Brevet FR2856736A1 — publié le 20041231

"Moteur comportant un turbocompresseur monté sur un arbre de maintien par frettage" La présente invention concerne un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur. La présente invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un bloc-cylindres, un collecteur d'échappement, et un turbocompresseur, du type dans lequel le turbocompresseur comporte un carter de turbine qui est lié à un carter central et qui est raccordé au collecteur d'échappement, et du type comportant une bride de raccordement d'au moins une canalisation d'huile qui est fixée sur le carter central. Pour des raisons de stratégie de dépollution, la température des gaz issus de la combustion du mélange carburé dans les cylindres du moteur doit être la plus élevée possible à l'entrée du catalyseur primaire. C'est en partie pour cette raison que l'on choisit de réaliser le collecteur d'échappement en tôle à paroi mince. L'inertie thermique étant proportionnelle au volume de matière, il est plus intéressant, d'un point de vue thermique, de réaliser le collecteur d'échappement en tôle. Par ailleurs, la masse du turbocompresseur est telle que son maintien doit être le plus rigide possible, pour résister aux sollicitations vibratoires, sans pour autant ajouter des contraintes thermomécaniques. Lorsque le collecteur d'échappement est réalisé en tôle, il n'est plus possible de maintenir le turbocompresseur par le seul biais du collecteur, compte tenu de sa faible raideur. Pour résoudre ce problème, il a été envisagé de maintenir le turbocompresseur au moyen de béquilles en tôle fixées sur le bloc-cylindres. Cependant, il est très difficile de maintenir correctement le turbocompresseur au moyen de béquilles, compte tenu de la masse du turbocompresseur. De plus, comme il est nécessaire d'employer plusieurs béquilles pour fixer le turbocompresseur, le système constitué par le turbocompresseur, le collecteur d'échappement, et les béquilles, devient hyperstatique. Par conséquent, le système subit des contraintes thermomécaniques importantes qui sont préjudiciables à la fiabilité du système. Il a aussi été envisagé de maintenir rigidement le turbocompresseur sur le bloc-cylindres en fixant le carter central sur le bloc-cylindres. Cette solution nécessite de réaliser une liaison souple au niveau du raccordement entre le collecteur d'échappement et le carter turbine, de manière à permettre la dilatation des éléments du système mécanique, lors de leur montée en température. Cette liaison souple est difficile à mettre en u̇vre car elle pose des problèmes de fiabilité. Une autre solution envisagée est de réaliser le carter turbine d'une seule pièce avec le collecteur d'échappement, de manière à former un "turbocollecteur". Cette solution ne résout pas le problème de la fixation des autres éléments du turbocompresseur sur le moteur. De plus, elle pose des problèmes d'assemblage, notamment en ce qui concerne l'accessibilité des vis de fixation de la partie collecteur d'échappement sur la culasse du moteur. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Dans ce but, l'invention propose un moteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le turbocompresseur est fixé sur le bloc-cylindres par l'intermédiaire de la bride de raccordement, et en ce que la bride de raccordement comporte une portion annulaire qui est réalisée venue de matière avec la bride et qui est montée serrée radialement sur un arbre de maintien fixé sur le bloc-cylindres. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - une bague métallique fendue est intercalée radialement entre la portion annulaire et l'arbre ; - l'axe de l'arbre de maintien est sensiblement parallèle à l'axe de la turbine du turbocompresseur ; - l'arbre de maintien est fixé sur le bloc-cylindres par l'intermédiaire d'au moins deux béquilles réglables ; - le collecteur d'échappement est réalisé en tôle. 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 à la figure unique annexée qui est une vue partielle en perspective représentant schématiquement un moteur réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Sur la figure unique, on a représenté partiellement un moteur à combustion interne 10 de véhicule automobile qui est réalisé conformément aux enseignements de l'invention. De manière classique, le moteur 10 comporte un bloccylindres 12 sur lequel est monté une culasse 14. La culasse 14 comporte des conduits d'échappement internes (non représentés) qui débouchent dans une face latérale d'échappement 16 de la culasse 14 et qui sont raccordés à un collecteur d'échappement 18. Le collecteur d'échappement 18 est fixé sur la face latérale 16 de la culasse 14. De préférence, le collecteur d'échappement 18 est réalisé en tôle d'acier à paroi mince, de manière à minimiser l'inertie thermique du collecteur 18, pour accélérer la montée en température du catalyseur primaire (non représenté) qui est agencé en aval du collecteur 18 de la ligne d'échappement du moteur 10. Le moteur 10 est équipé d'un turbocompresseur 20 comportant un carter de turbine 22 qui est lié à un carter central 24. L'orifice d'entrée 26 du carter turbine 22 comporte une bride plate 28, ici de forme globalement triangulaire, qui est montée vissée sur une bride plate complémentaire 30 agencée autour de l'orifice de sortie du collecteur d'échappement 18, de manière à raccorder le collecteur d'échappement 18 au carter turbine 22. Selon le mode de réalisation représenté ici, l'axe A1 de la turbine (non représentée) du turbocompresseur 20 s'étend suivant une direction longitudinale sensiblement parallèle à la face latérale d'échappement 16 de la culasse 14. Le carter central 24 comporte des moyens 32 pour le raccordement du turbocompresseur 20 à un circuit de lubrification 34. Ces moyens de raccordement 32 comportent une bride 36 qui est fixée sur le carter central 24. La bride de raccordement 36 est liée ici à une canalisation d'alimentation 38 en huile et à une canalisation d'évacuation 40 d'huile. Selon le mode de réalisation représenté ici, la bride de raccordement 36 a globalement la forme d'une plaque, sensiblement parallèle à la direction longitudinale et étirée selon une direction transversale. Elle est traversée, perpendiculairement à son plan, par deux vis de fixation 42, 44 qui sont vissées dans le carter central 24, et qui sont agencées de part et d'autre des deux canalisations d'huile 38, 40. Conformément aux enseignements de l'invention, le turbocompresseur 20 est fixé sur le bloc-cylindres 12 par l'intermédiaire de la bride de raccordement 36. A cet effet, la bride de raccordement 36 comporte une portion annulaire 46 qui est réalisée venue de matière avec la bride 36, et qui est montée serrée radialement sur un arbre de maintien 48 fixé sur le bloc-cylindres 12. La portion annulaire 46, qui a ici une forme tubulaire d'axe longitudinal, est agencée à une extrémité transversale de la bride 36, du côté du bloc-cylindres 12. Avantageusement, la portion annulaire 46 est réalisée par moulage d'une seule pièce avec la bride de raccordement 36. L'arbre de maintien 48, de section circulaire, est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal A1 de la turbine. L'arbre de maintien 48 est fixé sur le bloc-cylindres 12 au moyen de deux béquilles 50, 52 qui sont agencées respectivement à chacune de ses extrémités longitudinales. Chaque béquille 50, 52 est constituée ici par une patte en tôle qui est fixée, par exemple par vissage, d'une part, sur l'extrémité associée de l'arbre de maintien 48 et, d'autre part, sur un plot de fixation associé 54, 56 du bloc-cylindres 12. Chaque plot de fixation 54, 56 a ici une forme globalement tronconique dont la base est agencée du côté du bloc-cylindres 12. Les plots de fixation 54, 56 sont, par exemple, réalisés venus de matière par moulage avec le bloc-cylindres 12. De préférence, les béquilles 50, 52 sont réglables, c'est-àdire qu'il est possible de positionner précisément chaque béquille par rapport au bloc-cylindres 12, de manière que l'arbre de maintien 48 soit lié de manière rigide au bloc-cylindres 12. A cet effet, chaque béquille 50, 52 comporte, par exemple, des trous oblongs pour le passage de vis de fixation 58, 60, de manière que chaque béquille 50, 52 puisse occuper plusieurs positions dans le plan de fixation associé. Avantageusement, une bague métallique fendue 62 est intercalée radialement entre la portion annulaire 46 et l'arbre 48. Selon une caractéristique du moteur 10, la portion annulaire 46, la bague fendue 62, et l'arbre de maintien 48 sont assemblés par frettage, ce qui permet une liaison sans jeu entre l'arbre de maintien 48 et la bride de raccordement 36, donc le turbocompresseur 20, cette liaison sans jeu empêchant l'apparition de problèmes acoustiques dus aux vibrations du moteur 10. Grâce à l'invention, le turbocompresseur 20 est fixé sur le bloc-cylindres 12 au moyen d'une liaison du type pivot glissant. En effet, sous l'action des efforts dus notamment à la dilatation du collecteur d'échappement 18 et du carter de turbine 22, la portion annulaire 46 est susceptible de coulisser longitudinalement sur l'arbre de maintien 48, et/ou de pivoter autour de l'arbre de maintien 48. La bague fendue 62 est choisie pour ses propriétés mécaniques et physiques qui lui permettent d'éviter le coincement de la portion annulaire 46 sur l'arbre de maintien 48, pendant le fonctionnement du moteur 10. Les matériaux constituant la portion annulaire 46, la bague fendue 62, et l'arbre de maintien 48, sont choisis de manière que le couple résistant, à chaud, du au frettage entre ces trois éléments 46, 62, 48, soit inférieur au couple produit par la dilatation de ces trois éléments 46, 62, 48. C'est-à-dire que l'assemblage par frettage entre les trois éléments 46, 62, 48 ne doit pas empêcher le coulissement et/ou le pivotement de la portion annulaire 46 par rapport à l'arbre de maintien 48, lorsque le collecteur d'échappement 18 et le carter turbine 22 atteignent une température déterminée. Au contraire, le couple résistant, à chaud, du au frettage entre les trois éléments 46, 62, 48 doit être supérieur au couple induit par l'énergie vibratoire produite par le moteur 10, c'est-àdire que les vibrations produites par le moteur 10 ne doivent pas provoquer le coulissement et/ou le pivotement de la portion annulaire 46 par rapport à l'arbre de maintien 48. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne (10) de véhicule automobile comportant un bloc-cylindres (12), un collecteur d'échappement (16), et un turbocompresseur (20), du type dans lequel le turbocompresseur (20) comporte un carter de turbine (22) qui est lié à un carter central (24) et qui est raccordé au collecteur d'échappement (18), et du type comportant une bride de raccordement (36) d'au moins une canalisation d'huile (38, 40) qui est fixée sur le carter central (24), caractérisé en ce que le turbocompresseur (20) est fixé sur le bloc-cylindres (12) par l'intermédiaire de la bride de raccordement (36), et en ce que la bride de raccordement (36) comporte une portion annulaire (46) qui est réalisée venue de matière avec la bride (36) et qui est montée serrée radialement sur un arbre de maintien (48) fixé sur le bloc-cylindres (12). 2. Moteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une bague métallique fendue (62) est intercalée radialement entre la portion annulaire (46) et l'arbre (48). 3. Moteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la portion annulaire (46), la bague fendue (62), et l'arbre de maintien (48) sont assemblés par frettage. 4. Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe de l'arbre de maintien (48) est sensiblement parallèle à l'axe (A1 ) de la turbine du turbocompresseur (20). 5. Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de maintien (48) est fixé sur le bloc-cylindres (12) par l'intermédiaire d'au moins deux béquilles (50, 52) réglables. 6. Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le collecteur d'échappement (18) est réalisé en tôle.