EP0842351A1 - Dispositif d'echappement pour moteur a combustion interne - Google Patents

Dispositif d'echappement pour moteur a combustion interne

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EP0842351A1
EP0842351A1 EP96924960A EP96924960A EP0842351A1 EP 0842351 A1 EP0842351 A1 EP 0842351A1 EP 96924960 A EP96924960 A EP 96924960A EP 96924960 A EP96924960 A EP 96924960A EP 0842351 A1 EP0842351 A1 EP 0842351A1
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EP
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flange
combustion engine
internal combustion
seal
exhaust
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Withdrawn
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EP96924960A
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German (de)
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Inventor
Michel Decerprit
Olivier Guibert
Raymond Henry
Michel Jan
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
Original Assignee
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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Publication date
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1827—Sealings specially adapted for exhaust systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine fitted in particular to a motor vehicle.
  • the invention relates more particularly to the system for connecting the exhaust manifold to the exhaust line.
  • the device for exhausting the combustion gases of an internal combustion engine fitted to a motor vehicle comprises an exhaust manifold which is fixed to the cylinder head, this manifold comprising a plurality of pipes which provide the connection between the outlet orifices.
  • various exhaust ducts formed in the cylinder head downstream of the exhaust valves and the inlet port of the exhaust line proper bringing the burnt gases to the atmosphere after having passed them through different capacities (catalytic converter , resonance pot, trigger pot, silent,
  • connection between the outlet of the manifold and the inlet of the exhaust line is provided by a connection system formed by a flange carried by the manifold and a counter-flange carried by the exhaust downpipe with interposition of a thick fiber or metal gasket.
  • This connection system has the disadvantage of not remaining perfectly tight over time, due to the gradual destruction of the joint subjected to high temperatures and to the corrosive action of the burnt gases, which therefore leads to the discharge of burnt gases not cleaned up in the atmosphere.
  • the present invention therefore relates to an exhaust device overcoming the aforementioned drawbacks in that it comprises a perfectly sealed connection system, this connection system being at the same time simple and economical to produce.
  • the exhaust device for the burnt gases of an internal combustion engine is of the type comprising an exhaust manifold fixed to the cylinder head for collecting the burnt gases expelled from the cylinders and an exhaust line comprising means pollution control and soundproofing, the manifold being connected to the exhaust line by a flange and counterflange connection system with the interposition of a seal.
  • the exhaust device for an internal combustion engine is characterized in that the flange secured to the exhaust manifold and / or said counter flange secured to the exhaust line are shaped so as to protect the gasket sealing of burnt gases.
  • the seal is positioned radially around a tubular duct element channeling the flow of burnt gases, this duct element having an axial length suitable for isolating burnt gases the entire free internal face of the seal, traditionally exposed to the latter in assemblies nowadays.
  • the duct element is formed by an annular shoulder carried by the flange, this shoulder defining a peripheral recess at the bottom of which is housed the seal. sealing, the counter-flange then being adapted to be housed in this peripheral recess of the flange, by enclosing the shoulder with a predetermined clearance.
  • the height of the shoulder is at least equal to 1.5 times the thickness of the seal.
  • the duct element is carried by the counter flange.
  • the duct element is formed directly by the tubular end of the exhaust line, this end projecting above the joint plane of the counter-flange.
  • the flange then has a suitable recess in which is housed the projecting end of the exhaust line, this recess being shaped to radially enclose all or part of this end.
  • the seal is positioned set back from the duct element so as to provide an annular cavity between the free internal face of the seal d and the conduit element.
  • Figure 1 is a perspective view in partial section of a connection system between an exhaust manifold and the inlet of the exhaust line according to the present invention
  • FIG. 2 is a view similar to Figure 2, showing an alternative embodiment of the connection system according to the invention.
  • the constituent elements of the exhaust device for a combustion engine have been shown, necessary for understanding the invention.
  • the same elements have the same references from one figure to another.
  • the invention being described according to two variants containing characteristic elements whose function is basically identical, each element of the second embodiment has been referenced by a number consisting of the number of the figure to which it refers followed by a specific number common to all variants.
  • the exhaust device conventionally comprises an exhaust manifold of the "3Y" type, referenced 1, which is fixed on the cylinder head of an internal combustion engine, not shown, with four cylinders in line intended to be mounted for example transversely in the front compartment of a motor vehicle.
  • This manifold 1 therefore comprises four pipes 2,3,4,5, which ensure the evacuation of the burnt gases from each of the cylinders.
  • the upstream ends of these pipes 2,3,4,5 are intended to be directly connected to the outlet orifices of the exhaust ducts formed in the cylinder head, by means of a fixing flange 6.
  • the downstream ends of these pipes 2,3,4,5 are grouped two by two 2 and 3, 4 and 5 to form the first two "Y", which are in turn grouped into a third "Y" to lead to a single tube element 7 constituting the outlet of the manifold 1.
  • connection system 9 comprises, in accordance with FIG. 1, a flange 10 integral with the manifold 1, surrounding the outlet orifice of the tube 7. This flange 10 is fixed to a counter-flange 11 integral with the downpipe 8 with interposition a bilobe-type annular seal 12.
  • the flange 10 obtained by any means known to a person skilled in the art and in particular by molding or even by stamping, has at its front end facing the counter-flange 11, a peripheral recess 14 delimited by an annular central shoulder 15 surrounding by extending the outlet of the tube 7.
  • the counter-flange 11 is adapted to fit into this recess 14 by enclosing with a predetermined radial clearance, as small as possible, the shoulder 15. Screws (or studs) 16 engaged in corresponding eyelets 17 of the flange 10 and of the counter-flange 11 and suitable nuts allow these two parts to be tightened one against the other and to compress the seal 12 placed at the bottom of the recess 14.
  • the height of the shoulder that is to say the dimension over which its surface extends in the axial direction, is substantially greater than the thickness of the seal 12 and preferably equal to at least 1.5 times the latter. .
  • the clamping of the shoulder 15 by the counter-flange 11 extends over a length sufficient to minimize contact between the seal 12 and the burnt gases.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the connection system object of the invention.
  • This system 29 similarly consists of a flange 210 extending at the end of the tube 7 and a counter-flange 211 carried by the tube 28 of the exhaust downpipe.
  • the counter-flange 211 is however welded or crimped back from the inlet end 218 of the tube 28, which then projects out from the counter-flange 211. This position back from the counter-flange 211 allows to weld the latter on the downpipe 28 both from above and from below, without the risk of sending weld spatter in the exhaust downpipe.
  • the facing flange 210 then has a central recess 219 obtained by example by simple milling, this recess being perfectly adapted to receive the end 218 of the tube 28 during the positioning of the counter-flange 211, with this time, the lowest possible axial clearance.
  • the seal 212 extending between the planar surfaces opposite the flange 210 and the counter flange 211 is then protected from the exhaust gases by the end 218 of the tube 28, projecting from the interior of the flange 210.
  • the flange 210 and the counter-flange 211 are shaped so as to provide an annular cavity 220 between the wall 218 and the seal 212, so as to further isolate the latter from the gases of exhaust.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne du type comportant un collecteur d'échappement (1) fixé à la culasse pour recueillir les gaz brûlés chassés hors des cylindres et une ligne d'échappement (8) comportant des moyens de dépollution et d'insonorisation, le collecteur (1) étant réuni à la ligne d'échappement (8) par un système de raccordement (9) à bride (10) et contre-bride (11) avec interposition d'un joint d'étanchéité (12), caractérisé en ce que ladite bride (10) solidaire du collecteur d'échappement (1) et/ou ladite contre-bride (11) solidaire de la ligne d'échappement (8) sont conformées de façon à protéger ledit joint d'étanchéité (12) des gaz brûlés.

Description

DISPOSITIF D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un dispositif d'échappement pour un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement le système de raccordement du collecteur d'échappement à la ligne d'échappement.
Classiquement le dispositif d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile comporte un collecteur d'échappement venant se fixer sur la culasse, ce collecteur comportant une pluralité de tubulures qui assurent la liaison entre les orifices de sorties des différents conduits d'échappement ménagés dans la culasse en aval des soupapes d'échappement et l'orifice d'entrée de la ligne d'échappement proprement dite amenant les gaz brûlés à l'atmosphère après leur avoir fait traverser différentes capacités (pot catalytique, pot de résonance, pot de détente, silencieux,
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La liaison entre la sortie du collecteur et l'entrée de la ligne d'échappement est assurée par un système de raccordement formé d'une bride portée par le collecteur et d'une contre-bride portée par le tube de la descente d'échappement avec interposition d'un joint-garniture épais en fibre ou en métal. Ce système de raccordement présente toutefois l'inconvénient de ne pas demeurer parfaitement etanche au cours du temps, du fait de la destruction progressive du joint soumis aux hautes températures et à l'action corrosive des gaz brûlés, ce qui conduit donc à des rejets de gaz brûlés non dépollués à l'atmosphère.
La présente invention a donc pour objet un dispositif d'échappement remédiant aux inconvénients précités en ce qu'il comporte un système de raccordement parfaitement etanche, ce système de raccordement étant tout à la fois, simple et économique à réaliser.
Le dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon l'invention est du type comportant un collecteur d'échappement fixé à la culasse pour recueillir les gaz brûlés chassés hors des cylindres et une ligne d'échappement comportant des moyens de dépollution et d'insonorisation, le collecteur étant réuni à la ligne d'échappement par un système de raccordement à bride et contre-bride avec interposition d'un joint d'étanchéité.
Selon l'invention le dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la bride solidaire du collecteur d'échappement et/ou ladite contre-bride solidaire de la ligne d'échappement sont conformées de façon à protéger le joint d'étanchéité des gaz brûlés.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le joint d'étanchéité est positionné radialement autour d'un élément de conduit tubulaire canalisant le flux des gaz brûlés, cet élément de conduit ayant une longueur axiale adaptée pour isoler des gaz brûlés la totalité de la face intérieure libre du joint, traditionnellement exposée à ces derniers dans les montages à ce jour.
Selon un mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est formé par un épaulement annulaire porté par la bride, cet épaulement définissant un évidement périphérique au fond duquel est logé le joint d'étanchéité, la contre-bride étant alors adaptée pour se loger dans cet évidement périphérique de la bride, en venant enserrer l'épaulement avec un jeu prédéterminé.
Selon ce mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la hauteur de l'épaulement est au moins égale à 1,5 fois l'épaisseur du joint d'étanchéité.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est porté par la contre-bride.
Selon encore un autre mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, l'élément de conduit est constitué directement par l'extrémité tubulaire de la ligne d'échappement, cette extrémité s'étendant en saillie au-dessus du plan de joint de la contre-bride.
Selon ce dernier mode de réalisation du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la bride présente alors un évidement adapté dans lequel vient se loger l'extrémité saillante de la ligne d'échappement, cet évidement étant conformé pour enserrer radialement tout ou partie de cette extrémité.
Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le joint d'étanchéité est positionné en retrait de l'élément de conduit de façon à ménager une cavité annulaire entre la face interne libre du joint d'étanchéité et l'élément de conduit.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un système de raccordement entre un collecteur d'échappement et l'entrée de la ligne d'échappement selon la présente invention ;
la figure 2 est une vue similaire à la figure 2, représentant une variante de réalisation du système de raccordement selon l'invention. Conformément aux figures, seuls ont été représentés les éléments constitutifs du dispositif d'échappement pour moteur à combustion, nécessaires à la compréhension de l'invention. Pour simplifier la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. De plus, l'invention étant décrite selon deux variantes contenant des éléments caractéristiques dont la fonction est fondamentalement identique, chaque élément du second mode de réalisation a été référencé par un numéro constitué par le numéro de la figure à laquelle il se réfère suivi d'un numéro spécifique commun à toutes les variantes.
Comme on le voit sur les figure 1 et 2 , le dispositif d'échappement comporte classiquement un collecteur d'échappement de type "3Y", référencé 1, venant se fixer sur la culasse d'un moteur à combustion interne, non figuré, à quatre cylindres en ligne destiné à être monté par exemple transversalement dans le compartiment avant d'un véhicule automobile.
Ce collecteur 1 comprend donc quatre tubulures 2,3,4,5, qui assurent l'évacuation des gaz brûlés de chacun des cylindres. Les extrémités amont de ces tubulures 2,3,4,5 sont destinées à être directement connectées aux orifices de sortie des conduits d'échappement ménagés dans la culasse, par l'intermédiaire d'une bride de fixation 6. Les extrémités aval de ces tubulures 2,3,4,5 sont regroupées deux par deux 2 et 3 , 4 et 5 pour former les deux premiers "Y", lesquels sont à leur tour regroupés en un troisième "Y" pour aboutir à un élément de tube unique 7 constituant la sortie du collecteur 1.
La sortie du collecteur 1 est fixée à la ligne d'échappement, dont seule l'extrémité amont correspondant à l'entrée du tube de descente 8 a été figurée, par l'intermédiaire d'un système de raccordement 9 etanche aux gaz. Le système de raccordement 9 comporte conformément à la figure 1 une bride 10 faisant corps avec le collecteur 1 en entourant l'orifice de sortie du tube 7. Cette bride 10 est fixée sur une contre-bride 11 solidaire du tube de descente 8 avec interposition d'un joint annulaire de type bilobe 12.
La bride 10, obtenue par tout moyen connu de l'homme du métier et notamment par moulage ou encore par matriçage, présente à son extrémité frontale faisant face à la contre-bride 11, un évidement périphérique 14 délimité par un épaulement central annulaire 15 entourant en la prolongeant la sortie du tube 7. La contre-bride 11 est adaptée pour venir s'emboîter dans cet évidement 14 en enserrant avec un jeu radial prédéterminé, aussi faible que possible, 1'épaulement 15. Des vis (ou des goujons) 16 engagés dans des oeilletons 17 correspondants de la bride 10 et de la contre-bride 11 et des écrous adaptés permettent de serrer ces deux pièces l'une contre l'autre et de comprimer le joint 12 disposé au fond de l'évidement 14.
Cet agencement de la bride 10 et de la contre-bride 11 permet donc tout à la fois d'opérer leur centrage l'une contre l'autre et d'isoler le joint d'étanchéité 12 et notamment sa face intérieure libre du flux des gaz brûlés, en interposant entre lui et ces derniers l'épaulement 15. Ainsi protégé, le joint d'étanchéité 12 voit sa durée de vie considérablement augmenter, ce qui permet au système de raccordement de demeurer parfaitement etanche au cours du temps conformément aux normes de dépollution prohibant le rejet à l'atmosphère de gaz brûlés qui n'auraient pas été dépollués.
La hauteur de l'épaulement, c'est-à-dire la dimension sur laquelle sa surface s'étend en direction axiale, est sensiblement supérieure à l'épaisseur du joint 12 et préférentiellement égale à au moins 1,5 fois celle-ci. Ainsi, l'enserrement de l'épaulement 15 par la contre-bride 11 s'étend sur une longueur suffisante pour réduire au maximum le contact entre le joint 12 et les gaz brûlés.
La figure 2 présente une variante de réalisation du système de raccordement objet de l'invention. Ce système 29 se compose similairement d'une bride 210 s'étendant à l'extrémité du tube 7 et d'une contre-bride 211 portée par le tube 28 de descente d'échappement. La contre-bride 211 est toutefois soudée ou sertie en retrait de l'extrémité d'entrée 218 du tube 28, qui s'étend alors en saillie hors de la contre-bride 211. Cette position en retrait de la contre-bride 211 permet de souder cette dernière sur le tube de descente 28 aussi bien par le dessus que par le dessous, sans risque d'envoyer des projections de soudure dans la descente d'échappement. La bride en regard 210 présente alors un évidement central 219 obtenu par exemple par simple fraisage, cet évidement étant parfaitement adapté pour recevoir l'extrémité 218 du tube 28 lors de la mise en place de la contre- bride 211, avec cette fois, un jeu axial le plus faible possible.
Le joint d'étanchéité 212 s'étendant entre les surfaces planes en regard de la bride 210 et de la contre-bride 211 est alors protégé des gaz d'échappement par l'extrémité 218 du tube 28, s'étendant en saillie à l'intérieur de la bride 210. La bride 210 et la contre-bride 211 sont conformées de façon à ménager une cavité annulaire 220 entre la paroi 218 et le joint d'étanchéité 212, de façon à isoler encore plus ce dernier des gaz d'échappement.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
Ainsi les formes correspondantes de la bride et de la contre-bride qui ont été illustrées sur les figures 1 et 2 peuvent être parfaitement inversée, l'épaulement 15 et l'évidement 14 étant portés par la contre-bride 11 ou bien encore l'extrémité tubulaire 7 du collecteur d'échappement 1 faisant saillie au-delà du plan de joint de la bride disposée en retrait, etc.

Claims

REVENDICATIONS
[1] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne du type comportant un collecteur d'échappement (1) fixé à la culasse pour recueillir les gaz brûlés chassés hors des cylindres et une ligne d'échappement (28) comportant des moyens de dépollution et d'insonorisation, le collecteur (1) étant réuni à la ligne d'échappement (28) par un système de raccordement (29) à bride (210) et contre-bride (211) avec interposition d'un joint d'étanchéité, caractérisé en ce que ladite contre-bride (211) solidaire de la ligne d'échappement (28) est conformée de façon à protéger ledit joint d'étanchéité (212) des gaz brûlés.
[2] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (212) est positionné radialement autour d'un élément de conduit tubulaire (218) canalisant le flux des gaz brûlés, ledit élément de conduit ayant une longueur axiale adaptée pour isoler des gaz brûlés la totalité de la face intérieure libre dudit joint (212) .
[3] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit est constitué par l'extrémité tubulaire (218) de la ligne d'échappement (28) , ladite extrémité (218) s'étendant en saillie au- dessus du plan de joint de la contre-bride (211) .
[4] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon la revendication 3 , caractérisé en ce que la bride (210) présente un évidement adapté (219) dans lequel vient se loger ladite extrémité saillante (218) , ledit évidement (219) étant conformé pour enserrer radialement tout ou partie de ladite extrémité (218) .
[5] Dispositif d'échappement des gaz brûlés d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité (212) est positionné en retrait dudit élément de conduit (218) de façon à ménager une cavité annulaire (220) entre la face interne libre dudit joint (212) et ledit élément de conduit (218) .
EP96924960A 1995-07-28 1996-07-09 Dispositif d'echappement pour moteur a combustion interne Withdrawn EP0842351A1 (fr)

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