FR2925609A1 - Collecteur d'admission pourvu d'un dispositif d'injection de gaz d'echappement - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne, comprenant un conduit d'admission (2) d'air frais tubulaire et un dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement.Collecteur, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est monté sur le collecteur d'admission (1) au niveau d'une ouverture (5) réalisée dans la paroi du conduit d'admission (2) et est sous la forme d'un embout ou élément creux relié à une conduite de recirculation des gaz d'échappement par une extrémité et fermé au niveau de son autre extrémité et muni, sur sa paroi latérale, d'au moins une buse (7) d'injection des gaz d'échappement débouchant, en position de montage, dans le conduit d'admission (2) et dont la portion de paroi latérale (8) comportant ladite au moins une buse (7) s'étend, dans cette position de montage, sensiblement tangentiellement à la paroi intérieure dudit conduit d'admission (2).
Description
La présente invention concerne le domaine des équipements des véhicules à moteur à combustion interne, plus particulièrement les systèmes d'admission d'air de ces véhicules. L'invention porte plus spécifiquement sur un collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation ou réinjection des gaz d'échappement et a pour objet un collecteur d'admission pour moteur à combustion interne, pourvu d'un dispositif d'injection d'une partie des gaz d'échappement monté sur le conduit d'admission d'air frais tubulaire dudit collecteur.
La recirculation des gaz d'échappement ou gaz EGR est en général réalisée par l'intermédiaire d'un embout raccordé au collecteur d'admission. La mise en oeuvre de cette recirculation s'expose à deux principales difficultés. En premier lieu, la configuration des dispositifs permettant d'injecter les gaz d'échappement dans le collecteur d'admission et leur montage sur ledit collecteur d'admission ne permettent pas toujours d'obtenir un mélange homogène desdits gaz avec l'air frais. Il en résulte des combustions de qualité inégale selon les cylindres, et donc une dégradation du fonctionnement du moteur.
La seconde difficulté à surmonter est liée aux matériaux utilisés. En effet, les collecteurs ou répartiteurs d'admission sont généralement réalisés en des matériaux thermoplastiques, ce pour des raisons de coûts de revient, de poids et de souplesse dans les possibilités de configuration. Or, ces matériaux thermoplastiques présentent généralement des températures de fusion largement inférieures à la température des gaz d'échappement à recirculer par injection dans le collecteur ou répartiteur. Pour surmonter cette incompatibilité manifeste, divers dispositifs de refroidissement, de découplement thermique ou analogue ont déjà été proposés.
Néanmoins, ces dispositifs connus présentent un ou plusieurs des inconvénients suivants : structure complexe, coût de revient élevé, encombrement important, poids important, perte de charge trop importante. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités. -2- A cet effet, elle a pour objet un collecteur d'admission pour moteur à combustion interne, comprenant un conduit d'admission d'air frais tubulaire et un dispositif d'injection des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le dispositif d'injection des gaz d'échappement est monté sur le collecteur d'admission au niveau d'une ouverture réalisée dans la paroi du conduit d'admission et est sous la forme d'un embout ou élément creux relié à une conduite de recirculation des gaz d'échappement par une extrémité et fermé au niveau de son autre extrémité, et muni, sur sa paroi latérale, d'au moins une buse d'injection des gaz d'échappement débouchant, en position de montage, dans le conduit d'admission et dont la portion de paroi latérale comportant ladite au moins une buse s'étend, dans cette position de montage, sensiblement tangentiellement à la paroi intérieure dudit conduit d'admission. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective du conduit d'admission du collecteur selon l'invention, sur lequel est monté un dispositif d'injection d'une partie des gaz de recirculation, et la figure 2 est une vue en coupe du collecteur représenté à la figure 1, selon un plan transversal au conduit d'admission. Les figures annexées représentent un collecteur d'admission 1 pour moteur à combustion interne, comprenant un conduit d'admission 2 d'air frais tubulaire et un dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement est monté sur le collecteur d'admission 1 au niveau d'une ouverture 5 réalisée dans la paroi du conduit d'admission 2 et est sous la forme d'un embout ou élément creux relié à une conduite de recirculation des gaz d'échappement par une extrémité et fermé au niveau de son autre extrémité et muni, sur sa paroi latérale, d'au moins une buse 7 d'injection des gaz d'échappement débouchant, en position de montage, dans le conduit d'admission 2 et dont la portion de paroi latérale 8 comportant ladite au moins une buse 7 s'étend, dans cette position de montage, sensiblement tangentiellement à la paroi intérieure dudit conduit d'admission 2. Une telle disposition du dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement permet de limiter les pertes de charge dans le conduit -3-d'admission 2 en n'entravant pas l'écoulement de l'air frais dans ce dernier. La ou les buses 7 peuvent ainsi injecter les gaz d'échappement dans le flux d'air frais circulant dans le conduit d'admission 2 dans un plan perpendiculaire à la génératrice dudit conduit d'admission, correspondant également à la génératrice du flux d'air frais circulant dans le conduit d'admission 2. Cette injection latérale favorise avantageusement le mélange des deux fluides, de sorte que ce dernier est homogène avant d'arriver dans la ou les chambres d'admission ou plénums du collecteur d'admission 1 et permet de garantir une combustion similaire dans chaque cylindre.
En outre, cette injection latérale permet, comme cela est décrit ci-après, de préserver la paroi du conduit d'admission 2 d'un impact direct du flux entrant de gaz EGR chauds et dirige ce dernier vers la génératrice du conduit d'admission 2. Le collecteur ou répartiteur d'admission 1 selon l'invention peut, bien entendu, comporter une ou plusieurs chambres ou plénums. De manière caractéristique, et selon une disposition préférée, la portion de paroi latérale 8 comportant au moins une buse 7 peut être en saillie de quelques millimètres dans le conduit d'admission 2 par rapport à la paroi intérieure dudit conduit d'admission 2. Ce dépassement est de préférence inférieur à trois millimètres, et est par exemple compris dans l'intervalle de un à trois millimètres. Le dépassement étant très faible, il ne perturbe pas de manière importante le flux d'air frais circulant dans le conduit d'admission 2 et présente l'avantage de pouvoir injecter directement les gaz d'échappement dans le flux d'air frais, sans que ces derniers, dont la température est supérieure à la température de fusion du matériau formant le conduit d'admission 2, n'entrent avant en contact avec la paroi dudit conduit d'admission 2. Il ressort donc de cette disposition en saillie une amélioration du mélange des deux fluides et une injection des gaz d'échappement chauds sans contact avec la paroi du conduit d'admission 2.
En outre, le mélange des deux fluides, à savoir le mélange des gaz d'échappement chauds avec l'air d'admission plus froid permet de réduire la température des gaz d'échappement dans le conduit d'admission 2. Dans ces conditions, il peut être envisagé de réaliser l'ouverture 5 dans la paroi d'un conduit d'admission 2 le plus en amont possible de la ou des chambres d'admission, pour profiter au maximum de la baisse de température due au mélange des deux fluides, avant l'arrivée de ces derniers dans la ou les chambres. -4- Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement peut être cintré selon un arc circulaire ou elliptique au moins au niveau de son extrémité libre de manière à former déflecteur de sortie pour les gaz d'échappement traversant ledit dispositif d'injection et présenter au moins une buse 7 au niveau de sa zone cintrée. Le flux sortant des buses 7 peut ainsi être dirigé vers la génératrice du conduit d'admission 2 selon une trajectoire centripète, ce qui facilite encore le mélange avec l'air d'admission et permet également d'éviter que les gaz d'échappement sortant desdites buses 7 entrent en contact avec les parois intérieures du conduit d'admission 2. Bien entendu, le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement peut ne pas être cintré et présenter une forme rectiligne. En outre, le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement peut être muni de plusieurs buses 7 réalisées sous la forme d'ouvertures dans la paroi latérale 8 dudit dispositif d'injection, de même forme ou de formes différentes. La forme et la position des ouvertures ont une influence sur la manière dont les gaz d'échappement sont injectés dans le conduit d'admission 2, ainsi que sur le volume injecté. Cela permet de réaliser un dispositif d'injection 4 adapté aux besoins spécifiques du moteur.
A cet effet, et de manière caractéristique, le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement peut être muni de deux buses 7 réalisées sous la forme d'ouvertures réalisées dans sa paroi latérale 8, la première desdites ouvertures formant buse étant de forme quadrangulaire, réalisée au niveau de l'extrémité libre du dispositif d'injection et de dimension supérieure à la seconde desdites ouvertures formant buse et de forme circulaire. L'ouverture au niveau de l'extrémité libre du dispositif d'injection 4 est plus grande que l'autre ouverture car la pression du fluide au niveau de l'extrémité dudit dispositif d'injection 4 est moins élevée qu'à un niveau en amont, et la différence de dimension permet d'obtenir une injection de gaz EGR par les deux ouvertures. Les figures annexées représentent une telle configuration dans laquelle les deux ouvertures permettent de diriger le flux de gaz d'échappement vers la partie centrale ou génératrice du conduit d'admission 2 et favorisent ainsi le mélange des gaz et donc un refroidissement suffisant de ces derniers avant leur contact avec la paroi du conduit d'admission 2. Il a été constaté que pour des gaz d'échappement injectés dans le conduit d'amission 2 à une température d'environ 500°C, la -5- température des gaz au niveau des parois intérieures dudit conduit d'admission 2 ne dépasse pas 180°C, ce qui rend donc possible la réalisation du conduit d'admission en une matière thermoplastique. Selon l'invention, le conduit d'admission 2 d'air frais peut être réalisé en un matériau thermoplastique et le collecteur 1 peut comprendre, au niveau de la paroi extérieure de son conduit d'admission 2, un moyen de montage 3 du dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement hors de contact avec le conduit d'admission 2. Un tel moyen de montage 3 doit permettre, en relation avec la forme et le montage spécifique du dispositif d'injection 4 décrits précédemment, d'injecter des gaz d'échappement à une température élevée dans un conduit d'admission 2 en matière thermoplastique. Le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement peut, quant à lui, être réalisé à partir de l'un des matériaux suivants : un métal, un matériau thermoplastique ou un matériau thermodurcissable, telle qu'une résine phénolique, par exemple. De préférence, le moyen de montage 3 peut être sous la forme d'une portion de conduite disposée latéralement au conduit d'amission 2, autour de l'ouverture 5 réalisée dans la paroi dudit conduit d'admission 2, et dont la génératrice est perpendiculaire à la génératrice du conduit d'admission 2, et ladite portion de conduite peut présenter un épaulement 9 au niveau de son extrémité libre, auquel est susceptible d'être fixé un flasque 10 du dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement. De cette manière, le conduit d'admission 2 n'est pas en contact avec les parois chaudes du dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement. Ce dernier est donc monté sur le collecteur 1 par l'intermédiaire de son flasque 10 qui constitue le seul élément en contact avec le collecteur 1 et ceci, avec l'épaulement 9 de la portion de conduite formant le moyen de montage 3. De préférence, cette portion de conduite présente une forme telle qu'hormis son épaulement 9, elle ne présente, en position de montage, aucune autre portion en contact avec le dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement et qu'elle englobe ledit dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement tandis que ces parois sont espacées de ce dernier. En vue d'aboutir à un assemblage précis, rigide et résistant entre le dispositif d'injection 2 et le moyen d'assemblage 3, ce dernier peut présenter des sites de fixation au niveau de ses parois formant l'épaulement 9. -6- L'invention prévoit encore que la portion de conduite formant le moyen de montage 3 du dispositif d'injection 4 des gaz d'échappement est réalisée d'un seul tenant avec le conduit d'admission 2, par exemple par un procédé de moulage par injection.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (9)
1. Collecteur d'admission (1) pour moteur à combustion interne, comprenant un conduit d'admission (2) d'air frais tubulaire et un dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est monté sur le collecteur d'admission (1) au niveau d'une ouverture (5) réalisée dans la paroi du conduit d'admission (2) et est sous la forme d'un embout ou élément creux relié à une conduite de recirculation des gaz d'échappement par une extrémité et fermé au niveau de son autre extrémité et muni, sur sa paroi latérale, d'au moins une buse (7) d'injection des gaz d'échappement débouchant, en position de montage, dans le conduit d'admission (2) et dont la portion de paroi latérale (8) comportant ladite au moins une buse (7) s'étend, dans cette position de montage, sensiblement tangentiellement à la paroi intérieure dudit conduit d'admission (2).
2. Collecteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce la portion de paroi latérale (8) comportant au moins une buse (7) est en saillie de quelques millimètres dans le conduit d'admission par rapport à la paroi intérieure dudit conduit d'admission (2).
3. Collecteur, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est cintré selon un arc circulaire ou elliptique au moins au niveau de son extrémité libre de manière à former déflecteur de sortie pour les gaz d'échappement traversant ledit dispositif d'injection et en ce qu'il présente au moins une buse (7) au niveau de sa zone cintrée.
4. Collecteur, selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est muni de plusieurs buses (7) réalisées sous la forme d'ouvertures dans la paroi latérale (8) dudit dispositif d'injection, de même forme ou de formes différentes.
5. Collecteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est muni de deux buses (7) réalisées sous la forme d'ouvertures réalisées dans sa paroi latérale (8), la première desdites ouvertures formant buse étant de forme quadrangulaire, réalisée au niveau de l'extrémité libre du dispositif d'injection et de-8- dimension supérieure à la seconde desdites ouvertures formant buse et de forme circulaire.
6. Collecteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit d'admission (2) d'air frais est réalisé en un matériau thermoplastique et en ce que le collecteur comprend, au niveau de la paroi extérieure de son conduit d'admission (2), un moyen de montage (3) du dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement hors de contact avec le conduit d'admission (2).
7. Collecteur, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est réalisé à partir de l'un des matériaux suivants : un métal, un matériau thermoplastique ou un matériau thermodurcissable.
8. Collecteur, selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le moyen de montage (3) est sous la forme d'une portion de conduite disposée latéralement au conduit d'amission (2), autour de l'ouverture (5) réalisée dans la paroi dudit conduit d'admission (2), et dont la génératrice est perpendiculaire à la génératrice du conduit d'admission (2), et en ce que ladite portion de conduite présente un épaulement (9) au niveau de son extrémité libre, auquel est susceptible d'être fixé un flasque (10) du dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement.
9. Collecteur, selon la revendication 8, caractérisé en ce que la portion de conduite formant le moyen de montage (3) du dispositif d'injection (4) des gaz d'échappement est réalisée d'un seul tenant avec le conduit d'admission (2).
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Legal Events
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