Brevet FR2902826A1 — publié le 20071228

"Collecteur d'échappement comportant des déflecteurs aérodynamiques" L'invention propose un collecteur d'échappement pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L'invention propose plus particulièrement un collecteur d'échappement pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant un corps principal tubulaire, dont l'extrémité amont est pourvue d'au moins deux orifices d'entrée, dans chacun desquels débouche un conduit d'entrée pour io collecter un flux de gaz d'échappement émis par le moteur, et dont l'extrémité aval du corps est pourvue d'un orifice aval de sortie des gaz d'échappement, au moins une cloison est agencée à l'intérieur du corps principal, en s'étendant axialement vers l'aval depuis l'extrémité amont du corps principal, de manière à is isoler les flux de gaz les uns des autres dans la partie amont du corps. La conception du collecteur d'échappement a une influence importante sur les performances du moteur qu'il équipe. En particulier, la forme du collecteur d'échappement a une 20 influence sur les pertes de charge du système d'échappement et sur la qualité de l'écoulement des gaz d'échappement. On a représenté à la figure 1 un collecteur d'échappement 10 selon l'état de la technique qui comporte un corps principal tubulaire 12 dont l'extrémité amont 14 est reliée aux orifices de 25 sortie des cylindres du moteur, de manière que les gaz d'échappement produits par le moteur sont collectés dans le corps principal 12 pour se mélanger et former un flux de gaz unique, et un orifice aval de sortie 16 du corps 12 est relié à un composant aval de la ligne d'échappement du moteur tel qu'un catalyseur ou 30 un filtre à particules. L'extrémité amont 14 du corps principal 12 comporte des orifices d'entrée 18, ici au nombre de deux, par lesquels les gaz d'échappement pénètrent dans le corps principal 12. 2 Chaque orifice d'entrée 18 est relié à un cylindre du moteur par l'intermédiaire d'un conduit 20 associé dans lequel le flux de gaz provenant du cylindre associé circule. Lors du fonctionnement du moteur, les gaz d'échappement qui s'écoulent dans les conduits 20 présentent des variations périodiques brusques de leur pression, aussi appelées pulsations, qui correspondent aux phases d'ouverture des soupapes d'échappement du cylindre associé. En pénétrant dans le collecteur, les pulsations d'un flux de io gaz circulant dans un premier conduit 20, se propagent dans le volume intérieur du corps principal 12 mais aussi dans le second conduit 20, ce qui peut perturber l'écoulement du flux de gaz dans ce second conduit 20. Pour limiter les interférences produites par les pulsations is des flux de gaz, et comme on peut le voir a la figure 2, un collecteur 10 selon un autre mode de réalisation connu comporte une cloison de séparation 22 qui est agencée dans une partie amont du corps principal 12 de manière à isoler les flux de gaz les uns des autres dans la partie amont du corps 12. 20 Cependant, du fait de la géométrie du collecteur 10 des turbulences 24 se produisent dans chaque flux de gaz, à proximité de l'orifice d'entrée 18 associé, et ces turbulences 24 réduisent le débit du flux de gaz. L'invention a pour but de proposer un collecteur 25 d'échappement limitant la formation de turbulences au niveau de l'extrémité amont du corps principal. Dans ce but, l'invention propose un collecteur d'échappement du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un déflecteur aérodynamique associé à chaque flux 30 de gaz, qui est réalisé de manière à rediriger le flux de gaz provenant du conduit d'entrée associé en direction de la paroi du corps principal. Selon d'autres caractéristiques de l'invention 3 -chaque déflecteur s'étend globalement vers l'aval depuis l'extrémité amont de la cloison, et est incliné par rapport à la cloison, de manière que l'extrémité aval du déflecteur est située à distance de la cloison. la face interne de l'extrémité amont du corps principal prolonge de manière continue la face interne de chaque conduit en formant un bossage associé à chaque conduit qui est bombé vers l'intérieur du corps principal. - le corps principal comporte une portion convergente io agencée en aval de l'extrémité amont du corps. - l'extrémité aval de la portion convergente est agencée en aval de l'extrémité aval de la cloison. - la portion convergente est prolongée vers l'aval par une portion divergente qui est débouchante au niveau de l'orifice de is sortie. 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 : 20 - la figure 1 est une section axiale d'un collecteur réalisé selon les enseignements de l'art antérieur ; - la figure 2 est une section similaire à celle de la figure 1, montrant un autre mode de réalisation du collecteur d'échappement selon les enseignements de l'art antérieur ; 25 la figure 3 est une section similaire à celles des figures 1 et 2, montrant un collecteur d'échappement réalisé selon l'invention. Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif l'orientation d'amont en aval comme étant la direction 30 longitudinale et de gauche à droite en se reportant à la figure 1. On a représenté à la figure 3 un collecteur d'échappement 10 pour un moteur à combustion interne comportant un corps principal 12 dans le volume intérieur duquel les gaz 4 d'échappement provenant de plusieurs cylindres du moteur sont collectés pour se mélanger. L'extrémité amont 14 du corps 12 comporte des orifices d'entrée 18, ici au nombre de deux, par lesquels les gaz d'échappement sont collectés et pénètrent dans le corps 12. L'extrémité amont 14 du corps 12 est reliée aux cylindres du moteur par l'intermédiaire de conduits 20 qui débouchent dans les orifices d'entrée 18, de manière que chaque conduit 20 est traversé par un flux de gaz d'échappement provenant d'un seul io cylindre du moteur. Une cloison 22 de séparation des flux de gaz collectés est agencée dans le corps 12 du collecteur et s'étend axialement vers l'aval depuis l'extrémité amont 14 du corps 12. La longueur axiale de la cloison 22 est inférieure à la is longueur axiale du corps, de manière à permettre un mélange des différents flux de gaz provenant des cylindres du moteur, dans une partie aval du corps 12. Ainsi, la cloison 22 divise une partie amont du corps 12 en plusieurs canaux parallèles dont chacun est associé à un flux de 20 gaz, et qui isolent les flux de gaz les uns des autres, ce qui permet de limiter les perturbations pouvant être provoquées par un flux de gaz sur les autres flux de gaz. La cloison 22 permet notamment d'empêcher que les pulsation des ondes de pression d'un flux de gaz d'échappement, 25 qui correspondent aux phases d'ouverture des soupapes d'échappement du cylindre associé, ne se propagent directement depuis l'orifice d'entrée 18 associé au flux de gaz, vers l'autre orifice d'entrée 18. Conformément à un premier aspect de l'invention, le 30 collecteur 10 comporte des déflecteurs aérodynamiques 26 qui sont réalisés de manière à orienter les flux de gaz d'échappement lorsqu'ils pénètrent dans le corps 12, limitant par conséquent la formation de zones de perturbations qui pourraient nuire à un bon écoulement des gaz d'échappement. Pour cela, chaque déflecteur 26 est associé à un orifice d'entrée 18, il s'étend vers l'aval depuis l'extrémité amont 22a de s la cloison 22, et le déflecteur 26 est incliné par rapport à la cloison 22, de manière que l'extrémité aval du déflecteur 26 s'étend à distance de la cloison 22. Ici, comme on peut le voir à la figure 3, la section de chaque déflecteur est globalement rectiligne. Cependant, il sera io compris que l'invention n'est pas limitée à cette forme de déflecteur 26, qui peut avoir une section courbe concave ou convexe. Les déflecteurs 26 sont aussi réalisés de manière à bloquer en partie la propagation des ondes de pression d'un flux 15 de gaz provenant d'un conduit 20, vers l'autre flux de gaz parcourant l'autre conduit 20 associé. Conformément à un autre aspect de l'invention, l'extrémité amont 14 du corps 12 est réalisée de manière que la face interne 12i du corps 12 prolonge de manière continue la face interne de 20 chaque conduit 20. Pour cela, la face interne 12i du corps 12 est bombée vers l'intérieur du corps 12, au niveau des orifices d'entrée 18, en formant un bossage 28 radial bombé vers l'intérieur du corps 12. De plus, le rayon de courbure de ce bossage 28 est défini 25 de manière à limiter les pertes de charge produites par le changement de direction des gaz d'échappement s'écoulant le long de la face interne 12i du corps 12. En aval du bossage 28, l'extrémité amont du corps 12 comporte une portion cylindrique 30 dont le rayon intérieur est 30 globalement supérieur au plus faible rayon intérieur du bossage 28. La portion cylindrique 30 est prolongée vers l'aval par une portion 32 qui est convergente de l'amont vers l'aval dont 6 l'extrémité aval 32a est située axialement en aval de l'extrémité aval 22b de la cloison. Le volume dans lequel les flux de gaz d'échappement se mélangent, lorsqu'ils débouchent des canaux définis par la cloison 22, est alors réduit. Ce volume réduit est délimité par une surface elle aussi réduite, et sur laquelle les ondes de pression des gaz d'échappement peuvent se réfléchir. Ainsi, en combinaison avec les déflecteurs 26, cette portion convergente 32 contribue à io limiter la propagation des ondes de pressions provenant d'un flux de gaz d'échappement vers le conduit 20 associé à l'autre flux de gaz. La portion convergente 32 est prolongée vers l'aval par une portion divergente 34 permettant d'adapter les dimensions de is l'orifice de sortie 16 du corps 12 aux dimensions du composant de la tubulure d'échappement auquel le collecteur est relié. La liaison entre la portion convergente 32 et la portion divergente 34 est réalisée par l'intermédiaire d'une portion intermédiaire convexe bombée vers l'intérieur du corps 12 de 20 manière que la face interne 36i de la portion intermédiaire 36 prolonge les faces internes 32i et 34i des portions convergentes 32 et divergentes 34 en limitant les pertes de charges provoquées par les variations de section du corps 12. L'invention a été décrite en faisant référence à un 25 collecteur d'échappement comportant deux orifices d'entrée dont chacun est associé à un cylindre du moteur à combustion. Cependant il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce nombre d'orifices d'entrée 18, et que le collecteur d'échappement peut comporter un plus grand nombre d'orifices 30 d'entrée lorsque le moteur comporte un plus grand nombre de cylindres. Par exemple, lorsque le moteur comporte quatre cylindres, le corps du collecteur comporte quatre orifices d'entrée, et la 7 cloison de séparation 22 est réalisée de manière à diviser la partie amont du corps 12 en quatre canaux. Selon l'invention, le collecteur comporte par conséquent quatre déflecteurs qui sont agencés dans les quatre canaux.5 REVENDICATIONS 1. Collecteur d'échappement (10) pour un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant un corps principal (12) tubulaire, dont l'extrémité amont (14) est pourvue d'au moins deux orifices d'entrée (18), dans chacun desquels débouche un conduit d'entrée (20) pour collecter un flux de gaz d'échappement émis par le moteur, et dont l'extrémité aval du corps est pourvue d'un orifice aval de sortie (16) des gaz d'échappement, au moins une cloison (22) est agencée à io l'intérieur du corps principal (12), en s'étendant axialement vers l'aval depuis l'extrémité amont (14) du corps principal (12), de manière à isoler les flux de gaz les uns des autres dans la partie amont (14) du corps (12), caractérisé en ce qu'il comporte un déflecteur is aérodynamique (26) associé à chaque flux de gaz, qui est réalisé de manière à rediriger le flux de gaz provenant du conduit d'entrée (20) associé en direction de la paroi (12i) du corps principal (12). 20 2. Collecteur d'échappement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque déflecteur (26) s'étend globalement vers l'aval depuis l'extrémité amont (22a) de la cloison (22), et est incliné par rapport à la cloison (22), de manière que l'extrémité aval du déflecteur (26) est située à 25 distance de la cloison (22). 3. Collecteur d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne (12i) de l'extrémité amont (14) du corps principal (12) 30 prolonge de manière continue la face interne de chaque conduit (20) en formant un bossage (28) associé à chaque conduit (20) qui est bombé vers l'intérieur du corps principal (12). 59 4. Collecteur d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps principal (12) comporte une portion convergente (32) agencée en aval de l'extrémité amont (14) du corps (12). 5. Collecteur d'échappement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité aval (32a) de la portion convergente (32) est agencée en aval de l'extrémité aval (22b) de la cloison (22). i0 6. Collecteur d'échappement (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion convergente (32) est prolongée vers l'aval par une portion divergente (34) qui est débouchante au niveau de l'orifice de 15 sortie (16).