FR2967215A1 - Collecteur de repartition de gaz et module d'admission de gaz correspondant - Google Patents

Collecteur de repartition de gaz et module d'admission de gaz correspondant Download PDF

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Abstract

Collecteur de répartition (8) de gaz dans des conduits d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile, lesdits conduits d'admission étant répartis selon au moins deux groupes distants, chaque conduit d'un groupe alimentant un même cylindre du moteur qu'un conduit de l'autre groupe, ledit collecteur (8) comprenant : - un carter (10) de collecteur apte à être traversé par un flux de gaz d'admission; - un conduit d'injection (14) pour injecter un flux de gaz d'échappement recirculés dans le flux de gaz d'admission, le carter étant apte à diriger le flux de gaz d'admission et le flux de gaz d'échappement recirculés vers les conduits d'admission du moteur et le conduit d'injection (14) étant disposé à l'intérieur du carter (10) de collecteur de façon à pouvoir être positionné entre les deux groupes de conduits d'admission.

Description

Collecteur de répartition de gaz et module d'admission de gaz correspondant La présente invention concerne un collecteur de répartition de gaz dans des conduits d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile. Elle concerne également un module d'admission de gaz comprenant un tel collecteur. Un moteur thermique de véhicule automobile comporte une chambre de combustion, généralement formée par une pluralité de cylindres, dans laquelle un mélange de comburant et de carburant est brûlé pour générer le travail du moteur. Les gaz admis dans la chambre de combustion sont dénommés gaz d'admission.
Dans certains cas, ces gaz d'admission doivent être refroidis avant d'être introduits dans la chambre de combustion ; cette fonction est remplie par un échangeur de chaleur, qui est un refroidisseur. Afin de réduire les émissions polluantes, il est également connu d'introduire dans le flux de gaz d'admission des gaz d'échappement dits "recirculés". Il s'agit de gaz d'échappement prélevés en aval de la chambre de combustion pour être réacheminés (recirculés) vers le flux de gaz d'admission, en amont de la chambre de combustion. Pour cela, on a déjà proposé d'introduire les gaz d'échappement recirculés via un ou plusieurs points d'introduction ménagés dans une canalisation d'admission des gaz s'étendant entre le refroidisseur des gaz d'admission et le moteur, afin que les gaz d'échappement recirculés se mélangent avec les gaz d'admission. Une tendance actuelle vise à rapprocher au maximum l'échangeur de chaleur du moteur. La demande de brevet FR2908833 propose à cet effet un dispositif d'admission de gaz, dans lequel l'échangeur de chaleur et le collecteur d'admission de gaz sont intégrés dans un module unitaire destiné à être fixé sur la culasse du moteur. Cependant, ce dispositif est surtout adapté aux moteurs ayant des conduits d'admission répartis en une seule ligne et l'est moins aux moteurs ayant des conduits d'admission répartis en plusieurs lignes. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.
A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un collecteur de répartition de gaz dans des conduits d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile, lesdits conduits d'admission étant répartis selon au moins deux groupes distants, chaque conduit d'un groupe alimentant un même cylindre du moteur qu'un conduit de l'autre groupe, ledit collecteur comprenant : - un carter de collecteur apte à être traversé par un flux de gaz d'admission; - un conduit d'injection pour injecter un flux de gaz d'échappement recirculés dans le flux de gaz d'admission, le carter étant apte à diriger le flux de gaz d'admission et le flux de gaz d'échappement recirculés vers les conduits d'admission du moteur et le conduit d'injection étant disposé à l'intérieur du carter de collecteur de façon à pouvoir être positionné entre les deux groupes de conduits d'admission.
La disposition particulière du conduit d'injection, selon l'invention, permet une bonne répartition des gaz dans les cylindres du moteur même lorsqu'il y a des distances importantes entre les conduits d'admission d'un même cylindre. Le carter de collecteur pourra comprendre une face d'entrée du flux de gaz d'admission et une face de sortie destinée à se trouver en regard du moteur. La dite face d'entrée est destinée à être assujettie à un échangeur de chaleur et/ou ladite face de sortie est destinée à être assujettie au moteur, notamment sa culasse. Avantageusement, le collecteur comprend des orifices d'admission destinés à être raccordés aux conduits d'admission. De préférence, les orifices d'admission sont alignés en deux groupes distincts et le conduit d'injection est positionné dans une position intermédiaire, notamment centrale, par rapport aux deux groupes d'orifices d'admission. Le positionnement intermédiaire et/ou central du conduit d'injection par rapport aux deux groupes d'orifices d'admission permet d'équilibrer la répartition des gaz d'échappement recirculés dans les cylindres.
Le collecteur pourra comprendre, notamment au niveau de la face de sortie du carter, des pipes d'admission destinées à être insérées dans les conduits d'admission du moteur. Les orifices d'admission sont prévus au niveau desdites pipes. Avantageusement, le conduit d'injection est issu de la face de sortie du carter de collecteur.
Encore avantageusement, le conduit d'injection est de forme rectiligne.
Avantageusement, le conduit d'injection comprend une pluralité d'orifices d'injection orientés en direction des orifices et/ou pipes d'admission. Cela permet une meilleure répartition et un bon mélange des gaz. Avantageusement, les orifices d'injection sont alignés le long du conduit d'injection sur au moins deux lignes. De préférence, les orifices d'injection sont alignés le long du conduit d'injection sur deux lignes pour injecter les gaz d'échappement recirculés selon deux directions opposées, en direction de chaque groupe de conduits d'admission. Avantageusement, le conduit d'injection possédant deux extrémités axiales, ledit conduit d'injection comprend un orifice d'entrée du flux de gaz d'échappement recirculés situé entre les deux extrémités. Encore avantageusement, le conduit d'injection est configuré de façon à défléchir le flux de gaz d'admission. Le profil extérieur du conduit d'injection a ainsi un rôle de déflecteur pour bien diriger les gaz d'admission dans les orifices et/ou pipes d'admission. La présente invention propose également un module d'admission de gaz dans un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant un échangeur de chaleur et un collecteur de répartition des gaz selon l'invention. Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un module d'admission, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe du module d'admission de la figure 1, le plan de coupe étant orthogonal à la face de sortie du carter du collecteur ; - la figure 3 représente une vue en coupe d'un collecteur de répartition de gaz du module de la figure 1, le plan de coupe étant parallèle à la face de sortie du carter du collecteur ; et - la figure 4 représente une vue en perspective du collecteur de répartition de gaz du module de la figure 1.
La figure 1 représente un module d'admission 2. Il permet le mélange d'un flux de gaz d'admission, généralement de l'air frais, comprimé ou non et/ou refroidi ou non, et de gaz d'échappement recirculés, refroidis ou non, en vue de leur admission dans une culasse d'un moteur thermique de véhicule automobile, par exemple de type à quatre cylindres, chaque cylindre comprenant deux soupapes d'admission. Les soupapes d'admission des cylindres sont associées à des conduits d'admission, au niveau de la culasse, répartis selon deux groupes distants de quatre conduits chacun. Le module d'admission 2 comprend une boîte d'entrée 4 d'un flux de gaz d'admission dans un échangeur de chaleur 6. L'échangeur de chaleur 6 est agencé pour échanger de la chaleur avec le flux de gaz d'admission circulant dans l'échangeur.
L'échangeur de chaleur 6 comporte, par exemple, un faisceau d'échange de chaleur formé par une pluralité d'éléments d'échange empilés entre deux plaques d'extrémités, soit une plaque de fond et une plaque de dessus. Les espaces entre les éléments d'échange du faisceau forment des canaux de conduite d'un flux de gaz à refroidir, ici les gaz d'admission. Les éléments d'échange du faisceau sont creux et conduisent un fluide caloporteur, destiné à échanger de la chaleur avec le flux de gaz à refroidir circulant dans les canaux de conduite de fluide et ainsi le refroidir. L'échangeur est muni de tubulures d'entrée/sortie permettant au fluide caloporteur de pénétrer et de sortir du faisceau. L'échangeur de chaleur 6 débouche dans un collecteur de répartition 8 destiné à être relié à la culasse du moteur. Le collecteur de répartition 8 permet une admission répartie, dans la culasse, du flux de gaz issu de l'échangeur de chaleur 6. Le collecteur de répartition 8 comprend un carter 10 de collecteur guidant, ici par l'intermédiaire de huit pipes, les gaz d'admission jusqu'à la culasse du moteur, à travers deux groupes distants de quatre orifices d'admission 12 chacun, destinés à être raccordés aux conduits d'admission de la culasse. Certains des orifices d'admission 12 sont prévus au niveau de projections 13, destinées à être insérées à l'intérieur des conduits d'admission. Il s'agit en particulier des orifices d'admission 12 d'un premier des groupes, celui du bas dans les figures. Ces projections 13 permettent d'assurer une étanchéité radiale avec la culasse alors que l'étanchéité sera de type axial au niveau de l'autre groupe d'orifices d'admission 12.
Le collecteur de répartition 8 comprend également un conduit d'injection 14 pour injecter un flux de gaz d'échappement recirculés dans le flux de gaz d'admission en amont de la culasse. Avantageusement, selon l'invention, le conduit d'injection 14 est disposé à l'intérieur du carter 10 de façon à pouvoir être positionné entre les deux groupes d'orifices d'admission 12. Selon le mode de réalisation représenté sur les dessins, le conduit d'injection 14 comprend des moyens d'injection se présentant sous la forme d'une pluralité d'orifices d'injection 16 orientés en direction des orifices d'admission 12.
Le collecteur de répartition 8 comprend également une entrée d'admission 18 d'un flux de gaz d'échappement recirculés issu d'une ligne d'échappement du moteur. Avantageusement, ainsi qu'il apparaît clairement à la figure 2, le module d'admission 2 se présente sous la forme d'un module unitaire intégrant la boîte d'entrée 4, l'échangeur de chaleur 6 et le collecteur de répartition 8 assujettis les uns aux autres.
Ce module est ainsi destiné à être fixé, en un seul bloc, sur la culasse du moteur. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'échangeur de chaleur 6 forme l'élément structural du module d'admission 2, c'est-à-dire qu'il agit comme un élément de structure porteur du module d'admission. En particulier, un tel élément, de préférence métallique, possède des caractéristiques mécaniques lui permettant de soutenir les autres éléments du module 2, qui sont rapportés sur lui, avant fixation du module sur le moteur. L'échangeur comporte, par exemple, un boîtier, ouvert vers la boîte d'entrée 4 et le collecteur de répartition 8, à l'intérieur duquel le faisceau d'échange de chaleur est placé. Le boîtier d'entrée 4 et/ou le collecteur 8 sont assujettis, notamment, audit boîtier. Les tubulures d'entrée/sortie pour le fluide caloporteur pourront aussi être fixées audit boîtier. Le carter de collecteur 10 comprend une face d'entrée 20 du flux de gaz d'admission dans laquelle débouche la face de sortie du faisceau d'échange de chaleur de l'échangeur 6 et une face de sortie 22 destinée à être reliée à la face d'entrée des gaz de la culasse. Avantageusement, le conduit d'injection 14 est issu de la face de sortie 22 du carter de collecteur 10.
En outre, le positionnement du conduit d'injection 14 entre les deux groupes de conduits d'admission en fait un déflecteur du flux de gaz d'admission pour bien le diriger vers les conduits d'admission. De façon remarquable, cette structure du collecteur de répartition 8 de l'invention ne nécessite donc pas de prévoir un déflecteur distinct. La figure 3 illustre la structure du conduit d'injection 14 plus en détails. Avantageusement, le conduit d'injection 14 est de forme rectiligne. De préférence, il est positionné dans une position centrale/médiane par rapport aux deux groupes des orifices d'admission 12.
Les orifices d'injection 16, dont le nombre et les dimensions ne sont pas limités, sont alignés le long du conduit d'injection 14 sur deux lignes pour injecter les gaz d'échappement recirculés en direction de chaque groupe de conduits d'admission. Cependant, on pourrait avoir des variantes dans lesquelles les orifices d'injection 16 sont répartis sur plus de deux lignes, par exemple en spirale ou en quinconce, etc.
En outre, le conduit d'injection 14 comprend un orifice d'entrée 24 correspondant à l'entrée d'admission 18 du flux de gaz d'échappement recirculés. De préférence, l'orifice d'entrée 24 est situé entre les deux extrémités axiales 26 et 28 du conduit d'injection 14. Ici, il est raccordé au conduit d'injection 14 à une distance de l'une des extrémités dudit conduit sensiblement égale à un quart de la longueur du conduit d'injection 14. Les flèches pleines de la figure 4 illustrent la circulation des gaz recirculés depuis l'entrée d'admission 18 vers le conduit d'injection 14 en passant par l'orifice d'entrée 24. Ensuite, les gaz sont injectés depuis les orifices d'injection 16 vers les orifices d'admission 12, par exemple selon une direction sensiblement orthogonale au flux de gaz d'admission, ce qui favorise le mélange.30

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Collecteur de répartition (8) de gaz dans des conduits d'admission d'un moteur thermique de véhicule automobile, lesdits conduits d'admission étant répartis selon au moins deux groupes distants, chaque conduit d'un groupe alimentant un même cylindre du moteur qu'un conduit de l'autre groupe, ledit collecteur (8) comprenant : - un carter (10) de collecteur apte à être traversé par un flux de gaz d'admission; - un conduit d'injection (14) pour injecter un flux de gaz d'échappement recirculés dans le flux de gaz d'admission, le carter (10) étant apte à diriger le flux de gaz d'admission et le flux de gaz d'échappement recirculés vers les conduits d'admission du moteur et le conduit d'injection (14) étant disposé à l'intérieur du carter (10) de collecteur de façon à pouvoir être positionné entre les deux groupes de conduits d'admission.
  2. 2. Collecteur selon la revendication 1, comprenant des orifices d'admission (12) destinés à être raccordés aux conduits d'admission.
  3. 3. Collecteur selon la revendication 2, dans lequel les orifices d'admission (12) sont alignés en deux groupes distincts et le conduit d'injection (14) est positionné dans une position intermédiaire par rapport aux deux groupes d'orifices d'admission (12).
  4. 4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le carter (10) comprend une face d'entrée (20) du flux de gaz d'admission et une face de sortie (22) destinée à se trouver en regard du moteur et le conduit d'injection (14) est issu de la face de sortie (22) du carter (10) de collecteur.
  5. 5. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit d'injection (14) est de forme rectiligne.
  6. 6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit d'injection (14) comprend une pluralité d'orifices d'injection (16) orientés en direction des orifices d'admission (12).
  7. 7. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel les orifices d'injection (16) sont alignés le long du conduit d'injection (14) sur au moins deux lignes.
  8. 8. Collecteur selon la revendication 7, dans lequel les orifices d'injection (16) sont alignés le long du conduit d'injection (14) sur deux lignes pour injecter les gaz d'échappement recirculés, selon deux directions opposées.
  9. 9. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit d'injection (14) possédant deux extrémités axiales (26,28), ledit conduit d'injection (14) comprend un orifice d'entrée (24) du flux de gaz d'échappement recirculés situé entre les deux extrémités (26,28).
  10. 10. Collecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit d'injection (14) est configuré de façon à défléchir le flux de gaz d'admission.
  11. 11. Module (2) d'admission de gaz dans un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant un échangeur de chaleur (6) et un collecteur de répartition (8) des gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.15
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