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(11) | EP 0 780 552 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Pot d'échappement de véhicule automobile |
| (57) L'invention concerne un pot d'échappement de véhicule automobile, constitué d'une
enveloppe extérieure (1), une enveloppe intérieure (2) et une partie centrale (3)
constituée de tubulures perforées (4 et de cloisons transversales (5) assemblées entre
elles pour former un chicane, appelée tripaille. La partie centrale (3) est réalisée en un acier émaillé, l'acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids:
ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation. |
[0002] Un pot d'échappement de véhicule automobile est constitué d'une enveloppe extérieure, une enveloppe intérieure et une partie centrale constituée de tubulures perforées et de cloisons transversales assemblées entre elles pour former une chicane, appelée tripaille.
[0003] La partie centrale des pots d'échappement, ainsi que leur enveloppe intérieure doivent résister aux agressions très acides et très basiques des condensats qui se forment en cours d'utilisation lors de la détente dans celui-ci des gaz brûlés du moteur à combustion du véhicule automobile.
[0004] En effet, dans un pot d'échappement, circulent des condensats qui passent régulièrement en fonction de l'utilisation du véhicule automobile d'un pH égal à 2 à un pH égal à 12.
[0005] Aussi pour pouvoir résister à la corrosion due à ce type d'agressions, il est connu de réaliser des pots d'échappement dont au moins la partie centrale et l'enveloppe intérieure sont réalisées en acier inoxydable.
[0006] L'inconvénient majeur de ce type de pot d'échappement réside dans son coût élevé du fait du coût élevé de l'acier inoxydable.
[0007] Une solution pour réduire ce coût serait de réaliser des pots d'échappement dont la partie centrale est en acier émaillé.
[0009] D'une part, il y a des problèmes d'adhérence en particulier au niveau des arêtes vives de la partie centrale et surtout les arêtes des trous des tubulures perforées qui constituent ladite partie centrale.
[0010] D'autre part, on rencontre fréquemment des défauts de surface dits "défauts coup d'ongles" qui se traduisent par des petits arrachements d'émail en forme de demi-cercle.
[0011] Enfin, on se heurte à un problème de résistance à la chaleur insuffisante. En raison de l'effet recuisson que subit la partie centrale du pot d'échappement en fonctionnement, il apparaît de petites cloques dans les zones surchauffées de l'émail. Ce phénomène est encore appelé "effet rebouillonnement".
[0012] Il est connu pour remédier à ces inconvénients d'utiliser des émaux spéciaux qui sont suffisamment résistants à la chaleur, ne présentent pas l'effet connu de "recuisson" et qui ne présente pas de fissures à la suite de changements de température.
[0013] Par exemple le brevet européen n° 007 131 décrit un tel type d'émail particulier, dont la fabrication et la mise en oeuvre s'avèrent complexes et donc entraînent un surcoût par rapport à l'utilisation des émaux standards.
[0014] De plus, dans certains cas, il convient d'effectuer plusieurs cuissons différentes de ces émaux pour les stabiliser.
[0015] La mise en oeuvre de ces procédés spécifiques est relativement complexe et engendre un surcoût non négligeable et de ce fait un tel pot d'échappement, dont la partie centrale est émaillée avec ce type d'émail, n'est pas compétitif par rapport à un pot d'échappement dont la partie centrale est en acier inoxydable.
[0016] La présente invention propose un pot d'échappement pour véhicule automobile, résistant aux agressions sévères des condensats qui se forment dans sa partie centrale, et qui soit d'un coût faible.
[0017] La présente invention a pour objet un pot d'échappement de véhicule automobile, constitué d'une enveloppe extérieure, une enveloppe intérieure et une partie centrale constituée de tubulures perforées et de cloisons transversales assemblées entre elles pour former chicanes, caractérisé en ce que au moins la partie centrale est réalisée en un acier émaillé, l'acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 100
- manganèse compris entre 0 et 500
- phosphore compris entre 0 et 30
- soufre compris entre 0 et 40
- aluminium compris entre 0 et 60
- titane compris entre 0 et 200
- cuivre compris entre 0 et 60
- azote compris entre 0 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
[0018] Selon d'autres caractéristiques de l'invention,
- l'enveloppe intérieure est également en acier émaillé, l'acier ayant la composition
suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 100
- manganèse compris entre 0 et 500
- phosphore compris entre 0 et 30
- soufre compris entre 0 et 40
- aluminium compris entre 0 et 60
- titane compris entre 0 et 200
- cuivre compris entre 0 et 60
- azote compris entre 0 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation ;
- l'acier constitutif de la partie centrale ou de l'enveloppe intérieure a la composition
suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 4
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 10 et 15
- soufre compris entre 15 et 40
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 0 et 10
- cuivre compris entre 20 et 30
- azote compris entre 1,5 et 7,5,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 700 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation ;
- le feuillard est bobiné à une température supérieure à 750 degrés Celsius ;
- le recuit de recristallisation est un recuit en bobine expansée ;
[0019] - Selon un autre mode de réalisation, l'acier constitutif de la partie centrale ou de l'enveloppe intérieure a la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 10
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 0 et 20
- soufre compris entre 10 et 30
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 50 et 150
- cuivre compris entre 10 et 60
- azote compris entre 5 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation ;
- le feuillard est bobiné à une température supérieure à 700 degrés Celsius ;
- l'enveloppe extérieure est en acier aluminié ;
- l'enveloppe extérieure est en acier inoxydable ;
- l'enveloppe intérieure est en acier inoxydable.
[0020] Les caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à la suite de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence au dessin annexé, représentant une vue schématique en coupe d'un pot d'échappement de véhicule automobile.
[0021] Comme on le voit sur la figure, un pot d'échappement de véhicule automobile est constitué d'une enveloppe extérieure 1, une enveloppe intérieure 2 et une partie centrale 3.
[0022] La partie centrale 3 est constituée de tubulures perforées 4 et de cloisons transversales 5 assemblées entre elles pour former une chicane permettant la détente des gaz brûlés du moteur à combustion du véhicule automobile.
[0023] Le pot d'échappement comprend également une tubulure d'entrée 6, reliant celui-ci au collecteur d'échappement du moteur et une tubulure de sortie 7 permettant d'évacuer vers l'atmosphère les gaz d'échappement détendus et débarrassés d'une certaine quantité de particules nocives.
[0024] La partie centrale 3 du pot d'échappement selon l'invention est réalisée en un acier émaillé, l'acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 100
- manganèse compris entre 0 et 500
- phosphore compris entre 0 et 30
- soufre compris entre 0 et 40
- aluminium compris entre 0 et 60
- titane compris entre 0 et 200
- cuivre compris entre 0 et 60
- azote compris entre 0 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0025] L'acier est obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation qui peut être indifféremment un recuit base sous cloche ou un recuit en continu.
[0027] La Demanderesse a constaté que l'utilisation d'un tel acier pour réaliser la partie centrale 3 d'un pot d'échappement permet d'émailler cette partie centrale avec un émail de masse résistant à haute température de type standard en utilisant un procédé standard d'émaillage, c'est à dire en plongeant simplement la partie centrale du pot d'échappement réalisé avec un tel acier dans un bain d'émail liquide puis en faisant subir à la partie centrale 3 revêtue un simple recuit de cuisson de l'émail, et ceci tout en s'affranchissant de l'apparition du "défaut coup d'ongle".
[0028] Il a été découvert que le respect de la température de bobinage, la fin du bobinage devant impérativement être effectué à une température supérieure à 600 degrés Celsius, de préférence supérieure à 700 degrés Celsius, est très important pour s'affranchir du "défaut coup d'ongle".
[0029] Selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour s'affranchir de l'effet rebouillonnement, ou effet recuisson, on utilise un acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 4
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 10 et 15
- soufre compris entre 15 et 40
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 0 et 10
- cuivre compris entre 20 et 30
- azote compris entre 1,5 et 7,5,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0030] L'acier est obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 700 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
[0032] Le recuit est un recuit base décarburant en bobine expansée, c'est à dire un recuit sous cloche de la bobine bobinée en spires non jointives.
[0033] Dans un tel recuit, la bobine à spire non jointives est chauffée sous cloche sous atmosphère HNx jusqu'à environ 600 degrés Celsius, puis on continue le recuit en la soumettant à un courant de vapeur d'eau.
[0034] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, pour s'affranchir de l'effet rebouillonnement, on utilise un acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 10
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 0 et 20
- soufre compris entre 10 et 30
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 50 et 150
- cuivre compris entre 10 et 60
- azote compris entre 5 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0035] L'acier est obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation, recuit base ou recuit continu.
[0037] Il a été découvert que la teneur en carbone, azote, soufre et titane est particulièrement importante pour s'affranchir de l'effet rebouillonnement de l'émail.
[0038] Ainsi, en utilisant un des aciers tels que décrits précédemment, on peut réaliser la partie centrale 3 d'un pot d'échappement en acier émaillé, résistant parfaitement à la corrosion, simple de mise en oeuvre, en utilisant un émail de type standard, tout en s'affranchissant des défauts liés à la recuisson de l'émail et des défauts du type "défaut coup d'ongle", et qui soit d'un coût faible.
[0039] L'enveloppe intérieure 2 du pot d'échappement peut être réalisée soit en acier inoxydable, soit en acier aluminié, de même que l'enveloppe extérieure 1.
[0040] On peut également réaliser l'enveloppe intérieure 2 du pot d'échappement en acier émaillé en utilisant pour cela un acier parmi ceux décrits précédemment et en émaillant la face interne de ladite enveloppe 2.
[0041] Le meilleur compromis efficacité, c'est à dire essentiellement tenue à la corrosion, et coût, consiste à réaliser soit un pot d'échappement dont la partie centrale 3 et l'enveloppe intérieure 2 sont en acier émaillé, l'enveloppe extérieure 1 étant en acier aluminié, soit un pot d'échappement dont la partie centrale 3 est en acier émaillé, l'enveloppe intérieure 2 est en acier inoxydable et l'enveloppe extérieure 1 est en acier aluminié.
[0042] Deux pots d'échappement ont été réalisés avec une enveloppe intérieure 2 en acier inoxydable, une enveloppe extérieure 1 en acier aluminié et une partie centrale 3 en acier émaillé.
[0043] La partie centrale 3 du premier pot d'échappement a été réalisée en un acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone égal à 2
- manganèse égal à 270
- phosphore égal à 12
- soufre égal à 22
- aluminium égal à 18
- titane égal à 1
- cuivre égal à 22
- azote égal à 4,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0044] L'acier a été obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage égale à 890 degrés Celsius pour obtenir un feuillard, lequel a été bobiné à une température égale à 760 degrés Celsius, et après laminage à froid, a été soumis à un recuit de recristallisation en bobine expansée.
[0045] Cette partie centrale 3 a été émaillée en la plongeant dans un bain d'émail de masse courant résistant à la chaleur et à la corrosion, ayant la composition suivante en pour-cent poids :
| SiO2 | 54 |
| ZrO2 | 2 |
| P2O5 | 1 |
| B2O3 | 14 |
| Al2O3 | 3 |
| CaO | 4 |
| BaO | 5 |
| Na2O | 11 |
| K2O | 2 |
| Li2O | 2 |
| NiO | 1 |
| CoO | 0,5 |
| CuO | 0,5. |
[0046] La partie centrale 3 du second pot d'échappement a été réalisée en un acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone égal à 2
- manganèse égal à 200
- phosphore égal à 15
- soufre égal à 20
- aluminium égal à 30
- titane égal à 100
- cuivre égal à 40
- azote égal à 9,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0047] L'acier a été obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage égale à 890 degrés Celsius pour obtenir un feuillard, lequel a été bobiné à une température égale à 710 degrés Celsius, et après laminage à froid, a été soumis à un recuit de recristallisation en continu.
[0048] Cette partie centrale 3 a été émaillée en la plongeant dans un bain du même émail que précédemment.
[0049] Ces deux pots d'échappement ont subi avec succès les tests de corrosion, tout en étant de l'ordre de 25 à 30 pour-cent moins chers qu'un pot d'échappement réalisé entièrement en acier inoxydable.
[0050] Outre cet aspect corrosion et cet aspect coût, l'utilisation des aciers émaillés pour réaliser au moins la partie centrale d'un pot d'échappement, ledit acier ayant une composition selon l'invention, permet de garantir une bonne résistance de l'acier émaillé aux chocs thermiques qu'il subit en fonctionnement, c'est à dire que l'on évite la fissuration de l'émail.
[0052] En d'autres termes, l'acier contenant en millièmes de pour cents poids entre 0 et 10 de carbone et entre 50 et 150 de titane présente une meilleure tenue aux chocs thermiques que l'acier contenant en millièmes de pour cents poids entre 0 et 4 de carbone et entre 0 et 10 de titane, lequel présente tout de même une très bonne résistance aux chocs thermiques, meilleure que les aciers doux standards.
1. Pot d'échappement de véhicule automobile, constitué d'une enveloppe extérieure (1),
une enveloppe intérieure (2) et une partie centrale (3) constituée de tubulures perforées
(4) et de cloisons transversales (5) assemblées entre elles pour former chicanes,
caractérisé en ce que au moins la partie centrale (3) est réalisée en un acier émaillé,
l'acier ayant la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 100
- manganèse compris entre 0 et 500
- phosphore compris entre 0 et 30
- soufre compris entre 0 et 40
- aluminium compris entre 0 et 60
- titane compris entre 0 et 200
- cuivre compris entre 0 et 60
- azote compris entre 0 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles,
ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage
dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés
Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
2. Pot d'échappement de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en
ce que l'enveloppe intérieure (2) est également en acier émaillé, l'acier ayant la
composition suivante en millièmes de pour-cent poids:
- carbone compris entre 0 et 100
- manganèse compris entre 0 et 500
- phosphore compris entre 0 et 30
- soufre compris entre 0 et 40
- aluminium compris entre 0 et 60
- titane compris entre 0 et 200
- cuivre compris entre 0 et 60
- azote compris entre 0 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles,
ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage
dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés
Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
3. Pot d'échappement de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé
en ce que l'acier constitutif de la partie centrale (3) ou de l'enveloppe intérieure
(2) a la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 4
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 10 et 15
- soufre compris entre 15 et 40
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 0 et 10
- cuivre compris entre 20 et 30
- azote compris entre 1,5 et 7,5,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles,
ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage
dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 700 degrés
Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
4. Pot d'échappement de véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en
ce que le feuillard est bobiné à une température supérieure à 750 degrés Celsius.
5. Pot d'échappement de véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en
ce que le recuit de recristallisation est un recuit en bobine expansée.
6. Pot d'échappement de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé
en ce que l'acier constitutif de la partie centrale (3) ou de l'enveloppe intérieure
(2) a la composition suivante en millièmes de pour-cent poids :
- carbone compris entre 0 et 10
- manganèse compris entre 150 et 400
- phosphore compris entre 0 et 20
- soufre compris entre 10 et 30
- aluminium compris entre 10 et 50
- titane compris entre 50 et 150
- cuivre compris entre 10 et 60
- azote compris entre 5 et 15,
le reste étant du fer et des impuretés résiduelles,
ledit acier étant obtenu par laminage à chaud à une température finale de laminage
dépassant le point Ar3 pour obtenir un feuillard, lequel est bobiné à une température supérieure à 600 degrés
Celsius, et après laminage à froid, est soumis à un recuit de recristallisation.
7. Pot d'échappement de véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en
ce que le feuillard est bobiné à une température supérieure à 700 degrés Celsius.
8. Pot d'échappement de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (1) est en acier aluminié.
9. Pot d'échappement de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé
en ce que l'enveloppe extérieure (1) est en acier inoxydable.
10. Pot d'échappement de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé
en ce que l'enveloppe intérieure (2) est en acier inoxydable.