Brevet FR2677077A1 — publié le 19921204

DISPOSITIF DE RACCORDEXENT DE CONDUITS D'ECHAPPEMENT ET COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT EOUIPE DE CE DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de raccordement de conduits d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. L'invention vise également un collecteur d'échappement équipé d'un tel dispositif de raccordement. Par définition on appelle collecteur l'ensemble formé par les conduits d'échappement des gaz de combustion s'étendant entre la culasse et la ligne d'échappement. Les moteurs à combustion interne, de conception récente, comportent des collecteurs d'échappement à acoustique adaptée qui permettent une amélioration sensible des performances en aidant à vider les chambres de combustions des gaz d'échappement. Leur principe consiste à générer grâce aux phénomènes de résonnance, une dépression pendant l'ouverture de la soupape d'échappement. Ainsi il a été développé pour les moteurs à quatre cylindres en ligne, un collecteur "3Y" à double sortie, qui associe les cylindres de façon que l'onde de pression, émise par l'un des cylindres, ne contrarie pas 1 'échappement des autres. Ce collecteur consiste donc à coupler les cylindres de façon que les phases d'échappement soient les plus écartées possible. Ce qui conduit à coupler les cylindres 1 et 4 d'une part et 2 et 3 d'autre part grâce aux bras des deux premiers IyZI . Le troisième "Y" réunit les corps des précédents pour permettre le raccordement en un tube unique à la ligne d'échappement. Les dimensions des conduits formant les bras des différents "Y" sont soigneusement calculées, tant au niveau longueur qu'au niveau section. Plusieurs conditions doivent être plus particulièrement respectées, par exemple les longueurs entre les deux bras de chacun des trois "Y" doivent être aussi voisines que possible, les pertes de charge des différents conduits doivent être restreintes et les longueurs des bras de chaque Y relativement importantes. Cette dernière contrainte de longueur oblige à prolonger le collecteur "3Y" jusque sous le véhicule, où il est alors connecté à la ligne d'échappement. Classiquement les deux premiers "Y" se situent dans le compartiment moteur du véhicule et le troisième "Y" assure la descente du bloc moteur et le passage sous le véhicule. Les deux conduits formant les bras de ce troisième "Y", qui peuvent être séparés ou accolés (siamoisés), s'étendent dans le compartiment moteur puis ensuite sous le véhicule. Afin de disposer de deux conduits parfaitement similaires, les conduits sont disposés parallèlement de manière juxtaposée, ainsi les conduits ont environ une même longueur et un même rayon de courbure lors du passage sous le véhicule. Ces contraintes qui pèsent sur les conduits du troisième "Y" obligent, dans le cas d'une disposition transversale du moteur, à torturer les bras des deux premiers "Y" pour positionner leurs extrémités de façon juxtaposée pour assurer la jonction avec les deux conduits descendants du troisième "Y". Ce qui a pour conséquence de compliquer la fabrication du collecteur d'échappement, de prendre beaucoup de place et de générer des pertes de charges importantes. La présente invention a donc pour objet un dispositif de raccordement, destiné à s'insérer dans le collecteur d'échappement entre les deux premiers "Y" et le troisième, qui permet de simplifier les formes du collecteur tout en limitant les pertes de charge. Ce dispositif de raccordement étant à la fois simple et économique à fabriquer et à mettre en place. Le dispositif de raccordement de conduits d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'invention est destiné à assurer la jonction entre des conduits amonts, reliés à la culasse du moteur, et des conduits avals, reliés à la ligne d'échappement. Selon l'invention le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un corps dans lequel est ménagé une pluralité de passages distincts pour l'écoulement des gaz, chaque passage évoluant de manière courbe autour de l'axe longitudinal dudit corps de façon à relier des conduits amonts et avals dont les extrémités à raccorder sont décalées axialement. Selon une autre caractéristique de l'invention ledit corps comporte au moins un alésage central débouchant aux extrémités, cet alésage étant cloisonné longitudinalement par au moins une paroi gauche rigide définissant deux passages distincts s'étendant sur toute la longueur dudit alésage. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit corps comporte un alésage central cylindrique cloisonné longitudinalement par une paroi hélicoïdale, de sorte que chaque passage a une section transversale continûment demicirculaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits passages opèrent entre leurs extrémités respectives une rotation d'environ 90 degrés d'angle autour de l'axe longitudinal dudit corps. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite paroi est fixée, en contact hermétique, audit corps. L'invention vise également un collecteur d'échappement, pour un moteur à combustion interne, de type "3Y" équipé d'un dispositif de raccordement répondant aux caractéristiques précédentes. L'invention concerne plus particulièrement un collecteur d'échappement de type "3Y" destiné à équiper un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, à quatre cylindres en ligne et disposé transversalement. Selon une caractéristique du collecteur suivant l'invention, le dispositif de raccordement assure la jonction entre les deux premiers "Y", constituant les conduits amonts, et le troisième "Y" , constituant les conduits avals. Selon une autre caractéristique de l'invention les extrémités à raccorder des deux premiers 1y7 s'étendent de manière superposée et en ce que les extrémités à raccorder du troisième "Y" s'étendent de manière juxtaposée. Selon une autre caractéristique de l'invention les deux conduits formant les branches de chacun des deux premiers "Y", débouchent directement dans un passage du dispositif de raccordement, de sorte que les passages du dispositif de raccordement constituent les corps de jonction des deux premiers "Y". Selon un mode de réalisation de l'invention le dispositif de raccordement est une pièce rapportée intégrée au collecteur. Selon une variante de réalisation de l'invention le dispositif de raccordement fait bloc avec les conduits amonts ou avals du collecteur, l'ensemble étant directement obtenu par fonderie. Selon une autre mode de réalisation de l'invention la paroi délimitant les deux passages est insérée à la coulée. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un collecteur d'échappement du type concerné par la présente invention. Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif de raccordement (5) suivant l'invention est intégré à un collecteur d'échappement "3Y" destiné à équiper un moteur à combustion interne, non figuré, à quatre cylindres en ligne et disposé transversalement dans le compartiment avant d'un véhicule automobile. Ce collecteur comprend quatre premiers conduits ou tuyaux (la,lb,lc,ld), encore appelés conduits amonts, qui assurent l'évacuation des gaz brûlés de chacun des cylindres. Les conduits amonts, directement fixés à la culasse par l'intermédiaire d'une bride de fixation (2), sont regroupés deux par deux (la,ld), (lb,lc) pour former les deux premiers "Y", respectivement (Yl,Y2). Ces "Y" couplent les cylindres l et 4 d'une part et 2 et 3 d'autre part. Pour respecter les obligations d'équilongueur et de pertes de charges minimales qui optimisent l'évacuation des gaz brillés, les conduits ((la,ld),(lb,lc)) formant les branches de chacun des "Y" (Yl,Y2) s'étendent symétriquement de part et d'autre du plan vertical (plan X-Z). Les quatre premiers conduits qui s'étendent d'abord horizontalement au voisinage de la culasse sont courbés ensuite verticalement axe (Z-Z'), de sorte que les conduits formant les bras de chacun des deux "Y", se rejoignent de façon à ce que les extrémités des deux premiers "Y" s'étendent de manière superposée, c'est à dire symétriquement de part et d'autre du plan (Y-Z). Les deux conduits (3a,3b), formant les bras du troisième "Y" (Y3), s'étendent séparément d'abord verticalement dans le compartiment moteur puis horizontalement sous le véhicule où ils rejoignent la ligne d'échappement, non représentée sur le dessin, à laquelle ils viennent se fixer par l'intermédiaire d'une bride (4), ces deux conduits (3a,3b), sont disposés parallèlement de manière juxtaposée, c'est à dire symétriquement de part et d'autre du plan vertical (X-Z), de la sorte les conduits sont parfaitement identiques malgré leur courbure pour le passage sous le véhicule. Entre les conduits amonts (la,lb,lc,ld) formant les deux premiers "Y" (Yl,Y2) et les conduits avals (3a,3b) du troisième "Y" (Y3), s'étend le dispositif de raccordement (5) chargé d'assurer leur raccordement. Ce dispositif (5) est constitué d'un corps dans lequel est agencé un alésage central (6) sensiblement cylindrique d'axe Z-Z' qui s'étend sur toute la longueur du corps, et débouche aux deux extrémités. A l'intérieur de l'alésage (6) est disposée une paroi (7) de forme hélicoïdale d'axe (Z-Z'). Cette paroi (7), fixée en contact hermétique au corps (5), cloisonne l'alésage (6) en deux passages distincts (6a,6b). Ces passages (6a,6b) admettent des orifices d'entrée, respectivement (8a,8b) de section demi-circulaire disposés de manière superposée et où débouchent les deux premiers "Y" (Yl,Y2), et des orifices de sortie, respectivement (9a,9b), également de section demi-circulaire disposés de manière juxtaposée où embouchent les deux conduits du troisième "Y" (Y3). Ainsi les passages (6a,6b) assurant la jonction entre les conduits amonts (la,lb,lc,ld) et les conduits avals (3a,3b) opèrent entre leur extrémités respectives (8a,9a) et (8b,9b) une rotation autour de l'axe (Z-Z) d'environ 90 degrés d'angle. Les conduits amonts (la,ld) et (lb,lc) débouchent directement dans les orifices d'entrée respectifs (8a) et (8b) des passages (6a) et (6b). Ainsi ce sont les passages du dispositif de raccordement (6a,6b) qui forment les corps de jonction respectifs des deux premiers "Y" (Yl,Y2). L'intégration du corps (5) dans le collecteur peut être réalisée de diverses manières. Soit le corps (5) est réalisé séparément, par usinage, par moulage ou par tout autre procédé de fabrication, il est alors fixé aux conduits amonts et avals par des brides de fixation. Soit le corps (5) fait bloc avec les conduits amont ou aval, l'ensemble étant obtenu directement par fonderie. La mise en place de la paroi (7) à l'intérieur de l'alésage (6) peut être obtenu par emmanchement ou encore par insertion à la coulée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi la forme du dispositif de raccordement peut être adaptée, ainsi l'alésage peut être de forme conique. REVENDICATIONS C1 Dispositif de raccordement de conduits d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne, destiné à assurer la jonction entre des conduits amonts (la,lb,lc,ld), reliés à la culasse du moteur, et des conduits avals (3a,3b), reliés à la ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (5) dans lequel est ménagé une pluralité de passages distincts (6a,6b) pour l'écoulement des gaz, chaque passage évoluant de manière courbe autour de l'axe longitudinal (Z-Z') dudit corps (5) de façon à relier des conduits dont les extrémités à raccorder sont décalées axialement. [2J Dispositif de raccordement de conduits selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps (5) comporte au moins un alésage central (6) débouchant aux extrémités, cet alésage étant cloisonné longitudinalement par au moins une paroi gauche rigide (7) définissant deux passages distincts (6a,6b) s'étendant sur toute la longueur dudit alésage (6). [3] Dispositif de raccordement de conduits selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit corps (5) comporte un alésage central cylindrique (6) cloisonné longitudinalement par une paroi hélicoïdale (7), de sorte que chaque passage a une section transversale continilment demi-circulaire. [4] Dispositif de raccordement de conduits selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits passages (6a,6b) opèrent entre leurs extrémités respectives ((8a,9a),(8b,9b)) une rotation d'environ 90 degrés d'angle autour de l'axe longitudinal (Z-Z') dudit corps. [5] Dispositif de raccordement de conduits selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite paroi (7) est fixée, en contact hermétique, audit corps (5). [6] Collecteur d'échappement pour moteur à combustion interne, du type trois "Y", équipé d'un dispositif de raccordement selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement assure la jonction entre les deux premiers "Y" (Yl,Y2), constituant les conduits amonts, et le troisième "Y" (Y3), constituant les conduits avals. [7] Collecteur d'échappement selon la revendication 6, destiné à équiper un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, à quatre cylindres en ligne et disposé transversalement, caractérisé en ce que les extrémités à raccorder des deux premiers "Y" (Yl,Y2) s'étendent de manière superposée et en ce que les extrémités à raccorder du troisième "Y" (Y3) s'étendent de manière juxtaposée. [8] Collecteur d'échappement selon -la revendication 7, caractérisé en ce que les deux conduits ((la,ld),(lb,lc)) formant les branches de chacun des deux premiers "Y" (Yl,Y2) débouchent directement dans un passage (6a,6b) du dispositif de raccordement, de sorte que les passages (6a,6b) du dispositif de raccordement constituent les corps de jonction des deux premiers "Y" (Yl,Y2). [9] Collecteur d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement est fixé aux conduits amonts et avals au moyens de brides agencées à chaque extrémité longitudinale. [lO] Collecteur d'échappement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement fait bloc avec les conduits amonts ou avals, l'ensemble étant directement obtenu par fonderie. tll] Collecteur d'échappement selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la paroi délimitant les deux passages est insérée à la coulée.