FR2905978A1 - Element de ligne d'echappement a compensation de dilatation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un élément (3) de ligne d'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique et comportant, dans le sens de l'écoulement des gaz, d'une part, une vanne trois voies (7) dont l'entrée est destinée à être raccordée à une conduite amont d'acheminement des gaz provenant du moteur, d'autre part, deux conduits (8; 9) parallèles raccordés à la sortie de la vanne trois voies ( 7 ) et constitués par un premier conduit (8) d'un dispositif d'échangeur de chaleur et par un second conduit (9) de dérivation, notamment de type by-pass et, d'autre part encore, un collecteur (10) raccordé aux deux conduits parallèles (8; 9) et destiné à être raccordé à une conduite avale.Cet élément (3) comporte, au niveau du conduit de dérivation (9), des moyens (11) pour compenser le différentiel de dilatation entre les deux conduits parallèles (8; 9).
Description
1 La présente invention a trait à un élément de ligne d'échappement de
véhicule automobile. Cette invention concerne le domaine de l'industrie automobile et, plus particulièrement, celui de la fabrication des équipements conçus pour assurer l'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur à combustion thermique que comporte un véhicule automobile. Un tel équipement adopte la forme d'une ligne d'échappement raccordée audit moteur, au niveau de la sortie de ce dernier, et comportant au moins un pot catalytique conçu pour traiter les composants polluants des gaz d'échappement afin de réduire les émissions polluantes dans l'atmosphère, à la sortie de cette ligne d'échappement. A ce propos, on observera que le fonctionnement d'un tel pot catalytique est fortement tributaire de la température des gaz d'échappement qui pénètrent dans ce pot. En particulier, un tel pot catalytique, de par les éléments qui le constituent, présente un fonctionnement optimal pour une plage de température déterminée en dehors de laquelle ce pot catalytique fonctionne avec des performances considérablement diminuées, voire est inopérant (température trop basse), voire encore peut subit des dégradations, notamment irréversibles (température trop élevées). De plus, on observera qu'un véhicule automobile est équipé de moyens conçus aptes à assurer le chauffage de l'habitacle. De tels moyens comportent un échangeur de chaleur constitué par un radiateur, usuellement implanté dans le compartiment moteur, et conçu pour chauffer un air destiné à être pulsé à l'intérieur de l'habitacle. De tels moyens de chauffage conviennent tout à fait pour réchauffer l'habitacle des véhicules à vocation citadine ou de catégorie moyenne mais s'avèrent totalement insuffisants pour chauffer l'habitacle d'un véhicule de catégorie routière ou de type monospace ou analogue. Afin de remédier à ces inconvénients, il a été imaginé une ligne d'échappement comportant, dans le sens de l'écoulement des gaz, une conduite amont, raccordée au moteur, et se subdivisant 2905978 2 en deux conduits parallèles qui se rejoignent au niveau d'un collecteur raccordé à une conduite avale qui débouche dans au moins un pot catalytique. Le premier de ces conduits parallèles est associé à un échangeur de chaleur tandis que le second de 5 ces conduits parallèles est constitué par un conduit de dérivation usuellement dénommée by-pass. Cette ligne d'échappement comporte, encore, interposée entre la sortie de la conduite amont et l'entrée des conduits parallèles, une vanne trois voies apte à orienter le flux des 10 gaz provenant du moteur en direction, selon le cas, de l'échangeur de chaleur ou du conduit d dérivation (by-pass). Du fait de la température de ces gaz et de l'orientation de ceux-ci dans un conduit ou dans l'autre, ces conduits atteignent des températures différentes, voire fortement éloignées. Cette 15 différence de température se traduit par un différentiel de dilatation de ces conduits qui engendre des contraintes au niveau de la vanne trois voies, du collecteur et des conduits eux-mêmes, voire au niveau de l'assemblage de ces différents éléments. Ces contraintes peuvent provoquer une déformation, une 20 fatigue prématurée, voire une dégradation des conduits, de la vanne, du collecteur et/ou des moyens d'assemblage de ces différents éléments. Il en résulte des problèmes de tenue mécanique, d'assemblage, d'étanchéité, voire de casse prématurée.
25 La présente invention se veut à même de remédier aux inconvénients des dispositifs de l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un élément de ligne d'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique et comportant, dans le sens de 30 l'écoulement des gaz, d'une part, une vanne trois voies dont l'entrée est destinée à être raccordée à une conduite amont d'acheminement des gaz provenant du moteur, d'autre part, deux conduits parallèles raccordés à la sortie de la vanne trois voies et constitués par un premier conduit d'un dispositif 35 d'échangeur de chaleur et par un second conduit de dérivation, notamment de type by-pass et, d'autre part encore, un collecteur 2905978 3 raccordé aux deux conduits parallèles et destiné à être raccordé à une conduite avale. Cet élément de ligne d'échappement est caractérisé par le fait qu'il comporte, au niveau du conduit de dérivation, des moyens pour compenser le différentiel de 5 dilatation entre les deux conduits parallèles. Une caractéristique additionnelle consiste en ce que l'implantation des moyens de compensation le long du conduit de dérivation est déterminée en fonction des performances acoustiques et/ou mécaniques de l'élément d'échappement.
10 En fait, les moyens de compensation sont implantés entre la partie médiane du conduit de dérivation et le collecteur, de préférence à proximité de ce dernier. Selon une première solution, les moyens de compensation sont constitués par une portion du conduit de dérivation 15 présentant au moins une déformation s'étendant sur une partie au moins, voire et de préférence sur l'intégralité, du pourtour de ce conduit de dérivation. Selon une seconde solution, le conduit de dérivation est constitué par deux portions de tube raccordées entre elles par 20 l'intermédiaire des moyens de compensation. Une caractéristique additionnelle consiste en ce que les moyens de compensation sont, au moins en partie, constitués, d'une part, par des moyens d'emboîtement définis au niveau de l'une des portions de tube et, d'autre part, par des moyens 25 d'emboîtement complémentaires définis au niveau de l'autre portion de tube, lesdits moyens d'emboîtement et lesdits moyens d'emboîtement complémentaires étant conçus pour coopérer avec possibilité de coulissement de ces moyens les uns par rapport aux autres.
30 Encore une autre caractéristique additionnelle consiste en ce que le conduit de dérivation comporte un raccord de dilatation, d'une part, constituant, au moins en partie, les moyens de compensation et, d'autre part, rendu solidaire, plus particulièrement au niveau de ses extrémités, de chacune des 35 deux portions de tubes du conduit de dérivation, ceci par soudure, agrafage ou analogue.
2905978 4 En fait, le raccord de dilatation est constitué par un manchon déformable ou un tube flexible emmanché, selon le cas, à l'intérieur ou autour de l'une au moins des deux portions de tubes du conduit de dérivation.
5 Plus précisément, le tube flexible est constitué par un enroulement en spirale d'une bande, notamment métallique, dans laquelle les spires sont décalées longitudinalement tout en étant superposées. Les avantages de la présente invention consistent en ce que 10 l'élément d'échappement comporte des moyens pour compenser la dilatation différentielle entre les conduits parallèles. Ces moyens permettent de réduire, de manière substantielle, les contraintes exercées sur ces conduits, sur la vanne, sur le collecteur et sur les moyens d'assemblage de ces derniers. Il en 15 résulte une longévité et des performances accrues de cet élément d'échappement. Selon un autre avantage, ces moyens de compensation de la dilatation sont localisés au niveau du conduit de dérivation. Ceci permet, avantageusement, de déterminer et de choisir, le 20 long de ce conduit de dérivation, l'endroit le plus favorable en terme de performances mécaniques et/ou acoustiques pour l'implantation de ces moyens de compensation. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se 25 rapportant à des modes de réalisation qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématisée d'une ligne 30 d'échappement raccordée au moteur et comportant au moins un élément d'échappement conforme à la présente invention ; - la figure 2 est une vue schématisée et en coupe longitudinale correspondant à un premier mode de réalisation de l'élément d'échappement conforme à l'invention ; 2905978 5 - la figure 3 est une vue similaire à la précédente et correspond à un deuxième mode de réalisation de l'élément d'échappement conforme à l'invention ; - la figure 4 est une vue schématisée correspondant à un 5 détail des moyens de compensation illustrés figure 3. La présente invention concerne le domaine de l'industrie automobile et, plus particulièrement, celui de la fabrication des équipements conçus pour assurer l'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur à combustion 10 thermique que comporte un véhicule automobile. Un tel équipement adopte la forme d'une ligne d'échappement 1 raccordée au moteur 2 et comportant, dans le sens de circulation des gaz et comme visible figure 1, un élément d'échappement 3, au moins un catalyseur 4, un silencieux 5 ainsi 15 qu'une pluralité de conduites 6, 6', 6" pour le raccordement de ces derniers (3, 4, 5) entre eux. La présente invention concerne, plus particulièrement, un élément d'échappement 3 que comporte une telle ligne d'échappement 1 et qui est raccordé, d'une part et par 20 l'intermédiaire d'une conduite amont 6, au moteur 2 et, d'autre part et par l'intermédiaire d'une conduite avale 6', à au moins un catalyseur 4. Cet élément d'échappement 3 comporte, dans le sens de l'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement 1, d'une part, 25 une vanne trois voies 7 dont l'entrée est destinée à être raccordée à la conduite amont 6 d'acheminement des gaz provenant du moteur 2, d'autre part, deux conduits parallèles 8 ; 9 raccordés à la sortie de la vanne trois voies 7 et constitués par un premier conduit 8 d'un dispositif d'échangeur de chaleur 30 (non représenté) et par un second conduit 9 de dérivation (notamment de type by-pass) et, d'autre part encore, un collecteur 10 raccordé à la sortie des deux conduits parallèles 8 ; 9 et destiné à être raccordé à la conduite avale 6'. Selon l'invention, cet élément d'échappement 3 comporte, au 35 niveau du conduit de dérivation 9, des moyens 11 pour compenser 2905978 6 le différentiel de dilatation entre les deux conduits parallèles 8; 9. Selon un premier avantage de la présente invention, ledit conduit de dérivation 9 est dépourvu d'un quelconque moyen de 5 raccordement à un autre organe du véhicule (autre que les moyens de raccordement à la vanne trois voies 7 et au collecteur 10), contrairement au premier conduit 8. L'absence d'un tel moyen de raccordement permet, avantageusement, de positionner lesdits moyens de compensation 10 11 de manière appropriée au niveau du conduit de dérivation 9, plus particulièrement le long de ce conduit 9. A ce propos, il convient d'observer que l'implantation de ces moyens de compensation 11 le long dudit conduit de dérivation 9 est, en fait, déterminée en fonction des 15 performances acoustiques et/ou mécaniques de l'élément d'échappement 3. Aussi et selon un premier mode de réalisation, ces moyens de compensation 11 sont implantés entre la partie médiane du conduit de dérivation 9 et le collecteur 10.
20 Cependant et selon un mode de réalisation préféré de l'invention visible figures 2 et 3, ces moyens de compensation 11 sont, de préférence, implantés le plus loin possible de la vanne trois voies 7. En fait, ces moyens de compensation 11 sont, alors, implantés à proximité dudit collecteur 10, plus 25 particulièrement à proximité immédiate de ce dernier 10. Selon un premier type de réalisation, lesdits moyens de compensation 11 peuvent être constitués par une portion 12 du conduit de dérivation 9 présentant au moins une déformation 13 s'étendant sur une partie au moins, voire et de préférence sur 30 l'intégralité, du pourtour de ce conduit de dérivation 9. A ce propos, on observera qu'une telle déformation 13 de la portion 12 de conduit de dérivation 9 peut, alors, être constituée par au moins un bourrelet, au moins une ondulation 14 (comme visible figure 2), au moins un pli, au moins une dent de 35 scie, au moins une rainure, au moins une nervure ou analogue.
2905978 7 Cependant et selon un autre mode de réalisation non représenté, une telle déformation 13 de la portion 12 de conduit de dérivation 9 peut être constituée par une structure en accordéon de ce conduit de dérivation 9.
5 Ainsi, la déformation 13 définissant les moyens de compensation 11 est réalisée au sein même du matériau constituant ledit conduit de dérivation 9, plus particulièrement lors de la fabrication de ce dernier 9, notamment par emboutissage ou analogue.
10 De manière avantageuse, un tel conduit de dérivation 9 peut être constitué par un simple tube au niveau duquel il est aisé de définir de tels moyens de compensation 11. En fait et selon un mode de réalisation avantageux, il est, également, possible de réaliser de tels moyens de compensation 15 11 au niveau d'un conduit 9 de conception traditionnelle et, d'ores et déjà, destiné à entrer dans la composition d'un élément d'échappement 3, notamment en adaptant un conduit de dérivation 9 de l'art antérieur. Cependant et selon un second type de réalisation, le 20 conduit de dérivation 9 est constitué par deux portions de tube 15; 16 raccordées entre elles par l'intermédiaire de moyens de compensation 11. A ce propos et selon un premier mode de réalisation non représenté, le conduit de dérivation 9 comporte un raccord de 25 dilatation 17, d'une part, constituant les moyens de compensation 11 et, d'autre part, rendu solidaire, plus particulièrement au niveau de ses extrémités, de chacune des deux portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9, ceci par soudure, agrafage ou analogue. Un tel raccord de dilatation 30 17 est, alors, interposé entre les deux portions de tube 15; 16 et en assure le raccordement. Une première solution consiste en ce qu'un tel raccord de dilatation 17 est constitué par un manchon déformable emmanché, selon le cas, à l'intérieur ou autour de l'une au moins des deux 35 portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9.
2905978 8 Un tel manchon déformable peut, alors, être emmanché, d'une part, à l'intérieur d'une portion de tube 15 et, d'autre part, soit à l'intérieur, soit autour de l'autre portion de tube 16. Un tel manchon peut, aussi, être emmanché, d'une part, 5 autour d'une portion de tube 15 et, d'autre part, soit à l'intérieur, soit autour de l'autre portion de tube 16. Cependant, un mode préféré de réalisation consiste en ce qu'un tel manchon est emmanché autour de chacune de ces deux portions de tube 15; 16.
10 Une autre solution consiste en ce qu'un tel raccord de dilatation 17 est constitué par un tube flexible emmanché, selon le cas, à l'intérieur ou autour de l'une au moins des deux portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9, à l'instar du manchon déformable susmentionné.
15 A ce propos, on observera qu'un tel tube flexible peut être constitué par un enroulement en spirale d'une bande, notamment métallique, dans laquelle les spires sont décalées longitudinalement tout en étant superposées. Un tel tube flexible peut, alors, être constitué par un 20 tube onduleux ou analogue. Tel qu'évoqué ci-dessus, le conduit de dérivation 9 est constitué par deux portions de tube 15; 16 raccordées entre elles par l'intermédiaire de moyens de compensation 11. Aussi et selon un second mode de réalisation, de tels 25 moyens de compensation 11 sont, au moins en partie, constitués, d'une part, par des moyens d'emboîtement 18 définis au niveau de l'une 15 des portions de tube et, d'autre part, par des moyens d'emboîtement complémentaires 19 définis au niveau de l'autre portion de tube 16. Lesdits moyens d'emboîtement 18 et lesdits 30 moyens d'emboîtement complémentaires 19 sont conçus pour coopérer (par emboîtement) avec possibilité de coulissement de ces moyens 18; 19 les uns 18; 19 par rapport aux autres 19; 18. Une première solution (non représentée) consiste en ce que ces moyens de compensation 11 sont complétés par un manchon 35 isolant interposé entre les moyens d'emboîtement 18 et les moyens d'emboîtement complémentaires 19. Un tel manchon isolant 2905978 9 est conçu pour permettre un coulissement de ces moyens d'emboîtement 18; 19 les uns par rapport aux autres tout en assurant, au moins partiellement, l'étanchéité entre ces moyens d'emboîtement 18; 19, de manière à réduire (voire et de 5 préférence à empêcher) toute fuite de gaz hors du conduit de dérivation 9, ceci au niveau de l'emboîtement des moyens 18; 19. Une seconde solution consiste en ce que le conduit de dérivation 9 comporte, là encore, un raccord de dilatation 17, d'une part, constituant, en partie, les moyens de compensation 10 11 et, d'autre part, rendu solidaire, plus particulièrement au niveau de ses extrémités, de chacune des deux portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9, ceci par soudure, agrafage ou analogue. Un tel raccord de dilatation 17 est, alors, disposé à 15 l'intérieur ou, et de préférence (figures 3 et 4), autour des deux portions de tube 15; 16 et en assure le raccordement. Ce raccord de dilatation 17 est conçu pour permettre un coulissement des moyens d'emboîtement 18; 19 les uns par rapport aux autres tout en assurant, au moins partiellement, 20 l'étanchéité au niveau de l'emboîtement des moyens 18; 19, de manière à réduire (voire et de préférence à empêcher) toute fuite de gaz hors du conduit de dérivation 9. Selon un premier mode de réalisation non représenté, un tel raccord de dilatation 17 est constitué par un manchon déformable 25 emmanché, selon le cas, à l'intérieur ou (et de préférence) autour des deux portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9. Cependant, un mode préféré de réalisation consiste en ce qu'un tel raccord de dilatation 17 est constitué par un tube 30 flexible 20 emmanché à l'intérieur ou, et de préférence (figures 3 et 4), autour des deux portions de tubes 15; 16 du conduit de dérivation 9. A ce propos, on observera que, là encore, un tel tube flexible 20 peut être constitué par un enroulement en spirale 35 d'une bande, notamment métallique, dans laquelle les spires sont décalées longitudinalement tout en étant superposées (figure 4).
2905978 10 Un tel tube flexible 20 peut, alors, être constitué par un tube onduleux ou analogue. Finalement, l'invention concerne, également, une ligne 1 d'échappement des gaz issus de la combustion d'un carburant au 5 sein d'un moteur thermique 2, une telle ligne d'échappement 1 comportant un élément d'échappement 3 présentant les caractéristiques susmentionnées. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est 10 nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention.
Claims (14)
1. Elément (3) de ligne d'échappement (1) des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique (2) et comportant, dans le sens de l'écoulement des gaz, d'une part, une vanne trois voies (7) dont l'entrée est destinée à 10 être raccordée à une conduite amont (6) d'acheminement des gaz provenant du moteur (2), d'autre part, deux conduits (8; 9) parallèles raccordés à la sortie de la vanne trois voies (7) et constitués par un premier conduit (8) d'un dispositif d'échangeur de chaleur et par un second conduit (9) de 15 dérivation, notamment de type by-pass et, d'autre part encore, un collecteur (10) raccordé aux deux conduits parallèles (8; 9) et destiné à être raccordé à une conduite avale (6'), caractérisé par le fait qu'il comporte, au niveau du conduit de dérivation (9), des moyens (11) pour compenser le différentiel 20 de dilatation entre les deux conduits parallèles (8; 9).
2. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'implantation des moyens de compensation (11) le long du conduit de dérivation (9) est déterminée en fonction des performances acoustiques et/ou 25 mécaniques de l'élément d'échappement (3).
3. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de compensation (11) sont implantés entre la partie médiane du conduit de dérivation (9) et le collecteur 30 (10), de préférence à proximité de ce dernier (10).
4. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de compensation (11) sont constitués par une portion (12) du conduit de dérivation (9) présentant au moins 35 une déformation (13) s'étendant sur une partie au moins, voire 2905978 12 et de préférence sur l'intégralité, du pourtour de ce conduit de dérivation (9).
5. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la déformation (13) 5 de la portion (12) de conduit de dérivation (9) est constituée par au moins un bourrelet, au moins une ondulation (14), au moins un pli, au moins une dent de scie, au moins une rainure, au moins une nervure ou analogue.
6. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que la déformation (13) de la portion (12) de conduit de dérivation (9) est constituée par une structure en accordéon de ce conduit de dérivation (9).
7. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le conduit de dérivation (9) est constitué par deux portions de tube (15; 16) raccordées entre elles par l'intermédiaire des moyens de compensation (11).
8. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens de compensation (11) sont, au moins en partie, constitués, d'une part, par des moyens d'emboîtement (18) définis au niveau de l'une (15) des portions de tube et, d'autre part, par des moyens d'emboîtement complémentaires (19) définis au niveau de l'autre portion de tube (16), lesdits moyens d'emboîtement (18) et lesdits moyens d'emboîtement complémentaires (19) étant conçus pour coopérer avec possibilité de coulissement de ces moyens (18; 19) les uns (18; 19) par rapport aux autres (19; 18).
9. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens de compensation (11) sont complétés par un manchon isolant interposé entre les moyens d'emboîtement (18) et les moyens d'emboîtement complémentaires (19).
10. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon l'une 35 quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le conduit de dérivation (9) comporte un raccord de 2905978 13 dilatation (17), d'une part, constituant, au moins en partie, les moyens de compensation (11) et, d'autre part, rendu solidaire, plus particulièrement au niveau de ses extrémités, de chacune des deux portions de tubes (15; 16) du conduit de 5 dérivation (9), ceci par soudure, agrafage ou analogue.
11. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon les revendications 7 et 10, caractérisé par le fait que le raccord de dilatation (17) est constitué par un manchon déformable ou un tube flexible (20) emmanché, selon le cas, à l'intérieur ou 10 autour de l'une au moins des deux portions de tubes (15; 16) du conduit de dérivation (9).
12. Elément (3) de ligne d'échappement (1) selon les revendications 8 et 10, caractérisé par le fait que le raccord de dilatation (17) est constitué par un manchon déformable ou un 15 tube flexible (20) emmanché autour des deux portions de tube (15; 16) du conduit de dérivation (9).
13. Elément de ligne d'échappement selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé par le fait que le tube flexible (20) est constitué par un enroulement en spirale d'une 20 bande, notamment métallique, dans laquelle les spires sont décalées longitudinalement tout en étant superposées.
14. Ligne d'échappement (1) des gaz issus de la combustion d'un carburant au sein d'un moteur thermique (2), caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément 25 d'échappement (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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