Brevet FR2853350A1 — publié le 20041008

i "Circuit d'échappement comportant des moyens de raccordement de deux tronçons amont à un tronçon aval intégrés dans un élément d'un tronçon amont." L'invention concerne un circuit d'échappement pour un 5 moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres agencés en "V", qui comporte donc deux culasses. L'invention propose plus particulièrement un circuit d'échappement pour un moteur à combustion interne, du type comportant un premier tronçon amont qui comporte un premier 10 collecteur d'échappement associé à une première culasse du moteur et qui débouche dans un premier dispositif de traitement des gaz d'échappement, un deuxième tronçon amont qui comporte un deuxième collecteur d'échappement associé à une deuxième culasse du moteur et qui débouche dans un deuxième dispositif 15 de traitement des gaz d'échappement, un tronçon aval qui débouche à l'air libre, et des moyens de raccordement du premier et du deuxième tronçon amont au tronçon aval, et du type dans lequel chacun des premier et deuxième dispositif de traitement comporte un tronçon d'entrée relié au collecteur d'échappement 20 associé, un tronçon intermédiaire de traitement des gaz et un tronçon de sortie. On a représenté à la figure 1 un circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne 12 réalisé selon une architecture dite en "V", qui comporte deux alignements de cylindres (non 25 représentés) inclinés l'un rapport à l'autre autour de l'axe de rotation du vilebrequin. Chaque alignement de cylindres comporte une culasse 14, 16, qui délimite en partie la chambre de combustion des cylindres associés, et qui comporte un conduit d'admission et un conduit d'échappement (non représentés). Le circuit d'échappement 10 est constitué de deux tronçons amont 18, 20 qui sont chacun associés à une culasse 14, 16 du moteur 12, et un tronçon aval 22 qui est relié aux deux tronçons amont 18, 20 par l'intermédiaire d'un raccord 24 en "Y", et qui débouche à l'air libre. Chaque tronçon amont 18, 20 comporte un collecteur d'échappement 26, 28 qui est relié aux conduits d'échappement de la culasse 14, 16 associée, et dont la sortie est reliée à un dispositif de traitement des gaz d'échappement 30, 32. Les dispositifs de traitement 30, 32 consistent ici en des catalyseurs, et ils comportent un tronçon d'entrée 34, 36, un tronçon intermédiaire de traitement 38, 40 qui comporte l'élément catalyseur, et un tronçon de sortie 42, 44. Le moteur 12 est ici un moteur du type à suralimentation 10 qui comporte deux turbo-compresseurs (non représentés) dont la turbine 46, 48 de chacun est agencée dans un tronçon amont 18, 20 entre un collecteur d'échappement 26, 28 et le dispositif de traitement 30, 32 associé. Enfin, chaque tronçon amont 18, 20 comporte un conduit 15 de raccordement 50, 52 qui relie le tronçon de sortie 42, 44 du dispositif de traitement 30, 32 associée au raccord 24 en "Y". Le tronçon aval 22 du circuit d'échappement 10 comporte un troisième dispositif de traitement 54 des gaz échappement provenant des deux tronçons. Le circuit d'échappement 10 comporte ainsi deux conduits de raccordement 50, 52 et un conduit de raccordement 24 en "Y" pour relier les deux tronçon amont 18, 20 au tronçon aval. L'augmentation du volume d'un moteur à combustion 12, ainsi que l'augmentation du nombre d'éléments d'équipement 25 agencés à l'intérieur du compartiment moteur, réduit fortement l'espace disponible à l'intérieur du compartiment moteur pour le circuit d'échappement 10. Il est donc nécessaire de réduire l'encombrement du circuit d'échappement 10 afin qu'il soit possible de le loger à l'intérieur du compartiment moteur. L'invention a pour but de proposer un circuit d'échappement 10 pour lequel les tronçons amont 18, 20 comportent un nombre réduit d'éléments 24, 50, 52 pour leur raccordement au tronçon aval 22. Dans ce but, l'invention propose un circuit d'échappement, du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le tronçon de sortie du premier dispositif de traitement comporte les moyens de raccordement au tronçon de sortie du deuxième dispositif de traitement et au conduit de sortie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le tronçon de sortie du premier dispositif de traitement comporte un premier, deuxième et troisième orifice pour le raccordement au tronçon intermédiaire du premier dispositif de 10 traitement, au deuxième tronçon amont, et au tronçon aval, respectivement, et le tronçon de sortie du premier dispositif de traitement comporte des moyens pour que les gaz d'échappement provenant du deuxième tronçon amont se mélangent avec les gaz d'échappement traversant le premier dispositif de traitement à 15 proximité dudit troisième orifice; - le tronçon de sortie du premier dispositif de traitement délimite un volume interne à l'intérieur duquel est agencé un conduit interne, dont une première extrémité forme ledit deuxième orifice, et dont la deuxième extrémité débouche à proximité dudit 20 troisième orifice; la turbine d'un turbo-compresseur est interposée entre chaque tronçon d'entrée d'un dispositif de traitement et son collecteur d'échappement associé; - chaque tronçon d'entrée et chaque tronçon de sortie du 25 premier et du deuxième dispositif de traitement comporte une sonde de mesure de la composition des gaz d'échappement; - le tronçon aval comporte un troisième dispositif de traitement des gaz d'échappement; - les dispositifs de traitement sont des catalyseurs - le circuit d'échappement comporte un élément amortisseur de vibrations agencé entre les deux tronçons de sortie du premier et du deuxième dispositif de traitement et/ou entre le tronçon de sortie du premier dispositif de traitement et le troisième dispositif de traitement; - le moteur comporte deux alignements de cylindres inclinés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe principal du vilebrequin qui comportent chacun une culasse du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'un circuit d'échappement selon un mode de réalisation connu; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, d'un circuit d'échappement conforme à l'invention. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, 15 similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. On a représenté à la figure 2 le circuit d'échappement 10 d'un moteur à combustion 12 comportant deux tronçons amont 18, 20, chacun étant associé à une culasse 14, 16 du moteur 12 et 20 relié à un même tronçon aval 22 du circuit d'échappement 10 débouchant à l'air libre. Un premier tronçon amont 18 comporte un premier collecteur d'échappement 26 qui est relié aux conduits d'échappement de la culasse 14 associée, et dont la sortie est 25 reliée à un premier dispositif de traitement des gaz d'échappement 30. D'une manière similaire, le deuxième tronçon amont 20 comporte un deuxième collecteur d'échappement 28 qui est relié aux conduits d'échappement de la deuxième culasse 16 associée, 30 et dont la sortie est reliée à un deuxième dispositif de traitement des gaz échappement 32. Le premier et le deuxième dispositif de traitement des gaz d'échappement 30, 32 sont de structure connue, et ils comportent chacun un tronçon d'entrée 34, 36, que l'on appellera par la suite respectivement premier tronçon d'entrée 34 et deuxième tronçon d'entrée 36, par lequel les gaz d'échappement provenant du collecteurs d'échappement 26, 20 associé pénètrent à l'intérieur du premier ou du deuxième dispositif de traitement 30, 32. Les dispositifs de traitement 30, 32 comportent aussi un tronçon intermédiaire de traitement 34, 36 à l'intérieur desquels sont agencés les moyens actifs de traitement des gaz d'échappement comme par exemple un filtre catalytique, et un tronçon de sortie 42, 44, que l'on appellera par la suite 10 respectivement premier tronçon de sortie 42 et deuxième tronçon de sortie 44, qui débouchent vers le tronçon aval 22. Enfin, le moteur 12 est ici un moteur à suralimentation, chaque tronçon amont 18, 20 comporte donc une turbine 46, 48 agencée entre le collecteur d'échappement 26, 28 et le dispositif is de traitement 30, 32 associé. Le tronçon aval 22 est raccordé au premier et au deuxième tronçons amont 18, 20, et il comporte un troisième dispositif de traitement des gaz d'échappement 54. Conformément à l'invention, le premier tronçon de sortie 42 20 comporte des moyens pour le raccordement du premier tronçon amont 18 et du deuxième tronçon amont 20 au tronçon aval 22. Le premier tronçon de sortie 42 comporte à cet effet un premier orifice 60 par lequel il est raccordé au tronçon intermédiaire 34 du premier dispositif de traitement 30 et qui est 25 traversé par les gaz d'échappement provenant du premier collecteur 18, un deuxième orifice 58 de raccordement au deuxième tronçon amont 20, et un troisième orifice 60 de raccordement au tronçon aval 22. L'efficacité du traitement des gaz d'échappement par le 30 premier et le deuxième dispositif de traitement 30, 32 nécessite d'avoir une mesure préalable de la composition des gaz d'échappement, afin de déterminer quelle puissance de traitement doit être appliquée à chacun des premiers et deuxième dispositif de traitement 30, 32. Pour cela, le premier et le deuxième dispositif de traitement 30, 32 comportent chacun une sonde de mesure d'entrée 62, 64 agencée dans le tronçon d'entrée associé 34, 36, et une sonde de mesure de sortie 66, 68 agencée dans le tronçon de sortie associé 42, 44. Le premier tronçon amont 18 et le deuxième tronçon amont étant raccordés entre eux par l'intermédiaire du premier tronçon de sortie 42, les gaz d'échappement traités provenant du deuxième dispositif de traitement 32 sont donc susceptibles de se 10 mélanger avec les gaz d'échappement traités provenant du tronçon intermédiaire de traitement 38 du premier dispositif de traitement 30 dans le premier tronçon de sortie 42. La sonde de mesure de sortie 66 est agencée dans le premier tronçon de sortie 42, la mesure de gaz d'échappement 15 qu'elle effectue risque donc d'être fortement perturbée, ce qui peut nuire au bon fonctionnement du premier dispositif de traitement 30. Pour empêcher le mélange des deux flux de gaz d'échappement dans le volume interne 42i du premier tronçon de 20 sortie 42, un conduit interne 70 s'étend à l'intérieur du volume interne 42i, entre le deuxième orifice 58 et le troisième orifice 60 du premier tronçon de sortie 42. Le conduit interne 70 s'étend dans le volume interne 42i du premier tronçon de sortie 42 de manière que sa première 25 extrémité amont 70a forme le deuxième orifice 58 du premier tronçon de sortie 42, et de manière que sa deuxième extrémité aval 70b débouche à proximité du troisième orifice 60 du premier tronçon de sortie 42. Ainsi, les gaz d'échappement provenant du deuxième 30 dispositif de traitement 32 traversent le premier tronçon de sortie 42 et ils ne se mélangent avec les gaz traversant le premier dispositif de traitement 30 seulement à proximité du troisième orifice 60 du premier tronçon de sortie 42. Les deux flux de gaz traités provenant du premier dispositif de traitement 30 et du deuxième dispositifs de traitement 32 traversent alors simultanément le tronçon aval 22 et le troisième dispositif de traitement 50. Il est connu que le moteur 12 génère de nombreuses vibrations et que la pression des gaz d'échappement qui traversent le circuit d'échappement 10 varie en fonction des phases de combustion du moteur 12. Le premier dispositif de traitement 30 et le deuxième 10 dispositif de traitement 32 sont reliés entre eux au niveau du premier tronçon de sortie 42, par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement 52. Ce conduit de raccordement 52 rallonge le parcours du flux de gaz d'échappement dans le deuxième tronçon amont 20, ce qui 15 provoque un décalage, ou déphasage, des variations de pression entre les flux de gaz d'échappement traversant les premier et deuxième tronçons amont 18, 20. Ce décalage des vibrations des gaz d'échappement peut générer les contraintes mécaniques dans le circuit d'échappement 20 au niveau de la liaison entre les deux tronçons de sortie 42, 44, ce qui peut donc provoquer la rupture d'un de ces différents éléments. La réduction des contraintes mécaniques subies par le circuit d'échappement 10 est obtenue en agençant un élément 25 amortisseur de vibrations 72, communément appelé "flexible de découplage", entre le premier tronçon de sortie 42 et le premier conduit de raccordement 52. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation, et que l'élément amortisseur de vibrations 72 peut 30 être agencé en un autre endroit. Il peut donc être agencé entre le deuxième tronçon de sortie 44 et le premier conduit de raccordement 52, ou bien il peut être disposé entre deux tronçons constituant le premier conduit de raccordement 52, sans sortir du domaine de l'invention. Enfin, selon une autre variante de réalisation de l'invention, un deuxième élément amortisseur de vibrations 74 est agencé entre le premier tronçon de sortie 42 et le troisième dispositif de traitement 50, de manière à isoler totalement le 5 troisième dispositif de traitement 50 de vibrations générées par le moteur 12. L'invention a été décrite comme étant appliquée à un moteur 12 à suralimentation, comportant deux turbocompresseurs. Cependant, il sera compris que l'invention n'est 10 pas limitée à ce mode de réalisation et que le moteur ne peut comporter qu'un seul ou aucun turbo-compresseur, sans sortir du domaine de l'invention. Ainsi, le circuit d'échappement 10 peut ne comporter qu'une seule voire aucune turbine 46, 48 dans l'un ou l'autre des 15 premier ou deuxième tronçon amont 18, 20. Le circuit d'échappement 10 conforme à l'invention permet ainsi de réduire le nombre d'éléments nécessaires pour le raccordement des deux tronçons amont 18, 20 au tronçon aval 22, et ainsi réduire l'encombrement total du circuit d'échappement 10 20 sans nuire à son efficacité. REVENDICATIONS 1. Circuit d'échappement (10) pour un moteur à combustion interne (12), du type comportant un premier tronçon amont (18) qui comporte un premier 5 collecteur d'échappement (26) associé à une première culasse (14) du moteur (12) et qui débouche dans un premier dispositif de traitement (30) des gaz d'échappement, un deuxième tronçon amont (20) qui comporte un deuxième collecteur d'échappement (28) associé à une deuxième culasse 10 (16) du moteur (12) et qui débouche dans un deuxième dispositif de traitement (32) des gaz d'échappement, un tronçon aval (22) qui débouche à l'air libre, des moyens (42) de raccordement du premier et du deuxième tronçon amont (18, 20) au tronçon aval (22), et du type dans lequel chacun des premier et deuxième dispositif de traitement (30, 32) comporte un tronçon d'entrée (34, 36) relié au collecteur d'échappement (26, 28) associé, un tronçon intermédiaire (38, 40) de traitement des gaz et un tronçon de sortie (42, 44), caractérisé en ce que le tronçon de sortie (42) du premier dispositif de traitement (30) comporte les moyens de raccordement du premier et du deuxième tronçon amont (18, 20) au tronçon aval (22). 2. Circuit d'échappement (10) selon la revendication 25 précédente, caractérisé en ce que le tronçon de sortie (42) du premier dispositif de traitement (30) comporte un premier (56), deuxième (58) et troisième (60) orifices pour le raccordement au tronçon intermédiaire (38) du premier dispositif de traitement (30), au deuxième tronçon amont (20), et au tronçon aval (22), 30 respectivement, et en ce que le tronçon de sortie (42) du premier dispositif de traitement (30) comporte des moyens (70) pour que les gaz d'échappement provenant du deuxième tronçon amont (20) se mélangent avec les gaz d'échappement traversant le premier dispositif de traitement (30) à proximité dudit troisième orifice (60). 3. Circuit d'échappement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tronçon de sortie (42) du 5 premier dispositif de traitement (30) délimite un volume interne (42i) à l'intérieur duquel est agencé un conduit interne (70), dont une première extrémité (70a) forme ledit deuxième orifice (58), et dont la deuxième extrémité (70b) débouche à proximité dudit troisième orifice (60) . 4. Circuit d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine (46, 48) d'un turbocompresseur est interposée entre chaque tronçon d'entrée (34, 36) d'un dispositif de traitement (30, 32) et son collecteur d'échappement (26, 28) associé. 5. Circuit d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tronçon d'entrée (34, 36) et chaque tronçon de sortie (42, 44) du premier et du deuxième dispositif de traitement (30, 32) comporte une sonde de mesure (62, 64, 66, 68) de la composition des gaz 20 d'échappement. 6. Circuit d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon aval (22) comporte un troisième dispositif de traitement des gaz d'échappement (54). 7. Circuit d'échappement (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un élément amortisseur de vibrations (72, 74) agencé entre les deux tronçons de sortie (42, 44) du premier et du deuxième dispositif de traitement (30, 32) et/ou entre le tronçon de sortie (42) du premier dispositif de 30 traitement (30) et le troisième dispositif de traitement (54). 8. Circuit d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs de traitement (30, 32, 54) sont des catalyseurs. il 9. Circuit d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (12) comporte deux alignements de cylindres inclinés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe principal du vilebrequin qui comportent chacun une culasse (14, 16) du moteur (12).