Brevet FR2465073A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne un collecteur pour moteurs à combustion interne et destiné à conduire les gaz brûlés entre le bloc du moteur et le tuyau d'échappement, ce collecteur étant constitué par des conduits formés par des demi-coquilles en tôle qui sont assemblées par soudage au niveau de leur plan de séparation commun. Les moteurs à combustion interne de fabrication classi- que comportent des collecteurs réalisés par moulage et qui, en raison de l'épaisseur importante de leurs parois, sont très lourds. Les collecteurs en fonte de ce type résistent bien aux influences thermiques et réduisent de façon favo- rable le niveau sonore résultant des vibrations. Des collecteurs réalisés en assemblant par soudage des tubes en acier n'ont pas pu s'imposer en raison de leur prix de revient élevé et ils présentaient de plus l'inconvénient d'augmenter le niveau sonore par suite de leur grande conductibilité. La demande de brevet allemand 1.576. 357 décrit un collecteur dans lequel à chaque sortie de cylindre est rac- cordé un élément en forme de T qui est composé de deux demi- coquilles et comprend une tubulure de raccordement et un tronçon tubulaire s'étendant transversalement à cette der- nière. Les tronçons tubulaires de plusieurs de ces éléments sont reliés latéralement les uns aux autres au moyen de bri- des. Lors du fonctionnement du moteur, les tronçons tubulai- res risquent de se déformer et de provoquer des fuites au niveau des liaisons par brides. La présente invention a pour objet de créer un col- lecteur de conception légère qui résiste non seulement à des températures élevées mais qui réduit également le niveau sonore. Ces problèmes sont résolus conformément à l'invention par un collecteur qui est caractérisé en ce - que le collecteur se compose de deux demicoquilles, que lés demi-coquilles présentent dans les zones délimitées par ses conduits tubulaires une ou plusieurs traverses planes qui sont situées au niveau du plan de sépa- ration en prenant appui lesunes sur ies autres et qui sont reliées les uns aux autres par soudage, - que chaque demi-coquille se compose de deux tôles d'acier déformées en même temps et dont au moins la tôle intérieure est en acier inoxydable à chauds - qu'une mince couche isolante en une matière réfrac- taire compressible est disposée entre les deux tôles d'acier uniquement au niveau des zones des demi-coquilles formant les conduits tubulaires. Il est connu par le brevet allemand 526.321 d'utiliser une construction de ce type à double paroi pour réaliser des pots d'échappement mais, dans ce cas, il n'est pas nécessai- re de prévoir des mesures particulières pour compenser des contraintes thermiques élevées. Du fait que tout le collecteur est constitué par un as- semblage de deux demi-coquilles qui sont reliées par soudage sur leurs bords et au niveau des traverses, on obtient un ensemble particulièrement résistant à la chaleur et à toute déformation thermique. La fabrication des demi-coquilles, dont les tôles d'acier revêtues de la couche isolante sont déformées en même temps à la presse par emboutissage profond ou par un procédé analogue, est très simple. L'effet amor- tisseur de son est très efficace et il n'est pas entravé par l'absence de la couche isolante au niveau des traverses. Etant donné que la couche isolante n'est prévue que dans les zones des demi-coquilles formant les conduits tubu- laires, cette couche peut 9tre réalisée en plaçant aux en- droits prévus des éléments découpés à partir d'une feuille ou d'une plaque en fibres minérales. L'assemblage par souda- ge s'effectue dans la zone des traverses qui est à proximité du plan de séparation. Cette forme de réalisation permet d'économiser la matière isolante. Il est en outre possible de réduire le prix de re- vient en utilisant pour la tôle intérieure de chaque demi- coquille un acier allié et pour la tôle extérieure un acier ordinaire non allié. Une forme de réalisation préférée prévoit que les demi-coquilles comportent au moins deux conduits courbes reliant chacun les ouvertures d'échappement de deux cylin- dres. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres en liane dont l'ordre d'allumage est de 1,3,4,2 ou 1,2,4,3, il est avantageux, pour des raisons de rendement, de relier le premier et le quatrième cylindre au moyen d'un conduit tu- bulaire courbe à grand rayon et le deuxième et le troisième cylindre au moyen d'un conduit courbe à petit rayon qui est entouré par le premier conduit. Cette forme de réalisation est en outre la moins encombrante du fait que ses dimen- sions dans un plan perpendiculaire aux conduits tubulaires incurvés ne dépassent que légèrement le diamètre de ces derniers. En fonction de la place disponible,les conduits tubulaires peuvent être incurvés sous une forme sensible- ment semi-circulaire mais ils peuvent également présenter des formes différentes, par exemple asymétriques. Le col- lecteur suivant l'invention convient également à un moteur à cinq cylindres en prévoyant un conduit de dérivation sur l'un des conduits courbes. On peut limiter efficacement les contraintes thermi- ques en reliant à l'une des demi-coquilles de chaque conduit courbe une tubulure de sortie dont l'extrémité li- bre porte une bride permettant de relier cette tubulure au tuyau d'échappement. Une tubulure de raccordement de ce type compense les dilatations ther eni c'Rage&flt de forme. Diverses autres caractéristiques de l'invention res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention se rapportant, à titre d'exemple non limitatif, à un col- lecteur destiné à un moteur à quatre cylindres en ligne, est représentée aux dessins annexés. La Fig.1 est une vue de dessus d'un collecteur sui- vant l'invention. La Fig. 2 est une élévation latérale partiellement en coupe suivant la ligne II-II du collecteur de la Fig.i. La big. 3 est une élévation latérale du collecteur vu suivant la ligne III-III de la Fig. 2. La Fig. 4 montre, à plus grande échelle, le détail IV de la Fig. 3. Le collecteur représenté à la Fig. 1 est composé de deux demi-coquilles qui, après-leur assemblage, délimitent un conduit incurvé extérieur 1 et un conduit incurvé inté- rieur 2. Chacune des extrémités ouvertes des conduits incur- vés 1,2 porte une bride 3 permettant de raccorder le collec- teur, de façon étanche, aux ouvertures d'échappement des cy- lindres sur le côté extérieur du bloc d'un moteur à quatre cylindres en ligne non représenté. Comme cela ressort de la coupe I montrant la section transversale des conduits (Fig. 1), les demi-coquilles présentent dans la zone des conduits de larges suages afin d'augmenter leur rigidité. Les deux demi-coquilles 5,6 (Fig. 2) sont reliées, l'une à l'autre, par des soudures effectuées dans le plan de séparation 7 le long des bordsaussi bien à l'extérieur 8 qu'à l'intérieur 9, entre les conduits incurvés en 10 ainsi que le long des bords 11, 12 de la traverse 13 prévue entre les conduits. Des points de soudure supplémentaires peuvent également être prévus au niveau de la surface de la traverse 13. Les deux conduits incurvés 1,2 sont reliés chacun par l'inter- médiaire d'un collet de raccordement 14,15 et d'une bride commune 16 à des tuyaux d'échappement (Fig. 3). La partie en coupe à la Fig. 2 montre, en tant qu'orga- ne de fixation supplémentaire, une vis 17 qui traverse une ouverture 18 de la traverse 13 ainsi qu'un alésage 19 de la bride 16 et est vissée dans la bride 20 du tuyau d'échap- pement. La traverse 13 présente également deux trous 18 (Fig. 1) qui servent au montage et au maintien du collec- teur au moyen de vis afin d'éliminer toute vibration. L'élévation latérale de la Fig. 3 montre deux tuyaux d'échappement 21,22 qui sont fixés, au moyen de leur bride commune 20, sur la bride 16 sur le côté inférieur du collec- teur par l'intermédiaire d'une liaison à vis non représen- tée. La coupe de la Fig.4 illustre que les demi-coquilles sont composées d'une tôle d'acier extérieure 2), résistant de préférence à la chaleur et présentant une épaisseur d'environ 1,5 mm, et d'une tôle d'acier intérieure 24, de préférence inoxydable à chaud et d'une épaisseur d'environ 0,5 mm. Une couche isolante 25 en fibres céramiques, par exemple à base de silicate d'aluminium, se trouve compri- mée entre ces tôles mais sans être prise entre les bords périphériques 8. Lors de la mise en forme des tôles d'acier, la couche isolante présentant initialement une épaisseur de 6 mm, est comprimée et son épaisseur est réduite à 2 mm. 246S073 R ENDICATIONS 1.- Collecteur pour moteurs à combustion interne et destiné à conduire les gaz brûlés entre le bloc du moteur et le tuyau d'échappement, ce collecteur étant constitué par des conduits formés par des demi-coquilles en tôle qui sont assemblées par soudage au niveau de leur plan de séparation commun, caractérisé en ce - que le collecteur se compose de deux demi-coquilles (5,6), - que les demi-coquilles (5,6) présentent dans les zones délimitées par les conduits tubulaires une ou plu- sieurs traverses planes (13) qui sont situées au niveau du plan de séparation en prenant appui les unes sur les autres et qui sont reliées les unes aux autres par soudage, - que chaque demi-coquille (5,6) se compose de deux tôles d'acier (23,24) déformées en même temps et dont au moins la tôle intérieure est en acier inoxydable à chaud, - qu'une mince couche isolante (25) en une matière réfractaire compressible est disposée entre les deux tôles d'acier (23,24) 'uniquement au niveau des zones des demi- coquilles (5,6) formant les conduits tubulaires. 2.- Collecteur suivant la revendicetion 1, caracté- risé en ce que les demi-coquilles (5,6) délimitent au moins deux conduits tubulaires incurvés (1,2) dont chacun relie les ouvertures d'échappement de deux cylindres. 3.- Collecteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une des demi-coquilles de chaque conduit incurvé présente une tubulure de sortie (14,15) dont l'extrémité libre est reliée à une bride (16) permettant le raccordement du tuyau d'échappement (21,22). 4.- Collecteur suivant l'une des revendications 1 à 3 et destiné à un moteur à quatre cylindres en ligne, caractérisé en ce qu'un premier conduit incurvé (1), reliant le premier et le quatrième cylindre, entoure concentriquement un deuxième conduit incurvé (2) reliant le deuxième et le troisième cylindre et en ce que les tubulures de sortie et de raccordement (14,15) des deux conduits incurvés (1,2) présentent une bride commune (16). 5.- Collecteur suivant la revendication 1, caracté- ris6 en ce que chaque demi-coquille '(5,6) comprend une t8- le intérieure (24) en acier allié et une tôle extérieure (23) en acier non allié. 6.- Collecteur suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que la couche isolante (25) se présente, avant mise en forme, entre les tôles d'acier (23, 24), sous for-- me d'une découpe pratiquée dans une feuille ou plaque en fibres minérales et adaptée à la forme définitive des conduits tubulaires.