Brevet FR2863655A1 — publié le 20050617

REFROIDISSEUR DE GAZ D'ECHAPPEMENT La présente invention concerne les refroidisseurs de gaz d'échappement, et en particulier les refroidisseurs de gaz d'échappement prévus pour les moteurs à combustion interne en V de véhicule automobile. Ces refroidisseurs permettent d'abaisser la température des gaz d'échappement destinés à recirculer dans les gaz d'admission. Il est connu d'utiliser des refroidisseurs de gaz d'échappement sur les moteurs à combustion interne. De tels dispositifs sont cependant encombrants, et leur implantation sur les moteurs n'est pas toujours aisée compte tenu des autres éléments, tels que les éléments d'admission, les répartiteurs d'air, le boîtier de coupure, la vanne des gaz d'échappement, le circuit de refroidissement moteur. Sur les moteurs en V, on cherche à implanter ces éléments dans le centre du V, ce qui a conduit à intégrer le refroidisseur de gaz d'échappement dans le collecteur d'admission. Un tel arrangement est décrit par exemple dans le document US-6513507. Pour assurer le refroidissement des gaz d'échappement, on réalise un piquage du liquide de refroidissement sur le circuit de refroidissement du moteur. Cette configuration ne permet pas d'obtenir une bonne efficacité au niveau de l'échange thermique. L'invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique. Dans ce but, elle propose un refroidisseur de gaz d'échappement de moteur à combustion interne, comportant un échangeur thermique avec d'une part des orifices d'entrée et de sortie des gaz d'échappement reliés par au moins un conduit des gaz d'échappement, un conduit de liquide de refroidissement qui est relié à l'orifice d'arrivée de la pompe à eau du moteur et qui traverse le conduit de gaz d'échappement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'échangeur thermique peut avoir une section de forme annulaire, dont le diamètre intérieur est au moins égal au diamètre intérieur du conduit de liquide de refroidissement; - le refroidisseur peut être placé dans le creux du V du moteur, a proximité de la pompe à eau. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est un schéma d'un moteur en V côté distribution. - La figure 2 est un schéma en coupe de l'extrémité du moteur en V. - La figure 3 est un schéma du refroidisseur de gaz 20 d'échappement en position vanne fermée. - La figure 4 est un schéma du refroidisseur de gaz d'échappement en position vanne ouverte. - La figure 5 est un schéma du refroidisseur de gaz d'échappement selon une variante de l'invention. En se référant aux figures 1 et 2, le refroidisseur de gaz d'échappement 4 proposé par l'invention se situe dans le creux du V d'un moteur à combustion interne en V, entre le carter cylindre 1 et les deux culasses 2, à proximité du carter de distribution 3. L'implantation du refroidisseur 4 selon l'invention est particulièrement approprié aux moteurs en V, car le fait de le raccorder à la pompe à eau 5 lui permet d'être placé dans le creux du V du moteur. Ceci évite de le placer en dehors du moteur et de générer ainsi des vibrations supplémentaires au véhicule dues au fait que le refroidisseur 4 serait éloigné des axes d'inerties du moteur. De plus, la fiabilité vibratoire de 2863655 3 l'échangeur 4 est améliorée car ses niveaux de vibrations sont minimisés. En référence aussi à la figure 3, le refroidisseur de gaz d'échappement 4 comporte un conduit 7 de liquide de refroidissement avec un orifice d'entrée 7a et de sortie 7b de liquide de refroidissement, dont l'orifice de sortie 7b se connecte sur l'orifice d'arrivée de la pompe à eau 5. La pompe à eau 5 est fixée sur le côté extérieur du carter de distribution 3. L'orifice d'arrivée de la pompe à eau 5 traverse le carter de distribution 3 et débouche dans le centre du V du moteur. Le refroidisseur 4 de gaz d'échappement comporte un conduit de gaz d'échappement 9 avec un orifice d'entrée 9a et de sortie 9b. Le conduit 7 de liquide de refroidissement traverse le conduit 9 de gaz d'échappement. Le refroidisseur 4 comporte un échangeur thermique 12. L'échangeur thermique 12 est intégré dans le conduit 9 de gaz d'échappement, entre la paroi intérieure du conduit 9 de gaz d'échappement et le conduit 7 de liquide de refroidissement. Il a une section annulaire dont le diamètre intérieur est au moins égal au diamètre du conduit 7 de liquide de refroidissement. La partie intérieure de l'échangeur 12 communique avec le conduit 7 de liquide de refroidissement, de sorte que le liquide de refroidissement puisse pénétrer à l'intérieur de cet échangeur 12. L'échangeur thermique 12 comporte des canalisations 10 qui le traversent sur sa longueur. Les canalisations 10 sont par conséquent disposées autour du conduit 7 de liquide de refroidissement. L'échangeur thermique 12 obture le conduit de gaz d'échappement 9, de sorte que les gaz d'échappement qui arrivent dans le conduit de gaz d'échappement 9 sont obligés de circuler à l'intérieur des canalisations 10. Les canalisations 10 se situent autour du conduit 7 de liquide de refroidissement, ce qui a pour effet que les pertes de charges sont négligeables et que le refroidisseur 2863655 4 12 n'entre pas en compte dans le dimensionnement de la pompe à eau 5. Le nombre important de canalisations 10 permet d'obtenir une grande surface d'échange entre les gaz 5 d'échappement et le liquide de refroidissement. Le refroidisseur 4 comporte aussi un circuit de by-pass, c'est-à-dire un conduit 8 de by-pass qui relie directement les orifices d'entrée 8a et de sortie 8b des gaz d'échappement. Le conduit 8 de by-pass est un tube rectiligne qui définit deux ouvertures communiquant avec les orifices d'entrée 9a et de sortie 9b du conduit de gaz d'échappement 9. Le conduit 8 de by-pass est en parallèle du conduit 9 et des canalisations 10 des gaz d'échappement. Le conduit 8 de by-pass comporte une vanne d'obturation 6, commandant l'ouverture et la fermeture du conduit 8 de by-pass. La vanne d'obturation 6 est située entre les deux ouvertures du conduit 8 de by-pass communiquant avec les orifices d'entrée 9a et de sortie 9b du conduit de gaz d'échappement 9. La commande d'ouverture et de fermeture de la vanne d'obturation 6 peut être de type tout-ou-rien, ou de type progressif afin d'obtenir la température de gaz souhaitée. En référence aussi à la figure 4, en position vanne 6 ouverte, les gaz d'échappement empruntent la voie naturelle du chemin le moins difficile, c'est-à-dire celui qui présente le moins de pertes de charge. Comme les orifices d'entrée 8a et de sortie 8b sont reliés directement par le conduit 8 de by-pass, c'est-à-dire sans obstacles, les gaz d'échappement circulent dans ce conduit 8 de by-pass sans être refroidis. En position vanne 6 fermée, en référence à la figure 3, les gaz d'échappement sont obligés de circuler par le conduit 9 de gaz d'échappement et donc par les canalisations 10. Un échange de chaleur se produit entre le liquide de refroidissement et les gaz d'échappement, et les 2863655 5 gaz d'échappement ressortent avec une température inférieure. Selon une variante de l'invention, en référence à la figure 5, l'échangeur thermique 12 peut contenir des déflecteurs 11 dans le but d'orienter une partie du flux de liquide de refroidissement vers les canalisations 10 d'échange de chaleur. Ces déflecteurs 11 peuvent être en une ou plusieurs pièces. Ils sont fixés sur l'échangeur thermique 12. Un des avantages de la présente invention est que l'on a une efficacité meilleure au niveau des échanges thermique. Les gaz d'échappement destinés à recirculer sont donc mieux refroidis. Un autre avantage est que le débit du conduit de liquide de refroidissement n'est pas perturbé. Le refroidisseur ne rajoute pas de pertes de charge dans le circuit de refroidissement du moteur. Ainsi le dimensionnement de la pompe à eau ne change pas. Un autre avantage est que l'invention présente un encombrement particulièrement approprié aux moteurs en V, car elle peut être placée dans le creux du V en correspondance avec l'orifice d'arrivé de la pompe à eau. Un autre avantage est que les circuits de circulation de fluides sont simplifiés, car les conduits sont plus courts, et que par conséquent la fiabilité vibratoire des pièces est améliorée. Revendications 1) Refroidisseur de gaz d'échappement de moteur à combustion interne, comportant un échangeur thermique (12) avec d'une part des orifices d'entrée (9a) et de sortie (9b) des gaz d'échappement reliés par au moins un conduit (9) des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le refroidisseur (4) de gaz d'échappement comporte un conduit (7) de liquide de refroidissement qui est relié à l'orifice d'arrivée de la pompe à eau (5) du moteur et qui traverse le conduit (9) de gaz d'échappement. 2) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur thermique {12) a une section de forme annulaire. 3) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie intérieure de l'échangeur thermique (12) communique avec le conduit 7 de liquide de refroidissement. 4) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de l'échangeur thermique (12) est au moins égal au diamètre intérieur du conduit (7) de liquide de refroidissement. 5) Refroidisseur de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidisseur comporte un conduit (8) de by-pass en parallèle des conduits (9,10) de gaz d'échappement. 2863655 7 6) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le conduit (8) de by-pass comporte une vanne d'obturation (6). 7) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices d'entrée (8a) et de sortie (8b) des gaz d'échappement sont reliés directement par le conduit (8) de by-pass. 8) Refroidisseur de gaz d'échappement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vanne d'obturation (6) est placée entre les orifices (9a,9b) du conduit (9) de gaz d'échappement avec le conduit (8) de by-pass. 9) Refroidisseur de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (12) comporte des déflecteurs (11) qui orientent une partie du flux de liquide de refroidissement vers les canalisations (10). 10)Refroidisseur de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidisseur est placé dans le creux du V d'un moteur à combustion interne en V, à proximité de la pompe à eau.