Brevet FR3031358A1 — publié le 20160708

LIGNE D'ECHAPPEMENT COMPRENANT UN CONDUIT COMPORTANT UNE PARTIE INTERMEDIAIRE COUDEE [0001] L'invention porte sur une ligne d'échappement comprenant un conduit qui comporte successivement une première partie, une partie intermédiaire et une deuxième partie, la première partie et la deuxième partie étant conformées en un tube respectivement ménagé selon une première génératrice et une deuxième génératrice qui forment un angle compris entre 00 et 170°. [0002] Le document EP 0420462 décrit une ligne d'échappement équipant un moteur à combustion interne qui est pourvue d'un catalyseur. Le catalyseur est prévu pour diminuer une quantité de polluants contenus à l'intérieur de gaz d'échappement produits par le moteur à combustion interne et canalisés par la ligne d'échappement depuis le moteur à combustion interne vers l'environnement extérieur. [0003] Le catalyseur comprend une matrice comprenant un matériau catalytique comportant des canaux qui sont ménagés parallèlement à une première direction. Le catalyseur comporte une face d'entrée à travers laquelle les gaz d'échappement pénètrent à l'intérieur du catalyseur. Le catalyseur comporte une face de sortie à travers laquelle les gaz d'échappement sont évacués hors du catalyseur. [0004] Le catalyseur est pourvu d'un conduit qui dirige les gaz d'échappement vers la face d'entrée et d'une conduite qui canalise la circulation des gaz d'échappement évacués hors du catalyseur par l'intermédiaire de la face de sortie. Le conduit est ménagé selon une deuxième direction qui forme un angle non nul avec la première direction. Autrement dit le conduit est agencé en un coude. [0005] Un problème général posé dans le domaine réside en une nécessité d'avoir une montée en température du catalyseur au démarrage du moteur à combustion interne qui est la plus rapide possible pour rendre le catalyseur efficient le plus rapidement possible et éviter un rejet préjudiciable de polluants vers l'environnement extérieur. [0006] Une ligne d'échappement de la présente invention est une ligne d'échappement comprenant un conduit qui comporte successivement une première partie, une partie intermédiaire et une deuxième partie. La première partie et la deuxième partie sont conformées en un tube respectivement ménagé selon une première génératrice et une deuxième génératrice qui forment un angle non plat. [0007] Selon la présente invention, la partie intermédiaire loge une cloison qui délimite à l'intérieur de la partie intermédiaire un premier volume élémentaire et un deuxième volume élémentaire, le premier volume élémentaire étant d'une capacité volumétrique inférieure à une capacité volumétrique du deuxième volume élémentaire. [0008] De préférence, la cloison est diamétralement ménagée à l'intérieur de la partie intermédiaire. [0009] La partie intermédiaire est avantageusement conformée en un tube ménagé selon une troisième génératrice qui est curviligne. [0010] La cloison intègre avantageusement la troisième génératrice. [0011] La cloison est avantageusement ménagée selon un plan courbe qui est orthogonal à un plan de symétrie du conduit. [0012] La cloison comporte avantageusement un bord d'attaque qui est équipé d'un premier volet qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le premier volet obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volume élémentaire et une position de repos dans laquelle le premier volet est disposé parallèlement à la cloison. [0013] La cloison comporte avantageusement un bord de fuite qui est équipé d'un deuxième volet qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le deuxième volet obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volume élémentaire et une position de repos dans laquelle le deuxième volet est disposé parallèlement à la cloison. [0014] De préférence, l'un quelconque au moins du premier volet et du deuxième volet est réalisé en un matériau bilame. [0015] De préférence, le premier volet est pourvu de premiers moyens de manoeuvre et le deuxième volet est pourvu de deuxièmes moyens de manoeuvre. [0016] Un procédé de mise en fonctionnement d'une telle ligne d'échappement est caractérisé en ce que lors d'une phase de démarrage d'un moteur à combustion interne équipé de la ligne d'échappement, le premier volet et le deuxième volet sont disposés en position de fermeture tandis que dès qu'une température du catalyseur dépasse une température-seuil, le premier volet et le deuxième volet sont disposés en position de repos. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront 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 : [0018] La figure 1 et la figure 2 sont des vues schématiques respectivement en coupe longitudinale et partiellement écorchée d'une ligne d'échappement de la présente invention, dans lesquelles des volets sont représentés en position de repos. [0019] La figure 3 et la figure 4 sont des vues schématiques respectivement en coupe longitudinale et partiellement écorchée de la ligne d'échappement illustrée sur les figures précédentes, dans lesquelles les volets sont représentés en position de fermeture. [0020] La figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale de la ligne d'échappement illustrée sur les figures précédentes, dans laquelle les volets sont représentés en position intermédiaire. [0021] Sur les figures, un véhicule automobile est équipé d'un moteur à combustion interne pour pourvoir à son déplacement. Le moteur à combustion interne est indifféremment un moteur à essence ou un moteur Diesel. Le moteur à combustion interne produit des gaz d'échappement 1 qui sont évacués vers un environnement extérieur 2 par l'intermédiaire d'une ligne d'échappement 3. La ligne d'échappement 3 loge préférentiellement une turbine 4 d'un turbocompresseur 5 qui est apte à entraîner une roue 6 du turbocompresseur 5. La roue 6 est logée à l'intérieur d'une ligne d'alimentation en air 7 du moteur à combustion interne. La roue 6 vise à comprimer l'air préalablement à son admission à l'intérieur du moteur à combustion interne. [0022] Les gaz d'échappement 2 contiennent des polluants, tels que des suies, des hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote ou analogue, qu'il est préférable de ne pas évacuer vers l'environnement extérieur 2. Pour ce faire, la ligne d'échappement 3 loge au moins un catalyseur 8, tel qu'un catalyseur d'oxydation, un catalyseur de réduction d'oxyde d'azote ou analogue, qui est apte à diminuer une concentration en polluant à l'intérieur des gaz d'échappement 1. Le catalyseur 8 est éventuellement un catalyseur-filtre qui est apte à retenir des particules contenues à l'intérieur des gaz d'échappement 1 préalablement à l'évacuation vers l'environnement extérieur 2 de ces derniers. [0023] La ligne d'échappement 3 comprend un conduit 9 qui relie une sortie de gaz 10 de la turbine 4 à une entrée de gaz 11 du catalyseur 8. La sortie de gaz 10 de la turbine 4 est un élément de turbine à travers laquelle les gaz d'échappement 1 sont évacués hors de la turbine 4 tandis que l'entrée de gaz 11 du catalyseur 8 est un élément du catalyseur 8 à travers laquelle les gaz d'échappement 1 sont admis à l'intérieur du catalyseur 8. [0024] Le conduit 9 est agencé en un coude. Autrement dit, le conduit 9 comprend successivement une première partie 12, une partie intermédiaire 13 et une deuxième partie 14. La première partie 12 et la deuxième partie 14 sont conformées en un tube respectivement ménagé selon une première génératrice G1 et une deuxième génératrice G2 qui forment un angle A non plat, autrement dit différent de 1800 et de préférence compris entre 00 et 170°, l'angle A étant encore péférentiellement de l'ordre de 90° à 10% près. La première génératrice G1 et la deuxième génératrice G2 sont rectilignes. La partie intermédiaire 13 est également conformée en un tube ménagé selon une troisième génératrice G3 qui est curviligne. [0025] Selon la présente invention, la partie intermédiaire 13 loge une cloison 15 qui sépare en deux volumes élémentaires 16,17 un volume interne 18 que délimite la partie intermédiaire 13. Autrement dit, la cloison 15 délimite et étanchéifie l'un par rapport à l'autre un premier volume élémentaire 16 et un deuxième volume élémentaire 17 qui forment conjointement le volume interne 18. [0026] Préférentiellement, la cloison 15 s'étend diamétralement à l'intérieur de la partie intermédiaire 13. [0027] La cloison 15 est ménagée selon la troisième génératrice G3 de telle sorte que la cloison 15 est cintrée. Plus particulièrement, la cloison 15 est ménagée selon un plan courbe P1 qui est perpendiculaire à un plan de symétrie P2 de la partie intermédiaire 13. Il en résulte que le premier volume élémentaire 16 offre un chemin de parcours plus court aux gaz d'échappement 1 que le deuxième volume élémentaire 17. Il en résulte aussi qu'une capacité volumétrique du premier volume élémentaire 16 est inférieure à une capacité volumétrique du deuxième volume élémentaire 17. [0028] La cloison 15 s'étend entre un bord d'attaque 19 et un bord de fuite 20, le bord d'attaque 19 étant une extrémité de la cloison 15 qui est située en extrémité amont de la cloison 15 selon un sens de circulation 21 des gaz d'échappement 1 à l'intérieur de la partie intermédiaire 13, le bord de fuite 20 étant une extrémité de la cloison 15 qui est située en extrémité aval de la cloison 15 selon le sens de circulation 21 des gaz d'échappement 1 à l'intérieur de la partie intermédiaire 13. [0029] Le bord d'attaque 19 est équipé d'un premier volet 19a qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le premier volet 19a obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volume élémentaire 17 et une position de repos dans laquelle le premier volet 19a est disposé parallèlement à la cloison 15. Le premier volet 19 est équipé de premiers moyens de manoeuvre 19b qui sont indifféremment des moyens de manoeuvre électrique, pneumatique ou analogue pour manoeuvrer le premier volet 19a entre la position de fermeture et la position de repos, voire en une position intermédiaire entre ces deux dernières dans laquelle les gaz d'échappement 1 sont répartis de part et d'autre de la cloison 15. [0030] Le bord de fuite 20 est équipé d'un deuxième volet 20a qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le deuxième volet 20a obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volume élémentaire 17 et une position de repos dans laquelle le deuxième volet 20a est disposé parallèlement à la cloison 15. Le deuxième volet 20a est équipé de deuxièmes moyens de manoeuvre 20b qui sont indifféremment des moyens de manoeuvre électrique, pneumatique ou analogue pour manoeuvrer le deuxième volet 20a entre la position de fermeture et la position de repos, voire en une position intermédiaire entre ces deux dernières dans laquelle les gaz d'échappement 1 sont répartis de part et d'autre de la cloison 15. [0031] Ces dispositions sont telles que, pendant une phase de démarrage du moteur à combustion interne, le premier volet 19a et le deuxième volet 20a sont disposés en position de fermeture pour faire circuler les gaz d'échappement 1 à l'intérieur du deuxième volume élémentaire 16 pour favoriser une montée en température rapide du catalyseur 8, à partir d'une minimisation du chemin parcouru par les gaz d'échappement 1 et/ou une concentration des gaz d'échappement 1 sur une portion du catalyseur 8. En effet lorsque les gaz d'échappement 1 parcourent le premier volume élémentaire 16 un transfert thermique entre les gaz d'échappement 1 et la partie intermédiaire est moins important qu'un transfert thermique entre la partie intermédiaire 13 et les gaz d'échappement 1 lorsque ces derniers parcourent le deuxième volume élémentaire, en raison de la différence de capacité volumétrique et de chemin parcouru entre les deux volumes élémentaires 16,17. [0032] Ces dispositions sont également telles que, dès qu'une température du catalyseur 8 dépasse une température-seuil, le premier volet 19a et le deuxième volet 20a sont disposés en position de repos pour faire circuler les gaz d'échappement 1 de part et d'autre de la cloison 15, pour répartir de manière homogène les gaz d'échappement 1 à l'intérieur du catalyseur 8. [0033] Selon une variante de réalisation de la présente invention, le premier volet 19a et le deuxième volet 20a sont réalisés à partir d'un matériau bilame de sorte que les premiers moyens de manoeuvre 19b et les deuxièmes moyens de manoeuvre 20b sont optionnels. Un matériau bilame est un matériau comprenant deux matériaux distincts comportant un coefficient de dilatation thermique respectif distinct. REVENDICATIONS1. Ligne d'échappement (3) comprenant un conduit (9) qui comporte successivement une première partie (12), une partie intermédiaire (13) et une deuxième partie (14), la première partie (12) et la deuxième partie (14) étant conformées en un tube respectivement ménagé selon une première génératrice (G1) et une deuxième génératrice (G2) qui forment un angle (A) compris entre 0° et 170°, caractérisée en ce que la partie intermédiaire (13) loge une cloison (15) qui délimite à l'intérieur de la partie intermédiaire (13) un premier volume élémentaire (16) et un deuxième volume élémentaire (17), le premier volume élémentaire (16) étant d'une capacité volumétrique inférieure à une capacité volumétrique du deuxième volume élémentaire (17). 2. Ligne d'échappement (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cloison (15) est diamétralement ménagée à l'intérieur de la partie intermédiaire (13). 3. Ligne d'échappement (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie intermédiaire (13) est conformée en un tube ménagé selon une troisième génératrice (G3) qui est curviligne. 4. Ligne d'échappement (3) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la cloison (15) intègre la troisième génératrice (G3). 5. Ligne d'échappement (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cloison (15) est ménagée selon un plan courbe (P1) qui est orthogonal à un plan de symétrie (P2) du conduit (9). 6. Ligne d'échappement (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cloison (15) comporte un bord d'attaque (19) qui est équipé d'un premier volet (19a) qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le premier volet (19a) obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volume élémentaire (17) et une position de repos dans laquelle le premier volet (19a) est disposé parallèlement à la cloison (15). 7. Ligne d'échappement (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cloison (15) comporte un bord de fuite (20) qui est équipé d'un deuxième volet (20a) qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le deuxième volet (20a) obture un passage d'air à l'intérieur du deuxième volumeélémentaire (17) et une position de repos dans laquelle le deuxième volet (20a) est disposé parallèlement à la cloison (15). 8. Ligne d'échappement (3) selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que l'un quelconque au moins du premier volet (19a) et du deuxième volet (20a) est réalisé en un matériau bilame. 9. Ligne d'échappement (3) selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le premier volet (19a) est pourvu de premiers moyens de manoeuvre (19b) et le deuxième volet (20a) est pourvu de deuxième moyens de manoeuvre (20b). 10. Procédé de mise en fonctionnement d'une ligne d'échappement (3) selon les revendications 6 et 7, caractérisé lors d'une phase de démarrage d'un moteur à combustion interne équipé de la ligne d'échappement (3), le premier volet (19a) et le deuxième volet (20a) sont disposés en position de fermeture tandis que dès qu'une température du catalyseur (8) dépasse une température-seuil, le premier volet (19a) et le deuxième volet (20a) sont disposés en position de repos.