EP1020632A1 - Collecteur d'admission comportant des moyens de raccordement à un circuit de recyclage des gaz d'échappement - Google Patents

Collecteur d'admission comportant des moyens de raccordement à un circuit de recyclage des gaz d'échappement Download PDF

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EP1020632A1
EP1020632A1 EP00400089A EP00400089A EP1020632A1 EP 1020632 A1 EP1020632 A1 EP 1020632A1 EP 00400089 A EP00400089 A EP 00400089A EP 00400089 A EP00400089 A EP 00400089A EP 1020632 A1 EP1020632 A1 EP 1020632A1
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venturi
fresh air
tube
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air intake
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Jean-Pierre Dudemaine
Pierre-Louis Vernhes
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Renault SAS
Renault Vehicules Industriels SA
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    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10019—Means upstream of the fuel injection system, carburettor or plenum chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19—Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
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    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/104—Intake manifolds
    • F02M35/1045—Intake manifolds characterised by the charge distribution between the cylinders/combustion chambers or its homogenisation

Definitions

  • the invention relates to an intake manifold.
  • the invention relates more particularly to a collector intake for fuel supply from a combustion engine motor vehicle, of the type which comprises a tubular conduit fresh air intake which opens into a block supplying cylinders with at least one outlet supply intended to be mounted opposite a duct of corresponding supply practiced in a cylinder head of the engine, and the type in which a gas inlet tube recycled exhaust from an exhaust system of the vehicle, opens out substantially radially into the tubular fresh air intake duct.
  • collectors intended to be assembled to a injection engine i.e. collectors which do not have no connection to any organ responsible for delivering fuel to the engine and which are only intended to supply the motor with oxidizer, especially in air
  • monobloc collectors in the general form of "air box" in which open at least one gas inlet tube recycled exhaust from an exhaust system of the vehicle, to improve engine performance.
  • air box in which open at least one gas inlet tube recycled exhaust from an exhaust system of the vehicle, to improve engine performance.
  • the tube exhaust gas inlet opens radially into a tubular intake manifold.
  • This type of collector is particularly advantageous compared to older intake systems, in which a simple intake manifold is coupled to an independent unit responsible for ensuring the mixing of air fresh from the atmosphere and exhaust gases recycled. These collectors are indeed much more compact.
  • the invention proposes a collector to ensure the constitution of a mixture homogeneous fresh air and recycled exhaust gases.
  • the invention proposes a collector exhaust of the type previously described, characterized in that a Venturi tube is arranged coaxially in the tubular fresh air intake duct, the upstream end of the Venturi tube substantially coinciding with one end upstream of the fresh air intake tubular duct, and in this that a downstream end of the Venturi tube, or Venturi neck, is arranged downstream of the exhaust gas inlet tube to delimit between the Venturi pass and the interior wall of the tubular air intake duct a suction area exhaust gases.
  • FIG. 1 the whole of a collector intake 10 made in accordance with the invention.
  • the intake manifold 10 has a duct tubular 12 for fresh air intake which opens into a block 14, box-shaped, supplying the cylinders which has power outputs 16 intended to be mounted opposite a supply duct (not represented) correspondent practiced in a breech (not shown) of the engine.
  • the intake manifold 10 has four outlets 16 but this provision is not restrictive of the invention and it could include a greater number or lower depending on whether it is an engine with more or fewer cylinders or a multiple engine intake valves per cylinder.
  • the intake manifold 10 is conventionally made by molding, which advantageously allows obtain it at low manufacturing costs.
  • the intake manifold 10 includes an inlet pipe 18 for recycled exhaust gases which we see the dotted line in Figure 1 and that we can see on the perspective view of figure 2.
  • the inlet tube 18 of recycled exhaust gas is arranged radially by relative to the axial direction of the tubular conduit 12 fresh air intake to allow air to be mixed fresh from the atmosphere and exhaust gases coming from an exhaust circuit (not shown) of vehicle, to improve engine performance when operation.
  • the power supply 14 of the cylinders is substantially shaped parallelepiped and has on an upper face 20 a orifice 22 which coincides with a downstream end 24 of the conduit tubular 12 for fresh air intake which extends axially parallel to the longitudinal direction of the power supply 14.
  • a Venturi tube 26 is arranged coaxially in the tubular inlet duct 12 fresh air.
  • An upstream end 28 of the Venturi tube 26 substantially coincides with an upstream end 30 of the conduit tubular 12 for fresh air intake, and a downstream end 32 of the venturi tube 26, also called Venturi neck 32, is arranged downstream of the exhaust gas inlet tube 18 to delimit between the neck 32 of the Venturi and a wall 34 of the tubular conduit 12 an annular zone 33 for suctioning exhaust gas.
  • the duct tubular 12 for fresh air intake is, in one plane transverse P located axially at the neck 32 of the Venturi, narrowed to a diameter slightly larger than the diameter outside of the Venturi pass 32.
  • the difference in diameter between the neck 32 of the Venturi and the tubular duct 12 for air intake fresh is at this level of the order of a few millimeters.
  • the exhaust gas inlet tube 18 being located downstream of the exhaust gas suction zone 33, these are mixed almost homogeneously with the air fresh from the atmosphere before continuing their path in the tubular duct 12 for fresh air intake direction of the admission block 14.
  • a room peripheral 36 is arranged coaxially to the Venturi tube 26 outside of it so as to define a buffer volume allowing relaxation at less partial recycled exhaust gases. This relaxation promotes uniform mixing when vacuumed in the suction zone 33 by the fresh air coming from the atmosphere flowing through the venturi tube creating a pressure difference to cause suction in the area 33.
  • the power supply comprises, in one of the lateral faces 54, the outlets power supply 16 previously described, which are arranged opposite the supply conduits 56 of a cylinder head 58 of the associated thermal engine.
  • At least one of the faces side of the supply pitcher 14 of the intake manifold 10, here the side face 54, has holes 60 intended allow the passage of fixing screws 62 to fix the intake manifold 10 to the cylinder head 58 of the engine.
  • a second side face 64 of the intake manifold 10 also has holes 66 which are intended for allow the passage of screws 68 which also cross the face lateral 64 to allow the collector to be fixed supply 10 to the cylinder head 58 of the associated thermal engine.
  • Figure 2 illustrates the particular assembly of the tube of Venturi 26 between the upstream end 30 of the tubular conduit 12 and a flange 31 for connection to the vehicle radiator.
  • the end 30 of the tubular conduit 12 admission comprises a housing 70 in which is received the Venturi tube 26.
  • the housing 70 has a groove 71 which receives an annular flange 72 which extends radially to from the upstream end 28 of the Venturi tube (26).
  • the groove 71 of housing 70 is substantially of dimensions corresponding to the collar 72 so as to immobilize transversely and axially the Venturi tube 26 between the upstream end 30 of the tubular conduit 12 and a flange 31 of connection to a vehicle radiator.
  • the flange 31 for connection to the vehicle radiator is fixed on the end 30 of the tubular inlet duct 12, by example by means of screws (not shown) which allow to exert an axial clamping force on both sides transverse of the flange 72 of the Venturi tube 26, and of thus achieve a good seal.
  • This sealing can advantageously be completed by a flat annular seal (not shown) matching the shape of the collar 72 of the Venturi tube 26.
  • the intake manifold 10 as shown consists of three easy assembly parts, which guarantees its low manufacturing cost and perfect tightness both fresh air than exhaust gas.

Abstract

L'invention concerne un collecteur (10) d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile, comportant un conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais qui débouche dans un bloc d'alimentation (14) des cylindres dont au moins une sortie (16) d'alimentation est destinée à être montée en regard d'un conduit d'alimentation d'une culasse du moteur, et du type dans lequel un tube d'arrivée (18) de gaz d'échappement recyclés, débouche radialement dans le conduit tubulaire (12) d'admission, caractérisé en ce qu'un tube (26) de Venturi est agencé coaxialement dans le conduit tubulaire (12) d'admission, l'extrémité amont (28) du tube (26) de Venturi coïncidant sensiblement avec une extrémité amont (30) du conduit tubulaire (12) d'admission, et une extrémité aval (32) du tube (26) de Venturi ou col du Venturi, étant agencée en aval du tube d'arrivée (18) des gaz d'échappement pour délimiter entre le col (32) du Venturi et la paroi intérieure (34) du conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais une zone d'aspiration (33) des gaz d'échappement. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un collecteur d'admission.
L'invention concerne plus particulièrement un collecteur d'admission pour l'alimentation en comburant d'un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un conduit tubulaire d'admission d'air frais qui débouche dans un bloc d'alimentation des cylindres comportant au moins une sortie d'alimentation destinée à être montée en regard d'un conduit d'alimentation correspondant pratiqué dans une culasse du moteur, et du type dans lequel un tube d'arrivée de gaz d'échappement recyclés, provenant d'un circuit d'échappement du véhicule, débouche sensiblement radialement dans le conduit tubulaire d'admission d'air frais.
On connaít de nombreux types de collecteurs d'échappement.
Parmi les collecteurs destinés à être assemblés à un moteur à injection, c'est à dire les collecteurs qui ne comportent aucun branchement sur un quelconque organe chargé de délivrer du carburant au moteur et qui sont uniquement destiné à assurer l'alimentation du moteur en comburant, notamment en air, on connaít de longue date des collecteurs monoblocs en forme générale de "boíte à air" dans lesquels débouchent au moins un tube d'arrivée de gaz d'échappement recyclés, provenant d'un circuit d'échappement du véhicule, pour améliorer le rendement du moteur. Conventionnellement, dans un tel type de collecteur, le tube d'arrivée de gaz d'échappement débouche radialement dans un conduit tubulaire d'admission du collecteur.
Ce type de collecteur est particulièrement avantageux en comparaison avec des systèmes d'admission plus anciens, dans lesquels un simple collecteur d'admission est accouplé à un boítier indépendant chargé d'assurer le mélange de l'air frais en provenance de l'atmosphère et les gaz d'échappement recyclés. Ces collecteurs sont en effet beaucoup plus compacts.
Toutefois, on a constaté que le mélange de l'air frais et des gaz d'échappement recyclés était peu homogène du fait de la position radiale du tube d'arrivée de gaz d'échappement. Ce type de collecteur ne permet pas d'assurer une homogénéité constante quel que soit le régime de rotation du moteur associé et l'arrivée de gaz d'échappement perturbe l'écoulement principal d'air frais.
Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un collecteur permettant d'assurer la constitution d'un mélange homogène d'air frais et de gaz d'échappement recyclés.
Dans ce but, l'invention propose un collecteur d'échappement du type précédemment décrit, caractérisé en ce qu'un tube de Venturi est agencé coaxialement dans le conduit tubulaire d'admission d'air frais, l'extrémité amont du tube de Venturi coïncidant sensiblement avec une extrémité amont du conduit tubulaire d'admission d'air frais, et en ce qu'une extrémité aval du tube de Venturi, ou col du Venturi, est agencée en aval du tube d'arrivée des gaz d'échappement pour délimiter entre le col du Venturi et la paroi intérieure du conduit tubulaire d'admission d'air frais une zone d'aspiration des gaz d'échappement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
  • le conduit tubulaire d'admission d'air frais est rétréci radialement au niveau du col du Venturi pour délimiter axialement, entre l'extrémité amont du conduit tubulaire d'admission d'air frais et le col du Venturi, une chambre périphérique permettant le brassage des gaz d'échappement ;
  • la chambre périphérique comporte à l'intérieur un logement dans lequel est rapporté le tube de Venturi et qui permet la fixation par coincement du tube de venturi lors de son assemblage entre l'extrémité amont du conduit tubulaire et une bride de liaison à un radiateur du véhicule ;
  • le logement reçoit une collerette formée à l'extrémité amont du tube de Venturi ;
  • le bloc d'alimentation est sensiblement parallélépipédique, le conduit tubulaire d'admission d'air frais débouchant dans sa face supérieure, et ses sorties d'alimentation débouchant dans une de ses faces latérales ;
  • le bloc d'alimentation comporte dans au moins une de ses faces latérales des perçages réalisés à intervalles réguliers pour permettre sa fixation par vissage sur la culasse du moteur ;
  • le collecteur d'admission est réalisé par moulage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe selon son plan longitudinal médian d'un collecteur d'admission selon l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective de l'assemblage d'un tube de venturi dans un collecteur conforme à l'invention ; et
  • la figure 3 est une vue en coupe transversale dans un plan transversal médian 3-3 du collecteur d'admission.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
On voit sur la figure 1 l'ensemble d'un collecteur d'admission 10 réalisé conformément à l'invention. De manière connue, le collecteur d'admission 10 comporte un conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais qui débouche dans un bloc 14, en forme de boíte, d'alimentation des cylindres qui comporte des sorties d'alimentation 16 destinées à être montées en regard d'un conduit d'alimentation (non représenté) correspondant pratiqué dans une culasse (non représentée) du moteur.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le collecteur d'admission 10 comporte quatre sorties 16 d'alimentation, mais cette disposition n'est pas restrictive de l'invention et il pourrait en comporter un nombre supérieur ou inférieur selon qu'il s'agit d'un moteur comportant plus ou moins de cylindres ou d'un moteur comportant plusieurs soupapes d'admission par cylindre.
Le collecteur d'admission 10 est réalisé conventionnellement par moulage, ce qui permet avantageusement de l'obtenir moyennant de faibles coûts de fabrication.
De manière connue, le collecteur d'admission 10 comporte un tube d'arrivée 18 de gaz d'échappement recyclés dont on voit la trace en pointillé à la figure 1 et que l'on peut voir sur la vue en perspective de la figure 2. Le tube d'arrivée 18 de gaz d'échappement recyclés est agencé radialement par rapport à la direction axiale du conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais de façon à permettre un mélange de l'air frais en provenance de l'atmosphère et des gaz d'échappement en provenance d'un circuit d'échappement (non représenté) du véhicule, afin d'améliorer le rendement du moteur lors de son fonctionnement.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le bloc d'alimentation 14 des cylindres est de forme sensiblement parallélépipédique et comporte sur une face supérieure 20 un orifice 22 qui coïncide avec une extrémité aval 24 du conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais qui s'étend axialement parallèlement à la direction longitudinale du bloc d'alimentation 14.
Conformément à l'invention, un tube de Venturi 26 est agencé coaxialement dans le conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais. Une extrémité amont 28 du tube de Venturi 26 coïncide sensiblement avec une extrémité amont 30 du conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais, et une extrémité aval 32 du tube de venturi 26, aussi appelé col 32 du Venturi, est agencée en aval du tube 18 d'arrivée des gaz d'échappement pour délimiter entre le col 32 du Venturi et une paroi 34 du conduit tubulaire 12 une zone annulaire 33 d'aspiration des gaz d'échappement.
Pour réaliser une aspiration des gaz d'échappements à l'aide de l'air en provenance de l'atmosphère, le conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais est, dans un plan transversal P situé axialement au niveau du col 32 du Venturi, rétréci à un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du col 32 du Venturi. La différence de diamètre entre le col 32 du Venturi et le conduit tubulaire 12 d'admission d'air frais est à ce niveau de l'ordre de quelques millimètres. De la sorte, le tube 18 d'arrivée des gaz d'échappement étant situé en aval de la zone 33 d'aspiration des gaz d'échappement, ceux-ci sont mélangés de manière quasi-homogène avec l'air frais en provenance de l'atmosphère avant de poursuivre leur chemin dans le conduit 12 tubulaire d'admission d'air frais en direction du bloc d'admission 14.
Les gaz d'échappement sortent par volutes du circuit d'échappement du véhicule à une cadence correspondant au régime du moteur, et donc de façon non uniforme. Pour harmoniser la pression des gaz d'échappement, une chambre périphérique 36, visible à la figure 1, est agencée coaxialement au tube de Venturi 26 à l'extérieur de celui-ci de façon à délimiter un volume tampon permettant une détente au moins partielle des gaz d'échappement recyclés. Cette détente favorise leur mélange uniforme lorsque ceux-ci sont aspirés dans la zone d'aspiration 33 par l'air frais en provenance de l'atmosphère qui traverse le tube de venturi en créant une différence de pression pour provoquer l'aspiration dans la zone 33.
Comme l'illustre les figures 1 et 3, le bloc d'alimentation comporte, dans une des faces latérales 54, les sorties d'alimentation 16 précédemment décrites, lesquelles sont agencées en regard des conduits d'alimentation 56 d'une culasse 58 du moteur thermique associé.
Conformément à l'invention, au moins une des faces latérales du broc d'alimentation 14 du collecteur d'admission 10, ici la face latérale 54, comporte des perçages 60 destinés à permettre le passage de vis de fixation 62 pour fixer le collecteur d'admission 10 à la culasse 58 du moteur.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, une seconde face latérale 64 du collecteur d'admission 10 comporte elle aussi des perçages 66 qui sont destinés à permettre le passage de vis 68 qui traversent aussi la face latérale 64 pour permettre la fixation du collecteur d'alimentation 10 à la culasse 58 du moteur thermique associé.
Enfin, la figure 2 illustre le montage particulier du tube de Venturi 26 entre l'extrémité amont 30 du conduit tubulaire 12 et une bride 31 de liaison au radiateur du véhicule.
Dans cette vue, l'extrémité 30 du conduit tubulaire 12 d'admission comporte un logement 70 dans lequel est reçu le tube 26 de Venturi. Le logement 70 comporte une gorge 71 qui reçoit une collerette annulaire 72 qui s'étend radialement à partir de l'extrémité amont 28 du tube de Venturi (26). La gorge 71 du logement 70 est sensiblement de dimensions correspondantes à la collerette 72 de façon à immobiliser transversalement et axialement le tube de Venturi 26 entre l'extrémité amont 30 du conduit tubulaire 12 et une bride 31 de liaison à un radiateur du véhicule.
La bride 31 de liaison au radiateur du véhicule est fixée sur l'extrémité 30 du conduit tubulaire 12 d'admission, par exemple au moyen de vis (non représentées) qui permettent d'exercer un effort de serrage axial sur les deux faces transversales de la collerette 72 du tube de Venturi 26, et de réaliser ainsi une bonne étanchéité.
Cette étanchéité peut avantageusement être complétée par un joint annulaire plat (non représenté) épousant la forme de la collerette 72 du tube de Venturi 26.
Ainsi, le collecteur 10 d'admission tel que représenté, est constitué de trois pièces d'assemblage aisé, ce qui garantit son faible coût de fabrication et une étanchéité parfaite tant à l'air frais qu'au gaz d'échappement.

Claims (7)

  1. Collecteur (10) d'admission pour l'alimentation en comburant d'un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais qui débouche dans un bloc d'alimentation (14) des cylindres comportant au moins une sortie (16) d'alimentation destinée à être montée en regard d'un conduit (56) d'alimentation correspondant pratiqué dans une culasse (58) du moteur, et du type dans lequel un tube d'arrivée (18) de gaz d'échappement recyclés, provenant d'un circuit d'échappement du véhicule, débouche, sensiblement radialement dans le conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais,
    caractérisé en ce qu'un tube (26) de Venturi est agencé coaxialement dans le conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais, l'extrémité amont (28) du tube (26) de Venturi coïncidant sensiblement avec une extrémité amont (30) du conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais, et en ce qu'une extrémité aval (32) du tube (26) de Venturi, ou col (32) du Venturi, est agencée en aval du tube d'arrivée (18) des gaz d'échappement pour délimiter entre le col (32) du Venturi et la paroi intérieure (34) du conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais une zone d'aspiration (33) des gaz d'échappement.
  2. Collecteur d'admission (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais est rétréci radialement au niveau du col (32) du Venturi pour délimiter axialement, entre l'extrémité amont (30) du conduit tubulaire d'admission d'air frais et le col (32) du Venturi, une chambre périphérique (36) permettant le brassage des gaz d'échappement.
  3. Collecteur d'admission (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre périphérique (36) comporte à l'intérieur un logement (70) dans lequel est rapporté le tube de Venturi (26) et qui permet la fixation par coincement du tube de Venturi (26) lors de son assemblage entre l'extrémité amont (30) du conduit tubulaire (12) et une bride (31) de liaison à un radiateur du véhicule.
  4. Collecteur d'admission (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le logement (70) comporte au moins une gorge annulaire (71) dans laquelle est reçue une collerette (72) formée à l'extrémité amont (28) du tube (26) de Venturi.
  5. Collecteur d'admission (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (14) d'alimentation est sensiblement parallélépipédique, le conduit tubulaire (12) d'admission d'air frais débouchant dans sa face (20) supérieure, et ses sorties (16) d'alimentation débouchant dans une de ses faces latérales (54).
  6. Collecteur d'admission (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bloc (14) d'alimentation comporte dans au moins une de ses faces latérales (54, 64) des perçages (60, 66) réalisés à intervalles réguliers pour permettre sa fixation par vissage sur la culasse (58) du moteur.
  7. Collecteur d'admission (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé par moulage.
EP00400089A 1999-01-15 2000-01-14 Collecteur d'admission comportant des moyens de raccordement à un circuit de recyclage des gaz d'échappement Expired - Lifetime EP1020632B1 (fr)

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