Brevet FR2950659A1 — publié le 20110401

Dispositif de joint diffuseur des gaz de recyclage d'échappement L'invention se rapporte au domaine des dispositifs diffuseurs des gaz de recyclage d'échappement à basse pression avec l'air d'arrivée de circuit d'alimentation en air des moteurs à combustion interne. On sait que les dispositifs diffuseurs des gaz de recyclage d'échappement dits EGR (en anglais « exhaust gas recirculation ») à basse pression des moteurs à combustion interne, sont montés entre un conduit d'arrivée d'air ou un boîtier de dosage de l'entrée d'air et un conduit d'entrée de compresseur du circuit d'alimentation en air du moteur, et qu'ils permettent de mélanger une partie des gaz d'échappement, à la sortie du pot d'échappement, avec l'air d'arrivée de circuit d'alimentation en air du moteur, de façon à contrôler la température de combustion des moteurs et limiter les rejets de gaz nocifs, en particulier les oxydes d'azote. Il existe un besoin pour un dispositif diffuseur des gaz de recyclage d'échappement avec l'air d'arrivée pour un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne, qui permette un montage facile dans le circuit d'arrivée d'air du circuit d'alimentation en air du moteur. Il est proposé un dispositif de joint diffuseur des gaz de recyclage d'échappement avec l'air d'arrivée pour un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne, destiné à être monté entre un conduit d'arrivée d'air ou un boîtier de dosage de l'entrée d'air et un conduit d'entrée de compresseur du circuit d'alimentation en air du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie de membrane de raccordement au conduit d'arrivée d'air ou au boîtier de dosage de l'entrée d'air et une partie de diffusion des gaz dont l'extrémité est adaptée pour être introduite dans le conduit d'entrée de compresseur. Grâce à la membrane de raccordement, le joint diffuseur peut être monté au conduit d'arrivée d'air ou au boîtier de dosage de l'entrée d'air de façon plus simple que dans l'art antérieur. Les diffuseurs de l'art antérieur sont en effet montés intégrés dans le conduit d'alimentation en air du moteur, ce qui rend le montage de cet ensemble diffuseur plus conduit relativement délicat. La partie de membrane et/ou la partie de diffusion peu(ven)t avantageusement et de façon non limitative être réalisée(s) en acier, ce qui permet un meilleur découplage thermique que dans l'art antérieur. En particulier, l'air en entrée du conduit peut être dosé par un volet de dosage réalisé par exemple en aluminium et monté dans un boitier de dosage raccordé au joint diffuseur. Le choix pour le dispositif de joint diffuseur de l'acier ou d'un autre matériau de faible conductivité thermique permet une meilleure isolation thermique de ce volet de dosage que dans l'art antérieur. Avantageusement, on choisit un acier à haute limite élastique de façon à faciliter le travail de l'acier. On entend par l'expression « acier à haute limite élastique » un métal dont les valeurs numériques de modules d'Young sont supérieures à 150 000 MPa. Avantageusement et de façon non limitative, la partie de membrane et/ou la partie de diffusion peu(ven)t être réalisée(s) à partir d'une tôle, permettant ainsi de façonner le dispositif de joint diffuseur relativement facilement et permettant ainsi d'obtenir un joint diffuseur en un nombre réduit de pièces. Le nombre de pièces peut être de un, deux ou davantage. La membrane de raccordement et/ou la membrane de diffusion peu(ven)t ainsi être obtenue(s) par façonnage de la tôle, par exemple par emboutissage, roulage et assemblage. Le joint diffuseur est par exemple formé en une seule pièce, voire deux pièces lorsque la partie de membrane et la partie de diffusion des gaz sont assemblées l'une à l'autre. La tôle peut être emboutie et roulée de façon à obtenir une membrane de forme de bordure extérieure de disque ou de cône, et/ ou une partie de diffusion en forme tubulaire éventuellement courbe. La membrane peut être évasée de façon à pouvoir servir de déflecteur. La membrane peut peut être relativement fine, de façon à assurer une certaine souplesse de déflecteur. La section transversale de la forme tubulaire de la partie de diffusion est circulaire ou non-circulaire. La partie de diffusion peut être continue ou ouverte. Le dispositif de joint diffuseur peut être conçu de façon à être coaxial ou non à l'ensemble de la conduite d'arrivée d'air et du conduit d'entrée de compresseur. Lorsque la partie de membrane et la partie de diffusion des gaz ne sont pas formées d'une seule pièce, un assemblage est effectué, par exemple par soudure par points à des bords de raccordement. Le dispositif de joint diffuseur est alors apte à être monté en liaison au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air, par exemple par simple serrage par vis sur des bords de raccordement. Le dispositif de joint diffuseur est également fixé au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air. Le dispositif de joint diffuseur est donc relativement simple à fabriquer et à monter. L'invention n'est pas limitée aux tôles en acier à haute limite élastique. Le dispositif de joint diffuseur est avantageusement et de façon non limitative adapté aux systèmes basse pression avec une prise de gaz d'échappement à la sortie du pot d'échappement du moteur. Avantageusement et de façon non limitative, la partie membrane peut comporter des trous de fixation par vis de serrage au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air à un bord de jonction, ce qui permet d'indexer directement le positionnement angulaire du joint diffuseur relativement au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air et notamment d'indexer la partie de diffusion des gaz angulairement en position par rapport au débouché des gaz d'échappement depuis le canal de sortie de la vanne EGR. Le positionnement lors du montage est ainsi facilité du fait de cette indexation. Avantageusement et de façon non limitative, la partie membrane peut comporter des trous dits de souplesse répartis sur son pourtour qui confèrent la possibilité d'un jeu angulaire au positionnement du joint diffuseur et donnent de la souplesse à celui-ci. Avantageusement et de façon non limitative, la partie membrane peut comporter une nervure ou cabosse de raccordement étanche au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air, ce qui complète l'étanchéité de la membrane de raccordement au boîtier de dosage ou au conduit d'arrivée d'air. La partie de diffusion des gaz est avantageusement percée de lumières de forme variable du trou circulaire à une fente, dans lesquelles les gaz EGR pénètrent depuis le canal de sortie de la vanne EGR, permettant la diffusion des gaz EGR dans l'air d'arrivée. Cette partie de diffusion peut être à forme de tube de Venturi qui est apte à favoriser le brassage et le mélange des gaz pour homogénéïser les gaz EGR et l'air d'arrivée. L'invention concerne également un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne comportant un joint diffuseur tel que défini ci-dessus et le moteur à combustion équipé d'un tel circuit d'alimentation en air. Ce circuit peut comporter en outre un volet de dosage. L'axe de rotation du volet de dosage du boîtier de dosage d'entrée d'air est avantageusement indexé angulairement en position par rapport au débouché des gaz EGR depuis le canal de sortie de la vanne EGR, de manière à créer un phénomène de dépression en aval de l'air d'arrivée favorisant la pénétration des gaz EGR au centre du flux d'air d'arrivée. La dilution des gaz EGR et de l'air d'arrivée peut être réalisée dans le cheminement aval du mélange, notamment dans le conduit d'entrée du compresseur. Cette disposition empèche un phénomène de veine gazeuse EGR localisée connu dans l'art antérieur, qui dégrade le rendement du moteur et endommage les éléments. L'invention est maintenant décrite à l'aide d'un exemple de réalisation de l'invention et en référence au dessin annexé, non limitatif, dans lequel : - la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique partielle d'un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion montrant l'implantation dans ce circuit d'un joint diffuseur EGR selon un mode de réalisation de l'invention; et - la figure 2 est une vue en perspective du joint diffuseur EGR selon le mode de réalisation de la figure 1 On a représenté à la figure 1 l'implantation d'un joint diffuseur EGR 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Ce joint diffuseur 1 est disposé dans une chambre de diffusion EGR 3, entre un boîtier de dosage 5 d'un conduit d'air d'arrivée 6 et un conduit d'entrée de compresseur 9 d'un circuit d'alimentation en air 11 d'un moteur à combustion. Le joint diffuseur 1 est monté dans la chambre de diffusion EGR 3, sensiblement coaxial au boîtier de dosage 5 et au conduit d'entrée de compresseur 9, étant disposé en regard d'un canal de sortie 7 d'une vanne de dosage des gaz d'échappement (EGR, non représentée) du circuit 11. Le joint diffuseur 1 est destiné à diffuser les gaz EGR ou gaz d'échappement recyclés du moteur débouchant du canal de sortie de vanne EGR 7 dans l'air d'arrivée sortant du boîtier de dosage 5 et acheminé au compresseur (non représenté) du circuit 11. Le boîtier de dosage 5 est relié au conduit d'arrivée d'air 6, lequel est relié au filtre à air du moteur (non représenté). Il comporte un volet de dosage 15 disposé à l'entrée du joint diffuseur 1 et monté rotatif autour d'un axe de commande de rotation 17. L'angle de rotation du volet de dosage 15 fait varier le débit du flux d'air arrivant dans le joint diffuseur 1 dans la chambre de diffusion 3. Le joint diffuseur 1 est de forme générale conique comportant une partie membrane 19 à forme de disque formant joint de raccordement au boîtier de dosage 5 à un bord de périphérie 21 de ce dernier, du côté de son entrée, et une partie conique convergente de diffusion des gaz EGR 23 orientée avec son extrémité effilée vers le conduit d'entrée de compresseur 9 et dont l'extrémité effilée est introduite à faible jeu dans ce dernier. L'extrémité effilée peut être pourvue d'une partie divergente (non représentée) formant tube de Venturi. Le joint diffuseur 1 est issu d'une tôle d'acier fine d'épaisseur comprise entre 0,1 et 0,3 mm et à haute limite élastique (de module d'Young supérieur à 160 000 MPa). Cette tôle est convenable emboutie, roulée et reliée par ses bords opposés, par exemple par des points de soudure à ses bords, selon la forme cylindrique conique précitée. La partie membrane 19 comporte une nervure périphérique d'étanchéité 25 et des trous 27 de passage de vis de fixation (non représentées), par lesquelles elle est appliquée serrée étanche contre le boîtier de dosage, étant convenablement indexée angulairement relativement à ce dernier. La partie conique convergente 23 comporte sur sa paroi des trous 29 de forme elliptique, de dimensions identiques (ou non), répartis en périphérie selon un même plan perpendiculaire au joint. Par ces trous 29 les gaz EGR débouchant par le conduit de sortie 7 de la vanne EGR rentrent à l'intérieur de la partie convergente 23 et se mélangent à l'air d'arrivée débouchant du volet de dosage 15. Ces trous 29 sont disposés relativement proches du volet de dosage 15, de sorte qu'à l'issue de la dépression créée par le volet 15 et son axe de commande 17 les gaz EGR soient aspirés sensiblement au centre de la veine d'air d'arrivée et se diluent ensuite à l'air au cours de son cheminement dans le conduit d'entrée au compresseur 9, comme précité. Il est à noter que le joint diffuseur 1 agit comme un découpleur thermique en raison de la nature de son matériau constitutif, l'acier qui a une plus faible conductivité thermique que l'aluminium utilisé pour le corps de vanne EGR et le volet doseur. De plus, la partie membrane 19 peut comporter des trous dits de souplesse 31 représentés en trait mixte, répartis sur sa périphérie et donnant une certaine souplesse à la partie membrane 19, d'une part pour faciliter son positionnement de raccordement au boîtier de dosage et d'autre part pour permettre un léger débattement de celle-ci et de la partie convergente dans sa fonction de diffusion. De plus, la chambre de diffusion EGR 3 entoure le joint diffuseur, étant délimitée par la partie membrane 19 qui sert également de déflecteur pour l'arrivée des gaz EGR dans la chambre via le conduit de sortie de vanne EGR 7, et par une partie de raccordement cylindrique 33 au boîtier de dosage 5, au conduit d'entrée de compresseur 9 et au conduit de sortie de la vanne EGR 7. Naturellement, la partie de membrane 19 et la partie convergente de diffusion 23 peuvent encore être réalisées en deux pièces distinctes, de matériaux et d'épaisseurs différentes, en acier à haute limite élastique et à faible épaisseur pour la partie membrane 19 et en acier simple à une épaisseur un peu plus importante pour la partie convergente 23. Le fonctionnement du joint diffuseur apparaît immédiatement de la description précédente. Le flux d'air d'arrivée débouchant du conduit d'air d'arrivée 6 selon les flèches A traverse le boîtier de dosage 5 et crée une dépression en son sein au passage du volet de dosage 15 et de l'axe de commande 17 du volet. Cette dépression est positionnée au centre de la veine d'air d'arrivée, en aval et près du volet, étant convenablement orientée par rapport aux trous 29 de la partie convergente 23 pour aspirer les gaz EGR débouchant selon la flèche B du canal de sortie de vanne EGR 7. Les gaz EGR ainsi aspirés et canalisés par la partie membrane 23 vont au centre de la veine d'air d'arrivée dans le joint diffuseur, à travers les trous 29, et se mélangent à cette dernière le long de leur cheminement en aval selon les flèches C, dans le joint diffuseur 1 et dans le circuit d'entrée de compresseur 9.15 REVENDICATIONS1. Dispositif de joint diffuseur (1) des gaz de recyclage d'échappement avec l'air d'arrivée pour un circuit d'alimentation en air (11) d'un moteur à combustion interne, destiné à être monté entre un conduit d'arrivée d'air (6) ou un boîtier de dosage (5) de l'entrée d'air et un conduit d'entrée de compresseur (9) du circuit d'alimentation en air (11) du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une partie de membrane (19) de raccordement au conduit d'arrivée d'air (6) ou au boîtier de dosage (5) de l'entrée d'air et - une partie (23) de diffusion des gaz dont l'extrémité est adaptée pour être introduite dans le conduit d'entrée de compresseur (9). 2. Dispositif de joint diffuseur (1), selon la revendication 1, dans lequel la partie de membrane et/ou la partie de diffusion est réalisée en acier à haute limite élastique. 3. Dispositif de joint diffuseur, selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie de membrane et/ou la partie de diffusion est réalisée à partir d'une tôle. 4. Dispositif de joint diffuseur (1), selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie membrane (19) comporte des trous (27) de fixation au boîtier de dosage (5) ou au conduit d'arrivée d'air (6) à un bord de jonction (21). 5. Dispositif de joint diffuseur, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie membrane (19) comporte une nervure (25) ou cabosse de raccordement étanche au boîtier de dosage (5) ou au conduit d'arrivée d'air (6). 6. Dispositif de joint diffuseur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie membrane (19) comporte des trous dits de souplesse (31) répartis sur son pourtour. 7. Dispositif de joint diffuseur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie membrane (19) a une forme évasée de façon à pouvoir servir de déflecteur pour l'arrivée des gaz de recyclage d'échappement dans une chambre de diffusion (3). 8. Circuit d'alimentation en air (11) d'un moteur à combustion interne comportant : un joint diffuseur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, une vanne de dosage de gaz d'échappement, et un volet de dosage (15). 9. Circuit selon la revendication 8, dans lequel le volet de dosage (15) présente un axe de rotation (17) positionné angulairement par rapport au débouché des gaz d'échappement de la vanne de dosage des gaz d'échappement. 10. Moteur à combustion équipé d'un circuit d'alimentation en air (11) selon l'une des revendications 8 ou 9.