Brevet FR2917134A1 — publié le 20081212

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des équipements des véhicules à moteur à combustion interne, plus particulièrement les collecteurs ou répartiteurs d'admission de ces derniers, et a pour objet une pièce, en particulier pièce d'admission et de protection thermique, destinée à être rapportée sur un tel collecteur et un collecteur comportant une telle pièce. Actuellement, la recirculation des gaz d'échappement ou gaz EGR se généralise, compte tenu de l'importance croissante des considérations économique et écologique liées à l'usage d'un véhicule fonctionnant avec un carburant fossile. D'un autre côté, l'utilisation de matériaux thermoplastiques pour fabriquer les collecteurs ou répartiteurs d'admission est également des plus courantes, ce notamment pour des raisons de coûts de revient, de poids et de souplesse dans les possibilités de configuration. Toutefois, les matériaux thermoplastiques couramment utilisés présentent des températures de points de fusion nettement inférieures aux températures des gaz d'échappement à recycler par réinjection dans les collecteurs ou répartiteurs. Pour surmonter cette incompatibilité manifeste, divers 20 dispositifs de refroidissement, de découplement thermique ou analogue ont déjà été proposés. Néanmoins, ces dispositifs connus présentent un ou plusieurs des inconvénients suivants : structure complexe, coût de revient élevé, encombrement important, poids important, perte de charge trop importante. 25 La présente invention a pour but de proposer une solution ne présentant aucun de ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet une pièce sensiblement en forme de manchon ou d'embout tubulaire, destinée à être rapportée sur un collecteur ou répartiteur d'admission en matériau thermoplastique, au 30 niveau d'une ouverture d'admission de ce collecteur, ladite pièce comportant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, pièce caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau thermodurcissable, fait état d'une structure sensiblement rectiligne et présente au niveau de son extrémité destinée à être située dans le collecteur et comportant l'ouverture de sortie, -t- une configuration telle que le flux gazeux traversant ladite pièce creuse est dévié latéralement, par rapport à la direction longitudinale d'extension de la pièce et/ou à la direction d'écoulement des gaz dans cette dernière, avant sa sortie. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : les figures 1, 2 et 3 sont respectivement des vues en élévation 10 frontale, en élévation latérale et de dessus d'une pièce selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe selon A-A de la pièce de la figure 1 ; la figure 5 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un 15 collecteur d'admission comportant un site de réception pour la pièce représentée sur les figures 1 à 4 ; la figure 6 est une vue en élévation latérale selon la direction B du collecteur de la figure 5 ; la figure 7 est une vue en coupe d'une pièce selon un autre 20 mode de réalisation de l'invention, et, la figure 8 est une vue en coupe, analogue à la figure 5, d'un autre mode de réalisation d'un collecteur muni d'une pièce telle que représentée sur la figure 7. Les figures 1 à 4 et 7 montrent une pièce 1 sensiblement en 25 forme de manchon ou d'embout tubulaire, destinée à être rapportée sur un collecteur ou répartiteur d'admission 2 en matériau thermoplastique, notamment à double plénum ou chambre 3, au niveau d'une ouverture d'admission de ce collecteur, ladite pièce 1 comportant une ouverture d'entrée 4 et une ouverture de sortie 4'. 30 Conformément à l'invention, la pièce 1 est caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau résistant à des températures d'au moins 250 C, fait état d'une structure tubulaire et achemine le flux gazeux qui la traverse dans ledit collecteur ou répartiteur 2 en le dirigeant sensiblement vers le centre du volume interne 3' de la chambre 3. 35 En accord avec un premier mode de réalisation, ressortant des figures 7 et 8, la pièce 1 est réalisée en un matériau thermodurcissable et présente une structure tubulaire droite ou rectiligne sur toute sa longueur, -3- les directions d'entrée et de sortie des gaz traversant ladite pièce 1 étant confondues. En accord avec un second mode de réalisation, ressortant des figures 1 à 4, la pièce 1 est réalisée en un matériau thermodurcissable et présente une structure tubulaire sensiblement rectiligne en faisant état, au niveau de son extrémité 5 destinée à être située dans le collecteur 2 et comportant l'ouverture de sortie 4', d'une configuration telle que le flux gazeux traversant ladite pièce 1 creuse est dévié latéralement, par rapport à la direction longitudinale d'extension de la pièce 1 et/ou à la direction X d'écoulement des gaz dans cette dernière, avant sa sortie. Dans les deux modes de réalisation, la pièce 1 présente une longueur suffisante pour amener le flux gazeux jusqu'à un endroit débouchant directement dans le volume interne 3' (partie évasée de l'ouverture ou du passage d'admission débouchant dans le volume 3'). Plus précisément, dans le second mode de réalisation, l'extrémité 5 destinée à être située dans le collecteur 2 est conformée de telle manière que, après mise en place de ladite pièce 1 dans le collecteur 2, le flux gazeux entrant est dévié vers le volume interne 3' de ladite chambre 3 et que la direction X d'écoulement principal du flux gazeux, dans la pièce creuse 1 sensiblement rectiligne et/ou à proximité de l'ouverture de sortie 4' ou d'extrémité débouchant dans la chambre 3 correspondante, ne coupe la paroi 2' du collecteur 2 qu'après avoir coupé la paroi 1' de la pièce 1. Ainsi, la pièce 1 préserve la paroi 2' du collecteur 2 d'un impact direct du flux entrant de gaz EGR chauds et dirige ce dernier dans l'espace du volume interne 3' de la chambre 3 où ils se répandent en diffusant, ce sans entraîner de perte de charge notable et en permettant d'obtenir un refroidissement suffisant desdits gaz avant leur contact avec la paroi 2. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, ressortant des figures 1 à 4, l'extrémité 5 destinée à être située dans le collecteur 2 comporte une portion de paroi 6 cintrée, selon un arc circulaire ou elliptique, formant déflecteur de sortie pour le flux gazeux traversant la pièce 1 et en ce que l'ouverture de sortie 4', correspondant à l'ouverture d'extrémité débouchant dans la chambre 3 correspondante du collecteur 2 après mise en place de la pièce 1 dans ce dernier, est située latéralement par rapport à la direction longitudinale DL d'extension de ladite pièce 1 sensiblement rectiligne. -4- Avantageusement, la portion de paroi cintrée 6, éventuellement à épaisseur augmentée et/ou variable, présente une extension angulaire d'environ 90 , le flux d'écoulement gazeux étant sensiblement dévié d'un angle de même amplitude entre son entrée dans et sa sortie de la pièce 1. L'épaisseur de la paroi 1' de la pièce 1 pourra être optimisée en vue de l'adapter aux sollicitations thermique et mécanique résultant du flux gazeux chaud, par exemple par simulation ou expérimentation. En particulier, l'épaisseur de la portion de paroi infléchie ou cintrée, soumise à l'impact du flux, pourra être plus grande que celle de la partie tubulaire 7'. En outre, la forme de cette portion de paroi 6, de son bord et de sa zone de jonction avec la partie 7' peuvent être définies de manière à obtenir un écoulement de nature, de directivité et à perte de charge déterminés. En accord avec une variante pratique avantageuse, les bords définissant les ouvertures d'entrée 4 et de sortie 4' de ladite pièce 1 déviant le flux gazeux la traversant, sont situés dans des plans sensiblement perpendiculaires entre eux. En vue de son montage, par exemple par vissage (mode préféré), collage, soudage ou analogue, la pièce 1 comporte, dans les deux modes de réalisation précités, au niveau et autour de son ouverture d'entrée 4, une interface de solidarisation 7, sous la forme d'une platine ou d'une bride de fixation par exemple, préférentiellement formé d'un seul tenant avec la partie tubulaire 7' de la pièce 1. Préférentiellement, comme le montrent les figures 1 à 4 et 7, l'interface de solidarisation 7 présente une structure en forme de plaque ajourée destinée à former élément de découplage thermique, et intègre éventuellement, en plus de la première ouverture correspondant à l'ouverture d'entrée 4 de la partie tubulaire 7' de la pièce 1, également une seconde ouverture 8 pour le passage d'un flux gazeux vers une seconde chambre, ladite partie tubulaire 7' comportant éventuellement des formations saillantes externes fournissant des surfaces, lignes ou points d'appui et de calage en coopération avec le site de réception de ladite pièce 1 dans le collecteur 2. En accord avec une variante non représentée, il peut être prévu que la seconde ouverture 8 de l'interface de solidarisation 7 en forme de plaque se prolonge également par un corps tubulaire s'étendant dans une -5-seconde ouverture d'admission de la chambre 3 ou dans l'ouverture d'admission d'une seconde chambre dudit collecteur 2. La constitution résultante simple de la pièce 1 permet une fabrication aisée par moulage par injection, sous forme de pièce monobloc. Le matériau de la pièce 1 peut, par exemple, être du thermodur (référence X70/10 de la société Vyncolit) ou du PPS (référence R4 220 40 % FV de la société Ryton), qui présentent également des propriétés d'isolation thermique. La présente invention a également pour objet, comme cela ressort des figures 5, 6 et 8, pris en combinaison avec les figures 1 à 4 et 7, un collecteur ou répartiteur d'admission pour véhicule à moteur à combustion interne, comportant au moins une chambre ou plénum, au moins une ouverture d'admission d'air extérieur et au moins une ouverture d'admission de gaz d'échappement à réinjecter ou gaz EGR, l'air extérieur et les gaz EGR aboutissant dans la même chambre ou dans deux chambres ou parties de chambre distinctes. De manière spécifique, ce collecteur 2 comporte au niveau de son ouverture d'admission de gaz EGR 9 une pièce rapportée 1 tel que décrite ci-dessus et représentée aux figures 1 à 4 et 7. Préférentiellement, l'ouverture d'admission des gaz EGR 9 consiste ou se prolonge en une portion tubulaire 9' débouchant dans le volume interne 3' de la chambre 3 ou chambre correspondante et fournissant un site de réception avec calage pour la pièce rapportée 1, de telle manière que le flux gazeux sortant de cette dernière soit sensiblement orienté vers le milieu dudit volume interne 3' de ladite chambre 3. Ainsi, en plus de la déviation du flux gazeux vers le volume intérieur 3' de la chambre 3, la pièce 1 réalise également un chemisage protecteur de la paroi 2' au niveau du passage d'admission des gaz EGR dans le collecteur 2. En vue d'aboutir à un assemblage rigide, précis et résistant entre la pièce 1 et le collecteur 2, ce dernier comporte, au niveau du côté extérieur du site de réception de la pièce rapportée, des sites de fixation 10 et une surface d'appui 10' pour la platine ou bride de solidarisation 7 faisant partie de ladite pièce 1. Selon un mode de réalisation avantageux, le collecteur 2 peut comporter deux chambres ou plénums et en ce que la pièce rapportée 1 est - h - une pièce rapportée 1 en accord avec la variante non représentée ou représentée à la figure 2 décrite précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1) Pièce sensiblement en forme de manchon ou d'embout tubulaire, destinée à être rapportée sur un collecteur ou répartiteur d'admission en matériau thermoplastique, au niveau d'une ouverture d'admission de ce collecteur, ladite pièce comportant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie, pièce (1) caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau résistant à des températures d'au moins 250 C, fait état d'une structure tubulaire et achemine le flux gazeux qui la traverse dans ledit collecteur ou répartiteur (2) en le dirigeant sensiblement vers le centre du volume interne (3') de la chambre (3). 2) Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau thermodurcissable et en ce qu'elle présente une structure tubulaire sensiblement rectiligne faisant état, au niveau de son extrémité (5) destinée à être située dans le collecteur (2) et comportant l'ouverture de sortie (4'), d'une configuration telle que le flux gazeux traversant ladite pièce (1) creuse est dévié latéralement, par rapport à la direction longitudinale d'extension de la pièce (1) et/ou à la direction (X) d'écoulement des gaz dans cette dernière, avant sa sortie. 3) Pièce selon la revendication 2, caractérisé en ce que son extrémité (5) destinée à être située dans le collecteur (2) est conformée de telle manière que, après mise en place de ladite pièce (1), le flux gazeux entrant est dévié vers le volume interne (3') de ladite chambre (3) et que la direction (X) d'écoulement principal du flux gazeux, dans la pièce creuse (1) sensiblement rectiligne et/ou à proximité de l'ouverture de sortie (4') ou d'extrémité débouchant dans la chambre (3) correspondante, ne coupe la paroi (2') du collecteur (2) qu'après avoir coupé la paroi (1') de la pièce (1). 4) Pièce selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l'extrémité (5) destinée à être située dans le collecteur (2) comporte une portion de paroi (6) cintrée, selon un arc circulaire ou elliptique, formant déflecteur de sortie pour le flux gazeux traversant la pièce (1) et en ce que l'ouverture de sortie (4'), correspondant à l'ouverture d'extrémité débouchant dans la chambre (3) correspondante du collecteur (2) après mise en place de la pièce (1) dans ce dernier, est située latéralement par rapport à la direction longitudinale (DL) d'extension de ladite pièce (1) sensiblement rectiligne.-8- 5) Pièce selon la revendication 4, caractérisée en ce que la portion de paroi cintrée (6), éventuellement à épaisseur augmentée et/ou variable, présente une extension angulaire d'environ 90 0, le flux d'écoulement gazeux étant sensiblement dévié d'un angle de même amplitude entre son entrée dans et sa sortie de la pièce (1). 6) Pièce selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les bords définissant les ouvertures d'entrée (4) et de sortie (4') de ladite pièce (1) déviant le flux gazeux la traversant, sont situés dans des plans sensiblement perpendiculaires entre eux. 7) Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau thermodurcissable et en ce qu'elle présente une structure tubulaire droite ou rectiligne sur toute sa longueur, les directions d'entrée et de sortie des gaz traversant ladite pièce (1) étant confondues. 8) Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte, au niveau et autour de son ouverture d'entrée (4), une interface de solidarisation (7), sous la forme d'une platine ou d'une bride de fixation par exemple, préférentiellement formé d'un seul tenant avec la partie tubulaire (7') de la pièce (1). 9) Pièce selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'interface de solidarisation (7) présente une structure en forme de plaque ajourée destinée à former élément de découplage thermique, et intègre éventuellement, en plus de la première ouverture correspondant à l'ouverture d'entrée (4) de la partie tubulaire (7') de la pièce (1), également une seconde ouverture (8) pour le passage d'un flux gazeux vers une seconde chambre, ladite partie tubulaire (7') comportant éventuellement des formations saillantes externes fournissant des surfaces, lignes ou points d'appui et de calage en coopération avec le site de réception de ladite pièce (1) dans le collecteur (2). 10) Pièce selon la revendication 9, caractérisée en ce que la seconde ouverture (8) de l'interface de solidarisation (7) en forme de plaque se prolonge également par un corps tubulaire s'étendant dans une seconde ouverture d'admission de la chambre (3) ou dans l'ouverture d'admission d'une seconde chambre dudit collecteur (2). 11) Collecteur ou répartiteur d'admission pour véhicule à moteur à combustion interne, comportant au moins une chambre ou plénum, au moins une ouverture d'admission d'air extérieur et au moins une ouverture d'admission de gaz d'échappement à réinjecter ou gaz EGR, l'air-9-extérieur et les gaz EGR aboutissant dans la même chambre ou dans deux chambres ou parties de chambre distinctes, collecteur (2) caractérisé en ce qu'il comporte au niveau de son ouverture d'admission de gaz EGR (9) une pièce rapportée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12) Collecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ouverture d'admission des gaz EGR (9) consiste ou se prolonge en une portion tubulaire (9') débouchant dans le volume interne (3') de la chambre (3) ou chambre correspondante et fournissant un site de réception avec calage pour la pièce rapportée (1), de telle manière que le flux gazeux sortant de cette dernière soit sensiblement orienté vers le milieu dudit volume interne (3') de ladite chambre (3). 13) Collecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte, au niveau du côté extérieur du site de réception de la pièce rapportée, des sites de fixation (10) et une surface d'appui (10') pour la platine ou bride de solidarisation (7) faisant partie de ladite pièce (1). 14) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte deux chambres ou plénums et en ce que la pièce rapportée (1) est une pièce selon l'une quelconque des revendications 9 et 10.