Brevet FR2947861A1 — publié le 20110114

GROUPE MOTOPROPULSEUR SURALIMENTE ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL GROUPE MOTOPROPULSEUR [0001 L'invention concerne le domaine des groupes motopropulseurs et plus spécifiquement, ceux dont les rangées de cylindres sont disposées en V. Plus particulièrement, l'invention concerne les moyens d'évacuation des gaz brûlés de tels moteurs. [0002] Pour satisfaire une clientèle dont les attentes sont de plus en plus diversifiées, les constructeurs se doivent notamment de proposer pour chaque silhouette de véhicules différentes motorisations, de la plus économique à la plus prestigieuse, même si les motorisations les plus prestigieuses, comportant par exemple 6 cylindres ou plus, n'équipent le plus souvent qu'une très faible proportion des véhicules commercialisés. [0003] Par ailleurs, le volume alloué au groupe motopropulseur tend à décroître au fil des années. Ceci s'explique notamment par l'attrait pour des véhicules d'un type plus urbain, mais offrant néanmoins un volume habitable confortable, par des choix de style tendant à réduire le porte à faux, par la volonté générale de réduire la masse des véhicules pour minimiser la consommation de carburant, la multiplication d'équipements, à l'exemple des climatisations, qui empiètent sur le volume sous capot ou encore par de nouvelles contraintes réglementaires en matière de chocs frontaux ou piétons, qui imposent des volumes d'exclusion sous le capot. [0004] Ces contraintes multiples et la pression commerciale font que les véhicules sont le plus souvent essentiellement conçus pour être équipés d'un moteur comportant de 3 à 4 cylindres, et qu'il est alors très difficile de proposer également des modèles avec des motorisations de par exemple 6 cylindres. [0005] Il est bien connu que des moteurs dits suralimentés peuvent présenter à isocylindrées des meilleures performances que des moteurs dits atmosphériques, de sorte que la réduction de la taille d'un moteur est essentiellement envisagée en prévoyant au moins un turbocompresseur. De plus, la problématique principale est la fourniture d'un couple élevé à très bas régime (ou autrement dit de bonnes capacités de reprise), problématique pour laquelle le solution recommandée par la plupart des hommes de l'art est celle d'une architecture avec d'un moteur à turbocompresseurs étagés série, c'est-à-dire d'un moteur comportant des turbines montées en série dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement de gaz brûlé. Chacune de ces turbines actionne un compresseur respectif monté dans la ligne d'admission d'air. Par exemple, l'architecture est une architecture bi-turbo série. [0006] Dans le cas des moteurs comportant au moins deux rangées de cylindres disposés en V, chaque rangée formée dans le bloc moteur est surmontée par une culasse. On connait dans l'état de la technique une grande diversité dans les angles de V des moteurs automobile (90°, 72°, 60°, 54°) avec des architectures classiques constituées de 2 bancs de cylindres et 2 culasses. Plus particulièrement, les architecture retenues peuvent faire état d'un angle ouvert avec deux culasses non jointives, tel que présenté dans la demande de brevet FR2862914 ou US4784091, ou un angle plus fermé avec une culasse, ou avec 2 culasses non jointives (c'est-à-dire qu'il reste un espace entre les deux culasses). Les moyens de suralimentation peuvent comporter deux turbocompresseurs disposés soit de part et d'autre du moteur, soit dans la partie centrale (dans le creux du V). [0007] Des travaux récents ont permis de montrer l'intérêt d'un angle de V très réduit, de l'ordre de 40°, notamment afin de permettre un compactage important du moteur. Dans cette hypothèse, la partie centrale est réduite et ne peut plus accueillir les turbocompresseurs. Par ailleurs, une architecture bi-turbo série suppose que la totalité des gaz d'échappement alimente un des turbocompresseurs, ce qui n'est guère compatible avec une disposition des turbocompresseurs de part et d'autre du moteur. Par ailleurs, une telle disposition est généralement plus encombrante, donc peu compatible avec une implantation dans un espace réduit. [0008] La présente invention a donc pour objet une nouvelle architecture d'un groupe motopropulseur pour un moteur en V suralimenté. [0009 L'invention consiste dans un moteur à architecture en V, comportant un carter dans lequel sont ménagées une première et une seconde rangée de cylindres, respectivement associées à un premier et un second collecteur d'échappement, des moyens associés à un système de suralimentation étant disposés dans une ligne d'échappement en aval du premier collecteur, et un conduit étant prévu entre le premier et le second collecteur de sorte que le système de suralimentation est énergisé par des gaz d'échappement provenant des deux rangées de cylindres). [0010] Dans une variante, le système de suralimentation est un système comportant deux turbocompresseurs étagés série. [0011] Dans une variante, le conduit est muni d'une gaine de protection thermique. [0012] Dans une variante, deux collecteurs et le conduit sont vissés les uns aux autres. [0013] Dans une variante, le conduit comporte à ses extrémités des brides de fixation sur le premier et le second collecteur. Ce mode de réalisation convient tout particulièrement lorsque les premier et second collecteurs sont intégrés de fonderie avec des culasses, chapotant les premières et secondes rangées de cylindres, montées jointives. [0014] Dans une variante, le conduit a essentiellement une forme en U, et longe dans sa partie centrale la face de distribution du moteur. [0015] Dans une variante, l'angle du V du moteur est d'environ 40°. [0016] La présente invention a également pour objet un véhicule automobile dont le groupe motopropulseur comporte un moteur tel que décrit ci-dessus. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement 20 de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • les figures 1A et 2B sont deux vues en perspective d'un moteur en V, dont les collecteurs d'échappement sont interconnectés conformément à l'invention ; • la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble formé aux figures 1A et 1B 25 par les collecteurs interconnectés ; • La figure 3 montre l'ensemble de la figure 2 avec un conduit d'interconnexion recouvert par une gaine de protection thermique ; • La figure 4 est une vue de dessus d'un moteur selon l'invention, avec un conduit d'interconnexion reliant des collecteurs intégrés de fonderie avec les culasses ; • La figure 5 est une vue en perspective du conduit d'interconnexion dans la variante de l'invention illustrée à la figure 4. [ools] L'invention consiste à réaliser une interconnexion des deux culasses d'un moteur en V de sorte que le système de suralimentation peut être disposé le long d'une des rangées de cylindres tout en étant énergisé avec la totalité des gaz d'échappement du moteur. [0019] Dans l'ensemble des figures qui suivent, les mêmes références ont été utilisées pour des mêmes éléments, vus sous différents angles. [0020] Aux figures 1A et un 1B on a représenté, vue en perspective selon deux angles différents un moteur selon l'invention. Ce moteur 1 comporte un carter cylindre 2 dans lequel sont ménagées deux rangées de cylindres, par exemple deux rangées de 3 cylindres, même si au sens de l'invention, le terme � rangée de cylindres � ne doit pas être compris comme excluant un moteur bicylindres, les deux cylindres étant disposés en V. [0021] Comme illustré à la figure 4, le carter cylindre est surmonté d'une première culasse 3 et une seconde culasse 4, chaque culasse étant munie d'un carter culasse 3' ou 4', comme montré plus précisément aux figures 1A et I B. [0022] Les deux culasses présentent de préférence un angle de V compris entre 30° et 120°, par exemple d'environ 40°. [0023] A chaque culasse est associée un premier collecteur d'échappement 5 (visible sur la figure 1A, associé à la première culasse 3) et un second collecteur 6 (visible à la figure 1 B, associé à la seconde culasse 4). [0024] Du fait que l'angle du V du moteur est relativement faible, la première culasse 2 et la seconde culasse 3 se trouvent à proximité l'une de l'autre, de part et d'autre d'un plan médian de l'angle du V du moteur. Dans ces conditions, la zone entre les culasses ne peut héberger un équipement tel un turbocompresseur. Selon l'invention, cet équipement est disposé à la sortie du second collecteur d'échappement 6 et est plus précisément monté au niveau du support 7 (pour plus de clarté, le turbocompresseur n'est pas représenté). Par ailleurs, cet équipement est avantageusement constitué non pas d'un mais de deux turbocompresseurs, étagés en série, une des turbines n'étant actionnée qu'à pleine charge moteur. [0025] Selon l'invention, les gaz d'échappement collectés au niveau du premier collecteur sont conduits vers le second collecteur par un conduit 8, représenté à la figure 2 avec simplement les deux collecteurs d'échappement 5 et 6 auxquels il est relié, sans l'environnement moteur. En pratique, le conduit est de préférence en fonte, avec une forme essentiellement en U de façon à venir, chaque extrémité du U venant se raccordée sur le côté d'un collecteur, essentiellement dans un plan perpendiculaire à la partie du collecteur d'échappement faisant face au conduit d'échappement du cylindre le plus proche de la façade de distribution, de sorte que les turbocompresseurs peuvent bien être raccordés au niveau de la partie centrale du collecteur. La forme du conduit est essentiellement dictée par l'environnement dans lequel il doit être logé, de sorte que comme représenté sur les figures, une forme droite est le plus souvent exclue. [0026] De ce fait, le moteur peut bien opérer avec une ou deux turbines énergisées par l'ensemble des gaz d'échappement produits par le moteur (du moins lorsque tel est le souhait, la turbine pouvant de façon conventionnelle être à géométrie variable, des actionneurs permettant de régler le débit maximal des gaz d'échappement la traversant). [0027] Pour éviter un refroidissement des gaz d'échappement dans le conduit, le conduit est de préférence muni d'une gaine de protection thermique, comme illustré à la figure 3. De plus cette gaine permet d'éviter de surchauffer des composants environnants comme des éléments de la face de distribution au dessus desquels le conduit passe en contournant les bancs de cylindre sur le côté. A noter qu'un passage du conduit par-dessus la culasse est en général impossible, sauf à fortement augmenter la hauteur totale du moteur, et par conséquent celle du capot lorsque le moteur est disposé à l'avant du véhicule. [0028] Dans la variante illustrée aux figures 1 A, 1B et à la figure 2, le conduit 8 est raccordé aux premier et second collecteurs d'échappement par vissage. [0029] Plutôt que de visser le conduit sur les collecteurs d'échappement, on peut également prévoir de brides de fixation 8 pour une fixation par vissage comme illustré aux figures 4 (qui montre une vue de dessus d'un moteur sans les couvre-culasse) et à la figure 5 où on a figuré un conduit muni d'une gaine isolante 9 et de brides de fixation 10. Sure cette figure 5, on notera de plus la présence de pattes d'accrochage 11 qui peuvent éventuellement servir à la fixation par exemple de câbles de connexion électriques. [oosoi Cette variante est plus particulièrement adaptée à un moteur dont les collecteurs d'échappement sont intégrés de fonderie aux culasses. REVENDICATIONS1. Moteur (1) à architecture en V, comportant un carter (2) dans lequel sont ménagées une première et une seconde rangée de cylindres, respectivement associées à un premier (5) et un second (6) collecteur d'échappement, des moyens associés à un système de suralimentation étant disposés dans une ligne d'échappement en aval du premier collecteur (5), et un conduit (8) étant prévu entre les premier et second collecteur (5, 6) de sorte que le système de suralimentation est énergisé par des gaz d'échappement provenant des deux rangées de cylindres. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de suralimentation comporte est un système comportant deux turbocompresseurs étagés série. 3. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit est muni d'une gaine de protection thermique (9). 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux collecteurs et le conduit sont vissés les uns aux autres. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit comporte à ses extrémités des brides de fixation (10) le raccordant aux premier et second collecteurs. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premier et second collecteurs sont intégrés de fonderie aux culasses chapotant les premières et secondes rangées de cylindres. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières et secondes rangées de cylindres sont chapotées par des culasses montées jointives. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit a essentiellement une forme en U, et longe dans sa partie centrale la face de distribution du moteur. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle de V du moteur est compris entre 30° et 120°. 10. Véhicule automobile dont le groupe motopropulseur comporte un moteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.5