WO2006035188A1 - Double-walled exhaust manifold - Google Patents

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WO2006035188A1
WO2006035188A1 PCT/FR2005/050792 FR2005050792W WO2006035188A1 WO 2006035188 A1 WO2006035188 A1 WO 2006035188A1 FR 2005050792 W FR2005050792 W FR 2005050792W WO 2006035188 A1 WO2006035188 A1 WO 2006035188A1
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WO
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collector
tubes
internal
tube
exhaust
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/050792
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French (fr)
Inventor
Stéphane CLAUDINON
Pierre Magoni
Laurent Gueguen
Rémy Priou
Original Assignee
Renault S.A.S.
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1861—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the assembly using parts formed by casting or moulding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/10—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for avoiding stress caused by expansions or contractions due to temperature variations

Definitions

  • the invention relates to a double wall exhaust manifold for a motor vehicle.
  • the invention more particularly relates to a double wall exhaust manifold for a motor vehicle, of the type which comprises at least one internal collector element and an external collector element, of the type in which the internal collector element comprises at least two coaxial tubes slidably fitted one inside the other and of the type in which the outer collector member is integrally molded around the inner collector member with which it determines an internal insulation cavity arranged between the inner collector member and the outer collector member.
  • the document US Pat. No. 4,182,122 describes and represents a collector of the type previously described in which the internal collector element comprises at least one internal T-shaped tube whose central branch is connected to an exhaust duct. of the yoke and whose symmetrical branches, of axis intersecting with the axis of the central branch, are each slidably connected to at least one other inner tube.
  • the inner connector member is separated from the outer collector member by a "T" -shaped and two-part insulator mounted with clearance between the inner collector member and the outer collector member.
  • the insulation makes it possible to prevent the external collector element from being subjected to too high temperatures.
  • it concentrates the heat resulting from the temperature rise of the internal collector element around the latter.
  • the "T" shape of the inner tube mentioned above subjects it to high mechanical stresses when it expands due to the temperature rise of the internal collector element. This expansion, which is not controlled between the central branch and the symmetrical branches of the inner tube "T", can lead to its rupture.
  • the invention overcomes these drawbacks by proposing a collector in which, on the one hand, the outer collector element is isolated from the inner collector element and, on the other hand, in which all the internal tubes of the collector internal collector element are generally elongate tubes slidably mounted in each other so as to absorb the deformations resulting from the temperature rise of the collector during its use.
  • the invention proposes a collector of the type described above, characterized in that the internal collector element comprises at least a first straight rectilinear tube, a first end of which is arranged in the extension of an exhaust duct.
  • a yoke of an associated heat engine and a second end of which is slidably fitted with an intermediate portion of at least one downstream tube of axis intersecting with the axis of said first upstream tube to allow the expansion of said internal element of collector during the temperature rise of the collector.
  • the exhaust manifold comprises at least a second bent upstream tube whose first end is arranged in the extension of an exhaust duct of the cylinder head and whose second end, of axis intersecting with that of the first end, is slidably fitted with the end of a downstream tube,
  • the exhaust manifold comprises at least two downstream tubes, one end of a downstream tube being slidably fitted with the end of the other downstream tube; the outer collector element is molded so as to trap at least a first end of an upstream tube and an end of a downstream tube,
  • the external collector element comprises a bore which communicates with the internal insulation cavity to allow the evacuation of a sand core enabling the isolation cavity to be produced during the molding of said external collector element;
  • the tubes of the internal collector element are made of steel.
  • the invention also proposes a method for manufacturing an exhaust manifold of the type described above, characterized in that it comprises at least:
  • a fourth step of casting said sand core a fifth step during which the tubes of the inner collector member and the sand core are placed in a mold having an impression of the outer collector member,
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a collector according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the collector of Figure 1.
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a collector according to an alternative embodiment;
  • FIG. 4 is a diagrammatic cross-sectional view of the collector of FIG.
  • the figures show the assembly of a double-wall exhaust manifold 10 for a motor vehicle.
  • the collector 10 comprises at least one internal collector element 12 and an external collector element 14.
  • the outer collector member 14 has a first flange 13 which is intended to be fixed to the yoke (not shown) of an associated engine, and a second flange 15 which is intended to be attached to an exhaust line (not shown). represented) of the vehicle.
  • the internal collector element 12 comprises at least two coaxial tubes 16, 18 slidably nested one inside the other, in order to allow a determined dilation of the internal collector member 12 when it is subjected to a rise in temperature.
  • the external collector element 14 is molded integrally around the internal collector element 12 with which it determines an internal insulation cavity 20 arranged between the internal collector element 12 and the external collector element 14.
  • This cavity 20 allows, by a so-called "air knife” phenomenon, to isolate the external collector element 14 from the heat generated by the internal collector element 12 during the temperature rise of the collector 10, without interposing a any insulating coating between the two collector elements 12, 14 which might concentrate the heat on the internal collector element 12.
  • the internal collector element 12 comprises at least a first rectilinear first pipe 22, a first end 24 of which is arranged in the extension of a duct (not shown) of exhaust of a cylinder head of an associated engine and a second end 26 is slidably engaged with an intermediate portion 28 of at least one downstream tube 16, 18 of axis "B" intersecting with the axis "A of said upstream tube 22 to allow the expansion of said internal collector element 12 during the temperature rise of the collector 10.
  • the exhaust manifold 10 comprises at least a second bent upstream tube 30, a first end 32 of which is arranged in the extension of an exhaust duct (not shown) of the cylinder head and whose second end 34, secant axis "B" with T'axe "A" of the first end is slidably engaged with the end 36 of a downstream tube 18.
  • the exhaust manifold 10 comprises at least two downstream tubes 16, 18, end 38 of a downstream tube 16 is slidably engaged with the end 40 of the other downstream tube 18.
  • the collector 10 comprises two straight upstream first tubes 22, a second one upstream tube 30 bent, and two downstream tubes 16, 18 whose intermediate parts 28 receive the first two upstream tubes 22.
  • An end 42 of the downstream tube 16 communicates with an outlet 44 of the manifold 10.
  • the external collector element 14 is molded so as to trap at least a first end 24, 32 of an upstream tube 22, 30 and an end 42 of a downstream tube 16.
  • This configuration obtained during the molding of the outer collector element 14 makes it possible to simply and effectively connect the element 12 of the internal collector to the element 14 of the external collector. It is then the external collector element 14 which is connected respectively to the cylinder head of the associated engine and to the rest of the exhaust system of the vehicle.
  • the tubes 16, 18, 22, 30 of the inner collector member are made of steel to facilitate the trapping of their ends by the outer collector element 14.
  • the external collector element 14 has a bore 46 which communicates with the internal insulation cavity 20 to allow the evacuation of a sand core enabling the insulation cavity 20 to be produced during the molding of said element. 14 external collector.
  • the exhaust manifold 10 can be made very simply by a method which comprises at least:
  • the invention thus makes it possible to simply and efficiently produce a "double-walled" exhaust manifold 10 in which the expansion of the tubes 16, 18, 22, 30 of the internal element 12 is absorbed by mechanical clearances in all directions, so as not to affect the resistance of said collector 10.
  • the end (24) of the first straight rectilinear tube (22) and the first end (32) of the second bent up tube (30) can extend to the first face (13) of the outer collector member (14).
  • the end (42) of the downstream tube (16) can extend to the second face (15) of the outer collector member (14).
  • This variant makes it possible to no longer trap at least a first end 24, 32 of an upstream tube 22, 30 and an end 42 of a downstream tube 16, as described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the ends 24 and 32 which extend to the first face 13 of the outer member 14 may be in contact with the ends of the exhaust ducts of the cylinder head.
  • the end 42 extending to the second face 15 of the outer member 14 may be in contact with one end of the exhaust line of the engine. This configuration ensures a seal to the exhaust gas of the engine.
  • the external element 14 is not in direct contact with the exhaust gas, there is no risk of corrosion.
  • the tubes 22, 30 and 16 are positioned, with respect to the mold used to form the external element 14, in such a way that they protrude from this external element 14 once this molding operation has been completed.
  • the collector 10 may comprise means for preventing the axial displacement of the ends 24, 32 and 42 of the upstream tubes 22, 30 and downstream 16 which extend to the faces 1 3 and 15 of the external element 14. It may for example be grooves or annular shoulders made on the upstream tubes 22, 30 and downstream 16 at the sections that are in contact with the outer member 14, so that, during the casting of the outer element 14, the molten material defines a complementary shape of these means for prevent axial displacement.
  • the ends 24, 32 and 42 will therefore be fixed relative to the outer member 14, and can still ensure contact with the ends of the exhaust ducts of the cylinder head and the exhaust line.

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Abstract

The invention relates to a double-walled exhaust manifold (10) for a motor vehicle, said exhaust manifold comprising at least one inner element (12) provided with sliding tubes (16, 18) which fit into each other, and an outer element (14) which is moulded from a single piece around the inner element (12) with which it determines an inner insulation cavity (20). The inventive exhaust manifold is characterised in that the inner element comprises at least one first straight upstream tube (22), a first end (24) of said tube being arranged in the extension of an exhaust line of an associated heat engine cylinder head, and a second end (26) fitting together, in a sliding manner, with an intermediate part (28) of at least one downstream tube (16, 18) having an axis (B) intersecting the axis (A) of the first tube (22).

Description

"Collecteur d'échappement à double paroi" "Double wall exhaust manifold"
L'invention concerne un collecteur d'échappement à double paroi pour un véhicule automobile.The invention relates to a double wall exhaust manifold for a motor vehicle.
L'invention concerne plus particulièrement un collecteur d'échappement à double paroi pour un véhicule automobile, du type qui comporte au moins un élément interne de collecteur et un élément externe de collecteur, du type dans lequel l'élément interne de collecteur comporte au moins deux tubes coaxiaux emboîtés de manière coulissante l'un dans l'autre et du type dans lequel l'élément externe de collecteur est moulé d'un seul bloc autour de l'élément interne de collecteur avec lequel il détermine une cavité d'isolation interne agencée entre l'élément interne de collecteur et l'élément externe de collecteur.The invention more particularly relates to a double wall exhaust manifold for a motor vehicle, of the type which comprises at least one internal collector element and an external collector element, of the type in which the internal collector element comprises at least two coaxial tubes slidably fitted one inside the other and of the type in which the outer collector member is integrally molded around the inner collector member with which it determines an internal insulation cavity arranged between the inner collector member and the outer collector member.
On connaît de nombreux exemples de collecteurs d'échappement de ce type.Many examples of exhaust manifolds of this type are known.
Le document US-A-4.182.122 décrit et représente un collecteur du type décrit précédemment dans lequel l'élément interne de collecteur comporte au moins un tube interne en conformé en "T" dont la branche centrale est reliée à un conduit d'échappement de la culasse et dont les branches symétriques, d'axe sécant avec l'axe de la branche centrale, sont chacune reliées de manière coulissante à au moins un autre tube interne.The document US Pat. No. 4,182,122 describes and represents a collector of the type previously described in which the internal collector element comprises at least one internal T-shaped tube whose central branch is connected to an exhaust duct. of the yoke and whose symmetrical branches, of axis intersecting with the axis of the central branch, are each slidably connected to at least one other inner tube.
L'élément de connecteur interne est séparé de l'élément externe de collecteur par un isolant conformé en "T" et réalisé en deux parties monté avec jeu entre l'élément interne de collecteur et l'élément externe de collecteur.The inner connector member is separated from the outer collector member by a "T" -shaped and two-part insulator mounted with clearance between the inner collector member and the outer collector member.
Cette conception pose de nombreux problèmes de tenue à la chaleur.This design poses many problems of resistance to heat.
D'une part, en effet, l'isolant permet d'éviter que l'élément externe de collecteur ne soit soumis à des températures trop élevées. En revanche, il concentre la chaleur résultant de l'élévation de température de l'élément interne de collecteur autour de ce dernier. D'autre part la forme en "T" du tube interne cité précédemment le soumet à des contraintes mécaniques élevées quand il se dilate du fait de l'élévation de température de l'élément interne de collecteur. Cette dilatation , qui n'est pas maîtrisée entre la branche centrale et les branches symétriques du tube interne en "T", peut conduire à sa rupture.On the one hand, the insulation makes it possible to prevent the external collector element from being subjected to too high temperatures. On the other hand, it concentrates the heat resulting from the temperature rise of the internal collector element around the latter. On the other hand, the "T" shape of the inner tube mentioned above subjects it to high mechanical stresses when it expands due to the temperature rise of the internal collector element. This expansion, which is not controlled between the central branch and the symmetrical branches of the inner tube "T", can lead to its rupture.
L'invention remédie à ces inconvénients en proposant un collecteur dans lequel, d'une part, l'élément externe de collecteur est isolé de l'élément interne de collecteur et, d'autre part, dans lequel tous les tubes internes de l'élément interne de collecteur sont des tubes de forme globalement longiligne montés coulissants les uns dans les autres de manière à absorber les déformations résultant de l'élévation de température du collecteur lors de son utilisation . Dans ce but, l'invention propose un collecteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'élément interne de collecteur comporte au moins un premier tube amont rectiligne dont une première extrémité est agencée dans le prolongement d'un conduit d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique associé et dont une seconde extrémité est emboîtée de manière coulissante avec une partie intermédiaire d'au moins un tube aval d'axe sécant avec l'axe dudit premier tube amont pour permettre la dilatation dudit élément interne de collecteur lors de la montée en température du collecteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :The invention overcomes these drawbacks by proposing a collector in which, on the one hand, the outer collector element is isolated from the inner collector element and, on the other hand, in which all the internal tubes of the collector internal collector element are generally elongate tubes slidably mounted in each other so as to absorb the deformations resulting from the temperature rise of the collector during its use. For this purpose, the invention proposes a collector of the type described above, characterized in that the internal collector element comprises at least a first straight rectilinear tube, a first end of which is arranged in the extension of an exhaust duct. a yoke of an associated heat engine and a second end of which is slidably fitted with an intermediate portion of at least one downstream tube of axis intersecting with the axis of said first upstream tube to allow the expansion of said internal element of collector during the temperature rise of the collector. According to other features of the invention:
- le collecteur d'échappement comporte au moins un deuxième tube amont coudé dont une première extrémité est agencée dans le prolongement d'un conduit d'échappement de la culasse et dont une seconde extrémité, d'axe sécant avec celui de la première extrémité, est emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité d'un tube aval,the exhaust manifold comprises at least a second bent upstream tube whose first end is arranged in the extension of an exhaust duct of the cylinder head and whose second end, of axis intersecting with that of the first end, is slidably fitted with the end of a downstream tube,
- le collecteur d'échappement comporte au moins deux tubes avals, une extrémité d'un tube aval étant emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité de l'autre tube aval, - l'élément externe de collecteur est moulé de manière à emprisonner au moins une première extrémité d'un tube amont et une extrémité d'un tube aval,the exhaust manifold comprises at least two downstream tubes, one end of a downstream tube being slidably fitted with the end of the other downstream tube; the outer collector element is molded so as to trap at least a first end of an upstream tube and an end of a downstream tube,
- l'élément externe de collecteur comporte un perçage qui communique avec la cavité d'isolation interne pour permettre l'évacuation d'un noyau de sable permettant la réalisation de la cavité d'isolation lors du moulage dudit l'élément externe de collecteur,the external collector element comprises a bore which communicates with the internal insulation cavity to allow the evacuation of a sand core enabling the isolation cavity to be produced during the molding of said external collector element;
- les tubes de l'élément interne de collecteur sont réalisés en acier.the tubes of the internal collector element are made of steel.
L'invention propose aussi un procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :The invention also proposes a method for manufacturing an exhaust manifold of the type described above, characterized in that it comprises at least:
• une première étape de fabrication des tubes de l'élément interne de collecteur,A first step of manufacturing the tubes of the internal collector element,
• une deuxième étape d'assemblage des tubes de l'élément interne de collecteur les uns aux autres,A second step of assembling the tubes of the inner collector element to each other,
• une troisième étape au cours de laquelle les tubes de l'élément interne de collecteur sont placés dans un outillage permettant la réalisation autour des tubes d'un noyau de sable destiné à permettre le moulage de la cavité d'isolation ,A third step during which the tubes of the internal collector element are placed in a tool allowing the realization around the tubes of a sand core intended to allow the molding of the isolation cavity,
• une quatrième étape de coulée dudit noyau de sable, • une cinquième étape au cours de laquelle les tubes de l'élément interne de collecteur et le noyau de sable sont placés dans un moule comportant une empreinte de l'élément externe de collecteur,A fourth step of casting said sand core, a fifth step during which the tubes of the inner collector member and the sand core are placed in a mold having an impression of the outer collector member,
• une sixième étape de coulée de l'élément externe de collecteur,A sixth casting step of the external collector element,
• une septième étape de démoulage de l'élément externe de collecteur, • une huitième étape de dessablage du noyau de sable,A seventh demolding step of the outer collector element, • an eighth step of sandblasting the sand core,
• une neuvième étape d'usinage du collecteur,A ninth step of machining the collector,
• et une dixième étape de montage d'un bouchon étanche dans le perçage de l'élément externe de collecteur.And a tenth step of mounting a sealing plug in the bore of the outer collector member.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un collecteur selon l'invention ;- Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a collector according to the invention;
- la figure 2 est une vue schématique en section transversale du collecteur de la figure 1. - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un collecteur selon une variante de réalisation ;- Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the collector of Figure 1. - Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of a collector according to an alternative embodiment;
- la figure 4 est une vue schématique en section transversale du collecteur de la figure 3.FIG. 4 is a diagrammatic cross-sectional view of the collector of FIG.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.In the following description, like reference numerals designate like parts or having similar functions.
On a représenté sur les figures l'ensemble d'un collecteur 10 d'échappement à double paroi pour un véhicule automobile.The figures show the assembly of a double-wall exhaust manifold 10 for a motor vehicle.
Comme l'illustre la figure 1 , le collecteur 10 comporte au moins un élément 12 interne de collecteur et un élément 14 externe de collecteur. L'élément 14 externe de collecteur comporte une première semelle 13 qui est destinée à être fixée à la culasse (non représentée) d'un moteur associé, et une seconde semelle 15 qui est destinée à être fixée à une ligne d'échappement (non représentée) du véhicule.As illustrated in FIG. 1, the collector 10 comprises at least one internal collector element 12 and an external collector element 14. The outer collector member 14 has a first flange 13 which is intended to be fixed to the yoke (not shown) of an associated engine, and a second flange 15 which is intended to be attached to an exhaust line (not shown). represented) of the vehicle.
De manière connue, l'élément 12 interne de collecteur comporte au moins deux tubes 16, 18 coaxiaux emboîtés de manière coulissante l'un dans l'autre, afin de permettre une dilatation déterminée de l'élément 12 interne de collecteur lorsqu'il est soumis à une élévation de température.In known manner, the internal collector element 12 comprises at least two coaxial tubes 16, 18 slidably nested one inside the other, in order to allow a determined dilation of the internal collector member 12 when it is subjected to a rise in temperature.
Par ailleurs, de manière connue, l'élément 14 externe de collecteur est moulé d'un seul bloc autour de l'élément 12 interne de collecteur avec lequel il détermine une cavité 20 d'isolation interne agencée entre l'élément 12 interne de collecteur et l'élément 14 externe de collecteur. Cette cavité 20 permet par un phénomène dit "de lame d'air" d'isoler l'élément 14 externe de collecteur de la chaleur dégagée par l'élément 12 interne de collecteur lors de la montée en température du collecteur 10, sans interposer un quelconque revêtement isolant entre les deux éléments 12, 14 de collecteur qui risquerait de concentrer la chaleur sur l'élément 12 interne de collecteur.Furthermore, in known manner, the external collector element 14 is molded integrally around the internal collector element 12 with which it determines an internal insulation cavity 20 arranged between the internal collector element 12 and the external collector element 14. This cavity 20 allows, by a so-called "air knife" phenomenon, to isolate the external collector element 14 from the heat generated by the internal collector element 12 during the temperature rise of the collector 10, without interposing a any insulating coating between the two collector elements 12, 14 which might concentrate the heat on the internal collector element 12.
Conformément à l'invention, comme l'illustre la figure 1 , l'élément 12 interne de collecteur comporte au moins un premier tube amont 22 rectiligne dont une première extrémité 24 est agencée dans le prolongement d'un conduit (non représenté) d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique associé et dont une seconde extrémité 26 est emboîtée de manière coulissante avec une partie intermédiaire 28 d'au moins un tube aval 16, 18 d'axe "B" sécant avec l'axe "A" dudit tube amont 22 pour permettre la dilation dudit élément interne 12 de collecteur lors de la montée en température du collecteur 10.According to the invention, as illustrated in FIG. 1, the internal collector element 12 comprises at least a first rectilinear first pipe 22, a first end 24 of which is arranged in the extension of a duct (not shown) of exhaust of a cylinder head of an associated engine and a second end 26 is slidably engaged with an intermediate portion 28 of at least one downstream tube 16, 18 of axis "B" intersecting with the axis "A of said upstream tube 22 to allow the expansion of said internal collector element 12 during the temperature rise of the collector 10.
Par ailleurs, le collecteur 10 d'échappement comporte au moins un deuxième tube amont 30 coudé dont une première extrémité 32 est agencée dans le prolongement d'un conduit d'échappement (non représenté) de la culasse et dont une seconde extrémité 34, d'axe sécant "B" avec T'axe "A" de la première extrémité, est emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité 36 d'un tube 18 aval.Furthermore, the exhaust manifold 10 comprises at least a second bent upstream tube 30, a first end 32 of which is arranged in the extension of an exhaust duct (not shown) of the cylinder head and whose second end 34, secant axis "B" with T'axe "A" of the first end is slidably engaged with the end 36 of a downstream tube 18.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, mais de manière non limitative de celle-ci, le collecteur 10 d'échappement comporte au moins deux tube aval 16, 18, une extrémité 38 d'un tube 16 aval est emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité 40 de l'autre tube 18 aval.In the preferred embodiment of the invention, but in a nonlimiting manner thereof, the exhaust manifold 10 comprises at least two downstream tubes 16, 18, end 38 of a downstream tube 16 is slidably engaged with the end 40 of the other downstream tube 18.
Plus particulièrement, dans l'exemple qui a été représenté sur la figure 1 suivant lequel le collecteur 10 est adapté à une culasse de moteur à trois cylindres comportant trois conduits d'échappement, le collecteur 10 comporte deux premiers tubes amont 22 rectiligne, un second tube amont 30 coudé, et deux tubes aval 16, 18 dont les parties intermédiaires 28 reçoivent les deux premiers tubes amont 22. Une extrémité 42 du tube aval 16 communique avec un orifice de sortie 44 du collecteur 10.More particularly, in the example which has been shown in FIG. 1 according to which the collector 10 is adapted to a three-cylinder engine cylinder head comprising three exhaust ducts, the collector 10 comprises two straight upstream first tubes 22, a second one upstream tube 30 bent, and two downstream tubes 16, 18 whose intermediate parts 28 receive the first two upstream tubes 22. An end 42 of the downstream tube 16 communicates with an outlet 44 of the manifold 10.
Cette configuration n'est évidemment pas limitative de l'invention, et un tel collecteur 10 peut aisément être adapté à une culasse comportant un nombre supérieur ou inférieur de conduits d'échappement. Conformément à l'invention, l'élément 14 externe de collecteur est moulé de manière à emprisonner au moins une première extrémité 24, 32 d'un tube amont 22, 30 et une extrémité 42 d'un tube aval 16. Cette configuration, obtenue lors du moulage de l'élément 14 de collecteur externe permet de raccorder de manière simple et efficace l'élément 12 de collecteur interne à l'élément 14 de collecteur externe. C'est alors l'élément 14 de collecteur externe qui est relié respectivement à la culasse du moteur associé et au reste du système d'échappement du véhicule. Les tubes 16, 18, 22, 30 de l'élément interne de collecteur sont réalisés en acier pour faciliter l'emprisonnement de leurs extrémités par l'élément 14 de collecteur externe.This configuration is obviously not limiting of the invention, and such a collector 10 can easily be adapted to a cylinder head having a greater or lesser number of exhaust ducts. According to the invention, the external collector element 14 is molded so as to trap at least a first end 24, 32 of an upstream tube 22, 30 and an end 42 of a downstream tube 16. This configuration, obtained during the molding of the outer collector element 14 makes it possible to simply and effectively connect the element 12 of the internal collector to the element 14 of the external collector. It is then the external collector element 14 which is connected respectively to the cylinder head of the associated engine and to the rest of the exhaust system of the vehicle. The tubes 16, 18, 22, 30 of the inner collector member are made of steel to facilitate the trapping of their ends by the outer collector element 14.
Par ailleurs, l'élément 14 externe de collecteur comporte un perçage 46 qui communique avec la cavité 20 d'isolation interne pour permettre l'évacuation d'un noyau de sable permettant la réalisation de la cavité 20 d'isolation lors du moulage dudit élément 14 externe de collecteur. Dans cette configuration , le collecteur 10 d'échappement peut être réalisé de manière très simple selon un procédé qui comporte au moins :Moreover, the external collector element 14 has a bore 46 which communicates with the internal insulation cavity 20 to allow the evacuation of a sand core enabling the insulation cavity 20 to be produced during the molding of said element. 14 external collector. In this configuration, the exhaust manifold 10 can be made very simply by a method which comprises at least:
- une première étape de fabrication des tubes 1 6, 18, 22, 30 de l'élément 12 interne de collecteur,a first step of manufacturing the tubes 1 6, 18, 22, 30 of the internal collector element 12,
- une deuxième étape d'assemblage des tubes 16, 18, 22 , 30 de l'élément 12 interne de collecteur les uns aux autres,a second step of assembling the tubes 16, 18, 22, 30 of the internal collector element 12 to each other,
- une troisième étape au cours de laquelle les tubes 16, 18, 22, 30 de l'élément 12 interne de collecteur sont placés dans un outillage (non représenté) permettant la réalisation autour des tubes d'un noyau de sable (non représenté) destiné à permettre le moulage de la cavité 20 d'isolation ,a third step during which the tubes 16, 18, 22, 30 of the internal collector element 12 are placed in a tool (not shown) allowing the construction around the tubes of a sand core (not shown) intended to allow the molding of the insulation cavity 20,
- une quatrième étape de coulée dudit noyau de sable,a fourth step of casting said sand core,
- une cinquième étape au cours de laquelle les tubes 1 6, 1 8, 22, 30 de l'élément 12 interne de collecteur et le noyau de sable sont placés dans un moule (non représenté) comportant une empreinte complémentaire de l'élément 14 externe de collecteur,a fifth step during which the tubes 1 6, 1 8, 22, 30 of the internal collector element 12 and the sand core are placed in a mold (not shown) having a complementary cavity of the element 14 external collector,
- une sixième étape de coulée de l'élément 14 externe de collecteur,a sixth casting step of the external collector element 14,
- une septième étape de démoulage de l'élément 14 externe de collecteur,a seventh demolding step of the external collector element 14,
- une huitième étape de dessablage du noyau de sable,an eighth sandblasting step of the sand core,
- une neuvième étape d'usinage du collecteur 1 0, - et une dixième étape de montage d'un bouchon étanche dans le perçage 46 de l'élément 14 externe de collecteur.- A ninth step of machining the collector 1 0, - and a tenth step of mounting a sealing plug in the bore 46 of the outer collector member 14.
L'invention permet donc de réaliser de manière simple et efficace un collecteur 10 d'échappement dit "à double paroi" dans lequel la dilatation des tubes 16, 18, 22, 30 de l'élément 12 interne est absorbée par des jeux mécaniques dans toutes les directions, de manière à ne pas affecter la résistance dudit collecteur 10.The invention thus makes it possible to simply and efficiently produce a "double-walled" exhaust manifold 10 in which the expansion of the tubes 16, 18, 22, 30 of the internal element 12 is absorbed by mechanical clearances in all directions, so as not to affect the resistance of said collector 10.
Selon une variante de réalisation représentée aux figures 3 et 4, l'extrémité (24) du premier tube (22) amont rectiligne et la première extrémité (32) du deuxième tube amont (30) coudé peuvent s'étendre jusqu'à la première face (13) de l'élément (14) externe de collecteur. De même, l'extrémité (42) du tube aval (16) peut s'étendre jusqu'à la deuxième face (15) de l'élément (14) externe de collecteur.According to an alternative embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the end (24) of the first straight rectilinear tube (22) and the first end (32) of the second bent up tube (30) can extend to the first face (13) of the outer collector member (14). Similarly, the end (42) of the downstream tube (16) can extend to the second face (15) of the outer collector member (14).
Cette variante permet de ne plus emprisonner au moins une première extrémité 24, 32 d'un tube amont 22, 30 et une extrémité 42 d'un tube aval 16, comme il a été décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. Les extrémités 24 et 32 qui s'étendent jusqu'à la première face 1 3 de l'élément 14 externe peuvent être en contact avec les extrémités des conduits d'échappement de la culasse. De même, l'extrémité 42 qui s'étend jusqu'à la seconde face 1 5 de l'élément 14 externe peut être en contact avec une extrémité de la ligne d'échappement du moteur. Cette configuration assure une étanchéité au gaz d'échappement du moteur. Ainsi, l'élément 14 externe n'est pas en contact direct avec les gaz d'échappement, il n'y a pas de risques de corrosion . Pour arriver à cette configuration , les tubes 22, 30 et 16 sont positionnés, par rapport au moule servant à former l'élément 14 externe, d'une telle façon qu'ils dépassent de cet élément 14 externe une fois cette opération de moulage terminée. I l faut cependant prévoir une opération d'usinage de ces tubes pour supprimer les tronçons qui dépassent. Cette opération peut être réalisée en même temps que l'opération d'usinage du collecteur 10.This variant makes it possible to no longer trap at least a first end 24, 32 of an upstream tube 22, 30 and an end 42 of a downstream tube 16, as described above with reference to FIGS. 1 and 2. The ends 24 and 32 which extend to the first face 13 of the outer member 14 may be in contact with the ends of the exhaust ducts of the cylinder head. Similarly, the end 42 extending to the second face 15 of the outer member 14 may be in contact with one end of the exhaust line of the engine. This configuration ensures a seal to the exhaust gas of the engine. Thus, the external element 14 is not in direct contact with the exhaust gas, there is no risk of corrosion. To arrive at this configuration, the tubes 22, 30 and 16 are positioned, with respect to the mold used to form the external element 14, in such a way that they protrude from this external element 14 once this molding operation has been completed. . However, it is necessary to provide a machining operation of these tubes to remove the protruding sections. This operation can be performed at the same time as the machining operation of the collector 10.
Le collecteur 10 peut comporter des moyens pour empêcher le déplacement axial des extrémités 24, 32 et 42 des tubes amont 22, 30 et aval 16 qui s'étendent jusqu'aux faces 1 3 et 15 de l'élément 14 externe. Il peut par exemple s'agir de rainures ou d'épaulements annulaires réalisés sur les tubes amont 22, 30 et aval 16 au niveau des tronçons qui se trouvent en contact avec l'élément 14 externe, de manière à ce que, lors de la coulée de l'élément 14 externe, la matière en fusion définisse une forme complémentaire de ces moyens pour empêcher le déplacement axial. Les extrémités 24, 32 et 42 seront par conséquent fixes par rapport à l'élément 14 externe, et pourront toujours assurer le contact avec les extrémités des conduits d'échappement de la culasse et de la ligne d'échappement. The collector 10 may comprise means for preventing the axial displacement of the ends 24, 32 and 42 of the upstream tubes 22, 30 and downstream 16 which extend to the faces 1 3 and 15 of the external element 14. It may for example be grooves or annular shoulders made on the upstream tubes 22, 30 and downstream 16 at the sections that are in contact with the outer member 14, so that, during the casting of the outer element 14, the molten material defines a complementary shape of these means for prevent axial displacement. The ends 24, 32 and 42 will therefore be fixed relative to the outer member 14, and can still ensure contact with the ends of the exhaust ducts of the cylinder head and the exhaust line.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Collecteur (10) d'échappement à double paroi pour un véhicule automobile, du type qui comporte au moins un élément (12) interne de collecteur et un élément (14) externe de collecteur, du type dans lequel l'élément (12) interne de collecteur comporte au moins deux tubes (16, 18) coaxiaux emboîtés de manière coulissante l'un dans l'autre et du type dans lequel l'élément externe (14) de collecteur est moulé d'un seul bloc autour de l'élément (12) interne de collecteur avec lequel il détermine une cavité (20) d'isolation interne agencée entre l'élément (12) interne de collecteur et l'élément externe de collecteur, caractérisé en ce que l'élément (12) interne de collecteur comporte au moins un premier tube (22) amont rectiligne dont une première extrémité (24) est agencée dans le prolongement d'un conduit d'échappement d'une culasse d'un moteur thermique associé et dont une seconde extrémité (26) est emboîtée de manière coulissante avec une partie intermédiaire (28) d'au moins un tube aval (16, 18) d'axe (B) sécant avec l'axe (A) dudit premier tube (22) amont pour permettre la dilatation dudit élément (12) interne de collecteur lors de la montée en température du collecteur (10).1. A double-walled exhaust manifold (10) for a motor vehicle, of the type having at least one internal collector member (12) and an outer collector member (14) of the type in which the inner member (12) manifold comprises at least two coaxial tubes (16, 18) slidably interlocked into one another and of the type in which the outer collector member (14) is integrally molded around the element Internal collector cavity (20) with which it determines an internal insulation cavity (20) arranged between the internal collector element (12) and the external collector element, characterized in that the internal collector element (12) is manifold comprises at least a first tube (22) rectilinear upstream of which a first end (24) is arranged in the extension of an exhaust duct of a cylinder head of an associated engine and a second end (26) is slidably fitted with an integral part intermediate (28) of at least one downstream tube (16, 18) of axis (B) intersecting with the axis (A) of said first tube (22) upstream to allow expansion of said internal collector member (12) when the temperature rise of the collector (10).
2. Collecteur (10) d'échappement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un deuxième tube amont (30) coudé dont une première extrémité (32) est agencée dans le prolongement d'un conduit d'échappement de la culasse et dont une seconde extrémité (34), d'axe sécant (B) avec l'axe (A) de la première extrémité (32), est emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité (36) d'un tube aval (18).2. Exhaust manifold (10) according to the preceding claim, characterized in that it comprises at least one second upstream tube (30) angled, a first end (32) is arranged in the extension of an exhaust duct of the yoke and a second end (34) of secant axis (B) with the axis (A) of the first end (32) is slidably engaged with the end (36) of a tube downstream (18).
3. Collecteur (10) d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux tubes (16, 18) aval, une extrémité (38) d'un tube aval (16) étant emboîtée de manière coulissante avec l'extrémité (40) de l'autre tube aval (18).3. Manifold (10) exhaust according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two tubes (16, 18) downstream, one end (38) of a tube downstream (16) being slidably engaged with the end (40) of the other downstream tube (18).
4. Collecteur (10) d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (14) externe de collecteur comporte un perçage (46) qui communique avec la cavité (20) d'isolation interne pour permettre l'évacuation d'un noyau de sable permettant la réalisation de la cavité (20) d'isolation lors du moulage dudit l'élément (14) externe de collecteur. Exhaust manifold (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the external collector element (14) has a bore (46) which communicates with the internal insulation cavity (20) for allow the evacuation of a sand core allowing the realization of the cavity (20) of insulation during molding of the outer element (14) of the collector.
5. Collecteur (10) d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur sont réalisés en acier.5. Manifold (10) exhaust according to any one of the preceding claims, characterized in that the tubes (16, 18, 22, 30) of the element (12) internal manifold are made of steel.
6. Collecteur (10) d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément externe de collecteur est moulé de manière à emprisonner au moins une première extrémité (24, 32) d'un tube amont (22, 30) et une extrémité (42) d'un tube aval (16).6. Exhaust manifold (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer collector member is molded so as to trap at least a first end (24, 32) of an upstream tube ( 22, 30) and an end (42) of a downstream tube (16).
7. Collecteur (10) d'échappement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité (24) du premier tube (22) amont rectiligne et la première extrémité (32) du deuxième tube amont (30) coudé s'étendent jusqu'à une première face (13) de l'élément (14) externe de collecteur.7. Exhaust manifold (10) according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the end (24) of the first rectilinear straight tube (22) and the first end (32) of the second upstream tube ( 30) bent extend to a first face (13) of the outer collector member (14).
8. Collecteur (10) d'échappement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une extrémité (42) d'un tube aval (16) s'étend jusqu'à une deuxième face (15) de l'élément (14) externe de collecteur.8. Exhaust manifold (10) according to claim 7, characterized in that one end (42) of a downstream tube (16) extends to a second face (15) of the element (14). ) external collector.
9. Collecteur (10) d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour empêcher le déplacement axial des extrémités (24,32,42) des tubes amont (22,30) et aval (16) qui s'étendent jusqu'aux faces (13, 15) de l'élément (14) externe de collecteur. 9. Manifold (10) exhaust according to claim 8, characterized in that it comprises means for preventing the axial displacement of the ends (24,32,42) of the upstream tubes (22,30) and downstream (16) extending to the faces (13, 15) of the outer collector member (14).
10. Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement selon les revendications 1 à 6 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :10. A method of manufacturing an exhaust manifold according to claims 1 to 6 taken in combination, characterized in that it comprises at least:
- une première étape de fabrication des tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur,a first step of manufacturing the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12),
- une deuxième étape d'assemblage des tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur les uns aux autres,a second step of assembling the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12) to each other,
- une troisième étape au cours de laquelle les tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur sont placés dans un outillage permettant la réalisation autour des tubes (16, 18, 22, 30) d'un noyau de sable destiné à permettre le moulage de la cavité (20) d'isolation,a third step during which the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12) are placed in a tool allowing the realization around the tubes (16, 18, 22, 30) of a sand core for molding the isolation cavity (20),
- une quatrième étape de coulée dudit noyau de sable,a fourth step of casting said sand core,
- une cinquième étape au cours de laquelle les tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur et le noyau de sable sont placés dans un moule comportant une empreinte de l'élément (14) externe de collecteur,a fifth step during which the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12) and the sand core are placed in a mold comprising an impression of the external element (14) collector,
- une sixième étape de coulée de l'élément (14) externe de collecteur, - une septième étape de démoulage de l'élément (14) externe de collecteur,a sixth casting step of the external collector element (14); a seventh demolding step of the external collector element (14);
- une huitième étape de déssablage du noyau de sable,an eighth step of sandstone sandblasting,
- une neuvième étape d'usinage du collecteur (10),a ninth step of machining the collector (10),
- et une dixième étape de montage d'un bouchon étanche dans le perçage (46) de l'élément (14) externe de collecteur.- And a tenth step of mounting a sealing plug in the bore (46) of the outer collector member (14).
1 1 . Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement selon les revendications 1 à 5 et 7 à 9 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :1 1. A method of manufacturing an exhaust manifold according to claims 1 to 5 and 7 to 9 taken in combination, characterized in that it comprises at least:
- une première étape de fabrication des tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur,a first step of manufacturing the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12),
- une deuxième étape d'assemblage des tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur les uns aux autres,a second step of assembling the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12) to each other,
- une troisième étape au cours de laquelle les tubes (16, 18, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur sont placés dans un outillage permettant la réalisation autour des tubes ( 16, 18, 22, 30) d'un noyau de sable destiné à permettre le moulage de la cavité (20) d'isolation ,a third step during which the tubes (16, 18, 22, 30) of the internal collector element (12) are placed in a tool allowing the realization around the tubes (16, 18, 22, 30) of a sand core intended to allow the molding of the cavity (20) of insulation,
- une quatrième étape de coulée dudit noyau de sable, - une cinquième étape au cours de laquelle les tubes (16,a fourth step of casting said sand core, a fifth step during which the tubes (16,
1 8, 22, 30) de l'élément (12) interne de collecteur et le noyau de sable sont placés dans un moule comportant une empreinte de l'élément (14) externe de collecteur,1 8, 22, 30) of the inner collector member (12) and the sand core are placed in a mold having an impression of the outer collector member (14),
- une sixième étape de coulée de l'élément (14) externe de collecteur,a sixth casting step of the external collector element (14),
- une septième étape de démoulage de l'élément (14) externe de collecteur,a seventh demolding step of the external collector element (14),
- une huitième étape de déssablage du noyau de sable,an eighth step of sandstone sandblasting,
- - une neuvième étape d'usinage du collecteur (10) et des extrémités (24, 32 , 42) des tubes (16, 22, 30) qui dépassent des faces (13, 15) de l'élément (14) externe,a ninth step of machining the collector (10) and the ends (24, 32, 42) of the tubes (16, 22, 30) protruding from the faces (13, 15) of the external element (14),
- et une dixième étape de montage d'un bouchon étanche dans le perçage (46) de l'élément (14) externe de collecteur.- And a tenth step of mounting a sealing plug in the bore (46) of the outer collector member (14).
12. Moteur à combustion interne comportant une culasse et un collecteur d'échappement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les extrémités (24, 32) qui s'étendent jusqu'à une première face (13) de l'élément (14) externe sont en contact avec les extrémités des conduits d'échappement de la culasse. 12. Internal combustion engine having a cylinder head and an exhaust manifold according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the ends (24, 32) extending to a first face (13). of the outer member (14) are in contact with the ends of the exhaust ducts of the cylinder head.
13. Moteur à combustion interne selon la revendication13. Internal combustion engine according to claim
12, caractérisé en ce que l'extrémité (42) qui s'étend jusqu'à une deuxième face (1 5) de l'élément (14) externe est en contact avec une extrémité de la ligne d'échappement du moteur. 12, characterized in that the end (42) extending to a second face (1 5) of the outer member (14) is in contact with one end of the exhaust line of the engine.
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