Brevet FR2961860A1 — publié le 20111230

Raccord pour la jonction des gaz d'échappement et de l'air d'admission à l'entrée du répartiteur du collecteur d'admission d'un moteur thermique. [0001 L'invention concerne un dispositif pour le raccordement des gaz d'échappement dans un circuit de recirculation des gaz d'échappement générés lors de la combustion d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. La réglementation sur les émissions (normes européennes) des moteurs thermiques diesel (voire à terme essence) nécessite l'utilisation de système permettant la recirculation des gaz d'échappement dans la chambre de combustion afin de réduire le niveau de polluant (NoX). [0002] Ainsi, un moteur thermique peut être équipé d'un circuit de recirculation pour récupérer des gaz d'échappement (en anglais Exhaust Gaz Recirculating) du moteur afin de les réinjecter en entrée du moteur. [0003] Le mélange gazeux admis dans la chambre d'admission est ainsi un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recirculés. L'intérêt de reconduire à l'admission les gaz d'échappement du moteur est de diminuer l'émission de substances polluantes telles que les oxydes d'azote dits NOx. [0004 En effet, ces NOx sont formés par la combinaison à haute température de l'oxygène et de l'azote contenus dans l'air frais alimentant le moteur. Ainsi, le fait de remplacer lors de certaines phases de fonctionnement du moteur, une partie de cet air par des gaz pauvres en oxygène, diminue la quantité d'oxygène disponible et ainsi la formation de NOx. [0005] Ainsi, le circuit de Recirculation des Gaz d'Echappement (appelé communément EGR ou RGE), est un système interfaçant avec le circuit d'échappement du moteur thermique et le circuit d'admission d'air. Il est constitué d'une jonction avec l'échappement (ou la culasse dans le cas d'un échappement traversant), d'une vanne EGR permettant la régulation du débit de gaz recirculé, un tube EGR faisant la jonction avec le circuit admission, et en option un échangeur EGR permettant le refroidissement des gaz pour réduire plus fortement les NOx et le CO2. [0006] Le rôle d'un tel dispositif est donc de diminuer la quantité d'oxydes d'azote (NOx) rejetée par le moteur et ce système permet de réduire très fortement les émissions de NOx. [0007] Un tel système EGR est un système interfaçant avec le circuit d'échappement du moteur thermique et le circuit d'admission d'air. Il est constitué d'une jonction avec l'échappement (ou la culasse dans le cas d'un échappement traversant), d'une vanne EGR permettant la régulation du débit de gaz recirculé, un tube EGR faisant la jonction avec le circuit admission, et en option un échangeur EGR permettant le refroidissement des gaz pour réduire plus fortement les NOx et le CO2. [0008] L'une des difficultés rencontrées pour ce genre de système est l'optimisation du mélange des gaz d'échappement recirculés (EGR) avec l'air entrant dans le répartiteur d'air admission. Pour cette raison, le piquage des gaz EGR (lié au tube EGR) doit être placé généralement très en amont du répartiteur afin de profiter d'une longueur de mélange suffisante jusqu'à la culasse. [0009] En effet, si le mélange air / EGR est déséquilibré, la dépollution du moteur sera limitée par le cylindre le moins bien alimenté. L'optimisation du mélange air / EGR est calculé sur plusieurs points de fonctionnement moteur ayant un point important dans le cycle réglementaire d'émission MVEG. [0010] Des solutions peuvent consister à mettre en place un mélangeur en amont du collecteur, toutefois une telle réalisation demande de la place et occupe donc un certain volume qui n'est pas toujours disponible. [0011] On a proposé dans JP 2000145553 un dispositif de mélange de l'air d'amission et de gaz EGR dans lequel le conduit d'admission d'air comporte une paroi interne séparant le flux d'air en deux flux d'air laminaires sur lesquels est ensuite envoyé le flux EGR de manière transversale. Une répartition homogène ne peut être atteinte. [0012] Dans JP 11210562, on propose de séparer les gaz EGR et de les injecter dans l'air d'admission selon deux directions différentes de manière à tenter d'obtenir une meilleure répartition. Toutefois ce raccord nécessite la génération de deux conduits pour amener les gaz EGR ce qui augmente le volume nécessaire au piquage des gaz EGR. [0013] La présente invention a donc pour but de proposer un raccord permettant le mélange homogène des gaz EGR provenant d'un conduit d'amenée des gaz EGR au conduit d'admission d'air et positionné à l'entrée du répartiteur du collecteur d'admission tout en étant d'un volume peu encombrant. [0014] A cet effet l'invention a pour objet un raccord pour la jonction des gaz EGR issus du circuit de recirculation des gaz d'échappement générés lors de la combustion d'un moteur à combustion interne et de l'air d'admission à l'entrée du répartiteur du collecteur d'admission du moteur thermique, ledit raccord présentant un premier conduit permettant le passage de l'air d'admission provenant du circuit d'admission vers le répartiteur et un second conduit débouchant transversalement dans le premier conduit à une extrémité et raccordé au circuit de recirculation des gaz d'échappement à son extrémité opposée, caractérisé en ce qu'une paroi est ménagée dans le premier conduit, ladite paroi s'étendant dans l'axe dudit premier conduit de manière à séparer l'air d'admission en deux flux, ladite paroi s'étendant transversalement au flux de gaz EGR débouchant au niveau de l'arrivée du second conduit, ladite paroi formant un obstacle contre lequel vient buter le flux de gaz d'échappement débouchant dans le premier conduit. [0015] L'ajout d'une paroi dans le conduit d'air va permettre une répartition optimale du taux d'EGR dans chaque cylindre dans la mesure où le flux de gaz d'échappement percute cette paroi de sorte que la direction du flux est perturbée et que les gaz d'échappement peuvent alors mieux se répartir et se diffuser entraînés par les deux flux d'admission d'air. [0016] En effet, la direction d'écoulement des gaz d'échappement se trouve perturbée par la présence de la paroi qui permet de recentrer les gaz EGR au centre de la veine d'air et ainsi améliorer le mélange EGR/air Frais à l'entrée du répartiteur d'admission d'air. [0017] La position de la paroi dans le conduit d'admission d'air est déterminée et donc optimisée en fonction des débits d'air et des débits EGR ainsi que la position du doseur par rapport à l'axe de symétrie du répartiteur. [0018] L'invention concerne également un moteur thermique dans lequel le circuit de recirculation des gaz d'échappement et le circuit d'admission d'air sont raccordés à l'aide d'un dispositif de raccord selon l'invention à l'entrée du répartiteur. [0019] On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel [0020] La figure 1 représente schématiquement un moteur comportant un circuit de recirculation de gaz d'échappement [0021] La figure 2 représente une vue partiellement en coupe d'un dispositif de raccord selon l'invention ; [0022] La figure 3 représente une vue en coupe du dispositif de la figure 2 selon la ligne AA [0023] Comme on peut le voir à la figure 1, le circuit de recirculation des gaz d'échappement 1 est un circuit mettant en interface le circuit d'échappement 2 du moteur thermique et le circuit d'admission d'air 3. Un moteur thermique comporte donc un bloc moteur 4, comportant un répartiteur d'admission 31 permettant la distribution d'air provenant du circuit d'admission 3 au niveau des cylindres et un collecteur d'échappement 21 récupérant les gaz d'échappement vers le circuit d'échappement 2. [0024] Le circuit d'admission d'air frais 3 comprend un filtre à air 32, puis passe le compresseur d'un turbocompresseur 5, puis passe par un refroidisseur d'air de suralimentation (RAS) 33 et un boîtier doseur 34 pour déboucher ensuite dans un répartiteur d'admission 31. [0025] Le circuit d'échappement 2 comprend un collecteur d'échappement 21 et conduit ensuite les gaz d'échappement collectés vers la turbine du turbocompresseur 5 avant de les entraîner vers la ligne d'échappement 23 au travers d'un catalyseur 22 [0026] Le circuit de recirculation des gaz d'échappement 1 permet de prélever ceux-ci au niveau du collecteur d'échappement 21 pour les réinjecter au niveau du répartiteur d'admission 31. [0027] Ainsi, le mélange gazeux admis dans la chambre d'admission est un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recirculés. L'intérêt de reconduire à l'admission les gaz d'échappement du moteur est de diminuer l'émission de substances polluantes telles que les oxydes d'azote dits NOx. En effet, ces NOx sont formés par la combinaison à haute température de l'oxygène et de l'azote contenus dans l'air frais alimentant le moteur. Ainsi, le fait de remplacer lors de certaines phases de fonctionnement du moteur, une partie de cet air par des gaz pauvres en oxygène, diminue la quantité d'oxygène disponible et ainsi la formation de NOx. [0028] Le circuit de recirculation des gaz d'échappement 1 comporte un conduit prélevant les gaz d'échappement au niveau du collecteur d'échappement 21, une vanne EGR 6 permettant la régulation du débit des gaz recirculés et un conduit raccordant le circuit 1 au circuit d'admission 3. [0029] Le dispositif de raccord 8 selon l'invention est monté à la jonction entre le circuit d'admission 3 et le circuit de recirculation 1. [0030] Ce dispositif 8 présente un conduit 81 principal raccordé à une extrémité au circuit d'admission d'air 3 et à l'extrémité opposée au répartiteur d'admission 31. le dispositif de raccord 8 comporte en outre un second conduit 82 s'étendant transversalement, voire sensiblement perpendiculairement, au conduit principal 81 et dont l'extrémité opposée à l'extrémité débouchant dans le conduit principal 81, est raccordée au conduit de recirculation des gaz d'échappement 1. [0031] Ainsi, comme on peut le voir le flux de gaz d'échappement arrive sensiblement transversalement dans le flux d'air d'admission. De manière à optimiser le mélange air/gaz d'échappement, on met en place une paroi 83 s'étendant dans le conduit principal 81 selon l'axe longitudinal du conduit 81 et de manière à séparer le flux d'air en deux. [0032] Lorsque le piquage EGR est positionné sur le coté du répartiteur 31, la dynamique des gaz va privilégier l'alimentation en EGR des 2 cylindres opposés à l'arrivée des gaz EGR. L'ajout de la paroi 83 dans le conduit d'air 81 permet une répartition optimale du taux d'EGR dans chaque cylindre. [0033] Cette paroi 83 est ainsi positionnée transversalement, voire perpendiculairement au flux EGR, en regard du conduit d'admission de gaz recirculés débouchant dans le conduit principal 81 de telle sorte que le flux de gaz d'échappement débouchant vient buter contre ladite paroi 83, ce qui provoque une modification de la direction du flux de gaz et occasionne une meilleure répartition des gaz recirculés mélangés avec l'air d'admission. [0034] En particulier, la paroi 83 permet de recentrer les gaz EGR au centre de la veine d'air et ainsi d'améliorer le mélange EGR/air frais en entrée du répartiteur d'amission d'air. [0035] La paroi 83 peut être réalisée directement lors du moulage par coulée du dispositif de raccord, ou bien peut être une plaque métallique ajoutée, le conduit présentant, de moulage, des rainures permettant la mise en place de la plaque. [0036] L'invention n'est bien entendu nullement limitée à l'exemple donné mais englobe les variantes entrant dans le champ de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Raccord (8) pour la jonction des gaz d'échappement issus du circuit de recirculation des gaz d'échappement générés lors de la combustion d'un moteur à combustion interne et de l'air d'admission à l'entrée du répartiteur du collecteur d'admission du moteur thermique, ledit raccord (8) présentant un premier conduit (81) permettant le passage de l'air d'admission provenant du circuit d'admission vers le répartiteur (31) et un second conduit (82) débouchant transversalement dans le premier conduit (81) à une extrémité et raccordé au circuit de recirculation des gaz d'échappement à son extrémité opposée, caractérisé en ce qu'une paroi (83) est ménagée dans le premier conduit (81), ladite paroi (83) s'étendant dans l'axe dudit premier conduit (81) de manière à séparer l'air d'admission en deux flux, ladite paroi (83) s'étendant transversalement au flux de gaz EGR débouchant au niveau de l'arrivée du second conduit (82), ladite paroi (83) formant un obstacle contre lequel vient buter le flux de gaz d'échappement débouchant dans le premier conduit (81). 2. Raccord (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (83) est réalisée directement lors du moulage par coulée du raccord. 3. Raccord (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (83) est une plaque métallique ajoutée, le conduit (81) présentant, de moulage, des rainures permettant la mise en place de la plaque. 4. Raccord (8) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position de la paroi (83) dans le conduit (81) d'admission d'air est déterminée en fonction des débits d'air et des débits EGR ainsi que la position du doseur par rapport à l'axe de symétrie du répartiteur (31). 5. Moteur thermique dans lequel le circuit de recirculation des gaz d'échappement et le circuit d'admission d'air sont raccordés à l'aide d'un raccord à l'entrée du répartiteur, caractérisé en ce que ledit raccord est un raccord (8) selon l'une des revendications 1 à 4. 7