DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale l'agencement des 5 différents composants d'un moteur à combustion interne dans un espace réduit. Elle concerne plus particulièrement un pot catalytique comportant une enveloppe principale qui présente une sortie dirigée suivant un axe principal, et un collecteur dans lequel débouche la sortie de l'enveloppe principale et qui présente un orifice de sortie à raccorder à une conduite d'évacuation de gaz 10 d'échappement. Elle concerne également un moteur à combustion interne comportant un bloc-moteur délimitant des cylindres, une ligne d'admission d'air frais qui prend naissance dans l'atmosphère et qui débouche dans les cylindres, et une ligne d'échappement de gaz d'échappement qui prend naissance dans lesdits cylindres 15 et qui débouche dans l'atmosphère. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Un pot catalytique est généralement utilisé dans les lignes d'échappement des moteurs à combustion interne pour traiter les gaz d'échappement avant que ceux-ci ne soient évacués vers l'atmosphère, de 20 manière à réduire les rejets polluants du moteur. On connaît du document FR 2 893 098 un pot catalytique tel que précité. Dans ce document, l'enveloppe principale présente une forme globalement cylindrique de révolution autour de l'axe principal. Le collecteur forme quant à lui un bouchon à la sortie de l'enveloppe 25 principale, et présente un conduit latéral qui délimite à son extrémité l'orifice de sortie des gaz d'échappement. Ce conduit latéral s'étend suivant un axe perpendiculaire à l'axe principal. L'architecture de ce pot catalytique, avec une évacuation des gaz prévue 30 non pas dans l'axe de l'enveloppe principale mais sur le côté de celle-ci, permet de réduire la longueur du pot catalytique. Cette architecture est toutefois relativement contraignante, puisqu'elle nécessite de prévoir un espace suffisant sur le côté du pot catalytique, de manière à pouvoir raccorder une conduite d'évacuation à l'orifice de sortie du collecteur. 2 2983521 OBJET DE L'INVENTION La présente invention propose alors un nouveau pot catalytique, qui nécessite un espace réduit pour son installation dans l'espace dédié au moteur. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un pot catalytique tel que défini dans l'introduction, dans lequel l'orifice de sortie prévu dans le collecteur débouche à la périphérie de l'enveloppe principale, suivant une direction parallèle ou inclinée de moins de 45 degrés par rapport à l'axe principal, et suivant un sens opposé au sens de sortie des gaz d'échappement hors de l'enveloppe principale.
La demanderesse a observé que la solution la moins encombrante pour raccorder la conduite d'évacuation à l'orifice de sortie du pot catalytique consiste à faire en sorte que la conduite d'évacuation longe l'enveloppe principale du pot catalytique. Avec le pot catalytique décrit dans le document FR 2 893 098, la mise en 15 oeuvre de cette solution technique consisterait à utiliser une conduite d'évacuation coudée à 90 degrés. Or, le cintrage d'une telle conduite d'évacuation ne permettrait pas de le couder avec un rayon de courbure suffisamment réduit. Les contraintes liées aux opérations de cintrage ne permettent en effet pas de couder un conduit avec un 20 rayon de courbure inférieur à une fois et demi son diamètre. Par conséquent, une fois raccordée, la conduite d'évacuation coudée se trouverait espacée de l'enveloppe principale du pot catalytique, au détriment de la compacité de l'ensemble. Au contraire, grâce à l'invention, on oriente l'orifice de sortie du pot 25 catalytique de telle sorte qu'une conduite d'évacuation rectiligne, une fois branchée sur celui-ci, longe l'enveloppe principale du pot catalytique, au bénéfice de la compacité de l'ensemble. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du pot catalytique conforme à l'invention sont les suivantes : 30 - la direction dudit orifice de sortie est parallèle à l'axe principal ; - ledit collecteur est réalisé en deux parties, dont une partie de fond qui délimite une cavité ouverte vers l'enveloppe principale, et un couvercle qui ferme ladite cavité, en bordant une partie de la périphérie de l'enveloppe principale et en délimitant ledit orifice de sortie ; 3 2983521 - ledit couvercle est sensiblement plat ; - ledit couvercle est soudé sur la partie de fond et sur le bord de l'enveloppe principale ; - ladite partie de fond est soudée sur l'enveloppe principale ; 5 - ladite partie de fond présente une ouverture latérale à raccorder à une conduite de recirculation des gaz d'échappement ; - il est prévu une partie d'entrée qui délimite un orifice d'arrivée des gaz d'échappement dirigé suivant l'axe principal et qui débouche dans l'enveloppe principale, et ladite enveloppe principale présente une forme cylindrique suivant 10 l'axe principal. L'invention propose également un moteur à combustion interne tel que défini dans l'introduction, dans lequel ladite ligne d'échappement comporte un pot catalytique tel que précité et une conduite d'évacuation des gaz d'échappement qui prend naissance dans l'orifice de sortie du collecteur du pot catalytique.
Avantageusement, ladite conduite d'évacuation est soudée par son embouchure sur le bord de l'orifice de sortie du collecteur du pot catalytique. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 20 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée du pot 25 catalytique et de la conduite d'évacuation du moteur à combustion interne de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue schématique en perspective assemblée du pot catalytique et de la conduite d'évacuation du moteur à combustion interne de la figure 1. 30 Dans la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés suivant le sens de l'écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement de l'air frais dans l'atmosphère jusqu'à la sortie des gaz brûlés dans l'atmosphère. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1 de véhicule automobile, qui comprend un bloc-moteur 10 4 2983521 pourvu d'un vilebrequin et de quatre pistons (non représentés) logés dans quatre cylindres 11. Ce moteur est ici à allumage par compression (Diesel). Il pourrait également être à allumage commandé (Essence). En amont des cylindres 11, le moteur à combustion interne 1 comporte 5 une ligne d'admission 20 qui prélève l'air frais dans l'atmosphère et qui débouche dans un répartiteur d'air 24 agencé pour répartir l'air frais vers chacun des quatre cylindres 11 du bloc-moteur 10. Cette ligne d'admission 20 comporte, dans le sens d'écoulement de l'air frais, un filtre à air 21 qui filtre l'air frais prélevé dans l'atmosphère, un 10 compresseur 22 qui comprime l'air frais filtré par le filtre à air 21 et un refroidisseur d'air principal 23 qui refroidit cet air frais comprimé. En sortie des cylindres 11, le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'échappement 30 qui s'étend depuis un collecteur d'échappement 31 dans lequel débouchent les gaz qui ont été préalablement brûlés dans les 15 cylindres 11, jusqu'à un silencieux d'échappement 36 permettant de détendre les gaz brûlés avant qu'ils ne soient évacués dans l'atmosphère. Elle comporte par ailleurs, dans le sens d'écoulement des gaz brûlés, une turbine 32 qui est entraînée en rotation par le flux de gaz brûlés sortant du collecteur d'échappement 31, et un pot catalytique 100 de traitement des gaz 20 brûlés. Pour entraîner le compresseur 22 en rotation, la turbine 32 est couplée à celui-ci par des moyens de couplage mécanique tels qu'un simple arbre de transmission. Ici, le moteur à combustion interne 1 comporte également une ligne de 25 recirculation des gaz brûlés à haute pression depuis la ligne d'échappement 30 vers la ligne d'admission 20. Cette ligne de recirculation est communément appelée ligne EGR-HP 40, conformément à l'acronyme anglo-saxon « Exhaust Gaz Recirculation - High Pressure ». Elle prend naissance dans la ligne d'échappement 30, entre le collecteur d'échappement 31 et la turbine 32, et elle 30 débouche dans la ligne d'admission 20, directement en amont du répartiteur d'air 25. Cette ligne EGR-HP 40 permet de prélever une partie des gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 30, appelés gaz EGR-HP, pour la réinjecter dans les cylindres 11 afin de réduire les émissions polluantes du moteur, et en particulier les émissions d'oxydes d'azote. Cette ligne EGR-HP 40 comporte un refroidisseur secondaire 42 pour refroidir les gaz EGR-HP, et une vanne EGR-HP 41 pour réguler le débit de gaz EGR-HP débouchant dans le répartiteur d'air 24. Le moteur à combustion interne 1 comporte aussi une ligne de recirculation des gaz brûlés à basse pression depuis la ligne d'échappement 30 vers la ligne d'admission 20. Cette ligne de recirculation est communément appelée ligne EGR-LP 40, conformément à l'acronyme anglo-saxon « Exhaust Gaz Recirculation - Low Pressure ». Elle prend naissance dans la ligne d'échappement 30, à la sortie du pot catalytique 33, et débouche dans la ligne d'admission 20, entre le filtre à air 21 et le compresseur 22. Cette ligne EGR-LP 50 permet de prélever une partie des gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 30, appelés gaz EGR-LP, pour la réinjecter dans les cylindres 11 afin également de réduire les émissions polluantes du moteur. Elle comporte une vanne de régulation 51 du débit de gaz EGR-LP, appelée vanne EGR-LP. Le moteur à combustion interne 1 comporte par ailleurs une ligne d'injection 60 de carburant dans les cylindres 11. Cette ligne d'injection 60 comporte un réservoir de carburant 61 et une pompe d'injection 62 agencée pour prélever le carburant dans le réservoir 61 afin de l'amener sous pression dans un rail de distribution 63. Cette ligne d'injection 60 comporte en outre quatre injecteurs 64 dont les entrées communiquent avec le rail de distribution 63 et dont les sorties débouchent respectivement dans les quatre cylindres 11. Pour piloter les différents organes du moteur à combustion interne 1, il est prévu un calculateur 70 comportant un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), des convertisseurs analogiques-numériques (A/D), et différentes interfaces d'entrée et de sortie.
Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 70 est notamment adapté à recevoir de différents capteurs 71, 72 des signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du moteur et aux conditions climatiques. Grâce à ses interfaces de sortie, le calculateur 70 est adapté à transmettre des signaux de sortie pour piloter les différents organes du moteur, 30 notamment les vannes EGR-HP 41 et EGR-LP 51. Le pot catalytique 100 est ici un catalyseur trois voies qui présente une partie de catalyse par oxydation (pour traiter les hydrocarbures imbrûlés HC et le monoxyde de carbone CO contenus dans les gaz d'échappement), une partie de filtrage des particules (pour capter les particules solides en suspension dans ces gaz d'échappement) et une partie de piégeage des oxydes d'azote (on parle de « Nox-Trap »). En variante, il pourrait seulement comporter une ou deux des fonctions précitées.
Sur les figures 2 et 3, on a représenté ce pot catalytique 100 en détail. On peut ainsi observer qu'il comporte une enveloppe 110, flanquée à une extrémité avant 112 d'un embout d'entrée 150 qui délimite un orifice d'entrée 151 de gaz brûlés dans le pot catalytique, et à une extrémité arrière 111 d'un collecteur 120 qui délimite un orifice de sortie 141 des gaz brûlés hors du pot 10 catalytique. L'enveloppe 110 est ici formée d'une fine plaque de tôle repliée et soudée en forme de cylindre de révolution autour d'un axe principal A1. Cette enveloppe 110 loge notamment une structure en nid d'abeille (non visible sur les figures) qui définit une pluralité de conduits rectilignes d'axes 15 parallèles à l'axe principal A1, le long desquels s'écoulent les gaz d'échappement. Ces conduits rectilignes sont recouverts de différentes couches catalytiques pour oxyder et piéger les éléments polluants contenus dans les gaz d'échappement. La longueur de la structure en nid d'abeille est sensiblement égale à la longueur de l'enveloppe 110. 20 L'embout d'entrée 150 est formé d'une fine plaque de tôle repliée et soudée en forme de cône tronqué de révolution autour de l'axe principal A1. Il présente une extrémité arrière (qui correspond à la base du cône tronqué) de diamètre égal au diamètre de l'enveloppe 110, par lequel il se raccorde à l'extrémité avant 112 de l'enveloppe 110. 25 Il présente aussi une extrémité avant (qui correspond au sommet du cône tronqué) qui est légèrement évasée et qui délimite ledit orifice d'entrée 151. Le collecteur 120 est quant à lui prévu pour, d'une part, se raccorder à l'extrémité de sortie 111 de l'enveloppe 110, et pour, d'autre part, délimiter ledit orifice de sortie 141 des gaz d'échappement hors du pot catalytique 100. 30 Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le collecteur 120 est conçu de telle sorte que son orifice de sortie 141 débouche à la périphérie de l'enveloppe 110, c'est-à-dire sur le côté extérieur de l'enveloppe 110, suivant une direction A2 parallèle ou inclinée de moins de 45 degrés par rapport à l'axe principal A1, et suivant un sens opposé au sens de sortie des gaz d'échappement hors de l'enveloppe principale 110. Autrement formulé, le collecteur 120 présente une forme telle qu'il force les gaz brûlés à réaliser sensiblement un demi-tour, de manière qu'ils débouchent par l'orifice de sortie 141 suivant un sens inverse à leur sens de circulation dans l'enveloppe 110. Préférentiellement, la direction A2 de l'orifice de sortie 141 (c'est-à-dire la direction orthogonale au plan de l'orifice de sortie 141) est parallèle à l'axe principal Al. Ainsi, une partie sensiblement rectiligne d'une conduite d'évacuation 34 10 peut être branchée par son embouchure 34A sur cet orifice de sortie 141, de telle manière que cette partie sensiblement rectiligne longe l'enveloppe 110 à une distance de cette dernière sensiblement constante. Préférentiellement, le bord de l'orifice de sortie 141 est situé à une distance du côté de l'enveloppe 110 qui est inférieure à la plus grande dimension 15 de l'orifice de sortie 141 (c'est-à-dire ici qui est inférieure au diamètre de l'orifice de sortie). Cet espace permet d'installer un cordon de soudure. Comme cela apparaît sur la figure 2, pour faciliter sa fabrication, le collecteur 120 est alors réalisé en deux parties, dont un fond 130 incurvé qui délimite une cavité 131 ouverte vers l'avant, et un couvercle 140 qui ferme une 20 partie de l'ouverture avant de la cavité 131 et qui délimite ledit orifice de sortie 141. La cavité 131 présente une profondeur au moins égale au diamètre de l'orifice de sortie 141. Le fond 130 comporte un bord avant 133 s'étendant dans un plan 25 orthogonal à l'axe principal A1, qui présente une forme d'oeuf avec une partie en arc-de-cercle 133A de diamètre sensiblement égal au diamètre de l'enveloppe 110, une partie opposée en arc-de-cercle 133B de diamètre inférieur, et deux parties droites 133C, 133D qui relient les extrémités de ces deux parties en arcsde-cercles. 30 Le fond 130 est ici issu d'une opération d'emboutissage et de découpe d'une tôle. Le couvercle 140 présente quant à lui une forme plane. Il présente un bord avec une partie concave 143A en arc-de-cercle de diamètre égal au diamètre de l'enveloppe 110 (qui est conçue pour border une partie de la périphérie de l'enveloppe 110), une partie convexe 143B en arc-decercle de diamètre inférieur, et deux parties droites 143C, 143D qui relient les extrémités de ces deux parties en arcs-de-cercles. Le couvercle 140 est issu d'une simple opération de découpe d'une tôle.
Les quatre éléments constitutifs du pot catalytique 100 sont ici réalisés en acier inoxydable et sont assemblés au moyen de trois opérations de soudage successives. La première opération de soudage consiste à souder la partie convexe 143B et les parties droites 143C, 143D du bord du couvercle 140 aux parties 10 133B, 133C, 133D de formes correspondantes du bord du fond 130 du collecteur 120. A l'issue de cette opération, la partie concave 143A du couvercle 140 et la partie en arc-de-cercle 133A du fond 130 du collecteur 120 délimitent entre elles une large ouverture circulaire de diamètre sensiblement égal au diamètre de 15 l'enveloppe 110. La seconde opération de soudage consiste alors à souder le bord de l'extrémité de sortie 111 de l'enveloppe 110 sur le bord de cette large ouverture circulaire. La troisième opération de soudage consiste ensuite à souder le bord 20 d'extrémité arrière de l'embout 150 sur le bord d'extrémité avant 112 de l'enveloppe 110. Une fois le pot catalytique 100 assemblé, il est prévu une dernière opération de soudage de l'embouchure 34A de la conduite d'évacuation 34 sur le bord de l'orifice de sortie 141. 25 Le pot catalytique 100 est alors livré sous cette forme aux opérateurs en charge de l'assemblage du moteur à combustion interne 1, de manière à faciliter leur travail. Cet ensemble présente en effet alors un encombrement réduit, ce qui facilite sa mise en place dans le moteur ainsi que la connexion du débouché 34B 30 de la conduite d'évacuation 34, à l'aide de la bride 35. Comme le montrent les figures 2 et 3, le fond 130 du collecteur 120 porte par ailleurs un conduit latéral qui s'ouvre d'un côté sur la cavité 131 et de l'autre sur l'extérieur, via un orifice 132. L'extrémité libre de ce conduit latéral est ici bordé d'une bride 133 permettant le raccord aisé du pot catalytique 100 à la ligne 9 2983 521 EGR-LP 50 (basse pression). 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. 5 On pourrait notamment prévoir que le couvercle soit non pas plat, mais qu'il présente deux pans inclinés l'un par rapport à l'autre, d'un angle inférieur à 45 degrés. Dans cette variante, l'orifice de sortie du collecteur sera alors dirigé suivant un axe non pas parallèle à l'axe principal, mais incliné par rapport à celui-ci. Cette variante permettra ainsi d'adapter la forme de l'ensemble comprenant le pot catalytique et la conduite d'évacuation à la forme du reste du moteur.