WO2009016294A2 - Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, such as in particular a motor vehicle engine, such a device also being known under the abbreviated designation "EGR" (Exhaust gas recirculation).
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the air intake system of an internal combustion engine comprises an air inlet duct, of circular section or other, and a multi-outlet distributor which follows the air intake duct. air and which directs the air towards the different cylinders.
  • the problem is to introduce the exhaust gas into the air intake duct such that these gases form with the admitted air a homogeneous mixture, before entering the tundish.
  • the French patent application 2871530 provides, for the recirculation of the exhaust gas of an internal combustion engine, a dual admission of these gases, on either side of the air intake duct. Two symmetrical gas streams are thus injected into the inlet duct, at two distinct points, these gas veins opposing each other colliding with each other by dissipating part of their energy, before to form, in the inlet duct, two adjacent contra-rotating vortices, that is to say rotating one in the opposite direction to the other.
  • This known embodiment retains disadvantages:
  • the present invention aims at remedying the disadvantages described above, and is therefore intended to eliminate homogeneity defects in the mixture of exhaust gas and air, particularly in the case of oblong section intake ducts and of splitters with flattened entry and / or plenum, while retaining the advantages of the vortex-creating devices, by a simple technical solution in its structure and manufacture7 * and making it possible to use all the kinetic energy of the exhaust gases while by preserving the wall of the intake duct.
  • the subject of the invention is an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, and more particularly a recirculation device comprising, inside an air intake duct which is followed by a multi-outlet distributor, means for introducing the recycled exhaust gases, creating a vortex circulation of these gases for mixing with the fresh air admitted, upstream of the inlet of the distributor, particularly for an oblong section air intake duct and / or a distributor with a flattened inlet and / or plenum, the device being adapted to inject the exhaust gases by forming two counter-rotating adjacent vortices, which is self-rotating; - decisionsts up to the outlets of the distributor, this recirculation device being essentially characterized by the fact that it comprises a double tubular mixer nozzle, in the form of two complete or incomplete tubular tips, disp dared side by side and symmetrically inside the air intake duct, and an exhaust gas supply duct which is unique and common to the two tubular mixer nozzles, this common supply duct being located
  • the inventive idea is to inject the exhaust gases from a single injection point simultaneously into two adjacent tubular elements to create two opposing vortices that are self-sustaining in the conduit of air intake, especially if it has an oblong section which corresponds, overall, to the envelope of the two tubular elements contiguous.
  • the two vortices extend inside the tundish, to the outlets of the tether, and they interact by training one another and balancing each other.
  • the two tubular mixing tips may be axes parallel to each other, and to the central axis of the air intake duct.
  • it is possible to more precisely direct the two contra-rotating vortices in particular by providing that the two tubular mixing tips have diverging axes, which also form an angle with the central axis of the air intake duct. This allows in particular to create two divergent vortices, in approximate correspondence with the flattened and flared plenum plenum, the risk of a "bonding" on one side of the splitter is thus excluded.
  • the structure and assembly of the recirculation device according to the invention remain simple, since the tangential duct for supplying the exhaust gases remains unique and common to the two tubular mixing tips, and that, moreover, this common duct
  • the exhaust gas supply may form a single piece with the double tubular mixer nozzle.
  • the attachment of this piece to the air intake duct is achievable by means of an annular fixing skirt, for example welded, which connects the outer wall of the common duct for supplying the exhaust gases to the outer wall. the air intake duct.
  • the two tubular mixing tips may each result from a substantially semi-cylindrical deflecting wall, this double deflecting wall being positioned in front of the outlet of the common conduit for supplying the exhaust gases. , such an incomplete tubular configuration being also able to create two contra-rotating vortices.
  • the two semi-cylindrical deflector walls attached to one another but separated from the common conduit for supplying the exhaust gases, must be connected to the inner wall of the air intake duct. , by means of brackets.
  • the two substantially semi-cylindrical baffle walls may result from a single sheet properly bent and bent, while reducing the pressure losses of the fresh air flow.
  • the fixing lugs two or three in number, advantageously have on their outer edge retaining claws provided to grip the inner wall of the air intake duct.
  • the assembly of the two semi-cylindrical deflector walls and fixing lugs is feasible from a single sheet, folded and bent.
  • the invention provides an exhaust gas recirculation device which not only improves the homogeneity of the mixing of these gases with the fresh air admitted, but which is furthermore of manufacture and service. a simple and economical assembly, and does not create energy losses.
  • the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, a few embodiments of this exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of an exhaust gas recirculation device according to the present invention, according to 1-l of Figure 2;
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the recirculation device, along H-II of Figure 1;
  • Figure 3 is a diagram illustrating the application of the recirculation device of Figures 1 and 2 to a splitter with flattened input;
  • Figure 4 is another diagram, illustrating alternatively a divergent arrangement of the two tubular mixing tips of the recirculation device;
  • Figure 5 is a sectional view similar to Figure 1, illustrating another possibility of inclination of the tubular ends
  • Figure 6 is a cross-sectional view illustrating a particular embodiment and mounting of the recirculation device, in particular its tubular mixing tips;
  • Figure 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the recirculation device according to the invention, with two semi-cylindrical deflector walls;
  • Figure 8 is a perspective view (without representation of the fastening means) of the recirculation device of Figure 7;
  • Figure 9 is a perspective view similar to Figure 8, showing a particular arrangement of the fastening means
  • Figure 10 shows in perspective, and in more detail, the assembly formed by the double semi-cylindrical deflector wall and by the fixing lugs;
  • Figure 11 illustrates, still in perspective, a variant of this assembly formed by the double deflecting wall and the fixing lugs
  • Figure 12 is a diagram illustrating the establishment of the assembly according to Figure 11 in the air intake duct;
  • Figure 13 is a perspective diagram (without representation of the fastening means) illustrating the assembly of an assembly according to the preceding figures in an air intake duct of circular section.
  • the hot exhaust gases of an internal combustion engine are taken from an exhaust manifold (not shown) via a pipe 2 which brings them in a fresh air intake duct 3 of the internal combustion engine, downstream of an air intake flap 4 and upstream of the inlet 5 of a distributor 6 with several outlets 7, for example four outlets, which follows the air intake duct 3.
  • the exhaust gas, arriving along the arrow F1 are thus mixed with a portion of the admitted fresh air flow, symbolized by the arrows F2, and the mixture produced is directed, by the distributor 6, to the different cylinders of the motor concerned.
  • the air intake duct 3 has an oblong section, as can be seen in FIG. 1, and correspondingly the distributor 6 has an inlet 5 and a plenum 8 flattened shape, as symbolizes the section shown overprint in Figure 3.
  • the recirculation device of the invention comprises two tubular mixing tips 10 and 11, arranged side by side and symmetrically inside the duct. air intake 3, facing the outlet 12 of the pipe 2 for supplying the exhaust gas.
  • the two mixing tips 10 and 11 are here arranged with their axes parallel to each other and to the central axis of the air intake duct 3, while the duct 2 for supplying the exhaust gas is located in the plane of symmetry of the two mixing tips 10 and 11 and opens tangentially to these two mixing tips 10 and 11 to which it is connected.
  • the end portion of the pipe 2 for supplying the exhaust gases can support the two tubular mixing tips 10 and 11, the pipe 2 being itself held by means of an annular fixing skirt 13 which connects the outer wall of this pipe 2 to the outer wall of the air intake duct 3.
  • the annular fixing skirt 13 may be welded to the duct 2 for supplying the exhaust gases. 'exhaust.
  • the hot combustion gases brought by line 2 along arrow F1 are distributed equally in the two tubular mixing tips 10 and 1-1, in which they arrive tangentially, then these gas are guided circularly against the inner walls of these tips 10 and 11, while being driven forward by a portion of the fresh air flow F2.
  • the exhaust gases form, inside the two tubular ends 10 and 11, two contra-rotating vortices 14 and 15, while mixing with the fresh air.
  • These two eddies 14 and 15 of exhaust gas extend, by an effect of inertia, beyond the end pieces 10 and 11, into the inlet 5 and the plenum 8 of the distributor 6.
  • the recirculation device 9 represents a variant of the recirculation device 9, in which the two tubular mixing tips 10 and 11, always arranged side by side inside the air intake duct 3, have respective diverging axes 16 and 17, respectively; that is to say the axes which deviate towards the downstream, and which also form both an acute angle A with the central axis 18 of the air intake duct 3.
  • the two contra-rotating vortices created by the tubular ends 10 and 11 are thus divergent and may be better distributed in the flattened inlet and plenum of the distributor (here not shown).
  • the duct 2 for supplying the exhaust gas and the two tubular mixing tips 10 and 11 contiguous advantageously form that one piece, placed inside the air intake duct 3 provided with a side opening 19 long enough and wide for.
  • This single piece is itself attached to the air intake duct 3 by the annular fixing skirt 13, welded sealingly on the edge of the opening 19 so as to close this opening 19.
  • FIGS. 7 and following illustrate other embodiments of the recirculation device 9 according to the invention, in which the two complete tubular mixing tips, that is to say generally cylindrical, are respectively replaced by two semi-cylindrical deflector walls 20 and 21, which are positioned symmetrically in the air intake duct 3 opposite the outlet 12 of the duct 2 for supplying the exhaust gas.
  • deflector walls 20 and 21, each of which represents in a way half of a complete tubular mixing nozzle are sufficient to create two counter-rotating vortices 14 and 15 self-sustaining at the outlet of the recirculation device 9.
  • the two deflector walls 20 and 21 are dissociated from the conduit 2 for supplying the exhaust gases.
  • This pipe 2 can always be linked to the air intake duct 3 via an annular fixing skirt 13 (see FIGS. 7 and 9), while the assembly formed by the two deflector walls 20 and 21 must be fixed inside the air intake duct 3 by specific means, detailed below.
  • the two semi-cylindrical deflecting walls 20 and 21 may result from a single and initially rectangular metal plate 22, which is symmetrically curved to form the two semi-cylindrical parts, and which is folded in its shape. middle, at the junction of the two semi-cylindrical parts, the resulting profile being comparable to a " ⁇ ".
  • the median fold 23 of the plate 22 has a radius of radius adapted, given the folding requirements of the sheet.
  • the fastening means of the assembly formed by the two deflector walls 20 and 21 are constituted by fixing lugs, which connect this assembly to the inner wall of the air intake duct 3.
  • the fastening lugs may be number of two, as shown in Figure 7, with two substantially symmetrical lugs 24 and 25 protruding respectively from the two deflector walls 20 and 21. These lugs can also be three in number, with an additional central fixing lug 26 projecting from from the middle fold 23 - see Figures 9 and following.
  • each of the fastening tabs 24, 25 and 26 may comprise, on its outer edge, retaining claws 27 which are designed to grip the inner wall of the intake duct. air 3 (see also Figure 9).
  • the assembly consisting of the two semi-cylindrical deflecting walls 20 and 21 and the three fixing lugs 24, 25, and 26 can be made in one piece, from a single, suitably cut, folded sheet and bent, as shown in Figure 11.
  • the central fixing lug 26 results from a triple folding in "W" made in the middle of the sheet.
  • a recirculation device 9 as previously described for example a semi-cylindrical deflector double wall device 20, 21, can also be mounted in an air intake duct 3 of section circular, retaining the advantages of the fixing means described above (means which for the sake of clarity of the drawing have not been shown here).

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Abstract

Le dispositif de recirculation comprend, à l'intérieur d'un conduit d'admission d'air (3) qui est suivi d'un répartiteur (6), des moyens d'introduction des gaz d'échappement recyclés, pour leur mélange avec l'air frais admis. Ce dispositif est conçu pour injecter les gaz d'échappement en formant deux tourbillons adjacents contra-rotatifs (14,15), grâce à un double embout mélangeur tubulaire (10,11) en communication avec une conduite commune d'amenée des gaz d'échappement, disposée tangentiellement par rapport aux deux embouts, placés côte à côte. Les deux tourbillons (14, 15) s'auto- entretiennent jusqu'aux sorties (7) du répartiteur (6). Un tel dispositif de recirculation s'applique, en particulier, à un conduit d'admission d'air (3) de section oblongue et/ou à un répartiteur (6) avec une entrée (5) et/ou un plénum (8) aplatis, notamment pour un moteur de véhicule automobile.

Description

Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne
La présente invention concerne un dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, tel que notamment un moteur de véhicule automobile, un tel dispositif étant aussi connu sous la désignation abrégée "EGR" (Exhaust gas recirculation).
Sur les moteurs à combustion interne actuels, il est habituel d'introduire des gaz chauds d'échappement dans un conduit d'admission d'air, à différentes phases de fonctionnement du moteur selon le régime et la charge, pour diminuer la pollution. Les gaz d'échappement sont introduits en aval du boîtier "papillon" pour les- moteurs à essence, et en aval du boîtier "doseur" pour les moteurs diesels. Dans tous les cas, ces gaz recyclés doivent se répartir de façon homogène dans chaque cylindre du moteur concerné, car chaque cylindre doit recevoir la même quantité d'air frais extérieur et de gaz d'échappement.
De manière habituelle, le système d'admission d'air d'un moteur à combustion interne comprend un conduit d'admission d'air, de section circulaire ou autre, et un répartiteur à plusieurs sorties qui fait suite au conduit d'admission d'air et qui dirige l'air vers les différents cylindres. Dans ce contexte, le problème consiste à introduire les gaz d'échappement dans le conduit d'admission d'air de telle manière que ces gaz forment avec l'air admis un mélange homogène, avant l'entrée dans le répartiteur.
A cet effet, une solution déjà proposée par le Demandeur, ayant fait l'objet d'une demande de brevet français n° 06.09181 déposée le -19 octobre 2006, et publiée sous le n° 2907513 le 25 avril 2008, consiste à introduire les gaz d'échappement de manière tangentielle dans un embout mélangeur tubulaire, placé dans le conduit d'admission d'air coaxialement à celui-ci et à l'entrée du répartiteur. Une telle configuration configuration permet en principe de mélanger les gaz d'échappement avec l'air frais rapidement donc sur un court trajet, en créant un tourbillon dans l'embout mélangeur et dans la partie aval du conduit d'admission juste avant l'entrée du mélange dans le répartiteur, et ceci tout en isolant thermiquement les gaz chauds recyclés par une couche d'air frais entourant le tourbillon. Cette solution est simple et elle s'avère efficace et suffisante dans un grand nombre de cas d'application, c'est-à-dire pour de nombreuses configurations connues de conduits et de répartiteurs d'admission. Elle présente cependant des défauts ou des insuffisances pour certaines géométries de conduits et de répartiteurs, comme précisé ci-après.
Ainsi, dans le cas d'un conduit d'admission d'air de section circulaire, et avec un répartiteur dont l'entrée et le plénum sont également de section circulaire, le tourbillon créé par l'embout mélangeur tubulaire est conservé dans le plénum avant d'arriver dans les différentes branches du répartiteur, ce qui assure une répartition uniforme du mélange.
Cependant, certains conduits d'admission ne sont pas de section circulaire, mais possèdent une section oblongue. Dans ce cas, le tourbillon sortant de l'embout mélangeur tubulaire se trouve rapidement détruit, car il n'est pas confiné par une enveloppe extérieure de section circulaire. Le mélange des gaz d'échappement et d'air est alors beaucoup moins efficace et moins homogène, et la répartition dans les cylindres du moteur, faite en aval, peut être dégradée.
De manière analogue, certains répartiteurs possèdent une entrée et un plénum aplatis. Dans ce cas, le jet de gaz d'échappement sortant de l'embout mélangeur ne tourne plus à la manière d'un tourbillon mais il a tendance à se "coller" sur la paroi du répartiteur, d'un côté ou de l'autre de ce répartiteur. Un tel phénomène dissymétrique dégrade évidemment la répartition du mélange entre les cylindres.
La demande de brevet français 2871530 prévoit, pour la recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, une double admission de ces gaz, de part et d'autre du conduit d'admission d'air. Deux veines de gaz symétriques sont ainsi injectées dans le conduit d'admission, en deux points distincts, ces veines gazeuses opposées l'une à l'autre entrant en collision l'une avec l'autre en dissipant une partie de leur énergie, avant de former, dans le conduit d'admission, deux tourbillons adjacents contra-rotatifs, c'est-à-dire tournant l'un en sens inverse de l'autre. Cette réalisation connue conserve des inconvénients :
- Par son principe même, elle occasionne une perte d'énergie cinétique des gaz recyclés, au point de création des deux tourbillons, alors que ces derniers gagneraient à conserver une énergie maximale pour atteindre le répartiteur. - Les deux tourbillons ne sont pas confinés et guidés individuellement, et ils se développent simplement dans toute la section circulaire de conduit d'admission, en venant en contact direct avec la paroi du conduit d'admission d'air qui risque ainsi d'être excessivement chauffée.
- Comme il résulte du point précédent, la solution du document considéré n'est pas destinée à des conduits d'admission de section oblongue ou aplatie.
- Enfin, la nécessité d'avoir deux orifices d'injection des gaz recyclés, et deux canaux distincts pour l'amenée de ces gaz jusqu'aux deux points d'injection, complique la structure et la fabrication du dispositif.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment exposés, et elle a donc pour but d'éliminer les défauts d'homogénéité du mélange de gaz d'échappement et d'air, notamment dans le cas de conduits d'admission de section oblongue et de répartiteurs avec entrée et/ou plénum aplatis, tout en conservant les avantages des dispositifs créant des tourbillons, par une solution technique simple dans sa structure et sa fabrication7*et permettant de mettre à profit toute l'énergie cinétique des gaz d'échappement tout en préservant la paroi du conduit d'admission.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, et plus particulièrement un dispositif de recirculation comprenant, à l'intérieur d'un conduit d'admission d'air qui est suivi d'un répartiteur à plusieurs sorties, des moyens d'introduction des gaz d'échappement recyclés, créant une circulation en tourbillon de ces gaz pour leur mélange avec l'air frais admis, en amont de l'entrée du répartiteur, notamment pour un conduit d'admission d'air de section oblongue et/ou un répartiteur avec une entrée et/ou un plénum aplatis, le dispositif étant conçu pour injecter les gaz d'échappement en formant deux tourbillons adjacents contra-rotatifs, qui s'auto-entretiennent jusqu'aux sorties du répartiteur, ce dispositif de recirculation étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte un double embout mélangeur tubulaire, sous la forme de deux embouts tubulaires complets ou incomplets, disposés côte à côte et symétriquement à l'intérieur du conduit d'admission d'air, et une conduite d'amenée des gaz d'échappement qui est unique et commune aux deux embouts mélangeurs tubulaires, cette conduite commune d'amenée étant située dans le plan de symétrie des deux embouts mélangeurs. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de recirculation des gaz d'échappement comporte un double embout mélangeur tubulaire qui est en communication directe, avec la conduite d'amenée des gaz d'échappement commune, disposée tangentiellement par rapport aux deux embouts tubulaires, placés côte à côte.
Ainsi, l'idée inventive consiste à injecter les gaz d'échappement, à partir d'un point d'injection unique, simultanément dans deux éléments tubulaires adjacents, pour créer deux tourbillons de sens opposés qui sont auto-entretenus dans le conduit d'admission d'air, notamment si celui-ci possède une section oblongue qui correspond, globalement, à l'enveloppe des deux éléments tubulaires accolés. Les deux tourbillons se prolongent à l'intérieur du répartiteur, jusqu'aux sorties de celui-ci, et ils interagissent en s'entraînant mutuellement et en s'équilibrant.
Les deux embouts mélangeurs tubulaires peuvent être d'axes parallèles entre eux, ainsi qu'à l'axe central du conduit d'admission d'air. Cependant, il est possible de diriger plus précisément les deux tourbillons contra-rotatifs, notamment en prévoyant que les deux embouts mélangeurs tubulaires possèdent des axes divergents, qui forment aussi un angle avec l'axe central du conduit d'admission d'air. Ceci permet notamment de créer deux tourbillons divergents, en correspondance approximative avec le plénum aplati et évasé du répartiteur, le risque d'un "collage" sur un seul côté du répartiteur étant ainsi exclu.
La structure et le montage du dispositif de recirculation selon l'invention restent simples, du fait que la conduite tangentielle d'amenée des gaz d'échappement reste unique et commune aux deux embouts mélangeurs tubulaires, et que, de plus, cette conduite commune d'amenée des gaz d'échappement peut ne former qu'une seule pièce avec le double embout mélangeur tubulaire. La fixation de cette pièce au conduit d'admission d'air est réalisable au moyen d'une jupe annulaire de fixation, par exemple soudée, qui relie la paroi extérieure de la conduite commune d'amenée des gaz d'échappement à la paroi extérieure du conduit d'admission d'air.
Pour simplifier et alléger encore la structure du dispositif, les deux embouts mélangeurs tubulaires peuvent résulter chacun d'une paroi déflectrice sensiblement semi-cylindrique, cette double paroi déflectrice étant positionnée en face du débouché de la conduite commune d'amenée des gaz d'échappement, une telle configuration tubulaire "incomplète" étant elle aussi apte à créer deux tourbillons contra-rotatifs. Dans ce cas, les deux parois déflectrices semi-cylindriques, rattachées l'une à l'autre mais dissociées de la conduite commune d'amenée des gaz d'échappement, doivent être liées à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air, au moyen de pattes de fixation. Cette variante facilite la fabrication, les deux parois déflectrices sensiblement semi-cylindriques pouvant résulter d'une seule et même tôle convenablement cintrée et pliée, tout en réduisant les pertes de charge du flux d'air frais. Les pattes de fixation, au nombre de deux ou trois, comportent avantageusement sur leur bord extérieur des griffes de retenue prévues pour s'aggriper à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air.
Des dispositions complémentaires facilitent encore la fabrication et le montage du dispositif objet de l'invention :
L'ensemble des deux parois déflectrices semi-cylindriques et des pattes de fixation est réalisable à partir d'une seule et même tôle, pliée et cintrée.
Le montage de cet ensemble est facilité en jouant sur l'élasticité de celui-ci, résultant de sa constitution en tôle et de sa forme, la contrainte élastique à laquelle est soumis cet ensemble assurant sa fixation à l'intérieur du conduit d'admission d'air. Ainsi, dans l'ensemble, l'invention fournit un dispositif de recirculation des gaz d'échappement qui non seulement améliore l'homogénéité du mélange de ces gaz avec l'air frais admis, mais qui de plus est d'une fabrication et d'un montage simples et économiques, et ne crée pas de déperditions d'énergie. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne :
Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de recirculation des gaz d'échappement conforme à la présente invention, suivant l-l de figure 2 ;
Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de ce dispositif de recirculation, suivant H-Il de figure 1 ;
Figure 3 est un schéma illustrant l'application du dispositif de recirculation des figures 1 et 2 à un répartiteur avec entrée aplatie ; Figure 4 est un autre schéma, illustrant en variante une disposition divergente des deux embouts mélangeurs tubulaires du dispositif de recirculation;
Figure 5 est une vue en coupe similaire à la figure 1 , illustrant une autre possibilité d'inclinaison des embouts tubulaires ;
Figure 6 est une vue en coupe transversale illustrant un mode particulier de réalisation et de montage du dispositif de recirculation, en particulier de ses embouts mélangeurs tubulaires ;
Figure 7 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du dispositif de recirculation selon l'invention, avec deux parois déflectrices semi-cylindriques ;
Figure 8 est une vue en perspective (sans représentation des moyens de fixation) du dispositif de recirculation de la figure 7 ;
Figure 9 est une vue en perspective similaire à la figure 8, montrant une disposition particulière des moyens de fixation ;
Figure 10 représente en perspective, et de façon plus détaillée, l'ensemble formé par la double paroi déflectrice semi-cylindrique et par les pattes de fixation ;
Figure 11 illustre, toujours en perspective, une variante de cet ensemble formé par la double paroi déflectrice et par les pattes de fixation ;
Figure 12 est un schéma illustrant la mise en place de l'ensemble selon la figure 11 dans le conduit d'admission d'air ;
Figure 13 est un schéma en perspective (sans représentation des moyens de fixation) illustrant le montage d'un ensemble selon les figures précédentes dans un conduit d'admission d'air de section circulaire.
Dans le dispositif de recirculation des gaz d'échappement schématisé sur les figures 1 à 3, les gaz chauds d'échappement d'un moteur à combustion interne sont prélevés dans un collecteur d'échappement (non représenté) par une conduite 2 qui les amène dans un conduit d'admission d'air frais 3 du moteur à combustion interne, en aval d'un volet d'admission d'air 4 et en amont de l'entrée 5 d'un répartiteur 6 à plusieurs sorties 7, par exemple à quatre sorties, lequel fait suite au conduit d'admission d'air 3. Les gaz d'échappement, arrivant suivant la flèche F1, sont ainsi mélangés à une partie du flux d'air frais admis, symbolisé par les flèches F2, et le mélange réalisé est dirigé, par le répartiteur 6, vers les différents cylindres du moteur concerné. Plus particulièrement, dans l'exemple d'application ici illustré, le conduit d'admission d'air 3 possède une section oblongue, telle que visible sur la figure 1 , et de manière correspondante le répartiteur 6 possède une entrée 5 et un plénum 8 de forme aplatie, comme le symbolise la section indiquée en surimpression sur la figure 3.
Pour s'adapter à de telles sections oblongues ou aplaties, le dispositif de recirculation de l'invention, désigné globalement par la référence 9, comprend deux embouts mélangeurs tubulaires 10 et 11 , disposés côte à côte et symétriquement à l'intérieur du conduit d'admission d'air 3, en face du débouché 12 de la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement.
Les deux embouts mélangeurs 10 et 11 sont ici disposés avec leurs axes parallèles entre eux ainsi qu'à l'axe central du conduit d'admission d'air 3, tandis que la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement est située dans le plan de symétrie des deux embouts mélangeurs 10 et 11 et débouche tangentiellement à ces deux embouts mélangeurs 10 et 11, auxquels elle se raccorde.
Plus particulièrement, la partie terminale de la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement peut assurer le support des deux embouts mélangeurs tubulaires 10 et 11 , la conduite 2 étant elle-même tenue au moyen d'une jupe annulaire de fixation 13 qui relie la paroi extérieure de cette conduite 2 à la paroi extérieure du conduit d'admission d'air 3. Dans le cas d'une réalisation métallique, la jupe annulaire de fixation 13 peut être soudée à la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement.
En cours de fonctionnement du moteur à combustion interne concerné, les gaz chauds de combustion amenés par la conduite 2 suivant la flèche F1 se répartissent de façon égale dans les deux embouts mélangeurs tubulaires 10 et 1-1, dans lesquels ils arrivent tangentiellement, puis ces gaz sont guidés circulairement contre les parois intérieures de ces embouts 10 et 11 , tout en étant entraînés en avant par une partie du flux d'air frais F2. Ainsi, les gaz d'échappement forment, à l'intérieur des deux embouts tubulaires 10 et 11 , deux tourbillons contra-rotatifs 14 et 15, tout en se mélangeant à l'air frais. Ces deux tourbillons 14 et 15 de gaz d'échappement se prolongent, par un effet d'inertie, au-delà des embouts 10 et 11 , jusque dans l'entrée 5 et le plénum 8 du répartiteur 6. Un mélange homogène d'air frais admis et de gaz chauds d'échappement est ainsi obtenu, ce mélange étant dirigé vers la sortie 7 du répartiteur 6 qui, à l'instant considéré, alimente un cylindre du moteur (sortie située le plus à gauche dans le cas de la figure 3). On notera aussi que, dans ce fonctionnement, les deux tourbillons contra-rotatifs 14 et 15 sont entourés d'une couche d'air frais et ne viennent pas en contact avec la paroi du conduit d'admission d'air 3. La figure 4 représente une variante du dispositif de recirculation 9, dans laquelle les deux embouts mélangeurs tubulaires 10 et 11 , toujours disposés côte à côte à l'intérieur du conduit d'admission d'air 3, possèdent des axes divergents respectivement 16 et 17, c'est-à-dire des axes qui vont en s'écartant vers l'aval, et qui forment aussi l'un et l'autre un angle aigu A avec l'axe central 18 du conduit d'admission d'air 3. Les deux tourbillons contra- rotatifs créés par les embouts tubulaires 10 et 11 sont ainsi divergents et peuvent être mieux répartis dans l'entrée et le plénum aplatis du répartiteur (ici non représenté).
Comme l'illustre la figure 5, il est encore possible d'incliner différemment les embouts mélangeurs tubulaires, tels que l'embout 11, par exemple en prévoyant que l'axe 17 de cet embout 11 forme un angle B inférieur à 90° avec l'axe de la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement.
En se référant à la figure 6, relative à un mode particulier de réalisation et de montage du dispositif de recirculation 9, la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement et les deux embouts mélangeurs tubulaires 10 et 11 accolés ne forment avantageusement qu'une seule pièce, mise en place à l'intérieur du conduit d'admission d'air 3 pourvu d'une ouverture latérale 19 suffisamment longue et large pour. L'introduction (suivant la flèche F3) du double embout tubulaire 10, 11. Cette pièce unique est elle- même fixée au conduit d'admission d'air 3 par la jupe annulaire de fixation 13, soudée de façon étanche sur le bord de l'ouverture 19 de manière à obturer cette ouverture 19.
Les figures 7 et suivantes illustrent d'autres modes de réalisation du dispositif de recirculation 9 selon l'invention, dans lesquels les deux embouts mélangeurs tubulaires complets, c'est-à-dire d'allure générale cylindrique, se trouvent respectivement remplacés par deux parois déflectrices semi-cylindriques 20 et 21 , qui sont positionnées symétriquement dans le conduit d'admission d'air 3 en face du débouché 12 de la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement. En effet, il s'est avéré que des telles parois déflectrices 20 et 21 , dont chacune représente en quelque sorte la moitié d'un embout mélangeur tubulaire complet (selon les figures précédentes), sont suffisantes pour créer deux tourbillons contra-rotatifs 14 et 15 auto-entretenus à la sortie du dispositif de recirculation 9.
Dans cette configuration, les deux parois déflectrices 20 et 21 sont dissociées de la conduite 2 d'amenée des gaz d'échappement. Cette conduite 2 peut toujours être liée au conduit d'admission d'air 3 par l'intermédiaire d'une jupe annulaire de fixation 13 (voir figures 7 et 9), tandis que l'ensemble formé par les deux parois déflectrices 20 et 21 doit être fixé à l'intérieur du conduit d'admission d'air 3 par des moyens spécifiques, détaillés ci-après.
Comme le montre la figure 8, les deux parois déflectrices semi- cylindriques 20 et 21 peuvent résulter d'une seule et même plaque métallique 22 initialement rectangulaire, qui est cintrée symétriquement pour former les deux parties semi-cylindriques, et qui est pliée en son milieu, à la jonction des deux parties semi-cylindriques, le profil obtenu étant assimilable à un « ω ». Le pli médian 23 de la plaque 22 présente un arrondi de rayon adapté, compte tenu des exigences de pliage de la tôle.
Les moyens de fixation de l'ensemble formé par les deux parois déflectrices 20 et 21 sont constitués par des pattes de fixation, qui relient cet ensemble à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air 3. Les pattes de fixation peuvent être au nombre de deux, comme le montre la figure 7, avec deux pattes sensiblement symétriques 24 et 25 saillant respectivement des deux parois déflectrices 20 et 21. Ces pattes peuvent aussi être au nombre de trois, avec en supplément une patte de fixation centrale 26 saillant à partir du pli médian 23 - voir les figures 9 et suivantes.
Comme le montre plus particulièrement la figure 10, chacune des pattes de fixation 24, 25 et 26 peut comporter, sur son bord extérieur, des griffes de retenue 27 qui sont prévues pour s'agripper à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air 3 (voir aussi figure 9).
L'ensemble constitué par les deux parois déflectrices semi- cylindriques 20 et 21 et par les trois pattes de fixation 24, 25, et 26 peut être réalisé d'une seule pièce, à partir d'une seule et même tôle convenablement découpée, pliée et cintrée, comme l'illustre la figure 11. Les deux pattes symétriques 24 et 25, situées aux extrémités des parois déflectrices 20 et 21 respectivement, résultent d'un pliage à angle droit de la tôle. La patte de fixation centrale 26 résulte d'un triple pliage en "W" réalisé au milieu de la tôle. On notera que ce dernier mode de réalisation permet, comme l'illustre la figure 12, pour l'ensemble ici considéré, une mise en place en force dans le sens de la flèche F4 et une retenue dans le conduit d'admission d'air 3 par l'effet d'élasticité de la tôle, les contraintes élastiques de la tôle tendant à écarter les deux flancs de la patte centrale 26, donc à écarter aussi les deux pattes terminales 24 et 25, comme le suggère la double flèche F5. Ainsi, les griffes de retenue 27 des pattes terminales 24 et 25 s'agrippent contre les parties arrondies de la paroi du conduit d'admission d'air 3, tandis que la patte centrale 26 est pressée contre le fond plat de cette paroi.
Enfin, comme le montre la figure 13, un dispositif de recirculation 9 tel que précédemment décrit, par exemple un dispositif à double paroi déflectrice semi-cylindrique 20, 21, peut aussi être monté dans un conduit d'admission d'air 3 de section circulaire, en conservant les avantages des moyens de fixation précédemment décrits (moyens qui pour des raisons de clarté du dessin n'ont pas été représentés ici).
On ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées : en modifiant les détails de forme du dispositif, en particulier les détails du double embout mélangeur tubulaire ou de la double paroi déflectrice semi-cylindrique ; en modifiant le nombre des pattes de fixation, ou en recourant à des moyens de fixation autres ;. en réalisant le dispositif en toute matière métallique ou synthétique, et par tout procédé de formage : moulage, pliage, cintrage, découpage, emboutissage...; en appliquant l'invention à des conduits d'admission d'air et à des répartiteurs pouvant posséder toutes formes et sections.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne, le dispositif de recirculation (9) comprenant, à l'intérieur d'un conduit d'admission d'air (3) qui est suivi d'un répartiteur (6) à plusieurs sorties (7), des moyens d'introduction des gaz d'échappement recyclés, créant une circulation en tourbillon de ces gaz pour leur mélange avec l'air frais admis, en amont de l'entrée (5) du répartiteur (6), notamment pour un conduit d'admission d'air (3) de section oblongue et/ou un répartiteur (6) avec une entrée (5) et/ou un plénum (8) aplatis, le dispositif étant conçu pour injecter les gaz d'échappement en formant deux tourbillons adjacents contra- lotatifs (14,15), qui s'auto-entretiennent jusqu'aux sorties (7) du répartiteur (6), caractérisé en ce qu'il comporte un double embout mélangeur tubulaire, sous la forme de deux embouts tubulaires complets (10 , 11) ou incomplets (20, 21) disposés côte à côte et symétriquement à l'intérieur du conduit d'admission d'air (3), et une conduite d'amenée (2) des gaz d'échappement unique et commune aux deux embouts mélangeurs tubulaires (10, 11 ; 20, 21), cette conduite commune d'amenée (2) étant située dans le plan de symétrie des deux embouts mélangeurs.
2. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le double embout mélangeur tubulaire (10,11) est en communication directe avec la conduite d'amenée (2) des gaz d'échappement commune, disposée tangentiellement par rapport aux deux embouts tubulaires (10,11), placés côte à côte.
3. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux embouts tubulaires (10,11) sont parallèles entre eux, ainsi qu'à l'axe central du conduit d'admission d'air (3).
4. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux embouts tubulaires (10, 11) possèdent des axes divergents (16, 17), formant aussi un angle (A) avec l'axe central (19) du conduit d'admission d'air (3).
5. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la conduite commune d'amenée (2) des gaz d'échappement forme une seule pièce avec le double embout mélangeur tubulaire (10,11).
6. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fixation de ladite pièce est réalisée au moyen d'une jupe annulaire de fixation (13) par exemple soudée, reliant la conduite commune d'amenée (2) des gaz d'échappement à la paroi extérieure du conduit d'admission d'air (3).
7. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux embouts mélangeurs tubulaires résultent chacun d'une paroi déflectrice sensiblement semi- cylindrique (20,21), cette double paroi déflectrice étant positionnée en face du débouché (12) de la conduite commune d'amenée (2) des gaz d'échappement.
8. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux parois déflectrices sensiblement semi-cylindriques (20,21), rattachées l'une à l'autre mais dissociées de la conduite commune d'amenée (2) des gaz d'échappement, sont liées à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air (3), au moyen de pattes de fixation (24,25,26).
9. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les pattes de fixation (24,25,26), au nombre de deux ou trois, comportent sur leur bord extérieur des griffes de retenue (27) prévues pour s'agripper à la paroi intérieure du conduit d'admission d'air (3).
10. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les deux parois déflectrices semi-cylindriques (20,21), résultent d'une seule et même tôle, pliée et cintrée.
11. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'ensemble des deux parois déflectrices semi-cylindriques (20, 21) et des pattes de fixation (24, 25, 26) est réalisé à partir d'une seule et même tôle, pliée et cintrée.
12. Dispositif de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que le montage de l'ensemble précité, constitué par les deux parois déflectrices semi-cylindriques (20, 21) et par les pattes de fixation (24, 25, 26), est réalisé par l'effet de la contrainte élastique à laquelle est soumis cet ensemble, contrainte assurant sa fixation à l'intérieur du conduit d'admission d'air (3).
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