Brevet FR2988773A1 — publié le 20131004

STRUCTURE DE SUPPORT D'UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT DES GAZ D'UN MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention concerne la structure de support de la ligne d'échappement des gaz d'un moteur thermique, à allumage commandé 5 ou Diesel, ainsi qu'un moteur thermique comprenant ladite structure. [0002] Les lignes d'échappement des gaz brulés d'un moteur thermique comportent souvent de nombreux composants qu'il est parfois difficile d'intégrer dans le compartiment moteur, faute d'endroits disponibles pour fixer leurs supports. Ce peut être notamment le cas des éléments de 10 dépollution des gaz, tels que des catalyseurs et des filtres à particules, et des systèmes de recirculation des gaz (systèmes appelés EGR, abrégé de l'anglais "Exhaust Gas Recirculation"). Afin d'augmenter l'efficacité des systèmes EGR, ces derniers comportent généralement un échangeur de chaleur qui permet de refroidir les gaz recyclés avant leur injection dans les 15 cylindres. Pour une structure (ou architecture) particulière de la ligne d'échappement, les éléments de dépollution et l'échangeur de chaleur sont fixés séparément sur la même face du bloc moteur, plus précisément du carter cylindres ou de la culasse, ce qui nécessite plusieurs points de fixation, ou bossages, dont les emplacements sont parfois difficiles à trouver 20 sur la même face du bloc moteur. De plus, le montage des éléments de dépollution et de l'échangeur de chaleur est relativement long du fait des nombreux points de fixation et de l'encombrement dans le compartiment moteur. [0003] Les figures 1 et 2 illustrent la structure classique de l'art 25 antérieur pour un moteur thermique monté transversalement, la figure 1 montrant ladite structure en coupe verticale et vue selon l'axe longitudinal du moteur (ou l'axe des roues) et la figure 2 étant une vue schématique de coté en trois dimensions. [0004] Sur ces figures 1 et 2, un moteur thermique 10 comporte une 30 culasse 11, un carter cylindres 12, un bac à huile 13 et une boite de vitesses 14. Sur la face 15 du carter cylindres 12 sont fixés un échangeur de chaleur 16 et des éléments de dépollution 17. L'échangeur 16, qui fait partie d'un système EGR, pèse approximativement un à deux kilogrammes si rempli d'eau (environ 0,5 kg hors eau) et occupe un volume d'environ 1 à 2 litres; il est fixé à l'aide d'au moins trois supports, dont deux seulement (18 et 19) sont visibles sur la figure 1 et un seul (18) sur la figure 2. Les éléments de dépollution 17, comprenant par exemple un filtre à particules et des catalyseurs, sont assez lourds (de 8 à 10 kg) et volumineux (environ 4 litres). Ces éléments sont fixés sur la même face 15 du carter cylindres 12 à l'aide d'au moins cinq supports, dont deux seulement (20 et 21) sont visibles sur les figures 1 et 2. On remarque que la face 15 du carter cylindres est très encombrée et qu'il faut pouvoir y localiser au moins sept bossages (au moins trois pour fixer l'échangeur et au moins quatre pour les éléments de dépollution). Le temps de montage des supports et de l'échangeur et des éléments de dépollution sur les supports est aussi relativement long. La présente invention propose une structure qui permet d'intégrer les éléments de dépollution et un échangeur de chaleur sur une même face du carter cylindres tout en diminuant les inconvénients précités. [0005] Les brevets du Canada 1059033 et 1071484 concernent des moteurs thermiques munis de catalyseurs et d'une vanne EGR, mais avec une structure de ligne d'échappement différente de celle proposée ici. [0006] De façon plus précise, la présente invention concerne une structure de support d'une ligne d'échappement des gaz d'un moteur thermique, ladite ligne comportant des éléments de dépollution des gaz d'échappement et un échangeur de chaleur. Selon l'invention, ladite structure comporte des moyens de fixation desdits éléments de dépollution audit échangeur. [0007] Ladite structure peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de fixation comportent au moins trois supports, chacun d'eux étant fixé, d'une part, à l'échangeur et, d'autre part, aux éléments de 30 dépollution; - les supports peuvent être réalisés en acier ou en fonte; - l'échangeur peut faire partie d'un système EGR, lequel peut être à basse pression et du type gaz/liquide; - l'échangeur peut être fixé au carter cylindres du moteur thermique en au moins quatre points. [0008] L'invention concerne également un moteur thermique muni d'une telle structure. [0009] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins 10 annexés et sur lesquels : - les figures 1 et 2 illustrent une structure selon l'art antérieur, et - les figures 3 et 4 montrent schématiquement, respectivement en coupe et en trois dimensions, une structure conforme à la présente invention. 15 [00010] Sur les figures 3 et 4, un moteur thermique 30 comporte une culasse 31, un carter cylindres 32, un bac à huile 33 et une boite de vitesses 34. Un échangeur de chaleur 35, par exemple un échangeur de chaleur d'un système EGR (non représenté), ainsi que des éléments de dépollution 36 des gaz d'échappement sont intégrés sur une même face 37 du carter 20 cylindres 32. Les éléments de dépollution 36 peuvent comporter par exemple un filtre à particules et un ou plusieurs catalyseurs. L'échangeur de chaleur 35 est fixé sur la face 37 du carter cylindres 32 en au moins quatre points de fixation à l'aide d'au moins quatre supports, dont deux seulement, 38 et 39, sont visibles sur la figure 3 et dont deux seulement, 38 et 40, sont visibles 25 sur la figure 4. [00011] Selon l'invention, des moyens de fixation permettent de fixer les éléments de dépollution 36 à l'échangeur 35. Ces moyens de fixation comportent au moins trois supports 41, 42 et 43, un quatrième support 44 ayant été ajouté pour garantir une excellente solidité de la fixation des 30 éléments de dépollution 36. Chacun des supports peut être composé, comme représenté par exemple pour le support 41 sur la figure 3, de deux pattes de fixation 45 et 46, sensiblement identiques, en forme d'équerre et percées d'un trou pour le passage d'un boulon 47 destiné à maintenir ensemble les deux pattes 45 et 46. Chacune des deux pattes est fixée (soudée par exemple), sur l'échangeur de chaleur 35 pour la patte 46, et sur les éléments de dépollution 36 pour la patte 45. [00012] L'échangeur de chaleur 35 peut être à basse pression et/ou du type gaz/liquide, les gaz étant les gaz d'échappement à refroidir et le liquide pouvant être l'eau de refroidissement du moteur thermique ou un liquide de refroidissement d'un circuit indépendant. [00013] En sortant du collecteur d'échappement des gaz, en sortie des cylindres du moteur, les gaz passent dans un turbocompresseur, si le moteur est muni d'un tel dispositif, puis dans les éléments de dépollution 35 et en sortie de ces éléments de dépollution, une partie des gaz est dirigée vers le silencieux de la ligne d'échappement et l'autre partie vers l'échangeur EGR 36. Les conduites assurant ce trajet des gaz d'échappement entre les éléments de dépollution 36 et l'échangeur de chaleur 35 ne sont pas concernées par la présente invention et ne sont donc représentées sur les dessins. [00014] La présente invention permet de limiter le nombre de bossages nécessaires sur le bloc moteur pour fixer l'échangeur de chaleur EGR et les éléments de dépollution (catalyseurs et filtre à particules), puisque les bossages pour fixer les éléments de dépollution ne sont plus nécessaires. On passe ainsi à quatre ou cinq bossages au lieu de sept. Le montage des éléments de dépollution et de l'échangeur de chaleur est aussi facilité puisque l'on fixe d'abord l'échangeur de chaleur sur le bloc moteur (et pour cela il suffit de quatre points de fixation, cinq à la rigueur si l'on souhaite plus de solidité) et l'on fixe ensuite les éléments de dépollution sur l'échangeur de chaleur (sur les figures 1 et 2 représentant l'art antérieur, les supports 20 et 21 sont supprimés). De plus, la suppression de ces supports permet un gain de place et de masse en rendant plus compact l'ensemble des éléments de dépollution et de l'échangeur de chaleur. REVENDICATIONS1. Structure de support d'une ligne d'échappement des gaz d'un moteur thermique (30), ladite ligne comportant des éléments de dépollution (36) des gaz d'échappement et un échangeur de chaleur (35), ladite structure étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de fixation (41, 42, 43, 44) desdits éléments de dépollution audit échangeur. 2. Structure selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits moyens de fixation comportent au moins trois supports (41, 42, 43), chacun d'eux étant fixé, d'une part, audit échangeur (35) et, d'autre part, auxdits éléments de dépollution (36). 3. Structure selon la revendication 2 caractérisée en ce que lesdits supports sont réalisés en acier ou en fonte. 4. Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit échangeur (35) fait partie d'un système EGR. 5. Structure selon la revendication 4 caractérisée en ce que ledit échangeur (35) est un échangeur basse pression. 6. Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit échangeur est du type gaz/liquide. 7. Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit échangeur (35) est fixé au carter cylindres (32) dudit moteur (30) en au moins quatre points (38, 39, 40). 8. Moteur thermique caractérisé en ce qu'il comporte une structure telle que définie à l'une des revendications précédentes.25