Brevet FR2854429A1 — publié le 20041105

La présente invention concerne une ligne d'échappement pour moteur thermique, du type comportant une tubulure de diamètre sensiblement constant sur toute sa longueur délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure présente, suivant sa longueur, un tronçon d'accumulation d'agents corrosifs prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs. Les lignes d'échappement comprennent des tubulures constituant des conduites de canalisation des gaz d'échappement. Ces tubulures relient des volumes d'échappement les uns aux autres. Dans les véhicules modernes, les tubulures de la ligne d'échappement présentent des formes complexes afin de pouvoir cheminer entre les éléments faisant saillie à la surface inférieure de la caisse du véhicule. Les constructeurs automobiles cherchent à alléger chacun des éléments du véhicule pour réduire la consommation de carburant et pour réduire le coût du véhicule, en limitant la matière mise en u̇vre. En particulier, une réduction du poids de la ligne d'échappement est recherchée. Toutefois, cette réduction de poids est limitée par des contraintes de résistance portant sur la ligne d'échappement. Cette réduction du poids peut se faire par diminution des épaisseurs de paroi des éléments constituant la ligne d'échappement. Toutefois, l'utilisation de parois minces réduit la durée de vie des tubulures d'échappement, celles-ci ayant notamment tendance à se corroder et à se percer rapidement. L'invention a pour but de proposer une ligne d'échappement dont le poids est réduit, sans que la résistance à la corrosion de la ligne ne soit sensiblement réduite. A cet effet, l'invention a pour objet une ligne d'échappement d'un moteur thermique du type précité, caractérisée en ce que le tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs est formé d'un premier tube, ayant une première caractéristique structurelle et le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs est formé d'un second tube, ayant une seconde caractéristique structurelle, les première et seconde caractéristiques structurelles étant différentes. Suivant des modes particuliers de réalisation, la ligne d'échappement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs est un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs est un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur ; - la différence entre ladite seconde épaisseur et ladite première épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm ; - le rapport de ladite seconde épaisseur sur ladite première épaisseur est compris entre 1,1 et 2 ; - ladite seconde épaisseur est comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm ;- ladite première épaisseur est comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm ; - le tube à paroi épaisse et le tube à paroi mince sont raboutés bout à bout ; - le diamètre sensiblement constant de la tubulure est compris entre 30 mm et 80 mm ; et - le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs est un tube constitué d'un premier matériau, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs est un tube constitué d'un second matériau, les premier et second matériaux étant différents. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend le raccordement dans le prolongement l'un de l'autre d'un tube ayant une première caractéristique structurelle pour former ledit tronçon d'accumulation d'agents corrosifs et d'un tube ayant une seconde caractéristique structurelle pour former ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs, lesdites première et seconde caractéristiques structurelles étant différentes. Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs est un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs est un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur ; - le tube à paroi mince et le tube à paroi épaisse sont raccordés l'un à l'autre par soudage bout à bout ; - le tube à paroi mince et le tube à paroi épaisse sont raccordés l'un à l'autre par soudage au laser ;et - le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs est un tube constitué d'un premier matériau et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs est un tube constitué d'un second matériau, les premier et second matériaux étant différents. Enfin, elle concerne l'utilisation pour augmenter la résistance à la corrosion d'une tubulure d'échappement de diamètre sensiblement constant suivant sa longueur, et comprenant un premier tube ayant une première caractéristique structurelle, d'un second tube ayant une seconde caractéristiques structurelle pour former un tronçon d'accumulation d'agents corrosifs dans la tubulure, lesdites première et seconde caractéristiques structurelle étant différentes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une ligne d'échappement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique illustrant une étape du procédé de fabrication de la tubulure de la figure 1. Sur la figure 1 est illustrée l'installation de propulsion 10 d'un véhicule automobile. Cette installation comporte un moteur thermique 12 tel qu'un moteur Diesel, ou un moteur à essence, et une ligne d'échappement 14 selon l'invention. La ligne d'échappement 14 comporte une extrémité 16 de connexion au moteur 12 et une extrémité 18 de libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère. Entre ces deux extrémités, elle comporte deux volumes d'échappement 20, 22 reliés entre eux par une tubulure intermédiaire 24. Le volume 20 est par exemple un dispositif de traitement des gaz d'échappement. Il comporte par exemple un organe de purification catalytique et un filtre à particules. Le volume 22 constitue par exemple un silencieux d'échappement présentant intérieurement plusieurs chambres reliées entre elles par des chicanes afin d'assurer une réduction des nuisances acoustiques provoquées par la libération des gaz d'échappement dans l'atmosphère et leur circulation dans la ligne. Le volume 20 est relié à l'entrée de la ligne 16 par une tubulure d'entrée rectiligne 26 reliée à un collecteur d'admission 28 par une bride 30. La sortie d'échappement 18 est formée à l'extrémité d'une tubulure rectiligne de sortie 32. La tubulure intermédiaire 24 présente, entre les volumes 20 et 22, une succession de tubes d'épaisseurs de paroi différentes. Les diamètres des tubes formant la tubulure 24 de la ligne d'échappement sont tous identiques et sont compris entre 30 mm et 80 mm. Plus précisément, la tubulure 24 comporte, à ses extrémités de liaison aux volumes 20 et 22, deux tronçons supérieurs 42, 44. Entre ces deux tronçons supérieurs 42, 44, la tubulure 24 présente un tronçon inférieur médian 46 décalé vers le bas par rapport aux tronçons 42 et 44. Ce tronçon médian 46 comprend une partie médiane rectiligne et deux extrémités cintrées délimitant chacune, par exemple, deux coudes successifs et présentant un point d'inflexion. Le tronçon inférieur 46 est situé plus bas que les tronçons supérieurs 42, 44 lorsque la ligne d'échappement est fixée sur un véhicule automobile. Ainsi, ce tronçon forme un siphon où les agents corrosifs s'accumulent. Ces agents corrosifs sont par exemple des vapeurs d'eau condensées où tout autre gaz d'échappement condensé. L'accumulation prolongée des agents corrosifs provoque une dégradation progressive de la tubulure dans leur zone d'accumulation. Selon l'invention, les tronçons supérieurs de la tubulure, formés des tronçons 26, 32, 42, 44 sont formés d'un tube à paroi mince alors que les tronçons inférieurs 46 délimitant des zones d'accumulation pour des agents corrosifs sont formés, avant déformation, d'un tube à paroi épaisse. Le tube à paroi mince, avant déformation éventuelle, a une épaisseur de paroi inférieure à celle du tube à paroi épaisse avant déformation. Les tubes à paroi mince sont formés par exemple de tubes en acier inoxydable ferritique, alors que le tube à paroi épaisse est formé d'un manchon en acier austénitique. Les tubes à paroi mince présentent une première épaisseur de paroi comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm. Cette épaisseur est avantageusement comprise entre 0,6 mm et 1 mm. Au contraire, le tube à paroi épaisse, avant cintrage, présente une seconde épaisseur de paroi supérieure comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm. De préférence, cette seconde épaisseur est comprise entre 0,8 mm et 1,2 mm. Selon un mode de réalisation préféré, la différence entre la seconde épaisseur de paroi et la première épaisseur de paroi est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm. Avantageusement, le rapport de la seconde épaisseur à la première épaisseur est compris entre 1,1 et 2, de sorte que la seconde épaisseur du tube à paroi épaisse est supérieure à la première épaisseur du tube à paroi mince de 10 à 100 % de cette première épaisseur. Les tronçons formés d'un tube à paroi mince et d'un tube à paroi épaisse sont raboutés bout à bout par une soudure. Le tronçon de tubulure 24 de la figure 1 est fabriqué de la manière suivante. Tel qu'illustré sur la figure 2, les tubes à paroi mince rectilignes 42, 44 sont reliés l'un à l'autre par un tube à paroi épaisse rectiligne noté 146 destiné à former ultérieurement le tronçon inférieur 46. Les trois tubes présentent un même diamètre. Ils sont assemblés bout à bout par soudage au laser tel destiné à former ultérieurement le tronçon inférieur 46. Les trois tubes présentent un même diamètre. Ils sont assemblés bout à bout par soudage au laser tel qu'illustré sur la figure 2. La longueur des tubes 42 et 44 est par exemple égale à 1000 mm, la longueur du tube à paroi épaisse 46 étant de 500 mm. Après soudage, le tube 46 est cintré et déformé, par exemple à l'aide d'une cintreuse mécanique, ou par hydroformage ou hydroflambage. La présence d'un tube à paroi plus épaisse dans la région de la tubulure subissant des accumulations d'agents corrosifs permet une meilleure résistance dans le temps de la tubulure. En revanche, les parties peu exposées aux agents corrosifs de la tubulure étant formées d'un tube à paroi mince, le poids total de la ligne d'échappement est réduit par rapport à une ligne dans laquelle les tubulures sont toutes formées d'un tube à paroi épaisse de même épaisseur. Le nombre et la position des tubes à paroi épaisse mis en u̇vre suivant la longueur de chaque tubulure d'échappement sont déterminés expérimentalement ou par simulation en déterminant les zones d'accumulation d'agents corrosifs. Ces zones sont alors formées d'un tube à paroi épaisse. En variante, les tronçons d'accumulation d'agents corrosifs présentent la même épaisseur que les tubes à paroi mince formant les tronçons faiblement soumis aux agents corrosifs. Toutefois, les tronçons d'accumulation d'agents corrosifs sont formés avec des tubes constitués d'un matériau différent de celui constituant les tronçons faiblement soumis aux agents corrosifs. De préférence, le matériau formant les tronçons d'accumulation d'agents corrosifs est apte à se déformer facilement. Les tronçons d'accumulation d'agents corrosifs sont par exemple formés en acier inoxydable 1.45.10 (17 % de Cr) alors que les tronçons faiblement soumis aux agents corrosifs sont en acier inoxydable 45.12 (12 % de Cr). REVENDICATIONS 1.- Ligne d'échappement (14) pour moteur thermique (12) comportant : - une tubulure (24) de diamètre sensiblement constant sur toute sa longueur délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure (24) présente, suivant sa longueur, un tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (46) prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44), caractérisée en ce que le tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44) est formé d'un premier tube, ayant une première caractéristique structurelle et le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) est formé d'un second tube, ayant une seconde caractéristique structurelle, les première et seconde caractéristiques structurelles étant différentes. 2.- Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44) est un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) est un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. 3.- Ligne d'échappement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la différence entre ladite seconde épaisseur et ladite première épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm. 4.- Ligne d'échappement selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le rapport de ladite seconde épaisseur sur ladite première épaisseur est compris entre 1,1 et 2. 5.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite seconde épaisseur est comprise entre 0,35 mm et 1,4 mm. 6.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ladite première épaisseur est comprise entre 0,15 mm et 1,2 mm. 7.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le tube à paroi épaisse (48, 50) et le tube à paroi mince (42, 46, 44) sont raboutés bout à bout. 8.- Ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le diamètre sensiblement constant de la tubulure (24) est compris entre 30 mm et 80 mm. 9.- Ligne d'échappement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44) est un tube constitué d'un premier matériau, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) est un tube constitué d'un second matériau, les premier et second matériaux étant différents. 10.- Procédé de fabrication d'une ligne d'échappement pour moteur thermique comportant une tubulure (24) délimitant un conduit de circulation des gaz, laquelle tubulure présente, suivant sa longueur, un tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) prolongé, au moins d'un côté, par un tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 46, 44), caractérisé en ce qu'il comprend le raccordement dans le prolongement l'un de l'autre d'un tube (42, 46, 44) ayant une première caractéristique structurelle pour former ledit tronçon d'accumulation d'agents corrosifs et d'un tube (48, 50) ayant une seconde caractéristique structurelle pour former ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs, lesdites première et seconde caractéristiques structurelles étant différentes. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44) est un tube à paroi mince ayant, avant mise en forme éventuelle, une première épaisseur de paroi, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) est un tube à paroi épaisse ayant, avant mise en forme éventuelle, une seconde épaisseur de paroi, ladite seconde épaisseur étant supérieure à ladite première épaisseur. 12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube à paroi mince (42, 46, 44) et le tube à paroi épaisse (48, 50) sont raccordés l'un à l'autre par soudage bout à bout. 13.- Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le tube à paroi mince (42, 46, 44) et le tube à paroi épaisse (48, 50) sont raccordés l'un à l'autre par soudage au laser. 14.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier tube formant ledit tronçon faiblement soumis aux agents corrosifs (42, 44) est un tube constitué d'un premier matériau, et le second tube formant le tronçon d'accumulation d'agents corrosifs (48, 50) est un tube constitué d'un second matériau, les premier et second matériaux étant différents. 15.- Utilisation pour augmenter la résistance à la corrosion d'une tubulure d'échappement (24) de diamètre sensiblement constant suivant sa longueur, et comprenant un premier tube ayant une première caractéristique structurelle, d'un second tube (48, 50) ayant une seconde caractéristiques structurelle pour former un tronçon d'accumulation d'agents corrosifs dans la tubulure, lesdites première et seconde caractéristiques structurelle étant différentes.