Brevet FR3154765A1 — publié le 20250502

L’invention concerne un groupe motopropulseur (10) comprenant : - un moteur à combustion qui comporte au moins un cylindre (11), - un turbocompresseur (20) comportant un compresseur (21) et une turbine (22) montés sur un arbre de rotation (23), et - un dispositif de traitement (30) des gaz d’échappement qui comporte un catalyseur (31), une chambre à vide (32). Selon l’invention le compresseur (21) produisant une dépression à son entrée en aspirant l’air du tube de dépression (41), la liaison fluidique entre le tube de dépression (41) et la chambre à vide (32) permet de créer un vide dans ladite chambre qui isole le catalyseur (31). Figure pour l’abrégé : Fig.2] Groupe motopropulseur et isolation du pot catalytique par dépression L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles et notamment le domaine de la dépollution des moteurs à combustion interne de type diesel, ou essence. En particulier, l’invention a trait à un groupe motopropulseur et un véhicule comprenant un tel groupe motopropulseur. En particulier, le groupe motopropulseur comprend un moteur thermique comportant notamment un turbocompresseur et un dispositif de traitement des gaz d’échappement qui est isolé au travers d’une chambre de dépression, la dépression étant générée par effet venturi par un tube de dépression relié fluidiquement au compresseur du turbocompresseur. Il existe un intérêt à isoler thermiquement un dispositif de traitement des gaz d’échappement tel qu’un pot catalytique afin de traiter des oxydes d’azote communément appelés Nox. En effet, l’isolation thermique d’un pot catalytique permet de réduire le temps de chauffage des pots catalytiques et de les rendre efficaces plus rapidement. Dans cette optique, il est connu de créer le vide entre le pot catalytique et une enveloppe entourant le pot catalytique. Le vide créé dans l'enveloppe isole thermiquement le pot catalytique et lui permet de monter en température plus rapidement. Le vide autour du pot catalytique réduit également les nuisances sonores dues aux gaz d'échappement. Les documents US 6 162 403 et US 6 203 764 qui décrivent notamment un pot catalytique comprenant une chambre sous vide créée, lors de la fabrication du pot catalytique, par l'utilisation d'une technique de soudage sous vide. Toutefois, la conception de ces pots catalytiques comprenant un vide de conception est très coûteuse et ne permet pas de récupérer les éventuelles fuites du pot catalytique. Le document FR 2 995 352 décrit une solution technique pour créer et entretenir un vide dans la chambre à vide du pot catalytique en utilisant un système venturi relié sur le conduit d’alimentation en air frais du collecteur d’admission du ou des cylindres moteurs. Néanmoins, les inventeurs se sont aperçus qu’un tel système ne permettait pas de produire un vide suffisamment efficace pour assurer isolation poussée et constante du pot catalytique pendant la durée de fonctionnement du moteur. L’invention vise à pallier l’ensemble de ces inconvénients. L’invention vise à fournir une dépression suffisamment efficace et constante dans la chambre à vide du dispositif de traitement des gaz d’échappement tout en contrôlant les coûts de fabrication du groupe motopropulseur. L’invention a pour objectif d’optimiser l’efficacité du dispositif de traitement des gaz d’échappement et notamment d’améliorer son temps chauffe, d’apporter un vide constant, mais aussi de réduire les nuisances sonores. A cet effet, l’invention concerne un groupe motopropulseur comprenant : un moteur à combustion qui comporte au moins un cylindre, un turbocompresseur comportant un compresseur et une turbine montés sur un arbre de rotation du turbocompresseur, le compresseur alimente en air frais ledit cylindre alors que la turbine est reliée fluidiquement à une sortie dudit cylindre, la turbine reçoit et est entrainée en rotation par les gaz d’échappement issus de la combustion, et un dispositif de traitement des gaz d’échappement qui comporte un catalyseur, une chambre à vide qui est configurée pour isoler thermiquement le catalyseur et des moyens de production du vide, le dispositif de traitement des gaz étant relié fluidiquement à une sortie de la turbine et reçoit les gaz d’échappement. L’invention se caractérise en ce que les moyens de production du vide comportent un tube de dépression qui est relié fluidiquement, d’une part, à la chambre à vide, et d’autre part, à une entrée du compresseur au travers d’une bouche de prise d’air qui est positionnée de manière coaxiale à l’arbre de rotation du turbocompresseur, le compresseur produisant une dépression à son entrée en aspirant l’air du tube de dépression, la liaison fluidique entre le tube de dépression et la chambre à vide permet alors de créer un vide dans ladite chambre qui isole le catalyseur. Les inventeurs se sont aperçus, de manière surprenante, qu’en entrée du turbocompresseur, le compresseur produit une plus forte dépression dans une zone coaxiale de l’arbre de rotation du compresseur. Le positionnement, dans cette zone spécifique, de la bouche de prise d’air du tube de dépression permet de fournir une dépression optimale dans la chambre à vide qui isole le catalyseur. Le vide produit est obtenu par effet venturi et entretenu tout au long du fonctionnement du moteur par la dépression produite en entrée du turbocompresseur, cette dépression étant communiquée à la chambre à vide par l’intermédiaire du tube de dépression. Dans des modes de réalisation, la bouche de prise d’air peut être positionnée à une distance minimale de 10 mm du compresseur. Cette distance minimale permet d’éviter que le tube de dépression ne vienne perturber le fonctionnement normal du compresseur. Dans des modes de réalisation, le groupe motopropulseur peut comporter des moyens de positionnement du tube de dépression de manière à positionner la bouche de prise d’air de façon coaxiale de l’arbre de rotation du turbocompresseur. Les moyens de positionnement permettent de maintenir la bouche de prise d’air dans une position optimale pour produire la dépression la plus poussée. Dans des modes de réalisation, le groupe motopropulseur peut comporter un conduit d’alimentation en air frais qui est connecté fluidiquement avec l’entrée du turbocompresseur, le tube de dépression s’étendant au moins en partie dans le conduit d’alimentation. Le passage du tube de dépression dans le conduit d’alimentation en air frais permet de limiter les modifications techniques du groupe motopropulseur. Les moyens de production du vide sont ainsi intégrés à moindre coût au groupe motopropulseur. Dans des modes de réalisation, le diamètre du tube de dépression peut être inférieur au diamètre du conduit d’alimentation en air frais. Dans des modes de réalisation, les moyens de positionnement peuvent comprendre des entretoises qui sont solidaires des parois internes du conduit d’alimentation. Les entretoises permettent de maintenir le tube de dépression et la bouche de prise d’air dans une position déterminée au cours du fonctionnement du moteur. Il est ainsi possible de maintenir un vide constant pendant le fonctionnement du moteur au sein de la chambre à vide. Dans des modes de réalisation, le tube de dépression peut entrer dans le conduit d’alimentation au travers d’une ouverture ménagée dans la paroi du conduit d’alimentation, le groupe motopropulseur comprenant un organe de jonction qui assure au niveau de ladite ouverture, d’une part, la fixation du tube de dépression à la paroi du conduit d’alimentation, et d’autre part, l’étanchéité du conduit d’alimentation. L’organe de jonction permet de conserver le rendement de fonctionnement optimale du groupe motopropulseur tout en améliorant la longévité de l’assemblage entre le tube de dépression et le conduit d’alimentation. Dans des modes de réalisation, l’organe de jonction peut comprendre des moyens de réglage mécanique qui sont configurés pour fixer le tube dépression sur ladite paroi et pour régler l’étanchéité du conduit d’alimentation au niveau de l’ouverture. Dans des modes de réalisation, l’organe de jonction peut positionner et maintenir la bouche de prise d’air à distance du compresseur. L’invention concerne également un véhicule comprenant un groupe motopropulseur conforme de l’invention. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 est une représentation schématique d’un groupe motopropulseur conforme d’un mode de réalisation de l’invention, le groupe motopropulseur comprenant notamment un turbocompresseur. FIG. 2 est une représentation schématique d’un tube de dépression positionné en entrée d’un compresseur du turbocompresseur du groupe motopropulseur de la FIG. 1 . FIG. 3 est une représentation schématique de l’agencement du tube de dépression par rapport au turbocompresseur selon un mode de réalisation de l’invention et dans lequel le conduit d’alimentation en air frais présente une configuration courbe. FIG. 4 est une représentation schématique de l’agencement du tube de dépression par rapport au turbocompresseur selon un mode de réalisation de l’invention et dans lequel le conduit d’alimentation en air frais présente une configuration droite. FIG. 5 est une représentation schématique de moyens de positionnement d’une bouche de prise d’air du tube de dépression conforme de l’invention. FIG. 6 est une représentation schématique d’un mode réalisation d’une coupe transversale d’un organe de jonction conforme de l’invention qui assure le passage du tube de dépression dans le conduit d’alimentation en air frais du cylindre. En référence à la FIG. 1 , l’invention se rapporte à un groupe motopropulseur 10 notamment pour un véhicule terrestre tel qu’un véhicule automobile. L’invention concerne également un véhicule comprenant ce groupe motopropulseur 10. Comme illustré à la FIG. 1 , le groupe motopropulseur 10 comprend un moteur à combustion qui comporte au moins un cylindre 11. Dans le mode de réalisation de la FIG. 1 , le ou les cylindres 11 qui sont alimentés en air frais par un collecteur 12 d’air frais et les gaz d’échappement du ou des cylindres 11 sont récupérer en sortie du ou des cylindres 11 par un collecteur d’échappement 13. Le collecteur d’échappement est relié fluidiquement en sortie dit cylindre 11 et configuré pour évacuer les gaz d’échappement dudit cylindre 11. Comme illustré à la FIG. 1 , le groupe motopropulseur 10 comprend un turbocompresseur 20 comportant un compresseur 21 et une turbine de détente 22. Le compresseur 21 et la turbine de détente 22 sont montés sur un même arbre de rotation 23 du turbocompresseur 20. Dans cet exemple, le compresseur 21 alimente en air frais le ou les cylindres 11 au travers du collecteur 12 d’air frais. En particulier, le groupe motopropulseur 10 comprend un conduit d’alimentation 14 en air frais qui relié fluidiquement, au travers du compresseur 21, au collecteur 12 d’air frais. Dans l’exemple des figures 3 et 4, le conduit d’alimentation 14 est branché sur un cône d’admission 24 d’air du turbocompresseur 20. Ici, le cône d’admission 24 est disposé en entrée du compresseur 21. La turbine 22 est quant à elle est reliée fluidiquement à une sortie du cylindre 11 par l’intermédiaire du collecteur d’échappement 13. De ce fait, la turbine 22 reçoit et est entrainée en rotation par les gaz d’échappement issus de la combustion qui se déroule dans le cylindre 11. Comme illustré à la FIG. 1 , le groupe motopropulseur 10 comprend aussi un dispositif de traitement 30 des gaz d’échappement qui comporte un catalyseur 31 et une chambre à vide 32 qui est configurée pour isoler thermiquement le catalyseur 31. Le dispositif de traitement 30 est relié fluidiquement, par une première extrémité, à la sortie de la turbine 22 par un conduit d’échappement 15. Une seconde extrémité 33 du dispositif de traitement 30 débouchant dans l’atmosphère afin d’évacuer les gaz d’échappement après traitement. L’invention ne porte pas sur le traitement des gaz d’échappement mais uniquement sur l’isolation du catalyseur pour optimiser son action. Le groupe motopropulseur 10 comprend, en outre, des moyens de production 40 du vide, le dispositif de traitement 30 des gaz étant relié fluidiquement à une sortie de la turbine 22 et reçoit les gaz d’échappement. Comme cela est illustré aux figures 1 à 4, les moyens de production 40 du vide comportent un tube de dépression 41. Une première extrémité du tube de dépression 41 est relié fluidiquement à la chambre à vide 32. La seconde extrémité du tube de dépression 41 est constitué par une bouche 42 de prise d’air. Avantageusement, la bouche 42 est positionnée à l’entrée du compresseur 21 de manière coaxiale à l’arbre de rotation 23 du turbocompresseur 20. Ainsi, comme cela est illustré aux figures 2 à 4, la bouche 42 et l’arbre de rotation 23 du turbocompresseur 20 s’étendent selon un même axe A-A. Dans ces mêmes figures, la bouche 42 débouche au sein du cône d’admission 24 du turbocompresseur 20. Comme cela est illustré aux figures 3 et 4, les inventeurs ont découvert de manière surprenante que la zone du cône d’admission 24 où se trouve la plus forte dépression correspond à une zone en entrée du compresseur 21 qui s’étend autour de l’axe A-A qui correspond à l’axe selon lequel s’étend l’arbre de rotation 23 du compresseur 21. Cette dépression est matérialisée par des traits courbes 25 symbolisant le flux d’air aspiré par le compresseur 21. Le compresseur 21 produit une dépression à son entrée en aspirant notamment l’air du tube de dépression 41 mais aussi l’air frais qui circule dans le conduit d’alimentation 14 en air frais. La liaison fluidique entre le tube de dépression 41 et la chambre à vide 32 permet de créer un vide dans ladite chambre isolant ainsi le catalyseur 31. Selon un mode de réalisation de l’invention, la bouche de prise d’air 42 est positionnée à au moins une distance de 10 mm du compresseur 21. Selon les modes de réalisation, le groupe motopropulseur 10 qui comporte des moyens de positionnement 50 du tube de dépression 41 dans le cône d’admission 24 de manière à positionner la bouche de prise d’air 42 de façon coaxiale de l’arbre de rotation 23 du turbocompresseur 20 mais aussi à positionner cette bouche 42 à une distance du compresseur conforme de l’invention. Selon des modes de réalisation illustrés aux figures 1, 3 et 4, afin de positionner la bouche 42 de manière coaxiale de l’arbre de rotation 23 du turbocompresseur 20, le tube de dépression 41 s’étend au moins en partie dans le conduit d’alimentation 14. D’autres configurations peuvent être envisagées conformément à l’invention, par exemple, en utilisant un raccord deux voies en Y au niveau du cône d’admission 24, une voie pour relier le conduit d’alimentation 14 à l’entrée du turbocompresseur 20 et une voie pour relier et positionner le tube de dépression 41. Il est également possible de modifier le cône d’admission 24 pour permettre à la bouche 42 d’être positionnée de manière optimale conformément à un mode de réalisation de l’invention. Néanmoins, ces configurations sont plus onéreuses que le mode de réalisation décrit dans ce document. En particulier, selon les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et 4, le tube de dépression 41 s’étend en partie dans le conduit d’admission 14 d’air frais. A cet effet, le diamètre du tube de dépression 41 est inférieur au diamètre du conduit d’alimentation 14 en air frais. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de positionnement 50 peuvent comprendre des entretoises 51 qui sont solidaires du tube de dépression 41 et des parois du conduit d’alimentation 14. Comme illustré aux figures 3 à 5, les moyens de positionnement 50 peuvent comprendre une bague 52 qui enserre le tube de dépression 41. Le tube de dépression 41 peut être monté coulissant par rapport à la bague 52 ou bien être solidaire de cette dernière. Par exemple, la bague 52 peut être soudée au tube de dépression 41. Les entretoises 51 sont solidaires de la bague 52 et s’étendent, notamment radialement, vers un bord périphérique 53. Dans cet exemple, le bord périphérique 53 est annulaire afin de coopérer avec les parois du conduit d’alimentation 14 qui présente une section transversale circulaire. Néanmoins, en fonction de la configuration du conduit d’alimentation 14 le bord périphérique 53 peut avoir différentes formes. En outre, afin d’assurer un maintien de la bouche 42 dans la position optimale conformément à l’invention, le bord périphérique 53 peut être soudé à la paroi interne du conduit d’alimentation 14. Selon les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et 4, le tube de dépression 41 entre dans le conduit d’alimentation 14 au travers d’une ouverture 140 ménagée dans la paroi du conduit d’alimentation 14. Dans cette configuration, le groupe motopropulseur 10 peut comprendre un organe de jonction 60 qui assure, d’une part, la fixation du tube de dépression 41 à la paroi du conduit d’alimentation au niveau de l’ouverture 140. L’organe de jonction 60 assure également l’étanchéité du conduit d’alimentation 14 au niveau de l’ouverture 140. Selon un mode de réalisation particulier, l’organe de jonction 60 peut comprendre des moyens de réglage mécanique configurés, d’une part, pour fixer le tube de dépression 41 sur la paroi du conduit d’étanchéité 14, et d’autre part, pour régler l’étanchéité du conduit d’alimentation 14 notamment au niveau de l’ouverture 140. Par exemple comme cela est illustré à la FIG. 6 , l’organe de jonction 60 peut comprendre un embout male 61 fileté qui est solidaire de la paroi extérieure du conduit d’alimentation 14 en air frais. Avantageusement, cet embout 61 peut présenter une douille conique interne 62 contre laquelle peut être presser un joint 63 en matériaux élastique tel que silicone ou caoutchouc. L’organe de jonction 60 peut également comprendre un écrou fileté 64 complémentaire de l’embout 61. Pour en faciliter l’intelligibilité de la FIG. 6 , l’organe de jonction 60 est représenté non assemblé alors que le tube de dépression 41 passe par l’ouverture 140 et est positionné dans le conduit d’alimentation 14 en air frais. Le joint 63 et l’écrou 64 sont représentés enfilés sur le tube de dépression 41 et prêts à être assemblés à l’embout 61 afin d’assurer l’étanchéité de l’ouverture 140 et d’assurer la fixation du tube de dépression 41 sur le conduit d’alimentation 14 en air frais. Le joint 63, l’écrou 61 et la douille conique 62 peuvent alors être considérés comme des moyens de réglage mécanique. Avantageusement, l’organe de jonction 60 positionne et de maintient la bouche de prise d’air à distance du compresseur 21 conformément à un mode de réalisation de l’invention. Cette fixation mécanique limite le jeu du tube de dépression 41 par rapport au conduit d’alimentation 14 et permet de prolonger la durée de vie du groupe motopropulseur 10. La FIG. 3 illustre un mode de réalisation particulier, dans lequel, le conduit d’alimentation 14 en air frais est coudé à proximité du cône d’admission 24. Dans ce mode de réalisation, l’ouverture 140 est disposée avantageusement au niveau de la courbure du conduit d’alimentation 14. Cette disposition particulière permet d’utiliser un tube de dépression 41 dont la section, qui entre et s’étend dans le conduit d’alimentation 14, est droite. Le positionnement la bouche 42 est alors facilité lors de l’assemblage du groupe motopropulseur 10. La FIG. 4 illustre un autre mode de réalisation, selon lequel, le conduit d’alimentation 14 en air frais est droit à l’approche du cône d’admission 24 du turbocompresseur 20. Selon cette configuration, le tube de dépression 41 comprend une section coudée à l’intérieur du conduit d’alimentation 14 afin de positionner la bouche 42 dans l’axe A-A. Groupe motopropulseur (10) comprenant : un moteur à combustion qui comporte au moins un cylindre (11), un turbocompresseur (20) comportant un compresseur (21) et une turbine (22) montés sur un arbre de rotation (23) du turbocompresseur (20), le compresseur (21) alimente en air frais ledit cylindre (11) alors que la turbine (22) est reliée fluidiquement à une sortie dudit cylindre (11), la turbine (22) reçoit et est entrainée en rotation par les gaz d’échappements issus de la combustion, un dispositif de traitement (30) des gaz d’échappement qui comporte un catalyseur (31), une chambre à vide (32) qui est configuré pour isoler thermiquement le catalyseur (31) et des moyens de production (40) du vide, le dispositif de traitement (30) des gaz étant relié fluidiquement à une sortie de la turbine (22) et reçoit les gaz d’échappement, caractérisé en ce que les moyens de production (40) du vide comportent un tube de dépression (41) qui est relié fluidiquement, d’une part, à la chambre à vide (40), et d’autre part, à une entrée du compresseur (21) au travers d’une bouche de prise d’air (42) qui est positionnée de manière coaxiale à l’arbre de rotation (23) du turbocompresseur (20), le compresseur (21) produisant une dépression à son entrée en aspirant l’air du tube de dépression (41), la liaison fluidique entre le tube de dépression (41) et la chambre à vide (32) permet de créer un vide dans ladite chambre qui isole le catalyseur (31). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 1, dans lequel, la bouche de prise d’air (42) est positionnée à une distance minimale de 10 mm du compresseur (21). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 1 et 2, qui comporte, des moyens de positionnement (50) du tube de dépression (41) de manière à positionner la bouche de prise d’air (42) de façon coaxiale de l’arbre de rotation (23) du turbocompresseur (20). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte, un conduit d’alimentation (14) en air frais qui est connecté fluidiquement avec l’entrée du turbocompresseur (20), le tube de dépression (41) s’étendant au moins en partie dans le conduit d’alimentation (14). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 4, dans lequel, le diamètre du tube de dépression (41) est inférieur au diamètre du conduit d’alimentation (14) en air frais. Groupe motopropulseur (10) selon les revendications 3 et 4, dans lequel, les moyens de positionnement (50) comprennent des entretoises (51) qui sont solidaires des parois internes du conduit d’alimentation (14). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel, le tube de dépression (41) entre dans le conduit d’alimentation (14) au travers d’une ouverture (140) ménagée dans la paroi du conduit d’alimentation (14), le groupe motopropulseur (10) comprenant un organe de jonction (60) qui assure au niveau de ladite ouverture (140), d’une part, la fixation du tube de dépression (41) à la paroi du conduit d’alimentation (14), et d’autre part, l’étanchéité du conduit d’alimentation (14). Groupe motopropulseur (10) selon la revendication 7, dans lequel, l’organe de jonction (60) comprend des moyens de réglage mécanique qui sont configurés pour fixer le tube dépression (41) sur ladite paroi et pour régler l’étanchéité du conduit d’alimentation (14) au niveau de l’ouverture (140). Groupe motopropulseur (10) selon les revendications 2 et 7, dans lequel, l’organe de jonction (60) positionne et maintient la bouche de prise d’air (42) à distance du compresseur (21). Véhicule comprenant un groupe motopropulseur (10) défini selon l’une des revendications 1 à 9.