Brevet FR2929680A1 — publié le 20091009

SUPPORT D'UN DOSEUR D'AIR D'ADMISSION ET MOTEUR COMPORTANT UN TEL SUPPORT [000l] L'invention concerne l'admission d'air dans un moteur à combustion interne, et en particulier les dispositifs de répartition d'air d'admission introduisant de l'air frais et de l'air provenant du circuit d'échappement dans la chambre de combustion du moteur. 10 [0002 La recirculation des gaz d'échappement permet de diminuer le niveau des oxydes d'azote émis dans les gaz d'échappement. La recirculation de gaz d'échappement consiste à introduire de l'air frais et des gaz d'échappement dans la chambre de combustion du moteur. Pour des moteurs diesels, il est courant de voir des taux de recirculation de l'ordre de 50 %, ce qui signifie que la moitié des gaz 15 aspirés par un cylindre d'un moteur à combustion interne sont des gaz d'échappement recirculés. Des normes d'émission de gaz polluants de plus en plus strictes ont conduit à la généralisation de circuits de recirculation de gaz d'échappement EGR pour les moteurs diesel. Cependant, l'utilisation de l'EGR pour les moteurs à allumage commandé est également en plein développement. 20 [0003] Un moteur à combustion interne ou moteur thermique, ayant un ou plusieurs cylindres, est doté d'une culasse, formant un couvercle au-dessus du carter cylindres. Au moins une soupape d'admission d'air et une soupape d'échappement sont montées dans la culasse pour des moteurs dits à quatre temps. L'air d'admission est amené aux soupapes par l'intermédiaire d'un dispositif répartiteur. Ce dispositif 25 répartiteur comprend un volume intérieur en communication avec l'air extérieur d'une part, et en communication avec l'échappement par l'intermédiaire d'une vanne d'autre part. Un conduit d'entrée d'air frais et un conduit d'entrée de gaz d'échappement débouchent ainsi dans le volume intérieur, ou débouchent dans un raccord de mélange en amont de ce volume intérieur, le raccord débouchant lui-même dans le 30 volume intérieur. Un ou plusieurs conduits de sortie d'air d'admission connectent le volume intérieur à une ou plusieurs tubulures d'admission débouchant dans des chambres de combustion au niveau des soupapes d'admission. [0004] En amont du dispositif répartiteur, un doseur d'air comprenant une vanne permet de doser les quantités respectives d'air frais et de gaz d'échappement5 introduites dans le dispositif répartiteur. Le doseur ainsi que les conduites d'entrée d'air frais et de gaz d'échappement recirculés sont fixés à d'autres composants moteurs par l'intermédiaire d'un support. Ce support sert à fixer ces composants tout en assurant un filtrage des vibrations. Un tel support présente une face avant dans laquelle un évidement pour le passage de conduites est ménagé, afin de gagner en encombrement dans le compartiment moteur. Le support présente une face arrière au niveau de laquelle un circuit EGR passe. Cette face arrière forme un bouclier thermique contre la chaleur dégagée par le circuit EGR. Au niveau de l'évidement, l'épaisseur du support entre la face avant et la face arrière est réduite. Afin de renforcer cette zone, des nervures sont réalisées à l'intérieur du support. Un tel support est usuellement réalisé en polyamides aliphatiques renforcés par des fibres de verre. [0005i Cependant, la rigidité d'un tel support est encore insuffisante, en particulier au niveau de l'évidement. De plus, il est nécessaire d'appliquer une protection thermique adhésive métallique sur la face arrière pour résister aux températures subies. [0006i L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ses inconvénients. L'invention concerne ainsi un support de doseur d'air d'admission de moteurs à combustion interne, comprenant une première paroi en matériau thermoplastique présentant une face externe munie d'organes de fixation d'un doseur d'air et une face interne munie de nervures, la face interne et les nervures étant revêtues d'un matériau métallique. [0007] Selon une variante, la face externe de la première paroi forme un évidement de passage d'un conduit de doseur d'air. [0008] Selon une autre variante, le support comprend en outre une deuxième paroi en matériau thermoplastique solidaire de la première paroi et recouvrant la face interne, la deuxième paroi étant destinée à former un écran thermique pour le support, la deuxième paroi présentant une face externe revêtue d'un matériau métallique et destinée à être disposée en vis-à-vis d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement. [0009i Selon encore une variante, la face externe de la première paroi est revêtue d'un matériau métallique. [ooio] Selon encore une autre variante, le support comprend des organes de fixation d'un flexible de carburant, d'une goulotte de remplissage d'huile ou d'un mélangeur d'air d'admission. [0011] Selon une variante, ledit matériau thermoplastique est du polyamide. [0012] Selon une autre variante, ledit matériau thermoplastique est renforcé par des fibres, en particulier des fibres de verre. [0013] Selon encore une variante, le matériau métallique est chimiquement compatible avec le matériau thermoplastique. Le matériau métallique pourra présenter une taille de grain compris entre 2 et 5000 nm, et une épaisseur comprise entre 25 �m et 5 mm. [0014] L'invention porte également sur un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, comprenant un support de doseur d'air tel que décrit ci-dessus et un doseur d'air fixé audit support. [0015] Selon une variante le moteur comprend un support de doseur d'air muni en outre d'une deuxième paroi en matériau thermoplastique solidaire de la première paroi et recouvrant la face interne, la deuxième paroi étant destinée à former un écran thermique pour le support, la deuxième paroi présentant une face externe revêtue d'un matériau métallique et destinée à être disposée en vis-à-vis d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement, le moteur comprenant en outre un circuit de recyclage de gaz d'échappement placé en vis-à-vis de la deuxième paroi du support. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une vue en perspective de la partie avant d'un support de doseur d'air mis en place au niveau du moteur ; • la figure 2 est une vue en perspective éclatée de la partie arrière du support de la figure 1 ; • la figure 3 est une vue en coupe du support doseur des figures 1 et 2 au niveau 30 d'un évidement ; 4 • la figure 4 est une vue en coupe d'un exemple de dégradation de parois d'un support de doseur d'air selon l'état de la technique. [0017] Un thermoplastique désigne un polymère susceptible d'être ramolli par chauffage et durci par refroidissement de manière répétée. Les polymères thermoplastiques sont transformés sans réaction chimique, contrairement aux polymères thermodurcissables. La cadence de transformation de ces polymères thermoplastiques est principalement liée à leur vitesse de refroidissement et est donc beaucoup plus rapide que celle des polymères thermodurcissables. [0019] L'invention propose un support de doseur d'air présentant une paroi et dont la face interne est munie de nervures de rigidification, la paroi étant formée d'un matériau thermoplastique, la face interne et les nervures étant revêtues d'un matériau métallique. [0019] Ainsi, la rigidité du support est accrue au niveau des nervures. [0020] Les figures 1 et 2 représentent un support 1 de doseur d'air. Le support 1 comprend des surfaces planes de fixation 11 et 12 ménagées au niveau d'une face externe d'une première paroi 15 réalisée en matériau thermoplastique. Un évidement 53 est formé par la face externe de la première paroi entre les surfaces 11 et 12. Des surfaces planes de fixation 13 et 14 sont ménagées au-dessus des surfaces 11 et 12, de part et d'autre de l'évidement 53. Sur sa face interne, la première paroi 15 présente des nervures de renforts 17, notamment au niveau de l'évidement 53. [0021] Un doseur d'air d'admission 4 est disposé dans l'évidement 53. Ce doseur 4 présente deux languettes 41 et 42 plaquées respectivement sur les surfaces planes 11 et 12. Les languettes sont fixées par tous moyens appropriés aux surfaces planes respectives, par exemple par vissage. Une première entrée du doseur 4 est raccordée à une tubulure d'air frais 2, une seconde entrée du doseur étant raccordée à une tubulure 3 de gaz d'échappement à recycler. Le doseur 4 comprend une vanne 43 commandant la quantité de gaz d'échappement à mélanger au gaz frais. Une sortie du doseur 4 est connectée à un boîtier mélangeur 5. Le boîtier mélangeur 5 est connecté au conduit d'admission d'une chambre de combustion. Au niveau de la jonction entre le boîtier mélangeur 5 et le doseur 4, le boîtier 5 est muni d'une plaque de fixation 51 plaquée contre les surfaces de fixation 13 et 14. La plaque 51 est fixée par tous moyens appropriés aux surfaces planes 13 et 14. L'évidement 53 permet ainsi de loger le doseur 4 et une extrémité du conduit du mélangeur 5. [0022] Comme illustré à la figure 3, la face interne de la première paroi 15 est 5 revêtue d'une couche en matériau métallique 91. De même, les nervures 17 sont revêtues d'une couche en matériau métallique 91. Le matériau métallique ayant un module d'élasticité supérieur à celui du matériau thermoplastique, la rigidité de la paroi 15 est sensiblement accrue sans pour autant alourdir ou complexifier excessivement le support 1. Le matériau métallique 91 rigidifie avantageusement la zone de plus faible épaisseur au niveau de l'évidement 53. [0023] On formera également avantageusement une couche métallique 92 sur la face externe de la paroi 15, un sandwich métal-matériau thermodurcissable-métal d'une grande rigidité étant alors formé. [0024] Le support 1 comprend une deuxième paroi 16 réalisée en matériau thermoplastique, et destinée à recouvrir la face interne de la première paroi 15. La deuxième paroi 16 est solidarisée à la première paroi 15. La deuxième paroi 16 forme un écran thermique pour le support 1, un circuit EGR étant disposé en vis-à-vis de cette paroi 16. La face externe de la paroi 16 est revêtue d'une couche métallique 93. Cette couche 93 remplace avantageusement un écran thermique rapporté en protégeant la paroi 16 de températures d'air et de rayonnements critiques. [0025] Comme illustré à la figure 1, le support 1 peut également servir pour la fixation d'un flexible de carburant 7, ou encore à la fixation d'une goulotte de remplissage d'huile non illustrée. Le support 1 pourra présenter un point d'ancrage 18 pour le flexible de carburant 7. Le support 1 présente également un point d'ancrage 19 d'une canalisation de remplissage d'huile moteur. [0026] La figure 4 représente une paroi 16 en matériau thermoplastique exempte de revêtement métallique 93 et soumise pendant une longue durée à des températures et des rayonnements critiques en présence d'air. On constate sur une telle paroi 16 l'apparition d'une couche de surface dégradée 191, présentant du retrait, des contraintes internes et l'apparition de fissures 192. La pénétration de l'oxygène dans les fissures 192 accélère la dégradation de la paroi 16. La présence de ces fissures 192 diminue également la résistance mécanique de la paroi 16. La dégradation se manifeste également par une perte d'épaisseur des pièces, diminuant d'autant la tenue mécanique de la paroi 16. La tenue à la fatigue en pression pulsée ou en vibratoire diminue alors fortement. [0027] L'homme du métier pourra déterminer un matériau métallique chimiquement compatible avec le matériau thermoplastique utilisé pour la paroi. Les couches métalliques seront formées monobloc sur le matériau thermodurcissable. Les couches 91, 92 et 93 pourront être formées par un dépôt d'un alliage métallique nanocristallin, contenant un alliage de nickel et de fer. Un tel alliage métallique est notamment commercialisé sous le nom commercial Metafuse par la société Dupont. Cet alliage est particulièrement avantageux pour revêtir des matières thermoplastiques renforcées par des fibres de verre dont l'adhésion en surface est généralement réduite. Le renfort par des fibres de verre permet avantageusement d'accroître la résistance mécanique des thermoplastiques dans un environnement soumis à des contraintes mécaniques et thermiques croissantes. [0028] Le document WO2006/063469 décrit des procédés de formation de revêtements à grain fin par dépôt métallique. Le dépôt est effectué par électrodéposition en courant alternatif ou continu. Ce document fait référence à des techniques déjà connues de dépôt de métaux à grain fin par électrodéposition, par la sélection de formulations et de conditions de bains de plaquage adéquates. Ce document fait également référence à des procédés de dépôt chimiques en phase vapeur ou par pistolage à froid. Ce document préconise de réaliser un revêtement métallique ayant une taille de grain comprise entre 2 et 5000 nm, une épaisseur comprise entre 25pm et 5 mm, et une dureté comprise entre 200 et 3000 VHN. Le revêtement décrit présente une résilience comprise entre 0,25 et 25 MPa et une limite à l'allongement élastique comprise entre 0,25% et 2%. Le document indique des valeurs de rugosité à respecter pour la surface à métalliser. [0029] L'invention permet d'utiliser des matériaux thermoplastiques présentant une température de fusion inférieure ou égale à 300° C, sans pour autant nuire à la longévité du support. Le matériau plastique utilisé pour les parois et les nervures du support pourra être du polyamide. L'épaisseur des parois et des nervures comprendra avantageusement au moins 50 % de matériaux thermoplastiques. Les parois et les nervures sont avantageusement formées d'un matériau thermoplastique renforcé par des fibres, ce qui accroît leur résistance mécanique et leur durée de vie. Les fibres de renforcement pourront par exemple être des fibres de verre. Le matériau thermoplastique pourra notamment être du PA6 GF35, du PA66 GF35, du PA66 GF 30, du PA46GF30 ou du PPAGF30. REVENDICATIONS1. Support (1) de doseur d'air (4) d'admission de moteurs à combustion interne, comprenant une première paroi (15) en matériau thermoplastique présentant une face externe munie d'organes de fixation (11,12) d'un doseur d'air et une face interne munie de nervures (17), caractérisé en ce que la face interne et les nervures (17) sont revêtues d'un matériau métallique (91). 2. Support de doseur d'air d'admission de moteurs à combustion interne selon la revendication 1, dans lequel la face externe de la première paroi forme un évidement (53) de passage d'un conduit de doseur d'air (4). 3. Support de doseur d'air selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une deuxième paroi (16) en matériau thermoplastique solidaire de la première paroi (15) et recouvrant la face interne, la deuxième paroi étant destinée à former un écran thermique pour le support (1), la deuxième paroi présentant une face externe revêtue d'un matériau métallique (93) et destinée à être disposée en vis-à-vis d'un circuit de recyclage de gaz d'échappement. 4. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face externe de la première paroi est revêtue d'un matériau métallique (92). 5. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des organes de fixation d'un flexible de carburant (18), d'une goulotte de remplissage d'huile (19) ou d'un mélangeur d'air d'admission. 6. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau thermoplastique est du polyamide. 7. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau thermoplastique est renforcé par des fibres.30 8. Support de doseur d'air selon la revendication 7, dans lequel ledit matériau thermoplastique est renforcé par des fibres de verre. 9. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau métallique est chimiquement compatible avec le matériau thermoplastique. 10. Support de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau métallique (91) présente une taille de grain comprise entre 2 et 5000 nm, et une épaisseur comprise entre 25 pm et 5 mm. 11. Moteur à combustion interne pour véhicule automobile, comprenant un support (1) de doseur d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes et un doseur d'air (4) fixé audit support. 12. Moteur à combustion interne selon la revendication 11, comprenant un support de doseur d'air selon la revendication 3 et comprenant un circuit de recyclage de gaz d'échappement placé en vis-à-vis de la deuxième paroi du support.15