Brevet FR2824361A1 — publié le 20021108

L'invention concerne un système de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne avec un coude d'échappement et/ou une conduite à gaz d'échappement, présentant une coque intérieure et une coque extérieure entourant partiellement la coque intérieure, coques dont l'espace intermédiaire forme un volume d'isolation, et une conduite de recirculation des gaz d'échappement, raccordée au coude d'échappement ou bien à la conduite à gaz d'échappement. L'invention concerne également un procédé de recirculation des gaz d'échappement, dans lequel les gaz d'échappement sont guidés dans une première conduite à gaz d'échappement et un flux partiel des gaz d'échappement est guidé dans un volume d'isolation entourant au moins partiellement la première conduite à gaz d'échappement. Par le brevet DE 199 09 934 C1, on connaît un coude d'échappement, isolé par une lame d'air, pour un moteur à combustion interne, réalisé avec un tube intérieur servant au guidage des gaz d'échappement, et une coque extérieure entourant ce tube intérieur, à distance. Ce coude d'échappement isolé par une lame d'air présente un raccordement pour une conduite de recirculation des gaz d'échappement, qui est fixé sur le tube intérieur à une extrémité du coude d'échappement, de manière que les gaz d'échappement en recirculation soient prélevés dans le flux des gaz d'échappement principal du tube intérieur. Le but de l'invention est de fournir un système de gaz d'échappement ainsi qu'un procédé du type cité au début, pour lequel les gaz d'échappement sont fournis dans la conduite de recirculation des gaz d'échappement à une température plus basse. Le problème est résolu, concernant un système de gaz d'échappement par le fait que le système de gaz d'échappement présente un élément de raccordement pour le prélèvement des gaz d'échappement destinés à la recirculation des gaz d'échappement, depuis l'espace intermédiaire existant entre les coques intérieure et extérieure. Concernant un procédé pour la recirculation des gaz d' échappement, le problème est résolu par le fait que les gaz d'échappement destinés à la recirculation des gaz d'échappement sont prélevés dans le volume d'isolation par l'intermédiaire d'un élément de raccordement et sont recyclés par l'intermédiaire d'une conduite de recirculation des gaz d'échappement. Le système de gaz d'échappement selon l'invention pour un moteur à combustion interne présente un coude d'échappement isolé par une lame d'air et/ou une conduite des gaz d'échappement isolée par une lame d'air. Ce que l'on appelle une isolation par lame d'air est obtenue en utilisant une coque intérieure à travers laquelle sont dirigés des gaz d'échappement chauds et une coque extérieure disposée à distance de la coque intérieure, qui assure une fonction de soutien à la coque intérieure. Entre la coque intérieure et la coque extérieure est formé un volume d'isolation se présentant sous la forme de la lame d'air isolante. La coque intérieure est de préférence réalisée en plusieurs parties, du fait que, en fonctionnement, elle est notablement plus chaude que la coque extérieure qui est refroidie par convection, depuis l'ambiance. Pour éviter que des tensions thermiques ne se manifestent, les différentes pièces de la coque intérieure sont mobiles les unes par rapport aux autres. Il n'est pas nécessaire d'obtenir une étanchéité absolue pour les guidages de gaz d'échappement classiques, isolés par lame d'air, du fait qu'une étanchéité envers l'ambiance se fait toujours au moyen de la coque extérieure. Pour des raisons concernant la fabrication, la coque extérieure est réalisée en deux parties ou plus. Dans le cas des coudes d'échappement ou des conduites de gaz d'échappement selon l'invention, la coque intérieure est avantageusement munie d'un ou plusieurs passages pour gaz vers l'espace intérieur observe dans la direction de l'écoulement, les passages pour gaz sont ménagés sur l'extrémité avant de la coque intérieure. L'élément de raccordement servant au prélèvement des gaz d'échappement devant être amené à la recirculation du gaz d'échappement, depuis l'espace intermédiaire existant entre la coque intérieure et la coque extérieure, en observant dans la direction de l'écoulement, est monté sur la coque extérieure, de préférence à l'extrémité arrière de la coque extérieure. Grâce à l'écoulement d'amenée dans le coude d'échappement isolé par lame d'air ou bien la conduite de gaz d'échappement servant aux gaz d'échappement en recirculation, à l'extrémité opposée, si l'on observe du point de vue de la technique d'écoulement par rapport à l'élément de raccordement, les gaz d'échappement mis en recirculation s'écoulent à travers l'ensemble de l'espace intermédiaire isolant et empêchent une évacuation de chaleur excessive depuis le flux principal de gaz d'échappement, flux allant à l'ambiance avec simultanément évacuation de chaleur par la coque extérieure à l'ambiance. Simultanément, les gaz d'échappement mis en recirculation sont refroidis sur la coque extérieure et, ainsi, il n'est plus nécessaire d'avoir un refroidisseur de gaz d'échappement séparé, ou bien il suffit que le refroidisseur de gaz d'échappement soit de plus petite dimension. Pour satisfaire sa pleine efficacité pour ce qui concerne la réduction des NOX, les gaz d'échappement mis en recirculation doivent être aussi froids que possible à l'entrée du moteur. S'ajoute à ces avantages encore le moindre besoin en volume d'un coude de gaz d'échappement isolé par lame d'air, en liaison avec une recirculation de gaz d'échappement et un refroidissement des gaz d'échappement intégrés. Il est avantageux que l'élément de raccordement soit monté sur la coque extérieure sous la forme d'une tubulure de raccordement ou d'une bride. Il est de ce fait possible de façon simple de relier une conduite de recirculation des gaz d'échappement au coude d'échappement ou bien à la conduite de gaz d'échappement. La coque extérieure est constituée en préférence de plusieurs pièces en tôle. Lors de la fabrication de la pièce en tôle destinée à la coque extérieure, une solution avantageuse économiquement et offrant une sécurité de fonctionnement est de former en une seule pièce un tronçon de la coque extérieure et de la tubulure de raccordement. En particulier, l'une au moins des dispositions préférentielles suivantes sera adoptée : - la tubulure de raccordement et la coque extérieure sont réalisées d'une seule pièce ; et - la tubulure de raccordement prévue pour la recirculation des gaz d'échappement est disposée sur la coque extérieure, en aval par rapport au flux des gaz d'échappement passant dans la coque intérieure. Le procédé selon l'invention se distingue par le fait que les gaz d'échappement prévus pour la recirculation du gaz d'échappement sont prélevés dans le volume d'isolation par l'intermédiaire d'un élément de raccordement et sont amenés au moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une deuxième conduite pour gaz d'échappement. Avantageusement, les gaz d'échappement mis en recirculation sont prélevés en amont du flux de gaz d'échappement par rapport à l'écoulement de gaz d'échappement. Il y a ainsi écoulement, d'abord dans le volume d'isolation, parallèlement au flux de gaz d'échappement, le prélèvement se faisant en aval du volume d'isolation pour ce qui concerne l'écoulement du gaz d'échappement, et l'écoulement à travers la conduite de recirculation du gaz d'échappement se faisant vers le coté admission du moteur à combustion interne. De préférence, les gaz d'échappement en recirculation sont prélevés en aval du volume d'isolation par rapport au flux des gaz d'échappement et sont amenés à la conduite de recirculation des gaz d'échappement. D'autres caractéristiques et combinaisons de caractéristiques résultent de la description ainsi que du dessin. Des exemples de réalisation préféré concrets de l'invention sont représentés de façon simplifiée dans le dessin et expliqués en détail dans la description ci-après. La figure unique représente une illustration schématique d'un coude d'échappement isolé par lame d'air avec un élément de raccordement selon l'invention, branché entre le coude d'échappement et la conduite de recirculation des gaz d'échappement. On a représenté sur la figure une culasse 1 d'un moteur à combustion interne non représenté en détail, muni d'un coude d'échappement : le coude d'échappement 2 est constitué d'une coque intérieure 3 en plusieurs parties et d'une coque extérieure 4. Entre la coque intérieure 3 et la coque extérieure 4, se trouve un volume d'isolation ayant la forme d'une lame d'air 5. Sur la coque extérieure 4, est montée sur tubulure de raccordement 6 qui guide un flux partiel des gaz d'échappement vers une conduite de recirculation des gaz d'échappement non représentée. La coque intérieure 3 est maintenue par la coque extérieure 4, au moyen d'éléments d'appui depuis non représentés, tel que par exemple des pattes en tôle ou des supports, par le fait que la lame d'air 5 isolante présente sur l'ensemble de la longueur de sa circonférence à peu près la même épaisseur, mais également que le transfert thermique de la coque intérieure à la coque extérieure est simultanément minimisé. Les gaz d'échappement s'écoulent depuis la culasse 1 en majeure partie en passant à travers la coque intérieure vers une bride non représentée, à laquelle se raccorde un autre élément de l'installation du gaz d'échappement, par exemple, un turbocompresseur entraîné par les gaz d'échappement, une conduite des gaz d'échappement, un catalyseur ou bien un silencieux. La coque intérieure 3 est réalisée de façon mobile, de manière que les différents tronçons de la coque intérieure soient déplaçables les uns par rapport aux autres pour compenser la dilatation thermique qui est considérable. A l'entrée 7 des gaz dans le coude d'échappement 2, la coque intérieure 3 est munie de passages pour gaz 8. A ces passages pour gaz 8, passe un plus petit flux partiel de gaz d'échappement, dans la lame d'air 5 et il quitte la lame d'air à l'autre extrémité du coude d'échappement 2 en passant par la tubulure de raccordement 6 et va vers une conduite de recirculation des gaz d'échappement qui n'est pas représentée. De là, les gaz d'échappement sont de nouveau amenés au moteur à combustion interne, du côté admission de la culasse 1. En plus, une faible quantité du gaz d'échappement arrive dans la lame d'air 5 en passant par les espaces intermédiaires 9 existant entre les différents tronçons de la coque intérieure 3. Les gaz d'échappement se trouvant dans la lame d'air 5 isolent les gaz d'échappement chauds dans la coque intérieure 3 pour empêcher un trop fort refroidissement, par le fait que l'écoulement est plus lent. Une autre isolation thermique est obtenue au moyen des deux coques 5 entre les gaz d'échappement chauds et l'ambiance. Les gaz d'échappement que l'on a dans la lame d'air 5 sont refroidis vers l'ambiance sur la coque extérieure 4 le long de la surface. Les gaz d'échappement arrivent déjà en étant pré-refroidis dans la conduite de recirculation des gaz d'échappement qui n'est pas représentée. Il est de ce fait superflu d'installer un refroidisseur de gaz d'échappement qui refroidit les gaz d'échappement à une valeur convenant pour la zone d'admission des moteurs à combustion interne et pour la combustion, respectivement, il est nécessaire d'avoir un refroidisseur pour gaz d'échappement qui soit uniquement beaucoup plus petit. Un refroidisseur pour gaz d'échappement plus petit, ou même aucun refroidisseur pour gaz d'échappement, facilite le montage ou la conception d'ensemble du système de recirculation des gaz d'échappement, en particulier la conduite de recirculation des gaz d'échappement et l'ensemble du moteur à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Système de gaz d'échappement pour un moteur à combustion interne (1) avec un coude d'échappement (2) et/ou une conduite à gaz d'échappement, présentant une coque intérieure (3) et une coque extérieure (4) entourant partiellement la coque intérieure, coques dont l'espace intermédiaire forme un volume d'isolation, et une conduite de recirculation des gaz d'échappement, raccordée au coude d'échappement ou bien à la conduite à gaz d'échappement, caractérisé en ce que le système de gaz d'échappement présente un élément de raccordement (6) pour le prélèvement des gaz d'échappement destinés à la recirculation des gaz d'échappement, depuis l'espace intermédiaire (5) existant entre les coques intérieure et extérieure. 2. Système de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de raccordement (6) est réalisé sous la forme de tubulure de raccordement placée sur la coque extérieure (4). 3. Système de gaz d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement (6) et la coque extérieure (4) sont réalisées d'une seule pièce. 4. Système de gaz d'échappement selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement (6) prévue pour la recirculation des gaz d'échappement est disposée sur la coque extérieure (4), en aval par rapport au flux des gaz d'échappement passant dans la coque intérieure. 5. Procédé de recirculation des gaz d'échappement, en particulier pour le fonctionnement d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les gaz d'échappement sont guidés dans une première conduite à gaz d'échappement (3) et un flux partiel des gaz d'échappement est guidé dans un volume d'isolation (5) entourant au moins partiellement la première conduite à gaz d'échappement, caractérisé en ce que les gaz d'échappement destinés à la recirculation des gaz d'échappement sont prélevés dans le volume d'isolation par l'intermédiaire d'un élément de raccordement (6) et sont recyclés par l'intermédiaire d'une conduite de recirculation des gaz d'échappement. 6. Procédé de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les gaz d'échappement en recirculation sont prélevés en aval du volume d'isolation (5) par rapport au flux des gaz d'échappement et sont amenés à la conduite de recirculation des gaz d'échappement.