Brevet FR2960595A1 — publié le 20111202

LIGNE D'ECHAPPEMENT EQUIPANT UN MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE DISSIPATION THERMIQUE [0001 L'invention concerne une ligne d'échappement équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un système de dépollution et un dispositif de dissipation thermique. Elle a pour objet une telle ligne d'échappement. [0002 Un moteur à combustion interne, moteur Diesel ou essence, d'un véhicule automobile émet des gaz d'échappement contenant des polluants, tels que des hydrocarbures imbrûlés HC, des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2), des oxydes de carbone (monoxyde de carbone CO) et dans le cas des moteurs Diesel et des moteurs à injection directe à essence fonctionnant en mélange pauvre, des particules solides carbonées ou suies. Pour respecter les normes environnementales internationales, la maîtrise des émissions de HC, de CO, de NO, de NO2 et de particules est impérative. A cet effet, le moteur à combustion interne est équipé d'une ligne d'échappement qui comprend un système de dépollution. Ce dernier est destiné à éliminer les polluants produits par le moteur à combustion interne. La ligne d'échappement comprend en outre un conduit d'échappement et une pièce de raccordement interposée entre le système de dépollution et le conduit d'échappement. [0003] Le système de dépollution comprend une enveloppe métallique logeant un organe de dépollution, tel qu'un pain catalytique et/ou un filtre, au sein duquel se produisent des réactions exothermiques. Il en découle une élévation de température et/ou de pression des gaz d'échappement qui affecte l'enveloppe métallique et/ou la pièce de raccordement située en aval du système de dépollution selon un sens d'écoulement des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement. L'enveloppe métallique et la pièce de raccordement sont prévues pour supporter une telle élévation. Cependant, dans certaines conditions extrêmes de surchauffe, par exemple liées à des dysfonctionnements du moteur et/ou à des défaillances en amont de l'enveloppe métallique selon le sens d'écoulement des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement, l'enveloppe métallique et la pièce de raccordement sont susceptibles d'être portées à une température et/ou une pression supérieures à celles initialement prévues. Une telle surchauffe risque de provoquer un percement de l'enveloppe métallique et/ou de la pièce de raccordement, et en conséquence une détérioration de l'environnement de ces dernières. [0004] Le document FR 2,921,971 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) décrit une telle ligne d'échappement dont la pièce de raccordement est agencée en un tronçon de cône. Ce dernier est pourvu d'un dispositif de dissipation thermique, par exemple constitué d'ailettes rectilignes fixées sur le tronçon. Les ailettes sont notamment métalliques et rapportées par soudage sur une surface extérieure du tronçon de cône. [0005] Un tel dispositif mérite d'être amélioré pour éviter tout percement de l'enveloppe métallique et/ou de la pièce de raccordement, à partir d'une dissipation thermique optimisée de la surchauffe générée par lesdites réactions exothermiques. [0006] Le but de la présente invention est de proposer une ligne d'échappement comprenant un système de dépollution reliée à un conduit d'échappement par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement, la ligne d'échappement, et plus particulièrement la pièce de raccordement, étant adaptées pour résister thermiquement et mécaniquement à une surchauffe caractérisée par une élévation de température et/ou de pression des gaz d'échappement circulant à l'intérieur de la ligne d'échappement. [0007] Une ligne d'échappement de la présente invention est une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. La ligne d'échappement comprend un système de dépollution, un conduit d'échappement et une pièce de raccordement interposée entre le système de dépollution et le conduit d'échappement. [0008] Selon la présente invention, la pièce de raccordement est constituée d'au moins deux surfaces S1, S2 ménagées selon des plans respectifs P1, P2 qui forment entre eux un angle A strictement compris entre 90° et 180°. [0009] Selon une variante préférée de réalisation, la surface S1 est agencée en une portion conique et la surface S2 est agencée en une portion cylindrique, la portion conique et la portion cylindrique comportant un même axe de révolution Al. [0010] La pièce de raccordement est avantageusement équipée d'au moins une frette comprenant au moins une partie cylindrique et au moins une partie conique comportant un même axe de symétrie A2, la partie cylindrique étant en contact avec la portion cylindrique et la partie conique étant en contact avec la portion conique. [0011] Les frettes étant en pluralité, une première frette comporte préférentiellement un rebord qui est en contact avec une extrémité d'une deuxième frette. [0012] Le rebord est de préférence constitutif de la partie cylindrique tandis que l'extrémité est constitutive de la partie conique. [0013] L'extrémité est avantageusement formée d'une ailette de refroidissement agencée en une couronne comportant un centre de symétrie Cl situé sur l'axe de 20 symétrie A2. [0014] La frette comporte par exemple au moins une aile de refroidissement ménagée selon un plan transversal respectif P comprenant l'axe de révolution A1. [0015] Ainsi, la pièce de raccordement comporte des ailettes de refroidissement fixées par frette sur ladite pièce de raccordement. 25 [0016] La frette est par exemple réalisée en fonte. [0017] La présente invention concerne également un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne équipé d'une telle ligne d'échappement. [ools] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : [0019] Les fig.1 et fig.2 sont des vues en coupe d'une ligne d'échappement selon deux variantes respectives de réalisation de la présente invention. [0020] Sur les figures, un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile est équipé d'une ligne d'échappement 2 pour évacuer des gaz d'échappement produits par le moteur à combustion interne. Ce dernier est indifféremment un moteur Diesel ou un moteur à essence, tel qu'un moteur à injection directe fonctionnant en mélange pauvre. Un tel moteur à combustion interne tend à produire des polluants, tels que des hydrocarbures imbrûlés HC, des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO ou dioxyde d'azote NO2), des oxydes de carbone (monoxyde de carbone CO) et des particules solides carbonées ou suies. [0021] Pour limiter l'évacuation des polluants dans l'atmosphère et respecter ainsi la réglementation en vigueur, la ligne d'échappement 2 comprend un système de dépollution 3 disposé en aval du moteur à combustion interne selon un sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. Le système de dépollution 3 est constitué d'une enveloppe métallique 5 logeant un organe de dépollution 6. Ce dernier est indifféremment constitué d'un pain catalytique et/ou d'un filtre. [0022] La ligne d'échappement 2 comprend aussi une pièce de raccordement 7 qui est disposée en aval du système de dépollution 3 selon le sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. La pièce de raccordement 7 est notamment destinée à assurer une jonction entre le système de dépollution 3 et un conduit d'échappement 8 qui est disposé en aval du système de dépollution 3 selon le sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. Selon diverses variantes de réalisation, la pièce de raccordement 7 est susceptible de former un ensemble continu et monobloc avec l'enveloppe métallique 5 et/ou le conduit d'échappement 8. [0023] Des réactions exothermiques se produisent à l'intérieur de l'organe de dépollution 6 ce qui est susceptible de générer une surchauffe caractérisée par une élévation de température et/ou de pression des gaz d'échappement en aval du système de dépollution 3 selon le sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. [0024] Pour éviter qu'une telle surchauffe ne détériore l'enveloppe métallique 5 et/ou la pièce de raccordement 7, la pièce de raccordement 7 est pourvue d'un dispositif de dissipation thermique. La présente invention propose avantageusement que le dispositif de dissipation thermique comprenne un agencement de la pièce de raccordement 7 en au moins deux surfaces S1, S2 ménagées selon des plans respectifs P1, P2 qui forment entre eux un angle A strictement compris entre 90° et 180°. Préférentiellement, l'angle A est de l'ordre de 120°. [0025] Le fait qu'un profil en coupe de la pièce de raccordement 7 ne soit pas rectiligne depuis l'enveloppe métallique 5 jusqu'au conduit d'échappement 8 facilite la dissipation de la chaleur véhiculée par les gaz d'échappement. Un tel agencement de la pièce de raccordement 7 favorise un écoulement des gaz d'échappement ce qui participe d'une limitation de l'élévation de température et/ou de pression des gaz d'échappement. Il en résulte une amélioration de la tenue mécanique et/ou thermique de la pièce de raccordement 7 en vue de préserver la pièce de raccordement 7 et/ou l'enveloppe métallique 5 d'une détérioration due à la surchauffe, notamment en cas d'une distribution hétérogène des gaz d'échappement en aval du système de dépollution 3 selon le sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. [0026] La surface S1 est agencée en une portion conique 9 et la surface S2 est agencée en une portion cylindrique 10. La pièce de raccordement 7 est constituée d'une alternance de portions coniques 9 et de portions cylindriques 10 d'un même axe de révolution Al. Les portions cylindriques 10 sont sensiblement parallèles au sens d'écoulement 4 des gaz d'échappement à l'intérieur de la ligne d'échappement 2, de telle sorte que l'échange thermique entre les portions cylindriques 10 et les gaz d'échappement est minimisé en raison d'un écoulement rapide des gaz d'échappement. Ces dispositions visent à préserver les portions cylindriques 10 d'un échauffement important en cas de surchauffe. [0027] La pièce de raccordement 7 est enserrée à l'intérieur d'au moins une frette 11 comprenant une alternance de parties cylindriques 12 et de parties coniques 13. La frette 11 constitue une armature métallique renforçant la pièce de raccordement 7. Les parties cylindriques 12 et les parties coniques 13 comportent un même axe de symétrie A2. L'axe de symétrie A2 est préférentiellement confondu avec l'axe de révolution Al. Chaque partie cylindrique 12 est en contact étroit avec une portion cylindrique 10 correspondante de la pièce de raccordement 7 et chaque partie conique 13 est en contact étroit avec une portion conique 9 correspondante de la pièce de raccordement 7. Autrement dit, chaque partie cylindrique 12 enveloppe la portion cylindrique 10 correspondante de la pièce de raccordement 7 tandis que chaque partie conique 13 enveloppe la portion conique 9 correspondante de la pièce de raccordement 7. Les parties cylindriques 12 permettent une fixation aisée des frettes 11 sur la pièce de raccordement 7 tandis que les parties coniques 13 limitent une amplitude de l'impact des gaz d'échappement contre la pièce de raccordement 7. Un tel agencement permet une installation simple et rapide de chaque frette 11 sur la pièce de raccordement 7 et favorise en outre un transfert de chaleur optimisé par conduction entre la pièce de raccordement 7 et les frettes 11 pour dissiper au mieux la chaleur en cas de surchauffe. Par ailleurs, les frettes 11 constituent avantageusement des renforts mécaniques de la pièce de raccordement 7. De même, il découle d'un tel agencement des frettes 11 que ces dernières constituent finalement une deuxième enveloppe en cas de percement de la première enveloppe constituée de la pièce de raccordement 7. A cet effet, les frettes 11 sont préférentiellement jointives deux à deux, de telle sorte qu'une première frette 11 comporte un rebord 14 qui est en contact avec une extrémité 15 d'une deuxième frette 11. Les frettes 11 forment ainsi une deuxième enveloppe continue de la pièce de raccordement 7. [0028] Selon une première variante de réalisation illustrée sur la fig.1, l'extrémité 15 est constitutive de la partie conique 9 et le rebord 14 est constitutif de la partie cylindrique 12, l'extrémité 15 étant de surcroît formée d'une ailette de refroidissement agencée en une couronne. Cette dernière comporte un centre de symétrie Cl situé sur l'axe de symétrie A2. Ainsi, chaque frette 11 dissipe aisément et rapidement la chaleur que la frette 11 reçoit par conduction de la pièce de raccordement 7, cette dissipation étant effectuée simultanément par l'intermédiaire du rebord 14 agencé en couronne et de la partie cylindrique 12 de la frette 11. Autrement dit, la partie conique 13 collecte la chaleur qui est évacuée par l'intermédiaire de l'extrémité 15 et de la partie cylindrique 12. [0029] Selon une deuxième variante de réalisation illustrée sur la fig.2, chaque frette 11 est pourvue d'une aile de refroidissement 16 ménagée selon un plan transversal respectif P comprenant l'axe de révolution Al. REVENDICATIONS1. Ligne d'échappement (2) d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement (2) comprenant un système de dépollution (3), un conduit d'échappement (8) et une pièce de raccordement (7) interposée entre le système de dépollution (3) et le conduit d'échappement (8), caractérisée en ce que la pièce de raccordement (7) est constituée d'au moins deux surfaces S1,S2 ménagées selon des plans respectifs Pl ,P2 qui forment entre eux un angle A strictement compris entre 90° et 180°. 2. Ligne d'échappement (2) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la surface S1 est agencée en une portion conique (9) et en ce que la surface S2 est agencée en une portion cylindrique (10), la portion conique (9) et la portion cylindrique (10) comportant un même axe de révolution Al. 3. Ligne d'échappement (2) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce de raccordement (7) est équipée d'au moins une frette (11) comprenant au moins une partie cylindrique (12) et au moins une partie conique (13) comportant un même axe de symétrie A2, la partie cylindrique (12) étant en contact avec la portion cylindrique (10) et la partie conique (13) étant en contact avec la portion conique (9). 4. Ligne d'échappement (2) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les frettes (11) étant en pluralité, une première frette (11) comporte un rebord (14) qui est en contact avec une extrémité (15) d'une deuxième frette (11). 5. Ligne d'échappement (2) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le rebord (14) est constitutif de la partie cylindrique (12) tandis que l'extrémité (15) est constitutive de la partie conique (13). 6. Ligne d'échappement (2) selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'extrémité (15) est formée d'une ailette agencée en une couronne comportant un centre de symétrie Cl situé sur l'axe de symétrie A2. 7. Ligne d'échappement (2) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la frette (11) comporte au moins une aile derefroidissement (16) ménagée selon un plan transversal respectif P comprenant l'axe de révolution Al. 8. Ligne d'échappement (2) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la frette (11) est réalisée en fonte. 9. Véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte une ligne d'échappement selon l'une des revendications 1 à 8.