Brevet FR3001262A1 — publié le 20140725

"Agencement pour le raccordement d'une conduite de recirculation de gaz d'échappement avec un circuit d'admission de moteur à combustion interne" L'invention concerne un agencement pour le raccordement avec découplage thermique d'un tronçon d'extrémité aval d'une conduite de recirculation des gaz d'échappement avec un orifice de recirculation d'un circuit d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour le raccordement avec découplage thermique d'un tronçon d'extrémité aval d'une conduite de recirculation des gaz d'échappement avec un orifice de recirculation d'un circuit d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile, un jeu radial étant réservé entre ledit tronçon d'extrémité aval et une paroi périphérique de l'orifice de recirculation, l'agencement comportant un anneau de découplage thermique qui est agencé autour du tronçon d'extrémité aval de manière à obturer le jeu radial et qui est fixé de manière étanche à la conduite de recirculation. Les véhicules automobiles à moteur à combustion interne sont conçus de manière à réduire les émissions de substances polluantes. Pour réduire l'émission de certaines substances polluantes, notamment les oxydes d'azote ou NOx, il est connu de mettre en oeuvre un procédé de recirculation des gaz d'échappement, aussi connu sous son appellation anglosaxonne "exhaust gaz recirculation" ou "EGR". Il s'agit d'un procédé qui consiste à rediriger une partie des gaz d'échappement du moteur à combustion interne vers le collecteur d'admission du moteur. Pour ce faire, il est connu de faire communiquer le circuit 30 d'échappement du moteur avec le collecteur d'admission par l'intermédiaire d'une conduite de recirculation. Par ailleurs, pour des raisons de coût de production et de poids, le collecteur d'admission est généralement réalisé par moulage en matériau plastique. Un tel matériau est très adapté car la température de l'air d'admission est suffisamment basse pour ne pas endommager le matériau plastique. Cependant, la conduite de recirculation est chauffée par les gaz d'échappement à une température qui est susceptible d'endommager le matériau plastique formant le collecteur. Pour résoudre ce problème il est connu de raccorder la conduite de recirculation avec le collecteur par l'intermédiaire d'un anneau de découplage thermique. Cet anneau présente la forme d'une cloche présentant un orifice central dans lequel est reçu le bord d'extrémité aval de la conduite de recirculation. Ledit bord de la conduite de recirculation est fixé de manière étanche directement à l'anneau, par exemple par soudage. L'anneau permet de centrer l'extrémité aval de la conduite 15 de recirculation par rapport à l'orifice de recirculation du collecteur. L'extrémité libre du collecteur est ainsi agencée radialement à distance de la paroi en plastique du collecteur. L'anneau obture totalement l'orifice de recirculation. Le bord périphérique de l'anneau est fixé directement sur le 20 collecteur. L'étanchéité de l'orifice de recirculation est assurée par un joint annulaire en matériau élastomère qui est intercalé radialement entre une jupe annulaire périphérique de l'anneau et la paroi interne de l'orifice de recirculation. L'anneau de découplage permet de maintenir le bord 25 brulant de la conduite de recirculation à distance de la paroi en plastique du collecteur. Il permet aussi de diffuser la chaleur de la conduite de recirculation en formant un radiateur. Ainsi, la jupe de l'anneau de découplage est suffisamment froide pour ne pas endommager le joint en matériau élastomère. 30 Cette solution est tout à fait satisfaisante, aussi bien économiquement que techniquement, pour des gaz d'échappement ayant une température inférieure à 400°C et un débit modéré. Néanmoins, les normes concernant les émissions polluantes des moteurs, notamment la norme "Euro6" en Europe, contraignent désormais à augmenter aussi bien la température des gaz d'échappement recirculés que leur débit. Notamment dans le cas de température de gaz d'échappement excédant 400°C, l'agencement de raccordement réalisé selon l'état de la technique ne permet plus d'assurer l'intégrité d'un collecteur d'admission en matériau plastique et du joint en matériau élastomère. io L'invention propose de résoudre ce problème de manière économique, sans augmenter l'encombrement de l'agencement, en proposant un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la fixation de l'anneau sur le tronçon d'extrémité aval est déportée en amont de l'orifice de 15 recirculation. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'anneau est fixé sur la conduite par l'intermédiaire d'un manchon qui enveloppe de manière concentrique le tronçon d'extrémité aval, le manchon comportant un bord d'extrémité aval 20 qui est fixé de manière étanche à l'anneau, et un bord d'extrémité amont qui est fixé de manière étanche à la conduite de recirculation, en amont de l'orifice de recirculation ; - une couche d'isolation thermique est interposée radialement entre le tronçon d'extrémité aval et le manchon ; 25 - la couche d'isolation thermique est formée par une couche d'air présente dans un espace annulaire réservé radialement entre le tronçon d'extrémité aval et le manchon ; - l'espace annulaire communique avec le circuit ; - le manchon est fixé à la conduite par soudage 30 directement sur une paroi externe de la conduite ; - le manchon est fixé à l'anneau par soudage ; - le manchon est réalisé venu de matière avec l'anneau ; - un joint annulaire d'étanchéité est intercalé radialement entre une jupe périphérique de l'anneau et la paroi cylindrique de l'orifice de recirculation ; - le joint est réalisé en un matériau élastomère ; - un chemin de conduction de la chaleur est maîtrisé depuis le tronçon jusqu'au joint ; - le tronçon d'extrémité aval de la conduite de recirculation est raccordé à un corps de la conduite par l'intermédiaire d'un convergent, la fixation de l'anneau sur la conduite de recirculation étant déportée en amont du tronçon d'extrémité aval. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique sui représente un groupe motopropulseur de véhicule automobile équipé d'une conduite de recirculation des gaz d'échappement ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale qui représente un tronçon d'extrémité aval de la conduite de recirculation raccordé à 20 un collecteur d'admission au moyen d'un agencement réalisé selon l'état de la technique ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 dans laquelle l'agencement pour le raccordement est réalisé selon les enseignements de l'invention. 25 Par la suite, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes numéros de référence. Par la suite on adoptera de manière non limitative une orientation axiale dirigée selon l'axe "A" principal du tronçon 26 30 d'extrémité aval de la conduite 22 de recirculation, et une direction radiale qui est dirigé orthogonalement depuis ledit axe vers l'extérieur. Par la suite, les termes "amont" et "aval" seront utilisés en référence au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans la conduite de recirculation. On a représenté à la figure 1 un groupe motopropulseur 10 5 de véhicule automobile comportant un moteur 12 à combustion interne, par exemple un moteur Diesel. Des cylindres 14 du moteur 12 sont alimentés en air frais par l'intermédiaire d'un circuit 16 d'admission, tandis que les gaz d'échappement chauds sont rejetés par les cylindres 14 dans un circuit 18 10 d'échappement. Le circuit 16 d'admission comporte un collecteur 20 d'admission pour répartir l'air d'admission dans les différents cylindres 14. Le collecteur 20 d'admission est réalisé en un matériau plastique. Un tel mode de réalisation est avantageuse- 15 ment peu onéreux. Les gaz d'échappement rejetés dans le circuit 18 d'échappement sont susceptibles d'atteindre une température supérieure à 400°C en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur 12. 20 Le groupe 10 motopropulseur comporte aussi une conduite 22 de recirculation des gaz d'échappement qui comporte : - un tronçon 24 d'extrémité amont qui est raccordé au circuit 18 d'échappement ; - un tronçon 26 d'extrémité aval qui est raccordé à un 25 orifice 28 de recirculation réalisé dans la paroi en plastique du collecteur 20 d'admission. La conduite 22 de recirculation est réalisée en un matériau métallique. On a représenté à la figure 2 une vue de détail 30 représentant un agencement pour le raccordement du tronçon 26 d'extrémité aval de la conduite 22 de recirculation avec l'orifice 28 de recirculation du collecteur 20 d'admission, l'agencement étant réalisé selon l'état de la technique. Le tronçon 26 d'extrémité aval présente la forme d'un tube cylindrique d'axe "A" d'orientation axiale. Il présente une section de dimensions inférieures à celles d'un corps 32 de la conduite 22 de recirculation. A cet égard, le tronçon 26 d'extrémité aval de la conduite 22 est raccordé au corps 32 amont de la conduite 22 par un convergent 30. Le tronçon 26 d'extrémité aval présente une section inférieure à celle de l'orifice 28 de recirculation de sorte que lorsque l'extrémité ouverte libre du tronçon 26 d'extrémité aval est insérée dans l'orifice 28 de recirculation, un jeu "J" radial est réservé entre le tronçon 26 d'extrémité aval et une paroi périphérique de l'orifice 28 de recirculation. Le tronçon 26 d'extrémité aval est réalisé en un matériau métallique. Il est ici réalisé venu de matière avec le convergent 30. Le bord circulaire d'extrémité amont du convergent 30 est fixé de manière étanche au bord d'extrémité aval du corps 32 de la conduite par soudage au moyen d'un cordon 34 annulaire de soudure. L'agencement comportant un anneau 36 de découplage thermique. L'anneau 36 comporte ainsi un flasque 38 radial percé en son centre d'un orifice 40 central présentant une section complémentaire de celle du tronçon 26 d'extrémité aval. Le flasque 38 présente un contour périphérique concentrique au contour de l'orifice 28 de recirculation. L'anneau 36 comporte aussi une jupe 39 axiale qui s'étend vers l'extérieur du collecteur 20 d'admission et qui confère à l'anneau 36 une forme de cloche. Le bord d'extrémité libre de la jupe 39 est muni d'une bride 42 radiale annulaire de fixation contre la face radiale externe du collecteur 20 d'admission. Le bord d'extrémité amont libre du tronçon 26 aval est inséré dans l'orifice 40 central de l'anneau 36. L'anneau 36 est fixé de manière étanche autour du tronçon 26 aval par soudage au moyen d'un cordon 44 annulaire de soudure agencé au niveau du bord de l'orifice 40 central. L'anneau 36 et le tronçon 26 aval sont ensuite insérés dans l'orifice 28 de recirculation de manière à obturer le jeu "J" radial. Le flasque 38 de l'anneau 36 permet de centrer le tronçon 26 aval à distance de la paroi périphérique de l'orifice 28 de recirculation pour éviter tout contact direct entre le tronçon 26 aval chauffé par les gaz d'échappement et la paroi en plastique du collecteur 20. Un joint 46 annulaire d'étanchéité en matériau élastomère est intercalé radialement entre la jupe 39 périphérique et la paroi cylindrique de l'orifice 28 de recirculation pour empêcher toute fuite d'air ou de gaz d'échappement. L'anneau 36 est fixé par sa bride 42 contre la face externe du collecteur 20. Dans cet agencement selon l'état de la technique, la chaleur accumulée dans le tronçon 26 aval est transmise par conduction à l'anneau 36 via le cordon 44 de soudure. Le flasque 38 joue le rôle d'un radiateur qui permet d'évacuer une partie de cette chaleur avant qu'elle n'atteigne la jupe 39 et la bride 42. Ceci permet normalement de préserver le joint 46 d'étanchéité et la paroi en plastique du collecteur 20. Néanmoins, lorsque les gaz d'échappement présentent une température supérieure à 400°C et/ou lorsque le débit des gaz d'échappement est très élevé, l'anneau 36 n'est plus suffisant pour évacuer la chaleur et l'on observe une dégradation par chauffage du joint 46 d'étanchéité et de la paroi en plastique du collecteur 20. Pour remédier à ce problème, l'invention propose de déporter la fixation 44 de l'orifice de recirculation en amont de l'orifice 28 de recirculation, voire en amont du tronçon 26 d'extrémité aval, dans le but d'augmenter la distance que la chaleur doit parcourir par conduction pour atteindre le joint 46 d'étanchéité et la paroi du collecteur 20. Un exemple d'un agencement réalisé selon les enseignements de l'invention est représenté à la figure 3. 5 L'anneau 36 est fixé sur la conduite 22 de recirculation par l'intermédiaire d'un manchon 48 qui est ouvert à ses deux extrémité axiale et qui enveloppe de manière concentrique le tronçon 26 d'extrémité aval. Le manchon 48 présente une section interne de dimensions supérieures à celles de la section externe 10 du tronçon 26 aval de manière qu'un espace 50 soit réservé radialement entre le tronçon 26 aval et le manchon 48. Le manchon 48 est ici réalisé en un matériau métallique. Dans cet exemple, le manchon 48 est fixé en amont du tronçon 26 aval de manière à augmenter suffisamment la distance 15 que la chaleur doit parcourir par conduction pour éviter toute dégradation du joint 46 et du collecteur 20. Le manchon 48 est plus particulièrement fixé dans une partie amont du convergent 30. A cet effet, le manchon 48 présente un tronçon 52 amont qui enveloppe le convergent 30 20 avec réservation d'un espace 50 radial, et un tronçon 54 aval qui présente la forme d'un tube qui enveloppe le tronçon 26 aval. Le manchon 48 s'étend axialement depuis le bord amont du convergent 30 jusqu'au flasque 38 de l'anneau 36. Le bord 56 circulaire d'extrémité aval du manchon 38 présente une dimension 25 inférieure à celle de l'orifice 28 de recirculation de manière qu'un jeu "J" radial soit réservé lorsqu'il est inséré dans ledit orifice 28. Par rapport à l'anneau 36 réalisé selon l'état de la technique, l'orifice 40 central de l'anneau 36 est ici modifié de manière à recevoir de manière ajustée l'extrémité aval libre du 30 manchon 48. Le bord 56 circulaire d'extrémité aval du manchon 48 est fixé de manière étanche directement à l'anneau 36 par soudage au moyen d'un cordon 58 de soudure. En variante non représentée de l'invention, l'anneau et le manchon sont réalisés venus de matière. Le bord d'extrémité amont du manchon 48 est ajusté autour de l'extrémité amont évasée du convergent 30 auquel il est directement fixé de manière étanche par soudage au moyen d'un cordon 44 de soudure. Ledit cordon 44 de soudure forme la fixation déportée de l'anneau 36 sur la conduite 22 de recirculation. L'espace 50 réservé entre le manchon 48 et le tronçon 26 aval forme une couche d'air isolant thermiquement le tronçon 26 d'extrémité aval et le manchon 48 en aval du cordon 44 de soudure. Le manchon 48 étant ouvert vers l'aval, l'espace 50 annulaire communique avec l'intérieur du collecteur 20. Ainsi, le manchon 48 est en contact avec la conduite 22, y compris le tronçon 26 d'extrémité aval, uniquement par le cordon 44 de soudure. Ainsi, du fait de l'isolation thermique du tronçon 26 aval par rapport à l'anneau 36 et au manchon 48, grâce à la fixation en une zone déterminée distante entre le tronçon 26 aval et le manchon 48 par le cordon de soudure 44 d'une par et entre le manchon 48 et l'anneau 36 par le cordon de soudure 58 d'autre part, la chaleur accumulée dans le tronçon 26 aval est conduite par conduction jusqu'à la jupe 39 de l'anneau 36 en passant successivement par le cordon 44 de soudure, puis par le manchon 48 et enfin par le cordon de soudure 58 pour atteindre le flasque 38. La longueur du chemin de conduction de la chaleur accumulée dans le tronçon 26 jusqu'au flasque 38 est ainsi maîtrisée et la longueur dudit chemin est rallongée par rapport à l'état de la technique. La surface exposée du manchon 48 à l'air libre permet notamment d'évacuer une grande quantité de chaleur par rayonnement et par convection. La température décroît ainsi le long du manchon 48 depuis le tronçon 26 jusqu'au flasque 38 de manière suffisante pour éviter la dégradation du joint 46 en élastomère et du collecteur 20 en plastique. L'agencement est très avantageux car il permet de conserver le collecteur 20 réalisé en matériau plastique et le joint 5 46 en matériau élastomère même lorsque la température ou le débit des gaz d'échappement deviennent très élevés. En outre, cet agencement permet de modérer la température en périphérie de l'anneau 36 en ajoutant uniquement un manchon 48 par rapport à un agencement de l'état de la 10 technique. L'agencement est ainsi très compact. En outre, l'agencement réalisé selon les enseignements de l'invention peut être avantageusement aussi compact que l'agencement réalisé selon l'état de la technique en diminuant légèrement le diamètre du tronçon d'extrémité aval. De cette 15 manière, l'anneau déjà utilisé dans l'agencement selon l'état de la technique peut être réutilisé tel quel pour réaliser l'agencement selon l'invention, comme on peut le voir en comparant les figures 2 et 3. L'agencement selon l'invention ne nécessite ainsi pas de changer la conception du collecteur ni de l'environnement dans 20 lequel il est implanté. REVENDICATIONS1. Agencement pour le raccordement avec découplage thermique d'un tronçon (26) d'extrémité aval d'une conduite (22) de recirculation des gaz d'échappement avec un orifice (28) de recirculation d'un circuit (16) d'admission d'un moteur (12) thermique de véhicule automobile, un jeu (J) radial étant réservé entre ledit tronçon (26) d'extrémité aval et une paroi périphérique de l'orifice (28) de recirculation, l'agencement comportant un anneau (36) de découplage thermique qui est agencé autour du tronçon (26) d'extrémité aval de manière à obturer le jeu (J) radial et qui est fixé de manière étanche à la conduite (22) de recirculation, caractérisé en ce que la fixation de l'anneau (36) sur le tronçon (26) d'extrémité aval est déportée en amont de l'orifice (28) de recirculation. 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'anneau (36) est fixé sur la conduite (22) par l'intermédiaire d'un manchon (48) qui enveloppe de manière concentrique le tronçon (26) d'extrémité aval, le manchon (48) comportant un bord (56) d'extrémité aval qui est fixé de manière étanche à l'anneau (36), et un bord d'extrémité amont qui est fixé de manière étanche à la conduite (22) de recirculation, en amont de l'orifice (28) de recirculation. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une couche (50) d'isolation thermique est interposée radialement entre le tronçon (26) d'extrémité aval et le manchon (48). 4. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique est formée par une couche d'air présente dans un espace (50) annulaire réservé radialement entre le tronçon (26) d'extrémité aval et le manchon (48). . Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'espace (50) annulaire communique avec le circuit (16). 6. Agencement selon l'une quelconque des revendications 5 2 à 5, caractérisé en ce que le manchon (48) est fixé à la conduite (22) par soudage directement sur une paroi externe de la conduite (22). 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le manchon (48) est fixé à l'anneau (36) par soudage. 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le manchon (48) est réalisé venu de matière avec l'anneau (36). 9. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un joint (46) annulaire d'étanchéité est intercalé radialement entre une jupe (39) périphérique de l'anneau (36) et la paroi cylindrique de l'orifice (28) de recirculation. 10. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le joint (46) est réalisé en un matériau élastomère. 11. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un chemin de conduction de la chaleur est maîtrisé depuis le tronçon (26) jusqu'au joint (46). 12. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon (26) d'extrémité aval de la conduite (22) de recirculation est raccordé à un corps (32) de la conduite (22) par l'intermédiaire d'un convergent (30), et en ce que la fixation de l'anneau (36) sur la conduite (22) de recirculation est déportée en amont du tronçon (26) d'extrémité aval.