Brevet FR3054611A1 — publié le 20180202

PLAQUE DE MÉLANGE D'UN FLUX DE GAZ D'ÉCHAPPEMENT RECIRCULÉ AVEC UN FLUX DE GAZ D'ADMISSION POUR MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention porte sur une plaque de mélange d'un flux de gaz d'échappement recirculé avec un flux de gaz d'admission pour moteur thermique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles. [0002] Dans un moteur thermique, les quatre temps du cycle thermodynamique admission de gaz combustible et d'air, compression du mélange gazeux, détente due à l'explosion du mélange, échappement - se déroulent successivement dans des enceintes des cylindres du moteur, dites chambres de combustion. Les gaz introduits dans ces chambres de combustion sont constitués d'une part d'air et d'autre part d'essence ou de gasoil, selon des proportions dosées de manière adéquate suivant les moteurs et les systèmes d'allumage utilisés. Le mélange gazeux est alors enflammé dans la chambre de combustion. [0003] Les gaz d'échappement des moteurs thermiques équipant la plupart des véhicules automobiles contiennent un certain nombre de polluants dont il est souhaitable de réduire les rejets dans l'atmosphère (notamment des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés, des particules et du dioxyde de carbone). Les réglementations applicables en matière de pollution par des véhicules automobiles abaissent régulièrement les plafonds de rejets acceptables. [0004] Une grande partie des polluants générés par un moteur thermique est due à une combustion incomplète du carburant. Pour réduire les rejets de polluants pénétrant dans la ligne d'échappement, il est connu d'utiliser un système dit EGR (acronyme pour "Exhaust Gas Recirculation" en anglais) permettant de faire recirculer une partie des gaz d'échappement vers la conduite d'admission du moteur thermique. [0005] A cet effet, le système EGR comporte une conduite de redirection de gaz d'échappement apte à rediriger une partie des gaz d'échappement issus du collecteur d'échappement vers l'admission du moteur après passage dans un échangeur de chaleur. Une vanne EGR permet de gérer la quantité de gaz d'échappement réinjecté à l'admission. Toutefois, les systèmes EGR sont susceptibles d'accroître de manière non 3054611 2 négligeable la quantité de fumée dans les gaz d'échappement dans le cas d'une répartition non homogène à l'admission. [0006] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, le moteur thermique comportant : 5 - une culasse comportant une pluralité de passages de soupapes d'admission en communication avec des cylindres du moteur thermique, - un répartiteur d'admission des gaz apte à alimenter en air les cylindres via des conduites d'air, - une conduite de redirection des gaz d'échappement apte à rediriger une partie des gaz 10 d'échappement issus d'un collecteur d'échappement vers le répartiteur d'admission, caractérisé en ce que le moteur thermique comporte en outre une plaque de mélange dans laquelle débouche la conduite de redirection des gaz d'échappement, la plaque de mélange étant intercalée entre le répartiteur d'admission et la culasse et configurée pour répartir les gaz d'échappement recirculés dans chacune des conduites d'air du répartiteur 15 d'admission en communication avec un cylindre correspondant. [0007] L'invention permet ainsi une répartition homogène des gaz d'échappement recirculés à l'admission tout en facilitant l'intégration de la plaque du fait de son caractère compact. L'invention permet en outre d'éviter les effets liés à la combustion des dépôts des gaz d'échappement recirculés. 20 [0008] Selon une réalisation, la plaque de mélange comporte : - une conduite principale reliée par une de ses extrémités à la conduite de redirection des gaz d'échappement, et - des conduites de répartition débouchant chacune dans une ouverture traversante en communication d'une part avec une conduite d'air du répartiteur d'admission et d'autre part 25 avec un cylindre correspondant. [0009] Selon une réalisation, les conduites de répartition sont inclinées par rapport à un plan normal aux axes des ouvertures traversantes. [0010] Selon une réalisation, un angle d'inclinaison entre les conduites de répartition et le plan normal aux axes des ouvertures traversantes est compris entre 15 degrés et 30 30 degrés. [0011] Selon une réalisation, des diamètres des conduites de répartition diminuent lorsque l'on s'éloigne d'une entrée des gaz d'échappement de la plaque de mélange. 3054611 3 [0012] Selon une réalisation, les diamètres des conduites de répartitions sont compris entre 5 mm et 15 mm. [0013] Selon une réalisation, un diamètre de la conduite principale est compris entre 10mm et 15mm. 5 [0014] Selon une réalisation, la plaque de mélange comporte des bouchons étanches pour fermer une extrémité d'alésages de fabrication réalisés pour former les différentes conduites. [0015] Selon une réalisation, la plaque de mélange est réalisée dans un matériau à base d'aluminium. 10 [0016] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un moteur thermique tel que précédemment défini. [0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 15 [0018] La figure 1 est une vue en perspective d'un système de recirculation des gaz d'échappement intégrant la plaque de mélange selon la présente invention; [0019] La figure 2 est une vue en perspective et en coupe longitudinale de la plaque de mélange selon la présente invention illustrant les conduites débouchant à l'intérieur des conduites d'air du répartiteur d'admission; 20 [0020] La figure 3 est une vue en perspective détaillée de la plaque de mélange selon la présente invention; [0021] La figure 4 est une vue de côté et en coupe de la plaque de mélange selon la présente invention illustrant le passage des gaz d'échappement recirculés vers les canaux d'admission du moteur thermique; 25 [0022] La figure 5 est une vue de côté et en coupe de la plaque de mélange selon la présente invention illustrant l'orientation angulaire des conduites de répartition par rapport à la direction de circulation des gaz d'admission. [0023] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 3054611 4 [0024] La figure 1 montre une plaque de mélange 10 dans laquelle débouche la conduite de redirection 12 des gaz d'échappement d'un système 14 de recirculation des gaz d'échappement (dit "EGR" pour "Exhaust Gaz Recirculation" en anglais). Cette conduite 12 est issue d'un échangeur de chaleur 16. La quantité de gaz d'échappement remise en 5 circulation est contrôlée par la vanne 18, dite vanne d'EGR. [0025] La plaque de mélange 10 est intercalée entre le répartiteur d'admission 20 alimentant en air les cylindres et la culasse 22 du moteur thermique 9 comportant une pluralité de passages 24 de soupapes d'admission en communication avec les cylindres du moteur 9. L'entrée d'air du répartiteur d'admission 20 est référencée 26 sur la figure 1. 10 [0026] La plaque de mélange 10 est configurée pour répartir les gaz d'échappement recirculés dans chacune des conduites d'air 28 du répartiteur d'admission 20 en communication avec un cylindre correspondant. [0027] A cet effet, comme cela est illustré par la figure 2, la plaque de mélange 10 comporte une conduite principale 30 reliée par une de ses extrémités à la conduite de 15 redirection 12 des gaz d'échappement en communication avec le collecteur d'échappement. La plaque de mélange 10 comporte également des conduites de répartition 32 débouchant chacune dans une ouverture traversante 34 en communication d'une part avec une conduite d'air 28 du répartiteur d'admission 20 et d'autre part avec un cylindre correspondant via un passage de soupape 24. 20 [0028] En l'occurrence, la conduite principale 30 est ménagée dans une portion supérieure 101 de la plaque 10 tandis que les ouvertures traversantes 34 sont réalisées dans une portion inférieure 102 laquelle est montée serrée entre la culasse 22 et le répartiteur d'admission 20. Les conduites de répartition 32 sont réalisées dans une portion intermédiaire 103 de la plaque 10 s'étendant entre la portion supérieure 101 et la portion 25 inférieure 102. Les conduites de répartition 32 débouchent chacune d'une part dans la conduite principale 30 et d'autre part dans l'ouverture traversante 34 correspondante. [0029] Dans l'exemple de réalisation représenté, la conduite principale s'étend transversalement par rapport à une direction G d'écoulement des gaz d'échappement. [0030] Par ailleurs, comme cela est visible sur les figures 4 et 5, les conduites de 30 répartition 32 sont inclinées par rapport un plan P normal aux axes X des ouvertures traversantes 34, soit à la direction G de circulation des gaz d'échappement au niveau de la zone de mélange. Cela permet de favoriser un mélange homogène des gaz d'admission 3054611 5 avec les gaz d'échappement recirculés. Dans un exemple de réalisation, l'angle d'inclinaison A entre les conduites de répartition 32 et le plan P normal aux axes X des ouvertures traversantes 34 pourra par exemple être compris entre 15 degrés et 30 degrés. [0031] De préférence, les diamètres D1 des conduites de répartition 32 diminuent 5 lorsque l'on s'éloigne d'une entrée 36 des gaz d'échappement de la plaque de mélange 10. Cette entrée 36 est réalisée dans une portion de conduite coudée par rapport à la conduite principale 30 pour faciliter l'interconnexion avec la sortie de conduite de redirection 12. Dans un exemple de réalisation particulier, les diamètres D1 pourront par exemple être compris entre 5 mm et 15 mm. Le diamètre D2 de la conduite principale 30 10 pourra par exemple être compris entre 10 mm et 15 mm. [0032] Dans un exemple de réalisation particulier, la plaque de mélange 10 pourra comporter des conduites de répartition 32 ayant respectivement un diamètre D1 valant environ 10,8 mm, 9, 8 mm, et 9.4 mm lorsque l'on s'éloigne de l'entrée 36 de la plaque de mélange 10. Les conduites de répartition 32 sont inclinées d'un angle A de l'ordre de 30 15 degrés. La conduite principale 30 a un diamètre D2 égal à environ 15 mm. Les valeurs précitées sont indiquées à plus ou moins 10% de la valeur indiquée. [0033] L'ouverture traversante 34 pourra présenter une forme tronconique comme cela est représenté sur la figure 5. La forme des conduites 30, 32 et des ouvertures 34 pourra bien entendu être adaptée en fonction de l'application. 20 [0034] De préférence, des bouchons étanches 40, 40' permettent de fermer une extrémité des alésages de fabrication réalisés pour former les différentes conduites. Ainsi, les bouchons 40 ferment les extrémités de l'alésage réalisé pour former la conduite principale 30 et les bouchons 40' ferment les extrémités des alésages débouchant vers l'extérieur et réalisés pour former les conduites de répartition 32. 25 [0035] Avantageusement, la plaque de mélange 10 est réalisée dans un matériau à base d'aluminium pour éviter les effets liés à la combustion des dépôts des gaz d'échappement recirculés. REVENDICATIONS1. Moteur thermique (9), notamment de véhicule automobile, ledit moteur thermique (9) comportant : - une culasse (22) comportant une pluralité de passages (24) de soupapes d'admission en communication avec des cylindres dudit moteur thermique (9), - un répartiteur d'admission (20) des gaz apte à alimenter en air lesdits cylindres via des conduites d'air (28), - une conduite de redirection des gaz d'échappement (12) apte à rediriger une partie des gaz d'échappement issus d'un collecteur d'échappement vers ledit répartiteur d'admission (20), caractérisé en ce que ledit moteur thermique (9) comporte en outre une plaque de mélange (10) dans laquelle débouche ladite conduite de redirection des gaz d'échappement (12), ladite plaque de mélange (10) étant intercalée entre ledit répartiteur d'admission (20) et ladite culasse (22) et configurée pour répartir lesdits gaz d'échappement recirculés dans chacune desdites conduites d'air (28) dudit répartiteur d'admission (20) en communication avec un cylindre correspondant. 2. Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque de mélange (10) comporte : - une conduite principale (30) reliée par une de ses extrémités à ladite conduite de redirection des gaz d'échappement (12), et - des conduites de répartition (32) débouchant chacune dans une ouverture traversante (34) en communication d'une part avec une conduite d'air (28) dudit répartiteur d'admission (20) et d'autre part avec un cylindre correspondant. 3. Moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites conduites de répartition (32) sont inclinées par rapport à un plan (P) normal à des axes (X) desdites ouvertures traversantes (34). 4. Moteur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un angle d'inclinaison (A) entre lesdites conduites de répartition (32) et ledit plan (P) normal aux axes (X) desdites ouvertures traversantes (34) est compris entre 15 degrés et 30 degrés. 3054611 7 5. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des diamètres (D1) desdites conduites de répartition (32) diminuent lorsque l'on s'éloigne d'une entrée (36) des gaz d'échappement de ladite plaque de mélange (10). 6. Moteur thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits diamètres 5 (D1) desdites conduites de répartitions (32) sont compris entre 5 mm et 15 mm. 7. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un diamètre (D2) de ladite conduite principale (30) est compris entre 10mm et 15mm. 8. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en 10 ce que ladite plaque de mélange (10) comporte des bouchons étanches (40, 40') pour fermer une extrémité d'alésages de fabrication réalisés pour former les différentes conduites (30, 32). 9. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite plaque de mélange (10) est réalisée dans un matériau à base 15 d'aluminium. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un moteur thermique (9) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.