FR2952311A1 - Dispositif de melange de deux flux de gaz a temperature differente - Google Patents

Abstract

Un dispositif de mélange d'un flux d'air (9) d'alimentation et d'un flux de gaz brûlés (10) d'un moteur à combustion interne, comprend : - une conduite d'air (9) pour l'écoulement du flux d'air, - une tubulure des gaz (2) d'amenée des gaz brûlés dans la conduite d'air (1), l'axe de la tubulure des gaz (z) croisant l'axe (x) de la conduite d'air, - une plaque de mélange (4) de mélange, solidaire de la conduite (1) d'air, et séparant la conduite d'air en deux canaux (13, 14) indépendants le long d'une portion de la conduite; La plaque de mélange (4) est symétrique par rapport à un plan défini par les axes (x, z) de la conduite d'air (1) et de la tubulure des gaz (2), et le bord aval de la plaque de mélange (4) se trouve en amont de l'axe (z) de la tubulure des gaz (2).

Description

B09-1717FR û JK/EVH

Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif de mélange de deux flux de gaz à température différente Invention de : MAESTRONI Julien-Ange ALIZON Franck

Dispositif de mélange de deux flux de gaz à température différente L'invention se situe dans le domaine de l'alimentation en air des moteurs thermiques, et plus particulièrement dans le domaine des alimentations avec recyclage partiel des gaz d'échappement. Dans le but de réduire les émissions de polluants issus de la combustion des moteurs thermiques, les véhicules automobiles, notamment les véhicules automobiles de type Diesel, sont souvent équipés d'un circuit de recyclage des gaz d'échappement ("EGR", ou Exhaust Gas Recycling) du moteur dans le collecteur d'admission de ce dernier. On sait en effet qu'une telle recirculation partielle des gaz d'échappement permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. La quantité d'oxyde d'azote est fortement liée à la composition du mélange réactif dans les cylindres du moteur en air, en carburant, et à la présence de gaz inertes. Grâce à une telle recirculation, la quantité d'oxygène lors de la combustion est diminuée, de sorte qu'il y a moins de constituants oxydants capables d'oxyder l'azote en oxydes d'azote polluants. De plus, la température de la combustion est abaissée car la chaleur spécifique des gaz d'échappement est supérieure à celle de l'air, ce qui réduit la vitesse de formation des oxydes d'azote. Le circuit de recyclage partiel des gaz d'échappement peut être agencé selon deux configurations différentes. La première est le recyclage des gaz d'échappement dit haute pression, dans lequel les gaz sont prélevés à la sortie du collecteur d'échappement et réinjectés dans le collecteur d'admission. La deuxième, qui nous intéresse ici, est le recyclage des gaz d'échappement dit basse pression (ou EGR BP), dans lequel les gaz sont prélevés en sortie de la turbine ou en sortie de filtre à particules, et sont réinjectés en amont du compresseur.

Dans un circuit d'alimentation d'air sur lequel est connecté un circuit de recyclage de type EGR BP, les gaz brûlés chauds sont introduits en amont de la roue du compresseur et se mélangent avec les gaz frais froids issus du filtre à air. Pour assurer la fiabilité et un bon rendement de la roue du compresseur il convient de limiter, d'une part, les gradients thermiques du mélange gazeux arrivant sur la roue, et d'autre part, des turbulences excessives qui pourraient déstabiliser le mouvement de la roue, et détériorer le rendement du compresseur. I1 faut donc obtenir un mélange homogène en température, non turbulent, sur une distance parcourue réduite du fait des contraintes d'encombrement du moteur. Dans le cas des circuits EGR haute pression, la priorité étant d'obtenir un mélange homogène en composition dans tous les cylindres, les solutions proposées visent avant tout à créer des turbulences prononcées dans le flux d'air, afin de diluer les gaz recyclés. C'est le cas des solutions proposées par les demandes de brevet EP 1 004 767 et US 6 138 651, qui proposent toutes deux d'injecter deux flux tangentiels de gaz de directions opposées dans la conduite principale d'alimentation en air, de manière à créer un mouvement tourbillonnant des gaz brûlés le long de la paroi de la conduite. De tels mouvements tourbillonnants ne sont pas tolérables dans le cas d'un circuit EGR BP, car ils déstabiliseraient le fonctionnement du compresseur.

Une autre configuration proposée pour créer des turbulences de l'air d'alimentation en amont d'un point d'injection de gaz brûlés, est de disposer des languettes, ou une plaque, perpendiculairement au flux principal d'air, juste en amont du point d'injection de gaz brûlés. C'est la solution proposée par exemple par le brevet US 5 535 717 ou la demande de brevet US 2004/0144372. Dans cette solution comme dans la précédente, les turbulences rebondissent sur les parois du conduit et se propagent sur des distances non compatibles avec la proximité du compresseur.

La demande de brevet US 2006/0060171 propose de disposer un ou plusieurs barreaux cylindriques transversalement au flux d'air, les barreaux étant situés au droit du point d'injection de gaz recyclés. Le mélange se fait en aval des barreaux, sur une distance qui peut être insuffisante du fait de la proximité du compresseur. La demande de brevet US 2005/0072409, également destinée à un recyclage haute pression des gaz, propose de disposer une plaque déflectrice en regard du point d'injection des gaz recyclés, interposée entre le point d'injection et les orifices d'admission d'air dans les cylindres du moteur. La plaque s'étend en amont et surtout aval du point d'injection, de manière à allonger le parcours des gaz recyclés avant leur arrivée aux cylindres. En allongeant le parcours, le mélange des gaz avec l'air peut ainsi se faire de manière plus complète. L'invention a pour but de proposer un dispositif d'homogénéisation d'un mélange gaz brûlés-air, les gaz brûlés étant injectés en amont d'un compresseur d'alimentation en air. Ce dispositif doit limiter les gradients thermiques du mélange arrivant au compresseur. I1 doit toutefois éviter de générer un profil de turbulences à large échelle du mélange, qui en déstabilisant le mouvement de la roue du compresseur, risque de dégrader la marge au pompage du compresseur, donc de limiter les performances du moteur. Un dispositif de mélange de deux flux de gaz à température différente, notamment d'un flux d'air d'alimentation et d'un flux de gaz brûlés d'un moteur à combustion interne, comprend : û une conduite d'air pour l'écoulement du flux d'air, û une tubulure d'amenée des gaz brûlés dans la conduite d'air, l'axe de la tubulure des gaz croisant l'axe de la conduite d'air, û une plaque de mélange, solidaire de la conduite d'air, et séparant la conduite d'air en deux canaux indépendants le long d'une portion de la conduite d'air. La plaque de mélange est symétrique par rapport à un plan défini par les axes de la conduite d'air et de la tubulure des gaz, et le bord aval de la plaque de mélange se trouve en amont de l'axe de la tubulure des gaz. Le bord aval s'entend bien sûr au sens de la direction d'écoulement de l'air. Avantageusement, la plaque de mélange est solidaire de la conduite d'air le long d'un premier côté et le long d'un deuxième côté opposé de la plaque de mélange. La plaque de mélange sépare alors au niveau d'un troisième côté amont, la conduite d'air en deux canaux indépendants qui se rejoignent le long d'un quatrième côté aval de la plaque de mélange. Le premier et le deuxième côté se trouvent de préférence hors du plan d'intersection des axes de la conduite d'air et de la tubulure des gaz. La conduite d'air et la tubulure des gaz, considérées au voisinage de leur point d'intersection, peuvent être des portions de cylindre au sens large, de section circulaire ou non circulaire, l'axe de la conduite ou de la tubulure correspondant soit à un axe de symétrie de la portion de cylindre, soit à un axe arbitraire, intérieur à la conduite ou à la tubulure, ayant même direction que les génératrices de la portion de cylindre correspondante. On se place de préférence dans une configuration où l'extrémité de la tubulure des gaz ne pénètre pas à l'intérieur de la conduite d'air au delà de son intersection avec celle-ci. A défaut, on se place dans une configuration où la plaque de mélange, ou son prolongement par une surface réglée, n'intercepte pas la tubulure des gaz. On pourrait encore dire, dans ces conditions, que la tubulure des gaz ne "croise" pas la plaque de mélange.

Avantageusement, le bord aval de la plaque de mélange se trouve en amont de l'extrémité de la tubulure des gaz débouchant dans la conduite d'air. De préférence, pour préciser cette variante, les droites génératrices de la paroi de la tubulure des gaz n'interceptent pas la plaque de mélange, ou l'interceptent le long de son côté aval. En effet, la direction de l'axe de la tubulure des gaz est, quand l'encombrement le permet, soit perpendiculaire à l'axe de la conduite d'air, soit inclinée vers l'amont de la conduite d'air, par exemple afin d'allonger le parcours du mélange de gaz avant leur arrivée à un compresseur. Dans ce dernier cas, le bord aval de la plaque de mélange se trouve d'autant plus en amont de l'entrée de gaz brûlé, que la tubulure des gaz est inclinée vers l'amont. La plaque de mélange peut être plane, parallèle à l'axe de la conduite d'air, ou inclinée en direction de la tubulure des gaz. Le bord aval de la plaque de mélange peut présenter une échancrure de forme correspondant au contour de l'extrémité de la tubulure des gaz. Avantageusement, le bord aval de la plaque de mélange se trouve au voisinage immédiat du prolongement, suivant la direction de l'axe de la tubulure des gaz, de l'extrémité de la tubulure des gaz. On peut alors se trouver dans la configuration où les droites génératrices de la paroi de la tubulure des gaz interceptent la plaque de mélange sur une portion de son côté aval.

Selon un mode de réalisation préféré, la plaque de mélange est incurvée, et présente une face convexe du côté de la tubulure des gaz, c'est-à-dire du côté le plus proche de la tubulure. Selon un autre mode de réalisation préféré, la plaque de mélange comprend une portion de cylindre de révolution, l'axe du cylindre étant parallèle à l'axe de la conduite d'air ou étant incliné de l'amont vers l'aval en direction de la tubulure des gaz. Avantageusement, la distance de l'extrémité de la tubulure des gaz à la plaque de mélange est inférieure au tiers du diamètre de la conduite d'air, c'est-à-dire de la plus grande dimension transversale de la conduite d'air. De préférence, l'angle entre une normale à la plaque de mélange et l'axe de la conduite d'air, est toujours compris entre 60° et 90°. Avantageusement, la longueur amont-aval de la plaque de mélange est au moins le double du diamètre de la tubulure des gaz, c'est-à-dire de la plus grande dimension transversale de la tubulure des gaz. Le dispositif est particulièrement avantageux dans le cas où la conduite relie une entrée d'air à pression atmosphérique ou un filtre à air d'un moteur à combustion interne, et un compresseur de suralimentation du moteur. En d'autres termes, le dispositif peut être utilisé pour mélanger un flux d'air d'admission avec des gaz recirculés à basse pression dans un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur. Avantageusement, la courbe d'intersection de la plaque de mélange avec le plan de symétrie, se trouve du même côté que la tubulure des gaz par rapport à l'axe de la conduite d'air. Selon un mode de réalisation préféré, la plaque de mélange se trouve à l'aval immédiat de la sortie d'un segment coudé de conduite d'air, la plaque de mélange étant disposée perpendiculairement au plan de courbure du segment coudé, et la plaque étant disposée par rapport à l'axe de la portion de conduite qui la contient, du même côté que le centre de courbure du segment coudé.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de quelques modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre une vue en coupe d'un dispositif de mélange suivant l'invention ; - la figure 2 illustre le dispositif de mélange de la figure 1 vu en coupe suivant une direction perpendiculaire à la précédente ; - la figure 3 illustre une vue en coupe d'un deuxième dispositif de mélange suivant l'invention ; - la figure 4 illustre une vue en coupe d'un troisième dispositif de mélange suivant l'invention ; - la figure 5 illustre une vue en perspective d'un quatrième dispositif de mélange suivant l'invention.

Sur les figures 1 et 2, est illustrée une portion de conduite 1 sensiblement cylindrique dans laquelle circule de la gauche vers la droite de la figure, un premier gaz dont les flux d'écoulement sont schématisés par des flèches blanches 9. La conduite 1 peut être notamment une conduite d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, amenant de l'air frais d'un filtre à air vers un compresseur de suralimentation du moteur. Du fait des contraintes d'encombrement sous le capot moteur du véhicule, la conduite 1 peut succéder à un segment coudé 18 de conduite d'air.

L'axe de la conduite 1 est repéré par un axe géométrique « x » dirigé de l'amont de la conduite vers l'aval de la conduite, c'est-à-dire de la gauche vers la droite de la figure. A l'intérieur de la conduite 1 est disposée une plaque plane rectangulaire 4, qui est solidaire de la conduite 1 le long de deux côtés opposés 7 et 8 du rectangle. Le plan de la plaque 4 est sensiblement parallèle à l'axe « x » de la conduite 1. Le troisième et le quatrième côtés du rectangle, tous deux disjoints de la paroi de la conduite 1, constituent un bord amont 5 et un bord aval 6 de la plaque 4 : le flux de gaz 9 se sépare en deux écoulements indépendants au niveau du bord amont 5, et les deux écoulements se rejoignent au niveau du bord aval 6. Entre son bord amont 5 et son bord aval 6, la plaque 4 délimite dans la conduite 1 deux canaux indépendants 13 et 14. Une portion de tubulure sensiblement cylindrique 2 débouche dans la conduite 1 par une extrémité 3, l'axe « z » de la tubulure 2 se trouvant dans le même plan que l'axe « x » de la conduite 1, et interceptant ce dernier. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, les axes « x » de la conduite et « z » de la tubulure sont perpendiculaires, et l'on a défini un troisième axe « y » perpendiculaire aux deux précédents. On peut envisager des variantes de réalisation où les axes « x » et « z » forment entre eux un angle inférieur à 90°, pouvant descendre par exemple jusqu'à 30°. L'extrémité 3 de la tubulure 2 peut affleurer à la surface de la paroi de la conduite 1, ou peut au contraire dépasser légèrement à l'intérieur de la conduite 1. La tubulure 2 amène un deuxième gaz vers la conduite 1, ce deuxième gaz pouvant être par exemple un flux de gaz d'échappement recyclés prélevés en aval des moyens de dépollution d'un moteur à combustion interne et ramenés vers la conduite 1, c'est-à-dire vers le compresseur de suralimentation du moteur. On se trouve alors dans le cadre d'une recirculation de gaz d'échappement dite « basse pression ». Le deuxième flux de gaz est représenté par des flèches noires 10. La plaque 4 est positionnée de manière à ce que son bord aval 6 se trouve en amont de l'axe « z » de la tubulure, c'est-à-dire à gauche de cet axe « z » sur les figures 1 et 2. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le bord aval 6 de la plaque 4 se trouve au droit du point le plus amont de la paroi interne de la tubulure 2. En d'autres termes, si l'on prolonge les parois internes de la tubulure 2 par des droites génératrices de la paroi de la tubulure, ces droites génératrices interceptent la plaque 4 en un seul point, au milieu de son bord aval. Les flux 9 de premier gaz, que nous appellerons pour simplifier flux d'air, s'écoulent de part et d'autre de la plaque 4 dans les deux canaux indépendants 13 et 14 délimités par la plaque. Ces flux d'air se rejoignent au niveau du bord aval 6 de la plaque 4, créant une zone tourbillonnaire en aval de la plaque. Le flux de second gaz 10, que nous appellerons flux de gaz recyclés, débouche dans la conduite 1 au niveau de la nappe tourbillonnaire ainsi créée. Les deux flux gazeux d'air et de gaz recyclés sont brassés au niveau d'une nappe de microtourbillons centrée sur l'épaisseur de la conduite, ces microtourbillons s'atténuant assez rapidement sur la longueur de la conduite. On évite ainsi, par opposition aux dispositifs de mélange de l'art antérieur, la propagation de macrotourbillons le long de la paroi de la conduite.

I1 est avantageux de disposer la portion de conduite 1 de manière à ce qu'elle succède à un segment coudé 18 de conduite d'air, (si ce segment coudé doit être présent par ailleurs du fait des impératifs d'encombrement sous le capot moteur). En effet, si l'on dispose la plaque 4 perpendiculairement au plan de la courbure du segment coudé 18, la plaque 4 permet de canaliser le flux d'air proche de l'intérieur du coude vers le canal 14, et limite ainsi le décollement du flux d'air par rapport à la paroi en sortie de coude. En réduisant l'effet de décollement, on améliore la perméabilité de la conduite en sortie du coude 18, ce qui compense au moins pour partie la réduction de perméabilité engendrée par la présence de la plaque. I1 est dans ce cas préférable de placer la plaque, par rapport à l'axe de la portion de conduite 1, du même côté que le centre de courbure du segment coudé 18 qui précède la portion de conduite 1 équipée de la plaque 4.

De plus, en évitant une part du décollement, on concentre une part du débit sur la partie inférieure de la conduite qui, au débouché de la plaque, permet d'augmenter le cisaillement du débit de gaz provenant de la tubulure. On retrouve sur la figure 3 des éléments communs aux figures 1 et 2, les mêmes éléments étant alors désignés par les mêmes références. La figure 3 illustre une coupe d'une variante de l'invention, dans un plan passant par l'axe « x » de la conduite, et perpendiculaire à l'axe « z » de la tubulure. Le flux d'air de la conduite 1 est séparé en deux par une plaque plane 4 globalement rectangulaire, et dont le bord aval 6 est entaillé par une échancrure circulaire 11, reproduisant une projection, suivant l'axe « z » de la tubulure 2, du contour de l'extrémité 3 de la tubulure 2. L'échancrure 11 est positionnée au droit de la portion d'extrémité 3 de tubulure dont elle est la projection. En d'autres termes, on pourrait dire que les génératrices de la paroi interne de la tubulure 2, interceptent la plaque 4 le long de son bord aval 6. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le plan de la plaque 4 est perpendiculaire à l'axe « z » de la tubulure 2, mais on peut envisager des variantes de réalisation où la normale à la plaque 4 serait inclinée par rapport à l'axe « z » de la tubulure, comme illustré par exemple sur le mode de réalisation de la figure 4. La figure 4 illustre une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'invention. On retrouve sur la figure 4 des éléments communs aux figures 1 à 3, les mêmes éléments étant désignés par les mêmes références. Sur la figure 4 comme sur la figure 2, l'invention est illustrée en coupe dans le plan x, z, comprenant les axes « x » de la tubulure 2 et « z » de la conduite 1. La plaque 4 est une plaque rectangulaire comme dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, mais elle est cette fois inclinée en direction de l'extrémité 3 de la tubulure 2, la normale 12 à la plaque 4 formant un angle (3 avec l'axe « z » de la tubulure (2). La plaque 4 sépare la conduite 1 en deux canaux 13 et 14 de section variable, la section du canal 14 plus proche de l'orifice 3 de la tubulure 2 se rétrécissant en direction de cette tubulure 2. On obtient ainsi un effet venturi accélérant le flux d'air 9 passant dans le canal 14, ce qui améliore le brassage des gaz lors de la rencontre des deux flux d'air des canaux 13 et 14, et du flux 10 de gaz brûlés arrivant de la tubulure 2 par un effet de cisaillement augmenté. La figure 5 illustre en perspective un quatrième mode de réalisation de l'invention. On retrouve sur la figure 5 des éléments communs aux figures 1 à 4, les mêmes éléments étant désignés par les mêmes références. Sur le mode de réalisation de la figure 5, la portion de conduite 1 est rectiligne au voisinage de l'entrée 3 de la tubulure et sur la longueur de la plaque 4. La conduite 1 présente des changements de section, et de direction, en amont et en aval de la portion rectiligne considérée. Sur l'exemple de réalisation de la figure 5, la plaque 4 est une portion de surface cylindrique, comprenant une portion de cylindre de révolution 15 et des portions latérales planes 16. Les portions latérales 16 se terminent chacune par un retour à angle droit formant cornière 17. La portion cylindrique de révolution 15 permet de délimiter avec la surface de la conduite 1, un canal de passage d'air intérieur 14 dont la profondeur suivant l'axe « z » varie plus progressivement que dans les modes de réalisation précédents, quand on se déplace suivant la largeur du canal, c'est-à-dire du bord 7 d'assemblage de la plaque au bord 8 d'assemblage de la plaque. Les portions planes 16 et les bords cornières 17 permettent d'assembler la plaque à la conduite 1 en insérant le bord cornière 17 dans une glissière (non représentée) ménagée sur le bord interne de la conduite 1. Le bord aval 6 de plaque 4 est échancré comme dans le mode de réalisation de la figure 3, de manière à arriver jusqu'au bord de la surface cylindrique (non représentée) génératrice de la paroi interne de la tubulure 2. De manière générale, pour tous les modes de réalisation illustrés, la plaque 4 peut être maintenue à l'intérieur de la conduite 1 par ses bords d'assemblage 7 et 8, chacun des bords 7 et 8 étant insérés dans une glissière ménagées sur la paroi de la conduite 1. Les bords d'assemblage 7 et 8 de la plaque 4 peuvent être soudés aux parois de la conduite 1. Dans le cas d'une plaque 4 soudée, on peut ne pas utiliser de glissières sur la paroi de la conduite 1, et se contenter de ménager des reliefs permettant de prépositionner la plaque 4 avant son soudage. On peut également souder la plaque 4 sur la paroi interne d'une conduite 1 sans aménagement particulier. Les méthodes de soudage sont des méthodes de soudage classique de type soudage par ultrasons ou soudage par friction. La plaque 4 peut également être collée au moyen d'adhésif par ses bords 7 et 8 aux parois de la conduite 1. On peut également envisager de réaliser la plaque 4 en une seule pièce avec la portion de conduite 1, lors du moulage de cette conduite 1. I1 est à noter que dans les exemples de réalisation décrits, l'axe de la tubulure 2 est perpendiculaire à l'axe de la conduite 1. On peut envisager des variantes où l'axe « z » de la conduite 2 est oblique par rapport à l'axe « x » de la conduite 1, les deux axes restant cependant concourants et définissant un plan de symétrie de l'ensemble. On aura notamment avantage à orienter le flux des gaz brûlés 10 vers l'amont de la conduite 1 de manière à allonger le parcours entre la zone de rencontre de l'air et les gaz brûlés et le point d'arrivée du mélange compresseur. Dans le cas où la tubulure 2 débouche en oblique dans la conduite 1, la zone de turbulences d'air générée au niveau du bord aval de la plaque devra rester proche du point de rencontre entre l'air et les gaz brûlés, c'est-à-dire que l'axe « z » de la tubulure ne devra pas intercepter la plaque 4, ou tout au plus l'intercepter au niveau de son bord aval 6. De préférence, on imposera que les droites génératrices de la paroi de la tubulure 2 n'interceptent pas la plaque 4, ou tout au plus l'interceptent le long de son bord aval 6.

L'objet de l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits et peut faire l'objet de nombreuses variantes, notamment en ce qui concerne la forme des sections de la conduite et de la tubulure, ou la géométrie de la plaque. Les surfaces de la conduite 1 et de la tubulure 2 au voisinage du point de rencontre de la conduite et de la tubulure peuvent être des surfaces cylindriques au sens large, c'est-à-dire ayant des sections autres que circulaires. La surface de la plaque pourra être autre que plane ou cylindrique de révolution, mais on aura avantage à utiliser préférentiellement une surface réglée symétrique par rapport au plan « x, z » défini par la direction de l'axe ou des génératrices de la tubulure 2, et par la direction de l'axe ou des génératrices de la conduite 1. Le choix d'un profil de plaque sous forme de surface réglée permet notamment d'envisager une fabrication en une seule pièce, par moulage, de la plaque 4 et de la portion de conduite 1. Dans les exemples de réalisation décrits, l'extrémité 3 de la tubulure 2 est proche de la paroi de la conduite 1. Dans ce cas, on a avantage à ce que la plaque 4 se situe du même côté par rapport à l'axe « x » de la conduite, que l'extrémité 3 de la tubulure 2. De manière plus générale, la distance minimale entre le bord aval 6 de la plaque 4 et l'extrémité 3 de la tubulure 2 doit être inférieure au tiers du diamètre D2 de la conduite 1. Dans des variantes de réalisation, la tubulure 2 peut déboucher plus profondément à l'intérieur de la conduite 1, son extrémité 3 se trouvant alors plus proche d'un axe central « x » de la conduite 1 que la paroi de la conduite 1. La tubulure ne devra cependant pas croiser la surface réglée génératrice de la surface de la plaque 4, et la distance du bord aval 6 de la plaque 4 à l'extrémité 3 de la tubulure 2 devra rester inférieure au tiers du diamètre de la conduite 1.

Dans le cas où la plaque est inclinée en direction de la tubulure pour créer un effet venturi, l'inclinaison de la plaque devra rester modérée de manière à ne pas trop freiner le débit d'air traversant les canaux 13 et 14. On veillera par exemple à ce que les normales locales au plan de la plaque et la direction de l'axe ou des génératrices de la conduite 1 forment toujours des angles compris entre 60° et 90°. La longueur amont/aval de la plaque 4, c'est-à-dire la plus petite distance suivant l'axe « x » de la conduite 1 entre le bord amont 5 et le bord aval 6 de la plaque 4, devra être suffisante pour permettre l'établissement de deux flux d'air laminaires dans les canaux 13 et 14.

On veillera par exemple à ce que cette longueur amont/aval L soit supérieure à au moins deux fois le diamètre intérieur D3 de la tubulure 2. Le dispositif de mélanges suivant l'invention est particulièrement avantageux dans le cas du recyclage basse pression des gaz brûlés d'un moteur à combustion. Le dispositif utilise un élément peu onéreux à fabriquer, la plaque de dimensions adaptées, cet élément pouvant éventuellement être rajouté, dans une position optimisée, sur une conduite d'air existante. Le dispositif permet d'obtenir une zone de turbulences localisée au point de rencontre de l'air et des gaz brûlés. Ces turbulences ne se répercutent pas, ou peu, sur le profil d'écoulement du mélange à l'entrée du compresseur. Elles assurent toutefois une homogénéité satisfaisante du mélange gazeux, en température et en composition. On constate par exemple qu'entre une conduite d'air dans laquelle arrive une tubulure de gaz brûlés, et la même conduite d'air dans laquelle arrive la même tubulure de gaz brûlés, en amont de laquelle on a disposé une plaque de mélange suivant l'invention, on réduit de 40% l'écart entre la température maximale locale de gaz en entrée du compresseur et la température minimale locale de gaz en entrée du compresseur. La durée de vie et la fiabilité du compresseur se trouvent améliorés. On peut en outre se permettre de réinjecter dans le dispositif des gaz brûlés plus chauds, donc se passer, ou réduire de taille, d'éventuels échangeurs thermiques de refroidissement de ces gaz brûlés.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de mélange d'un flux d'air (9) d'alimentation et d'un flux de gaz brûlés (10) d'un moteur à combustion interne, le dispositif comprenant : ù une conduite d'air (1) pour l'écoulement du flux d'air (9), ù une tubulure (2) d'amenée des gaz brûlés (10) dans la conduite d'air (1), l'axe (z) de la tubulure des gaz croisant l'axe (x) de la conduite d'air, ù une plaque (4) de mélange, solidaire de la conduite (1) d'air, et séparant la conduite d'air en deux canaux (13, 14) indépendants le long d'une portion de la conduite; caractérisé en ce que la plaque de mélange (4) est symétrique par rapport à un plan défini par les axes (x) de la conduite d'air et (z) de la tubulure des gaz, et en ce que le bord aval (6) de la plaque de mélange (4) se trouve en amont de l'axe (z) de la tubulure des gaz (2).
2. 2. Dispositif de mélange suivant la revendication 1, dans lequel le bord aval (6) de la plaque de mélange (4) se trouve en amont de l'extrémité (3) de la tubulure des gaz (2) débouchant dans la conduite d'air (1).
3. 3. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le bord aval (6) de la plaque de mélange (4) présente une échancrure (11) de forme correspondant au contour de l'extrémité (3) de la tubulure des gaz (2).
4. 4. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le bord aval (6) de la plaque de mélange (4) se trouve au voisinage immédiat du prolongement, suivant la direction de l'axe (z) de la tubulure, de l'extrémité (3) de la tubulure (2) des gaz.
5. 5. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de mélange (4) est plane, parallèle à l'axe (x) de la conduite d'air (1) ou inclinée en direction de la tubulure des gaz (2).
6. 6. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la plaque de mélange (4) est incurvée, et présente une face convexe du côté de la tubulure des gaz (2).
7. 7. Dispositif de mélange suivant la revendication 6, dans lequel la plaque de mélange (4) comprend une portion de cylindre de révolution, l'axe du cylindre étant parallèle à l'axe (x) de la conduite d'air (1) ou incliné de l'amont vers l'aval en direction de la tubulure des gaz (2).
8. 8. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la distance (Dl) de l'extrémité (3) de la tubulure des gaz (2) à la plaque de mélange (4) est inférieure au tiers du diamètre (D2) de la conduite d'air (1).
9. 9. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel l'angle (13) entre une normale (12) à la plaque de mélange (4) et l'axe (x) de la conduite d'air (1), est toujours compris entre 60° et 90°.
10. 10. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la longueur amont-aval (L) de la plaque de mélange (4) est au moins le double du diamètre (D3) de la tubulure des gaz (2).
11. 11. Dispositif de mélange suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de mélange (4) se trouve à l'aval immédiat de la sortie d'un segment coudé (18) de conduite d'air, la plaque de mélange (4) étant disposée perpendiculairement au plan de courbure du segment coudé, et la plaque étant disposée par rapport à l'axe (x) de la portion de conduite (1), du même côté que le centre de courbure du segment coudé (18).
12. 12. Système de mélange suivant l'une des revendications précédentes, utilisé pour mélanger un flux d'air d'admission (9) avec des gaz d'échappement recirculés (10) à basse pression dans un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur.