Brevet FR2762045A1 — publié le 19981016

DISPOSITIF D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention a pour objet un dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne et son procédé de réalisation. La présente invention concerne plus particulièrement un conduit d'échappement présentant un logement adapté pour le montage d'une sonde de mesure et le procédé de réalisation d'un tel logement. Les moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles sont aujourd'hui munis d'un système électronique de commande qui ajuste, à partir de stratégies préprogrammées et suivant les conditions de fonctionnement du moteur, la quantité de carburant injecté, la quantité de gaz d'échappement recirculé, etc. Parmi les informations requises par les systèmes électroniques de commande pour déterminer les conditions de fonctionnement et adapter en conséquence la quantité de carburant injecté (le degré d'ouverture de la vanne EGR, etc.), figurent celles relatives à la composition et/ou à la température des gaz d'échappement et plus particulièrement le taux d'oxygène résiduel. Ces informations relatives aux gaz d'échappement sont délivrées par des sondes de mesure appropriées qui sont disposées sur le trajet des gaz d'échappement. Classiquement, les sondes de mesure venant équiper la ligne d'échappement sont vissées dans des logements taraudés traversant la paroi des conduits d'échappement, de façon à amener les cellules d'analyse au contact du flux des gaz d'échappement. Compte tenu de la faible épaisseur des parois des conduits d'échappement actuellement utilisés (entre 1,5 et 2 mm en moyenne) par rapport aux diamètres des trous à réaliser (plus de 20 mm), les trous taraudés sont classiquement formés par des bagues appropriées qui sont rapportés par soudage dans des ouvertures pratiquées à travers les conduits d'échappement (soudage SEFG ou soudage par résistance). Il est apparu à la Demanderesse que le recours à des bagues soudées présente des inconvénients et notamment un taux important de défauts de montage et d'étanchéité. En effet, lors du soudage, l'échauffement tend à déformer les taraudages intérieurs des bagues, ce qui a parfois pour effet soit, d'empêcher le vissage de la sonde soit, d'empêcher au contraire le dévissage de cette dernière. Par ailleurs, ces déformations affectent l'étanchéité du montage et donc provoquent des fuites de gaz brûlés ou bien encore des aspirations d'air suivant le point de fonctionnement du moteur, ce qui s'avère particulièrement dommageable pour la qualité des mesures notamment lorsque la sonde est une sonde à oxygène. La présente invention a donc pour objet un conduit d'échappement présentant un trou taraudé pour loger une sonde servant à l'analyse de la composition des gaz, ce trou étant réalisé directement à travers la paroi même du conduit sans bague taraudée rapportée soudée. Le dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne selon l'invention, comporte un élément de conduit à l'intérieur duquel s'écoulent les gaz d'échappement, cet élément de conduit comportant un logement permettant le montage d'un capteur de mesure telle qu'une sonde à oxygène. Selon l'invention, le dispositif d'échappement est caractérisé en ce que le logement destiné au montage de la sonde est formé par un trou prolongé par une douille réalisés directement à travers la paroi de l'élément de conduit. Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement objet de l'invention, l'élément de conduit où est formé le trou prolongé par une douille, présente une paroi d'épaisseur sensiblement uniforme comprise entre 1 et 3 mm. Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement objet de l'invention, l'élément de conduit où est formé le trou prolongé par une douille, est réalisé en alliage métallique inoxydable. La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel logement. Selon l'invention le logement réalisé à travers la paroi même de l'élément de conduit est obtenu à partir d'une première opération de fluoperçage consistant à forer à travers la paroi avec un outil, une vitesse et une force de pénétration adaptées pour provoquer la fusion et le refoulement du matériau autour de l'outil au fur et à mesure de l'avancement de ce dernier jusqu'à obtenir une douille de hauteur et de diamètre requis. Selon une autre caractéristique du procédé de réalisation objet de l'invention, l'outil utilisé pour l'opération de fluoperçage est constitué par un mandrin ogival. Selon une autre caractéristique du procédé de réalisation objet de l'invention, la première opération de fluoperçage est ensuite suivie d'une seconde opération de taraudage par déformation. 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 aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un conduit d'échappement selon l'invention équipé d'une sonde de mesure ; les figures 2 et 3 sont des vues de détail du conduit selon la figure 1, précisant le procédé de réalisation du logement de la sonde. Conformément aux figures, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. De plus, pour simplifier la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. En se reportant à la figure 1, on voit un élément de conduit d'échappement référencé l équipant une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne monté par exemple sur un véhicule automobile. Ce conduit qui est formé par un simple tube en alliage métallique inoxydable de faible épaisseur (acier classique ou acier revêtu d'aluminium), entre 1 et 3 mm, et qui est destiné, par exemple, à s'étendre en le collecteur d'échappement et le pot catalytique non figurés, est muni d'un logement 2 pour une sonde de mesure 3 telle qu'une sonde à oxygène lambda. Le logement 2 est réalisé directement à travers la paroi même du tube, grâce au procédé décrit conformément aux figures 2 et 3. Conformément à la figure 2, la première opération consiste à opérer par fluoperçage un trou 21 prolongé par une douille 22. Ce trou 21 et cette douille 22 sont obtenus par la perforation de la paroi du tube par un mandrin ou poinçon ogival 4, par exemple en carbure de tungstène, tournant à grande vitesse, à plus de 500 tour/mn et de préférence entre 3000 et 5000 tour/mn, et enfoncé dans le tube avec une certaine force de pénétration. Le contact de la pointe en rotation rapide provoque localement une forte élévation de la température qui amène le métal à l'état plastique. La poussée exercée par le poinçon par le système d'avance le fait pénétrer progressivement dans le trou ainsi ébauché en refoulant la matière autour de lui. Le métal fluant dans le sens de l'avance forme une collerette et en sens inverse un bourrelet. Un collet 41 situé à la partie supérieure du poinçon peut rabattre le métal regorgeant à l'extérieur du tube et lui donner une surface plane facilitant l'appui et l'étanchéité de la sonde 3. En quelques secondes on obtient ainsi un trou calibré 21 prolongé par une douille 22. Dans cette douille 22, il est alors possible de former un filet permettant le vissage de la sonde 3. Conformément à la figure 3, cette seconde opération de mise en place d'un filet 23 est réalisée par taraudage roulé. Cette opération de taraudage sans copeaux consiste à obtenir le filet par déformation de la matière de la douille 22. Pour ce faire, un outil 5 ayant une surface active en forme de vis est utilisé comme taraud. Le taraud opère par roulage en déformant la matière de la douille, le profil du filet 23 est alors imprimé par déplacement de la matière du fond du filet vers la crête. La vitesse de rotation et la force de pénétration du taraud sont adaptées pour produire la résistance souhaitée des filets. On peut choisir une vitesse de rotation du taraud comprise de préférence entre 700 et 1500 tour/mn, cela n'étant pas toutefois limitatif de la présente invention. Ainsi, en deux opérations relativement simples et rapides à mettre en oeuvre il est possible de réaliser un logement taraudé 2 directement dans la paroi même du conduit d'échappement 1, ce qui est sensiblement plus simple que la technique antérieure qui consiste, en effet, à percer ou à découper le conduit d'échappement par emboutissage, à ébavurer cet orifice, à réaliser un support de sonde usiné en inox, à souder ce support sur le conduit, et enfin à évacuer par lavage les particules métalliques générées par les opérations précédentes. Indépendamment donc des avantages sur la qualité du filetage obtenu grâce à l'invention par rapport à la technique antérieure de la bague ou de l'insert rapporté et soudé, la présente invention offre l'avantage supplémentaire d'être plus économique et plus simple à mettre en oeuvre. 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. Ainsi la présente invention n'est pas limitée à la seule réalisation d'un trou taraudé pour le logement d'une sonde à oxygène mais peut s'appliquer à la réalisation de tous les trous taraudés ménagés sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne nécessaires à la mise en place des différents capteurs ou sondes requis pour la commande du moteur et/ou le diagnostic du ou des moyens de traitement des gaz brûlés par conversion catalytique équipant la ligne d'échappement. De même la présente invention s'applique également aux conduits d'échappement comportant plusieurs parois concentriques. Dans ce cas, on réalise le trou taraudé nécessaire au montage du capteur en opérant le fluoperçage à travers les différentes parois. REVENDICATIONS [1] Dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne comportant un élément de conduit (1) à l'intérieur duquel s'écoulent les gaz d'échappement, ledit élément de conduit (1) comportant un logement (2) permettant le montage d'un capteur de mesure telle qu'une sonde à oxygène, caractérisé en ce que ledit logement (2) est formé par un trou prolongé par une douille (3) réalisés directement à travers la paroi dudit élément de conduit (1). [2] Dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (1) présente une paroi d'épaisseur sensiblement uniforme comprise entre 1 et 3 mm. [3] Dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (1) présente une paroi réalisée en alliage métallique inoxydable. [4] Procédé pour réaliser un dispositif d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit logement réalisé à travers la paroi même de l'élément de conduit (1) est obtenu à partir d'une première opération de fluoperçage, ladite opération de fluoperçage consistant à forer à travers la paroi avec un outil, une vitesse et une force de pénétration adaptées pour provoquer la fusion et le refoulement du matériau autour de l'outil au fur et à mesure de l'avancement de ce dernier jusqu'à obtenir une douille de hauteur et de diamètre requis. [5] Procédé pour réaliser un dispositif d'échappement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit outil est constitué par un mandrin ogival. [6] Procédé pour réaliser un dispositif d'échappement selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que ladite première opération de fluoperçage est ensuite suivie d'une seconde opération de taraudage par déformation.