Brevet FR2854199A1 — publié le 20041029

L'invention concerne un échappement pour moteur à combustion interne ainsi qu'une vanne trois voies pour un tel échappement. La présente invention concerne le domaine de l'industrie 5 automobile et plus particulièrement celui des équipements aptes à réduire les émissions polluantes issues du fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, est complété par une ligne d'échappement sur 10 laquelle est, très fréquemment, implanté au moins un pot catalytique ayant pour but de réduire des émissions polluantes issues du fonctionnement d'un tel moteur. A ce propos, on observera que le bon fonctionnement d'un tel pot catalytique est fortement tributaire de la température 15 que présentent les gaz d'échappement lorsqu'ils arrivent dans un tel pot. De même, il est assez usuel de trouver, en partie amont de la ligne d'échappement, soit très près du moteur, deux pots catalytiques positionnés de manière très proche l'un de 20 l'autre. L'un de ces pots est chargé de traiter le monoxyde de carbone et les hydrocarbures dès la sortie du moteur, tandis que l'autre pot, dit " piège Nox ", est disposé en aval et est plus spécialisé dans le traitement des oxydes d'azote. A ce propos, on observera que chacun de ces pots 25 catalytiques fonctionne, de manière optimale, à l'intérieur d'une plage de température spécifique et différente pour chacun de ces pots. Aussi, la combinaison de ces pots nécessite souvent la mise en oeuvre de moyens d'échanges de chaleur permettant 30 d'amener lesdits gaz, notamment après leur passage à travers d'un premier pot catalytique, dans la plage de température appropriée au bon fonctionnement du second pot catalytique. En fait, l'on comprend bien que, dans la mesure o la température des gaz d'échappement est amenée à varier, en 35 particulier durant les phases transitoires de fonctionnement du moteur, par exemple lors du démarrage de ce dernier, l'option de faire transiter ces gaz d'échappement au travers d'un échangeur de chaleur ne doit être retenue que si ces gaz d'échappement se trouvent à une température supérieure aux conditions normales, voire optimales, de fonctionnement d'un 5 pot catalytique. Dans le cas contraire, ces gaz d'échappement doivent directement pénétrer dans ce pot catalytique sans subir une phase de refroidissement qui les ramènerait à une température se situant en-deçà de la plage de fonctionnement optimal. Pour ce faire, il est courant de disposer en parallèle l'échangeur de chaleur et un by-pass tandis que des moyens d'orientation du flux de gaz d'échappement, substantiellement constitués par des vannes, sont placés en amont, respectivement, dudit échangeur de chaleur et de ce by-pass de 15 manière à permettre aux gaz d'échappement de traverser l'un ou l'autre. Pour obtenir un tel résultat, il est, jusqu'à présent, usuel de faire appel à deux vannes fonctionnant de manière synchronisée pour, à la fois, obturer une voie d'écoulement des 20 gaz d'échappement et ouvrir une autre. Si la présence de ces deux vannes complique quelque peu la conception de la ligne d'échappement dans la mesure o leur commande doit être parfaitement synchronisée, des risques de détérioration sont possibles en cas de dysfonctionnement. En fin de compte, l'invention a su répondre à cette difficulté. A cet effet, l'invention concerne un échappement pour moteur à combustion interne comportant, en amont d'un dispositif échangeur de chaleur auquel est associé en parallèle 30 un by-pass, des moyens d'orientation du flux de gaz d'échappement, caractérisé par le fait que ces moyens sont définis par une vanne trois voies disposée en aval d'une conduite acheminant lesdits gaz d'échappement et comportant un clapet à deux positions agencé pour, dans une première 35 position, orienter ces gaz au travers dudit dispositif échangeur de chaleur et, dans une seconde position, orienter ces gaz au travers dudit by-pass. L'invention concerne encore plus particulièrement une vanne trois voies pour ligne d'échappement pour moteur à 5 combustion interne prévue apte à orienter des gaz d'échappement, arrivant d'une conduite en amont, dans deux directions distinctes, notamment en direction d'un dispositif échangeur de chaleur et d'une conduite by-pass, caractérisée par le fait que ladite vanne comporte un corps de vanne 10 subdivisé en une partie de corps de vanne amont comportant une ouverture d'entrée des gaz d'échappement et une partie de corps de vanne avale pourvue de deux ouvertures de sortie, ces deux parties de corps de vanne étant définies aptes à être assemblées après intégration d'un clapet prévu apte à coopérer, 15 d'une part, avec un premier siège pour l'obturation d'une première ouverture de sortie et, d'autre part, avec un second siège pour l'obturation d'une seconde ouverture de sortie, chacun desdits sièges étant constitué pour partie par chacune des parties de corps de vanne amont et avale. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation illustré dans le dessin joint dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématisée d'une ligne d'échappement conforme à l'invention; 25 - la figure 2 est une représentation schématisée en éclaté et en perspective d'une vanne trois voies selon l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus et en éclaté de cette vanne. Ainsi, tel que représenté dans la figure 1, la présente invention a trait à un échappement 1 pour moteur à combustion interne, un tel échappement 1 comportant, d'une part, un dispositif échangeur de chaleur 2 et une conduite by-pass 3 disposée en parallèle de ce dispositif échangeur 2 et, d'autre 35 part, des moyens 4 d'orientation du flux des gaz d'échappement en provenance d'une conduite amont 5, ces moyens d'orientation 4 permettant d'amener ces gaz, selon le cas, au travers dudit dispositif échangeur de chaleur 2 ou au travers de ladite conduite by-pass 3, ceci de manière à gérer au mieux la température de ces gaz d'échappement s'ils arrivent, par exemple, sur un pot catalytique 6 disposé en aval. De manière avantageuse, les moyens d'orientation 4 de ce flux de gaz d'échappement sont constitués par une vanne trois voies 7 disposée en aval de la conduite amont 5 et comportant un clapet 8 à deux positions agencé pour, dans une première 10 position, orienter ces gaz au travers dudit dispositif échangeur de chaleur 2 et, dans une seconde position, orienter ces gaz au travers de la conduite by-pass 3. De manière particulière, la vanne trois voies 7 comporte, encore, un corps de vanne 9 constitué d'une partie de corps de 15 vanne amont 10 et d'une partie de corps de vanne avale 11. La partie 10 de corps de vanne amont comporte une ouverture d'entrée 12 des gaz d'échappement en provenance de la conduite amont 5, tandis que la partie Il de corps de vanne avale comporte, elle, d'une part, une première ouverture de sortie 13 20 permettant, par exemple, à ces gaz d'échappement d'accéder au dispositif échangeur de chaleur 2 et, d'autre part, une seconde ouverture de sortie 14 pour orienter ces gaz au travers du bypass 3. Substantiellement, la partie de corps de vanne avale Il 25 adopte une forme en " Y " et comporte une bride d'assemblage 15 prévue apte à coopérer avec une bride d'assemblage similaire 16 définie au niveau de la partie de corps de vanne amont 10. En fait, cet assemblage des deux parties de corps de vanne 10, Il intervient après insertion du clapet 8. Dans le mode de réalisation illustré, il s'agit de la partie de corps de vanne avale 11 qui comporte des moyens de réception 17, de manière articulée, du clapet 8. Selon un mode de réalisation préférentiel, ces moyens de réception 17 sont définis, au niveau de ladite partie 11, par 35 des éléments semisphériques 18, 19 (notamment définis par une céramique ou analogue) disposés de manière diamétralement opposée et sur lesquels sont à même de s'emboîter des portées semi-sphériques ou coniques 20, 21 que comporte, là encore, de manière diamétralement opposée, le clapet 8. Comme illustré dans la figure 2, l'un et/ou l'autre des 5 éléments semisphériques 18, 19 sont prévus escamotables pour permettre l'emboîtement du clapet 8 plus précisément après engagement de ce dernier 8 dans la partie de corps de vanne avale 11. Celle-ci reçoit, au travers d'ouvertures 22 adaptées, lesdits éléments semi-sphériques 18, 19 plus particulièrement 10 en céramique. L'on comprend bien que l'invention n'est nullement limitée à une telle forme de réalisation de ces moyens de réception 17 du clapet 8. En fin de compte et selon l'invention, dans le corps de 15 vanne 9 sont conçus deux sièges agencés en sorte que, sur l'un de ces sièges vient s'appliquer, dans une première position, le clapet 8 pour obturer la première ouverture de sortie 13 sachant que dans une seconde position de ce clapet 8, celui-ci vient s'appliquer sur l'autre siège pour obturer la seconde 20 ouverture de sortie 14. De manière toute particulière, chacun de ces sièges de réception du clapet 8 est constitué en partie par l'une et l'autre des parties de corps de vanne amont 10 et avale 11. En somme, un siège de clapet est constitué de deux demi-sièges 25 dont l'un se trouve dans la partie de corps de vanne amont 10 tandis que l'autre se trouve dans la partie de corps de vanne aval 11. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y 30 est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Echappement (1) pour moteur à combustion interne comportant, en amont d'un dispositif échangeur de chaleur (2) 5 auquel est associé en parallèle un by-pass (3), des moyens (4) d'orientation du flux de gaz d'échappement, caractérisé par le fait que ces moyens (4) sont définis par une vanne trois voies (7) disposée en aval d'une conduite (5) acheminant lesdits gaz d'échappement et comportant un clapet (8) à deux positions 10 agencé pour, dans une première position, orienter ces gaz au travers dudit dispositif échangeur de chaleur (2) et, dans une seconde position, orienter ces gaz au travers dudit by-pass (3). 2) Vanne trois voies (7) pour ligne d'échappement pour 15 moteur à combustion interne prévue apte à orienter des gaz d'échappement, arrivant d'une conduite en amont (5), dans deux directions distinctes, notamment en direction d'un dispositif échangeur de chaleur (2) et d'une conduite by-pass (3), caractérisée par le fait que ladite vanne (7) comporte un corps 20 de vanne (9) subdivisé en une partie (10) de corps de vanne amont comportant une ouverture (12) d'entrée des gaz d'échappement et une partie (11) de corps de vanne avale pourvue de deux ouvertures de sortie (13, 14), ces deux parties (10, 11) de corps de vanne étant définies aptes à être 25 assemblées après intégration d'un clapet (8) prévu apte à coopérer, d'une part, avec un premier siège pour l'obturation d'une première ouverture de sortie (13) et, d'autre part, avec un second siège pour l'obturation d'une seconde ouverture de sortie (14), chacun desdits sièges étant constitué pour partie 30 par chacune des parties (10, 11) de corps de vanne amont et avale.