FR2892450A1

FR2892450A1 - Bride d'entree d'un conduit coude d'un collecteur d'echappement et moteur a combustion interne comprenant une telle bride

Info

Publication number: FR2892450A1
Application number: FR0510931A
Authority: FR
Inventors: Hanan Kharkhour; Guillaume Morin; Jean Marc Cardona
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: DE602006002220D1; FR2892450B1; ATE404782T1; EP1780386A1; EP1780386B1

Abstract

L'invention concerne une bride (20) d'entrée d'un conduit (11) coudé d'un collecteur d'échappement (10) adaptée à relier ledit conduit coudé à la face d'échappement d'une culasse, cette bride d'entrée présentant un orifice central destiné à accueillir une extrémité dudit conduit coudé.Selon l'invention, la bride d'entrée comporte autour de l'orifice central une partie massive (22) qui s'élève sur une hauteur qui varie dans le plan médian dudit conduit coudé.

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention

concerne généralement les brides d'entrée de conduits de collecteur d'échappement. Elle concerne plus particulièrement une bride d'entrée d'un conduit coudé d'un collecteur d'échappement adaptée à relier ledit conduit coudé à la face d'échappement d'une culasse, cette bride d'entrée présentant un orifice central destiné à accueillir une extrémité dudit conduit coudé. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant une telle bride.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Généralement, les moteurs à combustion interne sont pourvus d'une culasse qui enveloppe des chambres de combustion reliées en sortie à un collecteur d'échappement. Le collecteur d'échappement est une pièce en fonte ou en tôle d'acier permettant de recueillir les gaz brûlés issus de la combustion. Le collecteur d'échappement comprend plusieurs conduits coudés qui sont destinés à canaliser l'écoulement des gaz brûlés issus des chambres de combustion du moteur et à les évacuer dans une ligne d'échappement. Ces conduits coudés sont reliés à la face d'échappement de la culasse du moteur par des brides, appelées brides d'entrée. Chaque bride d'entrée présente généralement des surfaces inférieure et supérieure planes et parallèles. Elle comporte aussi un orifice central pour accueillir une extrémité du conduit correspondant du collecteur d'échappement. De part et d'autre de cet orifice central, il est prévu deux ouvertures traversées par des goujons pour fixer chaque bride d'entrée à la face d'échappement correspondante de la culasse. Un joint est intercalé entre chaque bride d'entrée et la face d'échappement de la culasse pour garantir l'étanchéité du montage aux gaz d'échappement circulant de la face d'échappement de la culasse vers les conduits du collecteur d'échappement.

Lors du serrage, à l'aide des goujons, de la bride d'entrée sur la culasse, la nervure du joint d'étanchéité est écrasée et il apparaît une pression de contact sensiblement uniforme entre la bride d'entrée et la face d'échappement de la culasse.

Les gaz brûlés issus de la combustion dans les chambres de combustion portent les parois des conduits coudés du collecteur d'échappement à un niveau de température très élevé. À l'inverse, la bride d'entrée du collecteur d'échappement est en contact avec la culasse qui est refroidie. De forts gradients thermiques sont ainsi engendrés entraînant des contraintes thermomécaniques importantes au sein des conduits du collecteur d'échappement. Le collecteur d'échappement se dilate alors et les conduits coudés exercent un effort non uniforme sur leur bride d'entrée correspondante. Sur une partie de la bride, sont exercés des efforts de compression, et sur l'autre partie, des efforts de traction. Ainsi, la bride est mise en flexion. La pression de contact entre la bride d'entrée et la face d'échappement de la culasse n'est alors plus uniforme et peut conduire à des fuites de gaz, en particulier dans les zones de la bride soumises à des efforts de traction. OBJET DE L'INVENTION La présente invention propose une nouvelle bride d'entrée d'un conduit coudé de collecteur d'échappement permettant de diminuer les fuites de gaz d'échappement entre cette bride et la face d'échappement correspondante de la culasse. À cet effet, on propose selon l'invention une bride d'entrée d'un conduit coudé d'un collecteur d'échappement adaptée à relier ledit conduit coudé à la face d'échappement d'une culasse, cette bride d'entrée présentant un orifice central destiné à accueillir une extrémité dudit conduit coudé, et comportant autour de l'orifice central une partie massive qui s'élève sur une hauteur qui varie dans le plan médian dudit conduit coudé.

Grâce à sa hauteur variable, la partie massive de la bride selon l'invention fournit une liaison de rigidité élevée dans les zones de traction de la bride. La mise en flexion de la bride est ainsi limitée. Il en résulte que la perte de pression de contact entre la bride d'entrée du conduit et la face d'échappement de la culasse est réduite.

Ainsi, grâce à l'invention, les fuites de gaz d'échappement entre cette bride d'entrée et la face d'échappement de la culasse sont diminuées. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la bride d'entrée selon l'invention sont les suivantes : - la partie massive est un cylindre dont la face supérieure est tronquée ; la hauteur de ladite partie massive varie entre une hauteur maximale du côté intérieur du coude du conduit et une hauteur minimale du côté extérieur du coude du conduit ; - la bride comprend au moins une nervure de renfort qui s'étend depuis une zone de hauteur maximale de la face latérale de la partie massive jusqu'au bord d'extrémité de la bride ; - la nervure de renfort vient de formation avec la bride ; la nervure de renfort est rapportée sur la bride ; la bride comprend deux nervures de renfort ; - la partie massive vient de formation avec la bride ; la partie massive est rapportée sur la bride ; -la bride fait partie d'une pièce monobloc comprenant une pluralité de brides du même type pour le raccordement d'une pluralité de conduits du collecteur d'échappement.

L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant une bride telle que décrite ci-dessus adaptée à relier l'entrée d'un conduit coudé d'un collecteur d'échappement à la face d'échappement d'une culasse. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un collecteur d'échappement dont les conduits coudés sont reliés par des brides d'entrée selon l'invention à la culasse d'un moteur à combustion interne ; et - la figure 2 est une vue de détail en perspective d'une bride d'entrée selon l'invention sur laquelle est rapportée l'extrémité d'un conduit coudé du collecteur d'échappement.

Sur la figure 1, on a représenté un collecteur d'échappement 10, pourvu de quatre branches formées par des conduits 11 d'entrée des gaz d'échappement. Chaque conduit 11 du collecteur d'échappement 10 est coudé et est relié à la face d'échappement d'une culasse 4 par l'intermédiaire d'une bride 20 d'entrée, schématiquement matérialisée par un rectangle sur la figure 1.

Pour la fixation de la bride 20 d'entrée sur la face d'échappement correspondante de la culasse 4, chaque bride 20 d'entrée présente deux logements 25, 26 destinés à être traversés par un goujon. De plus, un joint d'étanchéité est prévu entre la bride 20 d'entrée et la partie correspondante de la face d'échappement de la culasse 4. Comme le montre plus en détail la figure 2, chaque bride 20 d'entrée est pourvue d'une base 21 présentant des surfaces inférieure et supérieure planes et parallèles. La face inférieure de la bride 20 d'entrée est destinée à venir en contact avec le joint d'étanchéité. Chaque bride 20 d'entrée du conduit 11 coudé du collecteur d'échappement présente un orifice central destiné à accueillir l'extrémité amont, dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, du conduit 11 coudé. Avantageusement, selon l'invention, la base 21 de la bride 20 d'entrée est surmontée autour de l'orifice central d'une partie massive 22 qui s'élève sur une hauteur qui varie dans le plan médian dudit conduit 11 coudé. Le plan médian du conduit 11 coudé est le plan contenant la ligne moyenne de courbure de ce conduit 11 coudé. La hauteur de la partie massive 22 varie, dans le plan médian du conduit 11 coudé, entre une hauteur maximale du côté intérieur du coude du conduit et une hauteur minimale du côté extérieur du coude du conduit (voir figure 2). La hauteur de la partie massive 22 de la bride 20 décroît régulièrement entre cette hauteur maximale et cette hauteur minimale. Ici, la partie massive 22 est un cylindre creux dont l'ouverture centrale prolonge l'orifice central et dont la face supérieure est tronquée. Cette partie massive 22 forme un manchon d'insertion de l'extrémité amont, dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement, du conduit 11 coudé. Avantageusement, cette partie massive 22 vient de formation avec la bride 20. En outre, chaque bride comprend deux nervures 23, 24 de renfort. Les deux nervures 23, 24 de renfort sont positionnées de part et d'autre du logement 25 et s'étendent chacune depuis la zone de hauteur maximale de la face latérale de la partie massive 22 jusqu'au bord d'extrémité de la bride 20. Ici, chaque nervure 23, 24 de renfort vient de formation avec la bride 20. Lorsque le moteur fonctionne, les conduits coudés du collecteur d'échappement sont soumis à de fortes contraintes thermiques. Les conduits coudés se dilatent sous l'effet de la chaleur et induisent un effort non uniforme sur la bride d'entrée correspondante. Sur une partie de la bride 20 d'entrée, s'applique un effort de compression tandis que sur l'autre partie de la bride, s'applique un effort de traction. La zone de compression maximale de la bride 20 correspond, dans le plan médian du conduit 11 coudé, à l'intersection de la ligne externe de courbure 11A du conduit 11 avec la partie massive 22 de la bride 20. De même, la zone de traction maximale correspond, dans le plan médian du conduit 11 coudé, à l'intersection de la ligne interne de courbure 11B du conduit 11 avec la partie massive 22 de la bride 20. La partie massive 22 possède donc une hauteur maximale dans la zone de traction maximale de la bride 20 et sa hauteur est minimale dans la zone de compression maximale de la bride 20. La hauteur de la partie massive 22 selon l'invention étant plus importante dans les zones de la bride 20 soumises à des efforts de traction, ces zones de traction de la bride 20 sont rigidifiées. La faible hauteur de la partie massive 22 dans les zones de compression de la bride 20 permet de limiter la masse de la bride 20. Enfin, les deux nervures 23, 24 permettent d'avoir une évolution plus régulière de la contrainte dans les zones de traction élevée de la bride 20. Ainsi, lorsque le moteur fonctionne, la mise en flexion de la bride 20 est limitée et la pression de contact entre la bride 20 et la face d'échappement de la culasse 4 est sensiblement uniforme. Les brides 20 d'entrée des conduits 11 coudés de ce collecteur 25 d'échappement 10 peuvent être obtenues par fonderie de même que les nervures 23, 24 dont elles sont pourvues. En variante, il est possible pour obtenir ces brides d'entrée d'utiliser des plaques usinées puis de les souder entre elles. On peut alors prévoir que les nervures de renfort sont rapportées sur la bride. De même, on peut aussi prévoir 30 de rapporter la partie massive sur la bride. La bride peut aussi faire partie d'une pièce monobloc comprenant une pluralité de brides du même type pour le raccordement d'une pluralité de conduits coudés du collecteur d'échappement.

Enfin, le collecteur peut lui-même être constitué de plaques soudées ou être obtenu par fonderie. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims

REVENDICATIONS

1. Bride (20) d'entrée d'un conduit (11) coudé d'un collecteur d'échappement (10) adaptée à relier ledit conduit (11) coudé à la face d'échappement d'une culasse (4), cette bride (20) d'entrée présentant un orifice central destiné à accueillir une extrémité dudit conduit (11) coudé, caractérisée en ce qu'elle comporte autour de l'orifice central une partie massive (22) qui s'élève sur une hauteur qui varie dans le plan médian dudit conduit (11) coudé.

2. Bride (20) d'entrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie massive (22) est un cylindre dont la face supérieure est tronquée.

3. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur de ladite partie massive (22) varie entre une hauteur maximale du côté intérieur du coude du conduit (11) coudé et une hauteur minimale du côté extérieur du coude du conduit (11) coudé.

4. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une nervure (23, 24) de renfort qui s'étend depuis une zone de hauteur maximale de la face latérale de la partie massive (22) jusqu'au bord d'extrémité de la bride (20) d'entrée.

5. Bride (20) d'entrée selon la revendication 4, caractérisée en ce que la nervure (23, 24) de renfort vient de formation avec la bride (20) d'entrée.

6. Bride (20) d'entrée selon la revendication 4, caractérisée en ce que la nervure (23, 24) de renfort est rapportée sur la bride (20) d'entrée.

7. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend deux nervures (23, 24) de renfort.

8. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie massive (22) vient de formation avec la bride (20) d'entrée.

9. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie massive (22) est rapportée sur la bride (20) d'entrée.

10. Bride (20) d'entrée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle fait partie d'une pièce monobloc comprenant une pluralité de brides d'entrée du même type pour le raccordement d'une pluralité de conduits du collecteur d'échappement.

11. Moteur à combustion interne comprenant une bride (20) d'entrée selon l'une quelconque des revendications précédentes adaptée à relier l'entrée d'un conduit (11) coudé d'un collecteur d'échappement (10) à la face d'échappement d'une culasse (4).