Brevet FR2793525A1 — publié le 20001117

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la construction de véhicules automobiles, plus particulièrement les systèmes d'alimentation des moteurs thermiques, et a pour objet un ensemble d'admission pour véhicule à moteur thermique comportant un dispositif limiteur de surpression. Le phénomène dit "back fire" ou de retour de flammes est un phénomène anormal qui se produit parfois au niveau des moteurs à essence. Cette incident néfaste se traduit principalement par une surpression transitoire dans la ligne d'admission d'air, qui doit pouvoir y résister sans dommage. Cette résistance à la surpression transitoire est particulièrement contraignante pour les répartiteurs d'admission en matière thermoplastique qui doivent de ce fait être largement surdimensionnés par rapport aux contraintes habituelles en fonctionnement normal. Cette nécessité de tenu aux surpressions entraine des surcoûts de développement et de prix de revient des pièces (matière supplémentaire du fait du renforcement des parois), ainsi qu'une augmentation du poids desdites pièces et donc du véhicule. Par ailleurs, l'évolution des valeurs et du respect des normes de pollution entrainera notamment le développement de l'injection directe et de l'utilisation de mélanges pauvres, qui tous deux augmentent la probabilité de l'apparition du phénomène de retour de flammes. Le problème posé à la présente invention consiste par conséquent à proposer une solution permettant à la ligne d'admission d'air, et notamment au répartiteur d'admission, de résister sans dommage au phénomène de retour de flammes, même répétitif, sans nécessiter un surdimensionnement dudit répartiteur et sans entrainer un surcoût ou un poids supplémentaire notable et sans modification de la constitution de l'ensemble d'admission, ni rajout de pièces ou de parties supplémentaires. Ce problème est précisément résolu par l'invention grâce à un ensemble d'admission pour véhicule à moteur thermique, comprenant notamment un répartiteur d'admission, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen limiteur de surpression intégré à au moins un dispositif d'étanchéité existant au niveau dudit ensemble d'admission. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une zone de jonction entre un répartiteur d'admission et un autre composant d'un ensemble d'admission, comprenant un dispositif d'étanchéité intégrant un moyen limiteur de surpression selon l'invention ; les figures 2A et 2B sont des vues identiques, à une échelle différente et en coupe selon A-A de la zone de jonction représentée à la figure 1, respectivement lorsque le dispositif d'étanchéité est soumis à des pressions internes inférieures à une valeur seuil prédéterminée (figure 2A) et lorsque le dispositif d'étanchéité est soumis à des pressions internes supérieures à ladite valeur seuil prédéterminée (figure 2B), et, la figure 3 est une vue en élévation latérale et en coupe d'une zone de jonction entre un répartiteur d'admission et un autre composant d'un ensemble d'admission, comprenant un dispositif d'étanchéité intégrant un moyen limiteur de surpression selon une variante de réalisation de l'invention. Un ensemble d'admission pour véhicule à moteur thermique comprend notamment un répartiteur d'admission 2 et comporte, en outre, conformément à l'invention et comme le montrent les figures 1 à 3 des dessins annexés, au moins un moyen limiteur de surpression 3 intégré à au moins un dispositif d'étanchéité 4 existant au niveau dudit ensemble d'admission ou faisant partie de ce dernier. Ainsi l'invention consiste en pratique à intégrer une fonction du type soupape de sécurité à au moins un dispositif d'étanchéité 4 déjà présent dans la construction de l'ensemble d'admission, et qui devra de ce fait uniquement être structurellement modifié ou intégrer une pièce adaptée spécifique en remplacement d'une pièce existante, pour réaliser cette fonction supplémentaire. De manière avantageuse, ledit au moins un moyen limiteur de surpression 3 consiste en un dispositif d'étanchéité limité en pression, une fuite temporaire pouvant s'établir au niveau dudit dispositif d'étanchéité 4 lorsque la pression, existant au niveau de ce dispositif, dépasse une valeur seuil ou de tarage prédéterminée. Conformément à un premier de réalisation de l'invention, l'ensemble d'admission comprend un répartiteur d'admission 2 d'un seul tenant, par exemple formé par assemblage étanche par soudage de plusieurs parties, le moyen limiteur de surpression 3 étant extérieur au corps dudit répartiteur 2, le cas échéant rapporté au niveau de l'une de ses ouvertures d'entrée ou de sortie. Conformément à un second mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'admission comprend un répartiteur d'admission 2 constitué par au moins deux parties assemblées mécaniquement, par encliquetage, emboîtement partiel ou analogue, et avec interposition d'un joint d'étanchéité au niveau des bords d'assemblage, l'assemblage étanche des parties constitutives n'étant assuré que jusqu'à une valeur seuil de pression interne dans le répartiteur d'admission 2. Dans ce dernier cas, le moyen limiteur de surpression 3 sera directement intégré au répartiteur d'admission 2 au niveau des zones de jonction étanchéifiées de ses parties constitutives. Le dispositif d'étanchéité 4 pourra consister, par exemple, en un joint d'étanchéité associé à au moins un élément de serrage élastique ou encore en un joint à fuite calibrée associé à au moins un élément de serrage élastique. Selon une caractéristique de l'invention, ledit dispositif d'étanchéité 4 comprend un élément précontraint 5 à déformation élastique assurant une étanchéité suffisante en présence des pressions générées dans le cadre du fonctionnement normal du moteur, assurant une étanchéité renforcée en présence d'une dépression interne, notamment dans le répartiteur d'admission 2, et autorisant une fuite temporaire contrôlée en présence d'une surpression interne supérieure à une valeur seuil, notamment dans le répartiteur d'admission 2. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté plus particulièrement aux figures 2 et 3 des dessins annexés, l'élément précontraint à déformation élastique consiste en un joint 5 à lèvre(s) 5' disposé entre les bords adjacents 2' et 6', 7', 8', 9' ou 10' des ouvertures communicantes du répartiteur d'admission 2 et d'une autre partie ou d'un autre composant 6, 7, 8, 9 ou 10 connecté(e) audit répartiteur 2, ledit joint 5 étant conformé et monté de telle manière que sa compression entre les deux bords adjacents assemblés 2' et 6', T, 8', 9' ou 10', en vue d'obtenir l'étanchéité souhaitée, entraîne une flexion vers l'extérieur de la ou des lèvres 5' dudit joint 5. Comme le montre les figures 2A et 2B, le joint 5 pourra consister en un joint sensiblement circulaire ou adapté à la forme des ouvertures reliées entre elles, à lèvre unique 5', solidarisé sur l'un des bords adjacents 2', 6', 7', 8', 9' ou 10' et dont la lèvre 5' prend appui sur l'autre desdits bords adjacents avec une force de pression fonction de la rigidité en flexion de ladite lèvre et de la rigidité de la zone de contact correspondante du bord adjacent opposé, en vue de réaliser la fonction d'étanchéité avec limitation en pression souhaitée. Toutefois, le joint 5 pourra également consister, en variante, en un joint 5 sensiblement circulaire ou adapté à la forme des ouvertures reliées entre elles et à section en V, dont les ailes formant lèvres 5' sont en appui sur les deux bords adjacents opposés et sont dirigées vers l'extérieur. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif d'étanchéité 4, intégrant le moyen limiteur de surpression 3, est situé au niveau de l'entrée d'air dans le plénum 2" du répartiteur d'admission 2, préférentiellement au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission 2 et le boîtier d'étrangleur ou de papillon des gaz 6. Dans ce dernier mode préférentiel de réalisation, le joint 5 est, lors du montage du boîtier 6 sur le répartiteur d'admission 2, comprimé par rapport à son extension normale en l'absence de contrainte et la section dudit joint 5 est avantageusement défini de manière à ce que cette compression se traduise par une flexion vers l'extérieur de la lèvre 5' dudit joints. Du fait de la nature résiliante du matériau constituant le joint 5, cette compression génère une précontrainte de flexion permanente de valeur déterminée, ainsi qu'une réaction au niveau de la zone de contact avec le bord adjacent opposé. La valeur de cette précontrainte dépend simultanément, d'une part, de la rigidité en flexion de la lèvre 5' et, d'autre part, de la rigidité en traction du tore de contact, puisque la flexion de la lèvre 5' engendre une augmentation du diamètre dudit tore de contact. En fonctionnement normal, dans le cas d'une application avec suralimentation, le répartiteur d'admission 2 est soumis à une pression interne de fonctionnement qui a tendance à faire fléchir la lèvre 5' du joint 5 davantage vers l'extérieur, ce qui a pour effet de diminuer la valeur de la réaction au niveau de la zone de contact. Pour que le joint 5 conserve son étanchéité dans ces conditions de fonctionnement normal, il y aura lieu de prévoir une valeur de réaction due à la précontrainte de montage ou une résistance à une flexion supplémentaire supérieure aux forces de flexion supplémentaire générées par la pression interne. En outre, il convient également de noter que lorsque le répartiteur d'admission 2 est, en fonctionnement normal, soumis à une dépression (application sans sur alimentation), le phénomène d'aspiration augmente la valeur de réaction au niveau de la zone de contact, la structure et la géométrie du joint 5 favorisant l'étanchéité à la dépression. Par contre, en cas de surpression accidentelle dans le répartiteur d'admission 2, engendrée par exemple par un retour de flammes, la réaction au niveau de la zone de contact s'annule et le dispositif d'étanchéité 4 comprenant le joint 5 fuit lorsque cette surpression dépasse la valeur seuil ou de tarage fixée par la précontrainte. Le débit de fuite résultant permet alors de limiter la pression maximale atteinte dans le répartiteur d'admission 2 pour un volume de gaz donné et ainsi d'améliorer la tenue de ce dernier au phénomène de retour de flammes. Lorsque ensuite la pression interne redescend en dessous de la valeur de tarage du dispositif d'étanchéité 4, la lèvre 5' du joint 5 revient à sa position initiale et le dispositif d'étanchéité 4 retrouve ses caractéristiques d'étanchéité initiales. Cette réalisation de l'invention permet d'aboutir à une solution facilement adaptable à différentes architectures de répartiteurs et d'un coût spécifique minimum, tout en présentant un temps de réaction faible, un débit de fuite maximal après déclenchement, une pression de déclenchement dont la valeur peut être facilement fixée autour de 2 bars et un débit de fuite minimum avant déclenchement, ainsi qu'une très bonne tenue dans le temps. En variante à la solution préférentielle indiquée ci-dessus, il peut également être prévu que le dispositif d'étanchéité 4 intégrant le moyen limiteur de surpression 3 soit situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission 2 et, respectivement, un circuit 7 de recirculation des gaz d'échappement, un circuit 8 de réaspiration des gaz de carter (dans le cas d'un système à vanne de régulation), un circuit 9 de réaspiration des vapeurs de carburant (purge du canistère) ou encore un circuit 10 de mise en dépression, tel qu'une réserve de vide ou un dispositif d'assistance de freinage. Le dispositif d'étanchéité 4 intégrant le moyen limiteur de surpression 3 peut également être situé au niveau des extrémités des tubulures de sortie du répartiteur d'admission 2. En outre, l'ensemble d'admission selon l'invention pourra comporter soit un unique moyen limiteur de surpression, soit au moins deux moyens limiteurs de surpression 3 intégrés à au moins deux dispositifs d'étanchéité 4 existants différents. Bien entendu, l'homme du métier choisira le dimensionnement du joint 5, ainsi que la nature et la dureté de la matière constitutive de ce dernier, en vue d'optimiser les qualités fonctionnelles de la solution selon l'invention dans chacune des variantes d'application et d'implantation précitées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1) Ensemble d'admission pour véhicule à moteur thermique, comprenant notamment un répartiteur d'admission, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen limiteur de surpression (3) intégré à au moins un dispositif d'étanchéité (4) existant au niveau dudit ensemble d'admission. 2) Ensemble d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen limiteur de surpression (3) consiste en un dispositif d'étanchéité limité en pression, une fuite temporaire pouvant s'établir au niveau dudit dispositif d'étanchéité (4) lorsque la pression, existant au niveau de ce dispositif, dépasse une valeur seuil ou de tarage prédéterminée. 3) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un répartiteur d'admission (2) d'un seul tenant, par exemple formé par assemblage étanche par soudage de plusieurs parties, le moyen limiteur de surpression (3) étant extérieur au corps dudit répartiteur (2), le cas échéant rapporté au niveau de l'une de ses ouvertures d'entrée ou de sortie. 4) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un répartiteur d'admission (2) constitué par au moins deux parties assemblées mécaniquement, par encliquetage, emboîtement partiel ou analogue, et avec interposition d'un joint d'étanchéité au niveau des bords d'assemblage, l'assemblage étanche des parties constitutives n'étant assuré que jusqu'à une valeur seuil de pression interne dans le répartiteur d'admission (2). 5) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) consiste en un joint d'étanchéité associé à au moins un élément de serrage élastique. 6) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) consiste en un joint à fuite calibrée associé à au moins un élément de serrage élastique. 7) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) comprend un élément précontraint (5) à déformation élastique assurant une étanchéité suffisante en présence des pressions générées dans le cadre du fonctionnement normal du moteur, assurant une étanchéité renforcée en présence d'une dépression interne, notamment dans le répartiteur d'admission (2), et autorisant une fuite temporaire contrôlée en présence d'une surpression interne supérieure à une valeur seuil, notamment dans le répartiteur d'admission (2). 8) Ensemble d'admission selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément précontraint à déformation élastique consiste en un joint (5) à lèvre(s) (5') disposé entre les bords adjacents (2' et 6', 7', 8', 9' ou 10 ') des ouvertures communicantes du répartiteur d'admission (2) et d'une autre partie ou d'un autre composant (6, 7, 8, 9 ou 10) connecté(e) audit répartiteur (2), ledit joint (5) étant conformé et monté de telle manière que sa compression entre les deux bords adjacents assemblés (2' et 6', 7', 8', 9' ou 10'), en vue d'obtenir l'étanchéité souhaitée, entraîne une flexion vers l'extérieur de la ou des lèvres (5') dudit joint (5). 9) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4), intégrant le moyen limiteur de surpression (3), est situé au niveau d'une entrée d'air dans le plénum (2") du répartiteur d'admission (2). 10) Ensemble d'admission selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) concerné est situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission (2) et le boîtier d'étrangleur ou de papillon des gaz (6). 11) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) intégrant le moyen limiteur de surpression (3) est situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission (2) et un circuit (7) de recirculation des gaz d'échappement. 12) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) intégrant le moyen limiteur de surpression (3) est situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission (2) et un circuit (8) de réaspiration des gaz de carter. 13) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) intégrant le moyen limiteur de surpression (3) est situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission (2) et un circuit (9) de réaspiration des vapeurs de carburant. 14) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) intégrant le moyen limiteur de surpression (3) est situé au niveau de la jonction entre le répartiteur d'admission (2) et un circuit (10) de mise en dépression, tel qu'une réserve de vide ou un dispositif d'assistance de freinage. 15) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (4) intégrant le moyen limiteur de surpression (3) est situé au niveau des extrémités des tubulures de sortie du répartiteur d'admission (2). 16) Ensemble d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moyens limiteurs de surpression (3) intégrés à au moins deux dispositifs d'étanchéité (4) existants différents.