Brevet FR2613426A1 — publié le 19881007

La présente invention concerne les moteurs à deux rangées de cylindres en V pouvant être intégrés, notamment, à des groupes motopropulseurs disposés transversalement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. Dans de tels moteurs, le dispositif d'admission est en général disposé dans le volume compris entre les deux branches du V, tandis que le dispositif d'échappement est disposé à l'extérieur de ce volume. En d'autres termes, les conduits d'admission débouchent sur les faces des culasses dirigées vers l'intérieur des branches du V, tandis que les conduits d'échappement s'étendent à partir des faces de ces memes culasses dirigées vers l'extérieur des branches du V. Les conduits d'échappement de chaque rangée de cylindres sont reliés à deux tubulures d'échappement séparées disposées de part et d'autre du moteur et qui peuvent être soit maintenues séparées, soit regroupées en une tuyauterie unique, reliée à un tuyau et à un pot d'échappement communs. L'utilisation de tels moteurs pose un certain nombre de problèmes. notamment lorsque le groupe motopropulseur doit être disposé transversalement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. Ces problèmes sont notamment les suivants - Il est difficile de faire passer sous le moteur la tubulure d'échappement de la rangée de cylindres située le plus en avant et de la raccorder à la tubulure d'échappement arrière, dans une zone où se trouvent déjà la crémaillère de direction et le mécanisme de commande de la boite de vitesses. - Les tubulures d'échappement des deux rangées de cylindres ont des longueurs très différentes, ce qui entraine un accord difficile à réaliser et un défaut de régularité de fonctionnement du moteur - lorsqu'un pot catalytique est. utilisé, la distance le séparant des sorties d'échappement des culasses est nécessairement grande, au moins pour l'une des tubulures, ce qui nuit au bon fonctionnement dudit pot - lorsque les deux tubulures sont regroupées et reliées à un même tuyau d'échappement, il est souhaitable de pouvoir disposer une rotule au voisinage de cette zone de raccordement.Dans la configuration connue, cette rotule devant se trouver nécessairement après le regroupement des deux tubulures, est très éloignée de l'axe d'inertie transversal du moteur, ce qui n'est pas favorable - Un tel agencement se prête mal à l'implantation d'un turbo-compresseur - Un moteur ainsi équipé et disposé transversalement a un encombrement suivant la direction longitudinale du véhicule, qui est très important, puisqu'augmenté de l'encombrement des conduits et tubulures d'échappement de part et d'autre du moteur. Le but de cette invention est de proposer un moteur à deux rangées de cylindres en V, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui soit donc particulièrement adapté à pouvoir être intégré à un groupe motopropulseur disposé transversalement. A cet effet l'invention a pour objet un groupe motopropulseur comprenant un moteur à deux rangées de cylindres disposées en V et formant les deux branches de ce V, et un dispositif de transmission entrainé par le moteur et adapté pour entrainer des roues motrices d'un véhicule, chaque rangée de cylindres du moteur comprenant une culasse, un dispositif d'admission disposé dans le volume compris entre les branches du V, et un dispositif d'échappement comportant des conduits d'échappement s'étendant à partir des culasses de chaque rangée de cylindres du moteur, caractérisée en ce que les conduits d'échappement sont également situés dans le volume délimité entre les branches du V, entre le moteur proprement dit et le dispositif d'admission. Suivant d'autres caractéristiques - les conduits d'échappement débouchent dans deux tubulures d'échappement disposées parallèlement aux rangées de cylindres, jusqu'au niveau du dispositif de transmission disposé en bout du moteur - les deux tubulures d échappement se raccordent à un meme tuyau d'échappement par l'intermédiaire d'un joint à rotule disposé à proximité de l'axe d'inertie du groupe motopropulseur - le groupe étant disposé transversalement dans un véhicule automobile, les tubulures d'échappement sont coudées en direction de l'arrière du véhicule, au voisinage de leur extrémité raccordée au tuyau d'échappement, et la rangée de cylindres disposée le plus en arrière, est déçalée par rapport à l'autre rangée de cylindres, suivant une direction transversale, dans une direction opposée à celle où se trouve le dispositif de transmission - les tubulures d'échappement constituent un collecteur raccordé à la turbine d'un turbo-compresseur disposé au-dessus du dispositif de transmission et dont l'axe est sensiblement perpendiculaire au plan de symétrie du moteur - les tubulures d'échappement sont solidai res l'une de l'autre et maintenues par rapport au moteur au moyen de tiges en métal élastique fixées sur le bloc-cylindres du moteur et s'étendant sensiblement dans le plan de symétrie de celui-ci - les tubulures d'échappement sont enveloppées d'une gaine thermiquement isolante. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un groupe motopropulseur selon l'invention, disposé transversalement dans un véhicule la figure 2 est une vue de dessus du groupe motopropulseur de la figure 1, le dispositif d'admission étant omis la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 d'une variante la figure 4 est une vue en coupe d'une autre variante prise suivant une ligne 4-4 de la figure 3. On a représenté aux figures 1 et 2 un premier mode de réalisation d'un agencement selon l'invention. Un groupe motopropulseur M est disposé transversalement dans le compartiment avant moteur d'un véhicule. Ce groupe comprend un moteur proprement dit en V, c'est-à-dire comprenant deux rangées de cylindres formant les deux branches d'un V. Le moteur comprend de façon classique un bloc-cylindres 10 surmonté d'une culasse 11 pour chaque rangée de cylindres et auquel est accolé un dispositif de transmission comprenant une boite de vitesses 12 et un différentiel 13 à partir duquel s'étendent deux arbres 14 reliés aux roues motrices du véhicule (non représentées). On a désigné sur le dessin par X-X l'axe du vilebrequin du moteur, Y-Y l'axe des arbres de sortie du différentiel, par I l'axe d'inertie transversal du groupe et par S le plan de symétrie du moteur. Ce dernier est équipé d'un dispositif d'admission désigné dans son ensemble par la référence 15 et qui peut être de tout type convenable, à carburateur ou à injection. Ce dispositif est relié par des conduits d'admission 16 à chacun des cylindres et l'ensemble d'admission est disposé, comme connu en soi dans la partie supérieure du volume délimité entre les deux rangées de cylindres ou en d'autres termes entre les deux branches du V. Selon l'invention, les conduits d'échappement 17 associés aux deux rangées de cylindres. s'étendent à partir des faces des culasses disposées à l'intérieur des branches du V, entre le moteur et le dispositif d'admission. Ces conduits d'échappement débouchent dans deux tubulures 18 qui s'étendent parallèlement aux deux rangées de cylindres, jusque dans une zone située à peu près au droit du dispositif de transmission. Dans cette zone, les tubulures d'admission sont coudées et raccordées par une liaison à rotule 19 à un tuyau d'échappement 20 lui-même relié à un dispositif d'échappement connu en soi. La rotule 19 est disposée à proximité de l'axe d'inertie I du groupe motopropulseur. Les deux tubulures d'échappement sont de préférence solidaires l'une de l'autre et réunies par un voile central 21 par lequel elles sont reliées au moteur. De préférence. cette liaison est réalisée par plusieurs tiges 22 réalisées en métal élastique et présentant une longueur relativement importante, ces tiges étant fixées à une extrémité au bloc-cylindres et à leur autre extrémité sur le voile 21, par exemple au moyen de liaisons à filetage. De préférence, les tiges 22 sont disposées dans le plan de symétrie S du moteur. Par ailleurs, et comme représenté à la figure *, un joint compressible 23 peut être disposé à l'interface entre chaque conduit d'échappement et la culasse adjacente. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le moteur est équipé d'un turbo-compresseur~30 0 dont la partie turbine 31 est reliée aux tubulures d'échappement isba, les gaz sortant dé cette turbine par un tuyau 32 lui-meme relié par une liaison à rotule 33 à un tuyau d'échappement classique 34. Le turbo-compresseur est disposé au-dessus du dispositif de transmission, et son axe est perpendiculaire au plan de symétrie du moteur. Le compresseur 35 de cet ensemble est de façon connue placé sur le circuit d'admission du moteur, la majeure partie de ce circuit ayant été omise sur la figure 3. On retrouve par ailleurs dans cette variante la même disposition d'ensemble des conduits et des tubulures d'échappement, déjà décrite à propos des figures 1 et 2. La figure 4 illustre un mode de réalisation dans lequel les conduits et tubulures d'échappement sont calorifugés. Un tel calorifugeage est souhaitable, pour éviter une surchauffe de l'intérieur du moteur ainsi que pour améliorer le fonctionnement d'un pot catalytique équipant éventuellement le circuit d'échappement. Ce calorifugeage peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple au moyen d'un écran thermique en tôle ou d'une plaque sandwich ou encore d'un gainage isolant. On a représenté à la figure 4 un enrobage complet de la tubulure avec un matériau isolant 36. Etant donné que les vis de fixation centrales verticales suppriment les brides usuelles-de fixation sur la culasse, ainsi que tous les problèmes d'accessibilité liés à la présence de telles brides, il est possible de constituer un bloc massif dans lequel les tubulures sont totalement intégrées. Ce bloc peut être obtenu par injection d'un matériau isolant dans un moule dans lequel les tubulures ont été préalablement introduites, ou encore être constitué par deux éléments complémentaires venant s'emboiter de part et d'autre des tubulures et des conduits d'échappement. L'agencement que l'on vient de décrire répond bien aux objectifs fixés. En effet - la disposition- des conduits et des tubulures d'échappement dans le volume compris entre les deux rangées de cylindres et le dispositif d'admission permet d'avoir des longueurs d'échappement à peu près identiques pour les deux rangées de cylindres elle permet un regroupement facile des deux tubulures d'échappement et l'implantation d'une rotule en un emplacement optimal, proche de l'axe d'inertie du groupe motopropulseur - l'encombrement du moteur, suivant la direction longitudinale du véhicule, est réduit puisque cet encombrement est limité à la distance comprise entre les deux points extrêmes des culasses des deux rangées de cylindres et n'est pas augmenté par la présence de conduits et tubulures d'échappement;; - les faces externes des culasses sont dégagées et peuvent être utilisées, selon les configurations du moteur, pour l'implantation d'injecteurs, de bougies de préchauffage, ou de bougies d'allumage. De même et comme on l'a représenté à la figure 3,l'implantation d'un turbo-compresseur est particulièrement aisée et n'oblige pas par exemple à modifier l'emplacement de la rotule placée sur le tuyau d'échappement. On voit également à la figure 1 que ce dernier peut passer au-dessus de la crémaillère de direction 37 et ne risque pas d'interférer avec le mécanisme de commande de boite de vitesses, non représenté au dessin mais qui se trouve généralement à proximité de cette boite de vitesses, juste derrière le groupe moto-propulseur. Le mode de liaison entre les tubulures d'échappement et le moteur, ainsi que la présence de joints élastiques à l'interface entre les conduits d'échappement et les culasses permet d'absorber les variations dues à la dilatation des différentes pièces et confère à l'ensemble une excellente tenue. R6VENDICATIONS 1. Groupe motopropulseur comprenant un moteur (M > à deux rangées de cylindres disposées en V et formant les deux branches de ce V, et un dispositif de transmission (12,13) entrainé par le moteur et adapté pour entrainer des roues motrices d'un véhicule, chaque rangée de cylindres du moteur comprenant une culasse (11), un dispositif d'admission (15,16) disposé dans le volume compris entre les branches du V, et un dispositif d'échappement comportant des conduits d'échappement s'étendant à partir des culasses de chaque rangée de cylindres du moteur, caractérisé en ce que les conduits d'échappement (17) sont également situés dans le volume délimité entre les branches du V, entre le moteur proprement dit et le dispositif d'admission (15,16), et débouchent dans deux tubulures d'échappement (18) disposées parallèlement aux rangées de cylindres. jusqu'au niveau du dispositif de transmission disposé en bout du moteur. 2. Groupe motopropulseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux tubulures d'échappement (18) se raccordent à un même tuyau d'échappement (20) par l'intermédiaire d'un joint à rotule (19) disposé à proximité de l'axe d'inertie (I) du groupe motopropulseur. 3. Groupe motopropulseur suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que le groupe étant disposé transversalement dans un véhicule automobile, les tubulures d'échappement (18) sont coudées en direction de l'arrière du véhicule, au voisinage de leur extrémité raccordée au tuyau d'échappement (20), et la rangée de cylindres disposée le plus en arrière. est décalée par rapport à l'autre rangée de cylindres, suivant une direction transversale, dans une direction opposée à celle oU se trouve le dispositif de transmission (12, 13). 4. Groupe motopropulseur suivant la revendication 2 ,caractérisé en ce que les tubulures d'échappement (18a) constituent un collecteur raccordé à la turbine (31) d'un turbo-compresseur (30) disposé au-dessus du dispositif de transmission (12,13) et dont l'axe est sensiblement perpendiculaire au plan de symétrie (S) du moteur. 5. Groupe motopropulseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à i, caractérisé en ce que les tubulures d'échappement (18) sont solidaires l'une de 1 autre et maintenues par rapport au moteur au moyen de tiges en métal élastique (22) fixées sur le bloc-cylindres du moteur et s'étendant sensiblement dans le plan de symétrie (S) de celui-ci. 6. Groupe motopropulseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les conduits et/ou les tubulures d'échappement (17, 18) sont enveloppées d'une gaine (36) thermiquement isolante. 7. Groupe motopropulseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des joints compressibles (23) entre les faces en appui des culasses et des conduits d'échappement.