Brevet FR2719870A1 — publié le 19951117

DI8P08ITIF DE RECIRCULATION DES GAZ D'FCBAPPEnENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne destiné notamment à équiper un véhicule automohile. Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces obligations et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Une technique connue de réduction des oxydes d'azote NOx, qui forment avec les hydrocarbures imbrûlés HC et le monoxyde de carbone CO les principaux polluants émis par les moteurs à combustion interne, consiste à opérer la recirculation d'une partie des gaz d'échappement dans les gaz frais d'admission. Cette technique consiste donc à réinjecter une quantité prédéterminée de gaz bru lés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, dans le collecteur d'admission. Cet apport de gaz brûlés dans les gaz frais a pour effet de réduire la proportion de ces derniers au sein du mélange carburé introduit dans la chambre de combustion et donc d'abaisser la température de combustion, ce qui engendre une diminution de la production des Nox ou oxydes d'azote. Le procédé généralement adopté est la "recirculation externe" des gaz d'échappement à l'aide d'une vanne EGR (Recyclage des Gaz d'Echappement) fermant ou ouvrant une conduite reliant le collecteur d'échappement et le collecteur d'admission. La..vanne EGR est pilotée de façon à doser la quantité des gaz d'échappement admis à recirculer suivant les conditions de fonctionnement du moteur. La conduite de recirculation a donc sa partie d'embout directement raccordée au collecteur d'admission en faisant plus ou moins saillie dans ce collecteur perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce dernier. Les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement connus opèrent donc classiquement l'injection des gaz d'échappement perpendiculairement à la direction principale de l'écoulement des gaz frais dans le collecteur d'admission ce qui présente l'inconvénient d'opérer une dilution hétérogène des gaz broyés recirculés dans le flux d'air frais traversant le collecteur d'admission, ce qui provoque une répartition différente des gaz brQlés dans chacun des cylindres du moteur. Cette répartition différente des gaz brûlés suivant les cylindres, qui peut être plus ou moins importante suivant les conditions de fonctionnement du moteur, ne peut pas ou alors difficilement être prise en compte par le système d'injection du carburant, il en résulte des combustions de qualité inégale suivant les cylindres et donc une certaine dégradation du fonctionnement du moteur. La présente invention a donc pour objet un dispositif de recirculation des gaz d'échappement de moteur à combustion interne remédiant aux inconvénients de l'art antérieur précités en ce qu'il assure une répartition homogène des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission et qui est à la fois simple et éconoçique à réaliser. Le dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, selon l'invention comprend une conduite de recirculation des gaz d'échappement du collecteur d'échappement au collecteur d'admission, la partie d'embout de la conduite de recirculation étant raccordée au collecteur d'admission à travers une ouverture correspondante en faisant saillie dans ce collecteur perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce dernier. Selon l'invention le dispositif de recirculation des gaz d'échappement est caractérisé en ce que la partie d'embout est formée par un élément de conduite tubulaire rapporté, ledit élément de conduite étant fermé à une extrémité et comportant au moins un orifice d'injection des gaz d'échappement réalise au voisinage de ladite extrémité à travers la portion de paroi tubulaire en saillie dans le collecteur d'admission. L'utilisation de cet élément de conduite muni d'un orifice latéral formant gicleur permet de contrôler au mieux le jet d'injection de gaz d'échappement dans le collecteur d'admission et d'assurer une répartition homogène de ces gaz d'échappement dans les différents cylindres du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, l'orifice d'injection des gaz d'échappement est orienté dans le collecteur d'admission de.façon à diriger les gaz d'échappement de façon sensiblement uniforme dans les différents conduits du collecteur d'admission alimentant les cylindres du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, l'élément de conduite formant la partie d'embout de la conduite de recirculation comporte à son autre extrémité un bord replié destiné à venir en appui contre la surface extérieure du collecteur entourant l'ouverture. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, la conduite de recirculation comporte une bride permettant la fixation de la conduite au collecteur d'admission, ladite bride étant adaptée pour recouvrir totalement le bord replié de l'élément de conduite. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, l'orifice d'injection des gaz d'échappement est positionné à l'intérieur du collecteur d'admission à une distance prédéterminée de l'ouverture pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, l'orifice d'injection des gaz:. d'échappement est orienté à l'intérieur du collecteur d'admission de façon que la direction principale d'injection définisse un angle prédéterminé avec l'axe longitudinal du collecteur d'admission pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission. Selon une autre caractéristique du dispositif de recirculation des gaz d'échappement conformément à l'invention, la section de l'orifice d'injection des gaz d'échappement est dimensionnée en fonction du débit des gaz d'échappement et des dimensions du collecteur d'admission pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en coupe axiale de la partie d'embout de la conduite de recirculation des gaz d'échappement selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe selon la direction Il-Il de la figure 1 du collecteur d'admission auquel est raccordée la partie d'embout de la conduite de recirculation des gaz d'échappement selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires a la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins les mêmes éléments portent les mêmes réf érences-d'une figure à l'autre. Une partie des gaz d'échappement du moteur est prélevée dans le collecteur d'échappement par une conduite 2 qui la recircule dans le collecteur d'admission d'air 1 du moteur, en aval du papillon des gaz pour les moteurs qui en sont équipés. Une vanne de régulation des gaz, non figurée, est par ailleurs prévue dans la conduite de recirculation pour ajuster le débit des gaz d'échappement recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Conformément aux figures 1 et 2, la partie d'embout de la conduite métallique de recirculation 2 est connectée à une ouverture 9 correspondante du collecteur d'admission 1. Cette partie d'embout est formée par un élément de conduite tubulaire 3 rapporté, disposée dans le prolongement de la conduite 2. L'élément de conduite 3 s'étend à travers l'ouverture 9 en saillie à l'intérieur du collecteur d'admission 1 de façon sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de ce dernier. Cet élément de conduite 3, dont l'extrémité longitudinale 4 en saillie dans le collecteur d'admission est obturée, présente un orifice 5 d'injection des gaz d'échappement réalisé au voisinage de ladite extrémité 4 à travers la portion de paroi tubulaire 6 en saillie dans le collecteur d'admission 1. L'orifice 5 est orienté de façon à injecter les gaz d'échappement sensiblçment dans le même sens que celui de l'écoulement des gaz fris dans le collecteur d'admission 1. L'autre extrémité de l'élément de conduite 3 présente un bord replié 8 destiné a venir en appui contre la surface extérieure du collecteur 1 entourant l'ouverture 9. La conduite de recirculation 2 comporte, solidaire de celle-ci, par exemple par soudage, une bride 10 permettant la fixation de la conduite 2 au collecteur d'admission. La bride 10 est assemblée au collecteur d'admission par des vis de fixation non représentées. Cette bride 10 est adaptée pour recouvrir totalement le bord replié 8 de l'élément de conduite 3 et ainsi immobilisé ce dernier en position. Le bord replié 8 permet ainsi d'opérer le blocage en position de l'élément de conduite 3 et de former un joint d'étanchéité interposé entre la bride 10 et le collecteur d'admission 1. La position axiale de l'orifice 5 d'injection des gaz d'échappement ainsi que son orientation et ses dimensions sont choisies de façon à diriger les gaz d'échappement uniformément dans les différents conduits 7 du collecteur d'admission 1 alimentant les cylindres du moteur. Ainsi, l'orifice 5 d'injection des gaz d'échappement est positionné a l'intérieur du collecteur d'admission à une distance prédéterminée A de l'ouverture 9 pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission 1. Cette distance A qui est déterminée au banc d'essai en fonction des caractéristiques du moteur et du collecteur d'admission 1 est préférentiellement choisie de façon à positionner l'orifice 5 au-delà du plan médian. Ainsi, l'orifice 5 d'injection des gaz d'échappement est orienté à l'intérieur du collecteur d'admission de façon que la direction principale d'injection définisse un angle prédéterminé d avec l'axe longitudinal du collecteur d'admission pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission 1. Cet angle d qui est déterminé au banc d'essai en fonction des caractéristiques du moteur et du collecteur d'admission est préférentiellement choisi entre 10 et 300. Enfin, la section S de l'orifice 5 d'injection des gaz d'échappement est dimensionnée en fonction du débit des gaz d'échappement et des dimensions du collecteur d'admission 1 pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission 1. Cette section S est choisie préférentiellement égale à la section transversale de l'élément de conduite 3. 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 leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS tl] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comprenant une conduite de recirculation (2) des gaz d'échappement du collecteur d'échappement au collecteur d'admission (1), la partie d'embout de la conduite de recirculation (2) étant raccordée au collecteur d'admission (1) a travers une ouverture (9) correspondante en faisant saillie dans ce collecteur (1) perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce dernier, caractérisé en ce que la partie d'embout est formée par un élément de conduite tubulaire (3) rapporté, ledit élément de conduite étant fermé à une extrémité (4) et comportant au moins un orifice (5) d'injection des gaz d'échappement réalisé au voisinage de ladite extrémité (4) a travers la portion de paroi tubulaire (6) en saillie dans le collecteur d'admission (1). t2] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice (5) d'injection des gaz d'échappement est orienté dans le collecteur d'admission (1) de façon à diriger uniformément les gaz d'échappement dans les différents conduits (7) du collecteur d'admission (1) alimentant les cylindres du moteur. (3) Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 a 2, caractérisé en ce que l'élément de conduite (3) formant la partie d'embout de la conduite de recirculation (2) comporte à son autre extrémité un bord replié (8) destiné à venir en appui contre la surface extérieure du collecteur (1) entourant ladite ouverture (9). [4] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce qsse la conduite de recirculation (2) comporte une bride (10) permettant. la fixation de la conduite (2) au collecteur d'admission, ladite bride (10) étant adaptée pour recouvrir totalement le bord replié (8) de l'élément de conduite (3). t5] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'orifice (5) d'injection des gaz d'échappement est positionné a l'intérieur du collecteur d'admission à une distance prédéterminée (A) de l'ouverture (9) pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission (1). [6] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'orifice (5) d'injection des gaz d'échappement est orienté à l'intérieur du collecteur d'admission de façon que la direction principale d'injection définisse un angle prédéterminé (a) avec l'axe longitudinal du collecteur d'admission (1) pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission (1). (7] Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la section (S) de l'orifice (5) d'injection des gaz d'échappement est dimensionnée en fonction du débit des gaz d'échappement et des dimensions du collecteur d'admission (1) pour assurer la répartition appropriée des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission (1).