse pression.25

Claims (10)

Revendications
1) Dispositif de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un boîtier (1) avec une entrée (E) et une sortie (S) de gaz d'échappement, au moins un organe de dépollution (2) disposé à l'intérieur du boîtier (1), un circuit EGR dont le piquage de recirculation des gaz d'échappement est disposé en aval de l'organe de dépollution (2), caractérisé en ce que le circuit EGR comporte au moins un élément (20;30) de filtration de particules non combustibles.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de dépollution est un filtre à particules (2).
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (20;30) de filtration est approprié pour la filtration des particules non combustibles dont la taille est supérieure à 0,2 mm.
4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de filtration (20;30) est constitué d'un support métallique tressé et d'un média filtrant .
5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le média filtrant est de type tamis métallique.
6) Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément de filtration est soudé sur la paroi intérieure du boîtier (1) autour d'un orifice (5) du piquage de recirculation des gaz d'échappement.
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit EGR comporte au moins deux tuyaux (6,8) assemblés de manière étanche au moyen d'un élément d'étanchéité (10) qui comporte l'élément de filtration (30).
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un déflecteur (15), placé entre l'organe de dépollution (2) et le piquage de recirculation.
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le déflecteur (15) est prévu pour orienter le flux de gaz d'échappement sortant de l'organe de dépollution (2) vers la sortie (S) du boîtier (1). 5 6
10) Véhicule automobile comportant un dispositif de dépollution des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de dépollution est monté sur le véhicule de tel sorte que le piquage de recirculation soit incliné vers le haut pris par rapport au plan horizontal du véhicule.
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