Brevet FR3081516A1 — publié le 20191129

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DES GAZ RECIRCULES EGR EQUIPE D'UN CONDUIT PERIPHERIQUE DE DISTRIBUTION DE LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT L'invention se rapporte à un dispositif de refroidissement des gaz recirculés, encore appelés des gaz EGR. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de refroidissement des gaz EGR équipé d'un conduit de distribution de liquide de refroidissement disposé à la périphérie dudit dispositif de refroidissement. Dans le domaine des véhicules automobiles, il est connu des dispositifs de refroidissement comportant une chambre d'écoulement dans lequel sont disposés des canaux réservés à la circulation des gaz EGR. Ceux-ci sont espacés les uns des autres de manière à laisser circuler un liquide de refroidissement pour abaisser la température des gaz EGR. Le liquide de refroidissement est introduit dans la chambre d'écoulement par un orifice d'entrée pratiqué dans une paroi de la chambre d'écoulement. Parallèlement, le liquide de refroidissement est sorti de la chambre d'écoulement via un orifice de sortie pratiqué également dans la paroi de la chambre d'écoulement. La position des orifices d'entrée et de sortie de liquide de refroidissement est contrainte par la réalisation du dispositif de refroidissement et par le besoin de performance optimale en ce qui concerne le refroidissement et le remplissage du liquide de refroidissement dans la chambre d'écoulement. En effet, de manière générale, l'orifice d'entrée doit être situé dans une partie inférieure de la chambre d'écoulement tandis que l'orifice de sortie doit être situé dans une partie supérieure de la chambre d'écoulement. Ici, les termes « supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à une direction perpendiculaire à la direction de circulation des gaz EGR. Ainsi, le liquide de refroidissement circule du bas vers le haut en occupant un volume maximal dans la chambre d'écoulement. Les orifices d'entrée et de sortie ainsi disposés permettent une évacuation optimale du liquide de refroidissement basée sur le principe du thermosiphon. Par ailleurs, l'emplacement en haut de l'orifice de sortie évite la formation de bulles de gaz dans le liquide de refroidissement qui pourraient avoir des effets néfastes pour le circuit de refroidissement. Des tuyaux d'entrée et de sortie de liquide de refroidissement sont respectivement branchés à l'orifice d'entrée et de sortie. Cependant, un désagrément du dispositif de refroidissement tel que décrit est qu'une fois les tuyaux montés sur le dispositif de refroidissement, celui-ci peut 5 devenir encombrant à cause de leur emplacement. En particulier, lesdits tuyaux peuvent être de longueur conséquente et/ou nécessiter des moyens de fixation au moteur pour empêcher tout débattement pouvant générer des bruits. D'autres soucis peuvent apparaitre comme le vieillissement des tuyaux pouvant engendrer des problèmes de fiabilité et de tenue mécanique. Lesdits tuyaux peuvent ainsi gonfler, 10 travailler en débattu dans un environnement contraint, risquant alors d'être pincés et détériorés du fait de leur fragilité. Le dispositif de refroidissement n'est donc pas adapté à certains modèles de véhicules ayant des espaces restreints, par exemple dans le cas de véhicules automobiles citadins. Ainsi, un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de refroidissement 15 des gaz recirculés qui peut s'adapter facilement à différents modèles ou différentes architectures de véhicules tout en conservant la performance de refroidissement, c'est-à-dire tout en permettant d'avoir des orifices d'entrée et de sortie de liquide de refroidissement à leur emplacement optimal respectif. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de refroidissement des gaz 20 d'échappement recirculés pour véhicules automobiles comprenant : une chambre d'écoulement délimitée par au moins une paroi latérale ; une entrée de liquide de refroidissement ; et une sortie de liquide de refroidissement ; l'entrée et la sortie de liquide de refroidissement étant des orifices traversants pratiqués dans la paroi latérale. 25 Selon l'invention, le dispositif de refroidissement comprend un conduit comprenant : un corps principal creux épousant au moins partiellement la périphérie de la chambre d'écoulement et connecté à la chambre d'écoulement via l'entrée ou la sortie de liquide de refroidissement; et 30 - un embout de raccordement destiné à être connecté à un circuit de refroidissement. Ainsi, le liquide de refroidissement circule dans le corps principal creux pour rentrer dans la chambre d'écoulement ou pour en sortir. Grâce à l'invention, l'emplacement de l'embout de raccordement, donc du tuyau de circulation de liquide de refroidissement, peut être choisi de manière à être adapté à une architecture automobile définie. En effet, l'embout de raccordement peut être monté sur le corps principal creux à l'endroit où il y a moins de gêne possible à 5 l'installation du dispositif de refroidissement dans le véhicule. Parallèlement, l'entrée ou la sortie de liquide de refroidissement conserve leur emplacement optimal pour une meilleure performance concernant le refroidissement. Ainsi, le liquide de refroidissement circule dans le corps principal entre l'entrée positionnée à son emplacement optimal et l'embout de raccordement placé à 10 l'endroit le plus favorable à la mise en place du dispositif de refroidissement dans le véhicule. Le dispositif de refroidissement selon l'invention peut optionnellement présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le corps principal creux du conduit est délimité par la paroi latérale et un 15 couvercle présentant une section transversale en U et fixé par son pourtour à la paroi latérale de la chambre d'écoulement; autrement dit, ladite section transversale en U comprend deux branches libres reliées à la paroi latérale de la chambre d'écoulement ; en d'autres termes, le corps principal est ouvert sur un côté situé face à la paroi latérale la chambre d'écoulement lorsque le conduit est monté sur celle-ci ; 20 - alternativement, le corps principal creux du conduit présente une section transversale fermée et délimitée par des parois de côté comportant un premier orifice disposé en regard de l'entrée ou de la sortie de liquide de refroidissement ; en d'autres termes, le conduit est fermé sur ses côtés ; - le conduit est venu de matière avec la chambre d'écoulement du dispositif 25 de refroidissement ; le conduit est formé en même temps que la chambre d'écoulement, ce qui permet de gagner du temps et d'obtenir un coût réduit dans la fabrication du dispositif de refroidissement ; la pièce monobloc comportant le corps de l'échangeur et le conduit peut être réalisée par un procédé de fabrication adapté qui permet de garantir l'étanchéité entre le corps de l'échangeur et le conduit ; 30 - alternativement, le conduit périphérique est une pièce rapportée montée de manière étanche sur la paroi latérale de la chambre d'écoulement ; - le conduit est fixé à la paroi latérale de la chambre d'écoulement ; à titre d'exemple, le conduit peut être fixé par soudage, brasage de manière étanche à la chambre d'écoulement ; - selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre d'écoulement est 5 un cylindre d'axe de révolution A; le conduit est monté mobile en rotation par rapport à la chambre d'écoulement autour de l'axe A; ainsi, en tournant le conduit, l'emplacement de l'embout de raccordement est modifié ; le dispositif de refroidissement peut donc s'adapter à différentes architectures automobiles ; - alternativement, la chambre d'écoulement peut avoir une section 10 transversale non-circulaire, par exemple rectangulaire ; dans cette configuration, le conduit peut être monté autour de la chambre d'écoulement ; pour monter le conduit sur un tel corps de l'échangeur, des moyens de positionnement sont nécessaires afin de garantir que le conduit couvre l'orifice de l'entrée ou de sortie de liquide de refroidissement qu'il doit servir ; 15 - le corps principal creux du conduit s'étend tout autour de la périphérie de la chambre d'écoulement ; le conduit se présente sous forme d'anneau enserrant la périphérie de la chambre d'écoulement ; le conduit, ainsi formé, offre plusieurs possibilités de positionnement de l'embout de raccordement sur le corps principal creux ; 20 - selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend un premier conduit couvrant la sortie de liquide de refroidissement et un deuxième conduit couvrant l'entrée de liquide de refroidissement. L'invention concerne également un véhicule comprenant un dispositif de refroidissement des gaz d'échappement recirculés selon l'invention. 25 D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, une vue de coupe longitudinale d'un dispositif de refroidissement connu de l'état de l'art ; 30 - la figure 2 représente, de manière schématique, une vue de coupe transversale du dispositif de refroidissement de la figure 1; - la figure 3 représente, de manière schématique, une vue en perspective d'un dispositif de refroidissement selon l'invention ; - la figure 4 représente, de manière schématique, une vue de coupe transversale du dispositif de refroidissement de la figure 3; - la figure 5 représente la même vue que la figure 4 avec différentes possibilités d'emplacement d'un embout de raccordement faisant partie du dispositif 5 de refroidissement. Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques, présents dans plusieurs figures distinctes, sont affectés d'une seule et même référence numérique ou alphanumérique. Dans le présent document, sauf indication contraire, les termes « haut », « bas 10 », « inférieur », « supérieur » correspondent au haut et au bas des figures 1 à 5 telles qu'elles sont présentées. La figure 1 illustre un dispositif de refroidissement 10 connu de l'état de l'art. Le dispositif de refroidissement 10, encore appelé un dispositif d'échange liquide-gaz, comprend une chambre d'écoulement 2 dans laquelle circulent des gaz recirculés et 15 un liquide de refroidissement. La chambre d'écoulement 2 est un cylindre 20 d'axe de révolution A qui est ouverte partiellement à ses deux extrémités 21, 22 de manière à laisser traverser des gaz recirculés. Précisément, les gaz recirculés entrent dans la chambre d'écoulement 2 via une première extrémité 21 située à droite de la figure 1 et en sortent par la deuxième 20 extrémité 22 située à gauche de la figure 1. L'intérieur de la chambre d'écoulement 2 est divisé en deux compartiments, dont un compartiment inférieur 23 et un compartiment supérieur 24. La division est réalisée par une plaque de séparation 3 de forme convexe. Dans le compartiment supérieur 24, il y a des canaux 4 de circulation des gaz 25 recirculés qui s'étendent selon dans la même direction de l'axe de révolution A. Cette direction est référencée par l'axe X sur la figure 1. Ces canaux 4 sont espacés les uns des autres afin que le liquide de refroidissement puisse passer entre eux. Le compartiment inférieur 23 est destiné à recevoir le liquide de refroidissement une fois qu'il est envoyé dans la chambre d'écoulement 2. Le but du compartiment 30 inférieur 23 est d'empêcher une arrivée directe du liquide de refroidissement entre les canaux 4, ce qui évite de fragiliser lesdits canaux. Le liquide de refroidissement va passer du compartiment inférieur 23 au compartiment supérieur 24 par un espace E entre la plaque de séparation 3 et la première extrémité 21 de la chambre d'écoulement 2. En effet, la plaque de séparation 3 a une longueur Lp moins importante que celle de la chambre d'écoulement Lc. Sauf indications contraires, on entend par « longueur » la dimension mesurée selon la direction X. Une entrée 6 de liquide de refroidissement, ci-après appelée l'entrée 6, est 5 réalisée dans une paroi latérale 5 de la chambre d'écoulement 2. Comme illustré sur la figure 2, l'entrée 6 est située dans un secteur inférieur 60 en arc de cercle d'une section transversale Si passant par ladite entrée 6. En effet, la chambre d'écoulement 2, de profil cylindrique, présente des sections transversales circulaires. Le secteur inférieur 60 où se trouve l'entrée de 10 liquide a une étendue angulaire al qui est fonction de la définition de la plaque de séparation, et mesurée à partir d'un centre 0 de la section transversale 51. Cette étendue angulaire dépend ici de la forme de la plaque de séparation 3. En effet, étant donné que la plaque de séparation 3 a une forme convexe, l'étendue angulaire du secteur inférieur 60 est liée à l'écartement entre deux branches libres 31, 32 de la 15 plaque de séparation 3. Dans une section transversale 51 de la chambre d'écoulement illustrée à la figure 2, l'entrée 6 doit être située dans le secteur inférieur 60 afin d'amener le liquide de refroidissement en premier dans le compartiment inférieur 23. Ainsi, la contrainte de l'emplacement de l'entrée 6 est ici imposée par la structure du dispositif 20 d'échange. Ici, en ce qui concerne la chambre d'écoulement 2, on entend par « section transversale » la coupe résultant de l'intersection d'un plan H perpenpendiculaire à l'axe de révolution A avec la chambre d'écoulement 2. Une sortie 7 de liquide de refroidissement, ci-après appelée sortie de liquide, 25 est également réalisée dans la paroi latérale 5 de la chambre d'écoulement 2. De la même manière que l'entrée 6, dans une section transversale passant par la sortie de liquide, celle-ci est située dans un secteur supérieur 70 en arc de cercle. Ce secteur supérieur 70 a une faible étendue angulaire a2 comprise entre -50 et +50 . A part la faible étendue angulaire, le secteur supérieur 70 doit être placé en haut de 30 la section. Autrement dit, le secteur supérieur 70 se trouve à peu près au milieu du demi-cercle de la section transversale circulaire passant par la sortie de liquide. De cette manière, la sortie 7 est placée suffisamment haut pour favoriser la circulation du liquide de refroidissement selon sur le principe de thermosiphon et pour éviter la formation de bulles d'air dans le liquide. La contrainte de l'emplacement de la sortie 7 est ici imposée par les lois de la physique. Selon l'invention et comme dans cet exemple, l'entrée 6 et la sortie 7 sont décalées l'une par rapport à l'autre dans la direction X. Par conséquent, la section 5 transversale passant par l'entrée 6 est différente de la section transversale passant par la sortie de liquide 7. Autrement dit, si le corps cylindrique 20 de la chambre d'écoulement 2 était découpé en plusieurs tronçons à base circulaire, l'entrée 6 et la sortie 7 seraient sur deux tronçons différents. En référence à la figure 3, un dispositif de refroidissement 1 selon l'invention 10 comprend un dispositif d'échange liquide-air tel que décrit précédemment et des conduits 8 de liquide de refroidissement placés à la périphérie de la chambre d'écoulement 2. En effet, dans l'exemple illustré à la figure 3, le dispositif de refroidissement 1 comprend deux conduits 81, 82 distincts, séparés l'un de l'autre par au moins une 15 paroi, chacun desdits conduits entourant au-moins partiellement et de façon annulaire la chambre d'écoulement 2. Ces deux conduits 81, 82 sont encore appelés ceintures de liquide de refroidissement. Ici, les deux conduits 81, 82 sont étanches l'un à l'autre et fixés de manière étanche à la paroi latérale 5 de la chambre d'écoulement 2. 20 Chacun de ces conduits 81, 82 se présente sous la forme d'un anneau qui est assez large pour couvrir complètement l'entrée 6 ou la sortie 7. Dans l'exemple illustré, le conduit le plus à gauche sur la figure 3, encore appelé premier conduit 81, recouvre la sortie 7 tandis que le conduit le plus à droite, encore appelé deuxième conduit 82, recouvre l'entrée 6. 25 Etant donné que ces deux conduits ont une structure assez similaire, seul le deuxième conduit 82 couvrant l'entrée 6 est décrit dans la suite de la description. La même description s'applique pour le conduit 81 couvrant la sortie 7 de liquide de refroidissement. En référence à la figure 4, une section transversale S2 de la chambre 30 d'écoulement qui passe par l'entrée 6 est illustrée. Cette section S2 montre les détails de la structure du deuxième conduit 82. De la même manière que le dispositif de refroidissement de la figure 2, une section transversale de la chambre d'écoulement est une coupe résultant de l'intersection du plan H perpenpendiculaire à l'axe de révolution A avec la chambre d'écoulement. Le deuxième conduit 82 comprend un corps principal creux 9 s'étendant autour de l'axe de révolution A de la chambre d'écoulement 2. En d'autres termes, le corps principal creux 9 épouse, ici, de façon annulaire toute la périphérie de la chambre d'écoulement 2. De plus, il présente une largeur suffisante pour couvrir 5 complètement l'entrée 6. Ici, l'entrée 6 étant un orifice circulaire pratiqué dans la paroi latérale 5, le corps creux principal 9 doit avoir une largeur supérieure au diamètre de l'orifice de l'entrée 6. Le corps creux 9 est connecté à la chambre d'écoulement par l'entrée 6. Selon un mode de réalisation, le corps creux 9 est formé par une partie de la paroi latérale 10 5 recouverte par un couvercle 83 présentant une section transversale en forme de U. Ledit couvercle 83 est ouvert sur un côté étant en regard de la paroi latérale 5 de la chambre d'écoulement 2. Ledit couvercle est fixé sur la paroi latérale par son pourtour. Les deux branches libres de U sont fixées de manière étanche à la paroi latérale 5 de la chambre d'écoulement 2, par exemple par une technique de brasure. 15 Ici, en ce qui concerne le corps principal creux 9, on entend par « largeur » la dimension du corps principal creux 9 mesurée selon la direction X, par « section transversale » la coupe résultant de l'intersection d'un plan P passant par l'axe de révolution A et du corps principal creux 9. Le corps principal creux 9, ainsi formé, permet une circulation du liquide de 20 refroidissement à l'intérieur dudit corps. Dans une autre configuration, le corps principal creux 9 peut avoir une section transversale fermée, par exemple de forme sensiblement tubulaire. Dans ce cas, une ouverture est réalisée dans une paroi de côté du corps principal creux étant disposée en face de la paroi latérale de chambre d'écoulement. Cette ouverture doit être 25 positionnée en regard de l'entrée de liquide permettant l'écoulement du liquide refroidissement dans le conduit à l'intérieur de la chambre d'écoulement. Afin de garantir le bon positionnement de l'ouverture du corps principal par rapport à l'entrée de liquide, un moyen d'indexage peut être utilisé. Ce moyen d'indexage est une bague de positionnement, encore appelée centreur, installée au 30 préalable sur la chambre d'écoulement. Le conduit est ensuite monté autour de la chambre d'écoulement en suivant des repères de la bague de positionnement. Une fois que le conduit est bien positionné, le conduit est fixé sur la chambre d'écoulement de différentes façons par exemple par des moyens de blocage. Le conduit, tel que disposé, est prêt à passer à l'étape suivante qui est l'étape de fixation sur la chambre d'écoulement. Le corps principal creux 9 comprend un trou traversant 12 dans lequel est enfoncé un embout de raccordement 11. L'embout de raccordement 11 est relié à un 5 circuit de refroidissement (non illustré). L'embout 11 communique avec le corps creux 9 du conduit pour faire circuler le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement dans ledit corps creux 9. Dans l'exemple illustré, l'embout de raccordement 11 est placé en haut, dans le demi-cercle supérieur de la section transversale S2 de la chambre d'écoulement 2. 10 De manière préférentielle, l'embout de raccordement 11 est disposé à l'opposé de l'entrée 6 par rapport au centre 01 de la section transversale circulaire S2 de la chambre d'écoulement 2. L'embout de raccordement 11 est fixé au corps principal creux 9 par de diverses méthodes adaptées pour assurer une étanchéité à liquide. 15 Par ailleurs, un tuyau d'arrivée de liquide de refroidissement (non illustré sur les figures) est branché à l'embout de raccordement du deuxième conduit pour alimenter le dispositif 1. De cette manière, le liquide de refroidissement arrive par l'embout de raccordement 11 et entre dans le corps principal creux 9. Il circule ensuite dans ce 20 corps suivant le chemin indiqué par des flèches B illustrées sur la figure 4. Puis, le liquide de refroidissement entre à l'intérieur de la chambre d'écoulement 2, plus précisément, dans le compartiment inférieur 23 via l'entrée 6. Comme illustré, grâce au deuxième conduit 82, le raccordement au tuyau d'arrivée du liquide de refroidissement n'est pas obligé d'être positionné au même 25 endroit où est positionnée l'entrée 6 de liquide. L'emplacement du raccordement peut être choisi de manière à s'adapter à l'architecture du véhicule tout en conservant la position optimale de l'entrée 6 sur la chambre d'écoulement. La figure 5 montre d'autres possibilités pour placer l'embout de raccordement 11 sur le corps principal creux 9. En effet, l'embout de raccordement peut être placé 30 à n'importe quel endroit sur le corps principal 9, ou plus précisément sur le pourtour de celui-ci. Ainsi, il y a donc beaucoup de possibilités de placement de l'embout de raccordement 11, ce qui permet d'adapter le dispositif de refroidissement à différentes architectures de véhicule automobile. 10 Bien entendu, il est possible d'apporter à l'invention REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement (1) des gaz d'échappement recirculés pour véhicules automobiles, comprenant: une chambre d'écoulement (2) délimitée par au moins une paroi latérale (5); une entrée (6) de liquide de refroidissement ; et une sortie (7) de liquide de refroidissement ; l'entrée (6) et la sortie (7) de liquide de refroidissement étant des orifices traversants pratiqués dans la paroi latérale (5) ; le dispositif de refroidissement (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend un conduit (8, 81, 82) comprenant : un corps principal creux (9) épousant au moins partiellement la périphérie de la chambre d'écoulement (2) et connecté à la chambre d'écoulement (2) via l'entrée (6) ou la sortie (7) de liquide de refroidissement, et un embout de raccordement (11) destiné à être connecté à un circuit de refroidissement. 2. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps principal creux (9) du conduit (8, 81, 82) est délimité par la paroi latérale (5) et un couvercle (83) présentant une section transversale en U et fixé par son pourtour à la paroi latérale (5) de la chambre d'écoulement (2). 3. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps principal creux (9) du conduit (8, 81, 82) présente une section transversale fermée et délimitée par des parois de côté (90) comportant un premier orifice disposé en regard de l'entrée (6) ou de la sortie (7) de liquide de refroidissement. 4. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (8, 81, 82) est venu de matière avec la chambre d'écoulement (2) du dispositif de refroidissement. 5. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit (8, 81, 82) est une pièce rapportée montée de manière étanche sur la paroi latérale (5) de la chambre d'écoulement (2). 12 6. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre d'écoulement (2) est un cylindre (20) d'axe de révolution (A), en ce que le conduit (8, 81, 82) est monté mobile en rotation par rapport à la chambre d'écoulement (2) autour de l'axe (A). 5 7. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps principal creux (9) du conduit (8, 81, 82) s'étend tout autour de la périphérie de la chambre d'écoulement. 8. Dispositif de refroidissement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier conduit (81) couvrant la 10 sortie (7) de liquide de refroidissement et/ou un deuxième conduit (82) couvrant l'entrée (6) de liquide de refroidissement. 9. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement (1) des gaz d'échappement recirculés selon l'une des revendications précédentes. 15