WO2019053343A1 - Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble - Google Patents

Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble Download PDF

Info

Publication number
WO2019053343A1
WO2019053343A1 PCT/FR2017/052430 FR2017052430W WO2019053343A1 WO 2019053343 A1 WO2019053343 A1 WO 2019053343A1 FR 2017052430 W FR2017052430 W FR 2017052430W WO 2019053343 A1 WO2019053343 A1 WO 2019053343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stiffening structure
assembly
exhaust line
downstream
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2017/052430
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Lagier
Xavier Bartolo
Frédéric Greber
Frédéric BLANCO-SOTELO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Original Assignee
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Systemes dEchappement SAS filed Critical Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority to PCT/FR2017/052430 priority Critical patent/WO2019053343A1/fr
Publication of WO2019053343A1 publication Critical patent/WO2019053343A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F01N13/1822—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration for fixing exhaust pipes or devices to vehicle body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K13/00—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units
    • B60K13/04—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units concerning exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B62D25/2072—Floor protection, e.g. from corrosion or scratching
    • 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
    • F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F01N13/1816—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration the pipe sections being joined together by flexible tubular elements only, e.g. using bellows or strip-wound pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/114—Shields, e.g. for heat protection
    • 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
    • F01N2260/18—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving rigidity, e.g. by wings, ribs
    • 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
    • F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the exhaust apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • 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
    • F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/02—Corrosion resistive metals
    • 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
    • F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/02—Corrosion resistive metals
    • F01N2530/04—Steel alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • Assembly comprising a thin-walled exhaust line and a stiffening structure, vehicle equipped with such a set
  • the invention generally relates to reducing the mass of vehicle exhaust lines.
  • the reduction in weight was achieved in the past by decreasing the wall thickness of the exhaust gas ducts and the main components of the line.
  • sheets with a thickness of 0.8 mm for the ducts, and a thickness of 0.6 mm for the silencers.
  • the invention aims to provide an exhaust line whose weight is reduced drastically, and that allows to solve all or part of the technical problems mentioned above.
  • the invention relates to an assembly comprising:
  • an exhaust line comprising an upstream portion rigidly attached to a powertrain and a downstream part fixed directly or indirectly to the body of a vehicle, the upstream and downstream parts being connected to each other by a decoupler, the downstream portion having a determined developed length, the downstream portion having an outer wall of a metal material less than 0.3 mm thick over at least 50% of its developed length; a stiffening structure extending over at least 50% of the developed length of the downstream part, the downstream part being fixed to the stiffening structure.
  • the stiffening structure allows conveniently moving the exhaust line before it is attached to the vehicle. It also conveniently fixes the exhaust line on the vehicle. Indeed, it is the stiffening structure itself which is attached to the vehicle and not the exhaust line.
  • the set may also have one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically feasible combination:
  • the downstream part comprises treatment members, exhaust gases and exhaust gas circulation conduits fluidly connected to the treatment members, the circulation ducts having a determined cumulative length, the circulation ducts having an external wall; in a metallic material of thickness less than 0.3 mm on at least 50% of the cumulative length;
  • the downstream part comprises a layer of thermal and / or acoustic insulation, covering the outer wall for at least 50% of the developed length;
  • the downstream part is fixed to the stiffening structure by fasteners, the insulating layer being interposed between the fasteners and the outer wall;
  • the metallic material is a stainless steel or a titanium alloy
  • the downstream part comprises an upstream end connected by the decoupler to the upstream part, the upstream end being rigidly fixed to the stiffening structure by a fastening sized to take up the weight of the upstream end and the tilting forces of the power unit ;
  • the downstream portion extends in a predetermined plane and comprises at least one exhaust gas flow conduit, connected to the stiffening structure by a rigid connection in a direction substantially perpendicular to said determined plane, but allowing a displacement in said determined plan;
  • the downstream part comprises at least two exhaust gas treatment elements and an exhaust gas circulation duct fluidly connecting the two treatment elements to each other, an additional decoupler being inserted between the two organs treatment along the circulation duct;
  • the stiffening structure is below the exhaust line; the stiffening structure is a plate;
  • the plate has at least one ventilation opening
  • the stiffening structure consists of more than 80% by volume of composite material
  • the stiffening structure further supports son or pipe connecting probes, sensors and / or organs together or with a vehicle.
  • the invention relates to a vehicle comprising a body and an assembly having the above characteristics, the stiffening structure being fixed to the body.
  • the vehicle may be such that the body defines a tunnel open downwards in which extends the exhaust line, the stiffening structure being a plate closing the tunnel.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation, seen from below, a vehicle equipped with the assembly of the invention, the stiffening structure is not shown to reveal the exhaust line;
  • FIGS. 2 and 3 are top and side views of an assembly according to the invention, only the downstream portion of the exhaust line being shown;
  • Figure 4 is a simplified sectional representation of all of Figures 2 and 3 mounted in the vehicle tunnel;
  • the invention relates to an assembly 1 comprising, as illustrated in Figures 1 to 3, an exhaust line 3 and a stiffening structure 5 (see Figures 2 and 3).
  • the exhaust line 3 comprises, in a conventional manner, an upstream portion 7 rigidly attached to a power unit 9, and a downstream portion 1 1 fixed directly or indirectly to the body 13 of the vehicle ( Figure 1).
  • the upstream and downstream parts 7, 1 1 are connected to each other by a decoupler 15.
  • the upstream and downstream parts 7, 1 1 are frequently designated respectively by the terms hot part and cold part.
  • the upstream portion 7 typically comprises a manifold 17 which captures the exhaust gases exiting the combustion chambers of the power unit 9, and a plurality of processing members such as a turbocharger 19, or gas purification members. exhaust 21.
  • the decoupler 15 connects a downstream end 23 of the upstream portion 7 to an upstream end 25 of the downstream portion 1 January.
  • the invention is based on the observation that, in a conventional exhaust line, all the functions of the downstream part of the exhaust line are provided by the same components.
  • the downstream part 1 1 performs the following two main functions:
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 also provides the following secondary functions:
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 is provided with an outer wall 28 of a metal material with a thickness of less than 0.3 mm, over at least 50% of its developed length.
  • the length developed corresponds to the length of the downstream part 1 1 when one follows it from its upstream end 25 to the cannula or tubes 27.
  • the downstream part 1 1 has several sections arranged in parallel, the lengths are added developed parallel sections.
  • the exhaust line 3 comprises two downstream end sections 29 arranged in parallel, ranging from the silencer 31 to the cannulas 27. For the calculation of the developed length of the downstream part 1 1, add up the developed lengths of the two sections 29.
  • the developed length of the downstream part 1 1 corresponds to the total length that would have the downstream part 1 1 if all its components were straightened to adopt a rectilinear shape, and if all the components placed in parallel were placed end to end in the extension of each other.
  • the outer wall 28 considered here is the outermost exhaust gastight wall of the component.
  • the outer wall is considered here.
  • this layer is not considered as the outer wall.
  • the downstream portion 1 1 has an outer wall 28 with a thickness of less than 0.3 mm over at least 70%, more preferably 90% of its developed length.
  • downstream portion 1 1 comprises exhaust gas treatment members, and exhaust gas flow conduits fluidly connected to the treatment members.
  • the processing members are, for example, silencers such as silencers 31 and 33 shown in FIG.
  • they comprise, in addition to or instead of silencers 31, 33, a heat exchanger, an energy recuperator, one or more exhaust gas purifying members or any other suitable organ.
  • the circulation ducts are in any number. They are arranged in series or in parallel. Some ducts, such as the upstream end portion 25, fluidly connect the decoupler 15 to an exhaust treatment unit, which is the silencer 33 in the example of FIG. Other ducts, here the downstream end sections 29, fluidly connect a treatment member to the cannulas 27, this treatment member being the silencer 31 in the example of FIG.
  • conduit 35 fluidly connect the treatment members to each other.
  • an additional decoupler 36 is inserted along the conduit 35 connecting the two processing members 31, 33 to one another.
  • This additional decoupler 36 is of any suitable type and makes it possible to absorb the thermal expansions of the downstream part 1 1.
  • the circulation ducts have an outer wall 28 of metal material with a thickness of less than 0.3 mm, over at least 50% of their accumulated developed length.
  • the conduits have an outer wall 28 made of a metallic material having a thickness of less than 0.3 mm over at least 70% of their accumulated developed length, more preferably at least 90%.
  • the elbows 37 of the ducts have a thickness greater than 0.3 mm, and the rectilinear portions of the ducts have a thickness of less than 0.3 mm.
  • the outer wall 28 is preferably less than 0.2 mm thick, and even more preferably less than 0.1 mm thick, for all the components of the downstream part 1 1.
  • the metallic material is preferably a stainless steel or a titanium alloy.
  • the metallic material is an alloy of grades 1 .4404 or 1 .4571.
  • the exhaust line 3 provides the two main functions mentioned above, namely to drive the exhaust gases to the cannulas 27, and reduce the noise produced by the exhaust gas.
  • the choice of material makes it possible to limit corrosion.
  • the stiffening structure 5 extends over at least 50% of the developed length of the downstream portion 11, preferably at least 75% and more preferably at least 90% of the developed length.
  • the downstream part 1 1 is fixed to the stiffening structure 5.
  • the stiffening structure 5 is typically placed below the exhaust line 3. In other words, it is interposed between the exhaust line 3 and the running surface of the vehicle.
  • the stiffening structure 5 is a plate.
  • the stiffening structure 5 is not made of a composite material but is made of a metallic material, for example of the same type as the components of the downstream part 1 1 of the exhaust line 3, or else light alloy such as an aluminum alloy or magnesium.
  • a plate 5 is particularly advantageous because it reduces the C x of the vehicle, as described below.
  • the plate 5 has any suitable shape. Typically, its shape is chosen so that, seen in projection in a direction perpendicular to the running surface of the vehicle, the exhaust line 3 is located entirely at the right of the plate 5, without any part projecting laterally beyond the plate 5 except possibly cannulas 27.
  • the plate 5 is typically a solid plate.
  • the plate 5 preferably has openings to allow heat removal, as described below. Alternatively, it is without opening.
  • the plate 5 is made in the form of a lattice of metal wires 39, as illustrated in FIG. 9.
  • the stiffening structure 5 is not in the form of a plate but in the form of an external skeleton. he then typically comprises bars or tubes, of metal or composite material, such as the bars 41 shown in Figure 10, rigidly fixed to each other.
  • the bars 41 are arranged such that the exhaust line 3 can be fixed to the skeleton.
  • the stiffening structure 5 has the shape of a box 43, receiving internally the exhaust line 3 ( Figure 1 1).
  • the box 43 is made of any suitable material: composite material, metallic material, wire mesh, etc.
  • the stiffening structure 5 may comprise a shield 44, to protect the exhaust line 3 external aggressions.
  • This shield is for example fixed on one face of the stiffening structure 5 facing the running surface, as illustrated in FIG. 4. It is particularly useful when the stiffening structure 5 does not constitute a solid surface, protecting the line Escape 3 pebbles or any other projectiles that may come from the running surface.
  • the shield 44 is for example of a flexible material, for example a woven or non-woven material, a natural or artificial rubber, a resin or a special paint such as the blazon.
  • the shield 44 is a rigid material, for example stainless steel or composite material.
  • the upstream end 25 of the downstream part 1 1 is rigidly fixed to the stiffening structure 5 by a fastener 45, sized to take up the weight of the upstream end 25 and the tilting forces of the heat engine (FIGS. 2 and 3). .
  • the attachment 45 makes it possible to isolate the downstream part 1 1 from the mechanical stresses transmitted from the power unit 9 via the upstream part 7 of the exhaust line 3.
  • the attachment 45 is rigid, and leaves no degree of freedom at the upstream end 25 with respect to the stiffening structure 5.
  • the upstream end 25 is a pipe inclined with respect to the stiffening structure 5. It extends from a point 47 connected to the decoupler 15 to a bend 49, the bend 49 being extended by a duct section 51 which is for example connected to the muffler 33.
  • the point 47 is relatively more distant from the stiffening structure 5 than the bend 49.
  • the processing members of the downstream part 1 1 are rigidly fixed to the stiffening structure 5, without possible degree of freedom. In the example shown, they are fixed by straps 53. In a variant, the treatment members are rigidly attached to the stiffening structure 5 in a given direction, this determined direction being typically substantially perpendicular to the stiffening structure 5. On the other hand, a slight movement is possible in the plane perpendicular to the determined direction.
  • the ducts 29, 35, connecting to each other the components of the downstream part 1 1, with the exception of the upstream end 25, are connected to the stiffening structure 5 by the links 55. These links are of one different type of fastener 45.
  • connection of each circulation duct to the stiffening structure 5 is rigid in the determined direction, but allows a displacement of the duct in the plane perpendicular to the determined direction.
  • the links 55 make it possible to manage the thermal expansion of the circulation ducts.
  • Such bonds are of any suitable type, including pads formed directly by the plate 5 such as for example a protrusion.
  • the stiffening structure 5 and the connections of the various components of the downstream part 1 1 to the stiffening structure 5 allow the exhaust line 3 to withstand the stresses from the engine or created by the rolling of the vehicle. They also make it possible to manage the thermal expansion of the exhaust line 3.
  • connections 55 between the downstream part 1 1 and the stiffening member 5 advantageously comprise dedicated devices: fins , layers of thermally insulating material, etc.
  • These links 55 preferably also include devices for limiting the transmission of vibrations between the exhaust line 3 and the stiffening structure 5, for example springs or a layer of thermal insulating material.
  • the exhaust line 3 comprises means making it possible to reduce the skin temperature of the downstream part 1 1, and thus to limit the radiative and convective thermal transfers towards the other components of the vehicle and the stiffening structure 5.
  • the downstream portion 1 1 comprises for this purpose a layer of a thermal insulator 57, covering the outer wall 28 over at least 50% of the developed length of the downstream portion 1 January.
  • the thermal insulation layer 57 covers the outer wall 28 over at least 75% of the developed length, more preferably on at least 90% of the developed length.
  • the thermal insulation layer 57 covers the entire periphery of the outer wall 28 (see Figure 12).
  • the thermal insulation layer 57 is made of a fibrous or microporous material.
  • the fibrous material is for example silica fibers, keviar or ceramic. Preferably, it is made of silica fibers.
  • the thermal insulating material is a paint
  • This paint contains for example gold particles, or a ceramic material.
  • the downstream portion 1 1 is double skin, with an inner wall 63 in addition to the outer wall 28.
  • the inner wall 63 and the outer wall 28 are separated from each other by an air gap 65, which can be filled with a thermally insulating material if necessary.
  • the box 13 defines a tunnel 67, open downwards, that is to say towards the running surface of the vehicle. At least a part of the exhaust line 3, and more particularly of the downstream part 1 1 of the exhaust line 3, is housed inside the tunnel 67.
  • the stiffening structure 5 is a plate arranged to close the tunnel 67 downwards, that is to say towards the running surface of the vehicle.
  • the stiffening structure 5 preferably comprises ventilation openings 69 forming air intakes, so as to ensure a flow of air. inside the tunnel 67 ( Figure 15).
  • the air intakes 69 may also be formed in the stiffening structure 5 when the exhaust line 3 is not arranged in the tunnel 67.
  • the assembly 1 comprises one or more fans 71, arranged to create a flow of air in contact with the exhaust line 3 ( Figure 16). This is particularly advantageous when the exhaust line 3 is housed in the tunnel 67.
  • the forced circulation of air can be started continuously or only in special situations, such as for example when the vehicle is stopped at toll or in slow motion extended when the vehicle stops, etc.
  • the assembly of the invention also advantageously comprises an acoustic insulation layer 73, covering the outer wall 28 over at least 50% of the developed length of the downstream portion 1 1 of the exhaust line 3 ( Figure 17).
  • the acoustic insulating layer 73 covers at least 75% of the developed length, more preferably at least 90% of the developed length. This layer 73 allows reduce the noise passing through the outer wall 28.
  • the layer of acoustic insulating material 73 extends over the entire periphery of the outer wall 28.
  • the layer 73 is made of a fibrous or microporous material.
  • this material is identical to that for achieving thermal insulation, a single layer of this material providing both thermal insulation and sound insulation.
  • the downstream portion 1 1 is double skin, with an inner wall 75 doubling the outer wall 28 ( Figure 18).
  • An acoustic insulating material 77 is disposed in the interstice separating the inner 75 and outer walls 28. This material is for example glass wool.
  • the noise passing through the wall is reduced by using straps 53 or metal sheets arranged around the exhaust gas treatment members, as illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • straps 53 or metal sheets arranged around the exhaust gas treatment members as illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the noise passing through the wall is reduced by placing masses 79 on the outer wall 28.
  • the weight of each mass, and its position, is determined by calculation and / or by tests.
  • the thermal insulation layer 57 and / or acoustic layer 73 is interposed between the fastening members to the stiffening structure 5 and the outer wall 28. This is particularly the case when the fasteners are straps 53 of the type used to fix the exhaust gas treatment members. This makes it possible to thermally and acoustically decouple the exhaust line 3 from the stiffening structure 5.
  • the stiffening structure 5 supports wires 81 or pipes 82 connecting probes, sensors and / or members to each other or to the vehicle (FIG. 2).
  • the wires 81 transmit a power electric current, or a signal.
  • the pipes 82 are designed to transport a fluid, for example to a heat exchanger integrated in the exhaust line 3.
  • the assembly 1 described above is intended to be integrated in a vehicle, typically a motor vehicle such as a car or a truck.
  • the stiffening structure 5 is rigidly fixed to the body 13, and more precisely to the floor of the vehicle.
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 is not fixed directly to the body 13 of the vehicle. It is fixed to the body 13 of the vehicle only through the stiffening structure 5.
  • the stiffening structure 5 is fixed to the body 13 by any means: welding, fasteners such as screws, clips, rivets, etc.
  • the body 13 defines the tunnel 67, and the exhaust line 3 is at least partially housed inside the tunnel 67.
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 is at least partially housed inside the tunnel 67, with the possible exception of the exhaust cannulas 27 and the silencer 31.
  • the stiffening structure 5 is then in the form of a plate closing the tunnel 67 to the running surface.
  • the stiffening structure 5 advantageously closes the tunnel 67 over its entire length. It can for this purpose extend under the upstream part 7 of the exhaust line 3.
  • the downstream portion 1 1 of the exhaust line 3 is made almost entirely of a stainless steel of 1.4571 1 (316 ⁇ ).
  • the outer wall 28 is of a thickness of substantially 0.2 mm.
  • the various structures forming the components of the downstream part 1 1 are assembled by gluing, and these components are assembled to each other also by gluing.
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 comprises two silencers 31, 33 and the additional decoupler 36 interposed between the two silencers 31, 33, along the circulation duct 35 fluidly connecting the two silencers 31, 33 one to the other.
  • the downstream part 1 1 of the exhaust line 3, excluding thermal / acoustic insulation, has a mass in this case of about 3.5 kg, whereas the downstream part of an equivalent exhaust line of a design conventional has a weight of about 16.5 kg.
  • the stiffening structure 5 is a plate made of a composite material.
  • the composite material is preferably made of glass fibers, and is made for example in the form of SMC (Sheet Molding Component), or in the form of braided glass fibers.
  • the composite material is made of carbon fibers, and is made for example in the form of SMC (Sheet Molding Component), or in the form of carbon fibers. braided.
  • the composite material is keviar fibers. More preferably, the stiffening structure 5 is made of SMC type glass fibers.
  • This plate 5 has air intakes, making it possible to create a stream of air in contact with the exhaust line 3.
  • This plate is rigidly fixed on the floor of the vehicle, and closes the tunnel
  • the stiffening structure 5 and the fasteners of the downstream part 1 1 to the stiffening structure 5 have a mass of about 4 kg.
  • the assembly 1 also comprises a layer of a thermal and acoustic insulation material, silica fibers, ceramic or keviar, preferably silica fibers. This extends over the entire length of the downstream part 1 1, and over the entire periphery of the components. It weighs about 2 kg.
  • downstream portion 1 1 of the exhaust line 3 represents a weight of about 10 kg.
  • the downstream part represents a weight of 16.5 kg, to which is added a heat shield with a weight of 2 kg, and attachments to the vehicle with a weight about 1.5 kg, for a total of about 20 kg.
  • the invention makes it possible to reduce the weight of the downstream part 1 1 of the exhaust line 3 by a factor of 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

L'ensemble (1) comprend : - une ligne d'échappement (3) comprenant une partie amont (7) fixée rigidement à un groupe motopropulseur (9) et une partie aval (11) fixée directement ou indirectement à la caisse (13) d'un véhicule, les parties amont et aval (7, 11) étant raccordées l'une à l'autre par un découpleur (15), la partie aval (11) ayant une longueur développée déterminée, la partie aval (11) ayant une paroi externe (28) en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 50% de sa longueur développée; - une structure de rigidification (5) s'étendant sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval (11), la partie aval (11) étant fixée à la structure de rigidification (5).

Description

Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble
L'invention concerne en général la réduction de la masse des lignes d'échappement de véhicules.
Tous les fabricants de véhicule automobile cherchent actuellement à réduire la masse de leurs véhicules, de manière à diminuer la consommation de carburant et les émissions de C02. Ils demandent donc aux équipementiers de réduire le poids de chaque système du véhicule.
Pour les lignes d'échappement, la réduction de poids était obtenue dans le passé en diminuant l'épaisseur des parois des conduits de circulation des gaz d'échappement et des principaux composants de la ligne. Actuellement, il est envisagé d'utiliser des tôles d'épaisseur 0,8 mm pour les conduits, et d'épaisseur 0,6 mm pour les silencieux.
Il est difficile de descendre en-dessous de ces épaisseurs, car cela induirait des effets secondaires extrêmement gênants :
- Augmentation du bruit transmis à travers les parois, spécialement sur les volumes du type silencieux. En effet, l'épaisseur de paroi devient trop fine pour absorber les sons transmis à travers le matériau.
- Diminution de la résistance aux sollicitations mécaniques provenant du moteur ou résultant du déplacement du véhicule sur la route. Le matériau est trop fin pour absorber ou résister à de telles sollicitations.
- Résistance à la corrosion : du fait de la finesse des parois, la corrosion peut rapidement provoquer des trous dans les composants de la ligne d'échappement.
- Endommagement pendant la manutention de la ligne d'échappement : les composants de la ligne sont trop fragiles pour être manipulés à la main.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer, une ligne d'échappement dont le poids est réduit drastiquement, et qui permette de résoudre tout ou partie des problèmes techniques mentionnés ci-dessus.
A cette fin, l'invention porte sur un ensemble comprenant :
- une ligne d'échappement comprenant une partie amont fixée rigidement à un groupe motopropulseur et une partie aval fixée directement ou indirectement à la caisse d'un véhicule, les parties amont et aval étant raccordées l'une à l'autre par un découpleur, la partie aval ayant une longueur développée déterminée, la partie aval ayant une paroi externe en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 50% de sa longueur développée ; - une structure de rigidification s'étendant sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval, la partie aval étant fixée à la structure de rigidification.
L'utilisation d'un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur une grande partie de la partie aval de la ligne d'échappement permet de réduire drastiquement la masse de la ligne d'échappement.
La structure de rigidification permet de déplacer de manière commode la ligne d'échappement avant que celle-ci soit fixée sur le véhicule. Elle permet également de fixer de manière commode la ligne d'échappement sur le véhicule. En effet, c'est la structure de rigidification elle-même qui est fixée au véhicule et non la ligne d'échappement.
L'ensemble peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la partie aval comprend des organes de traitement, des gaz d'échappement et des conduits de circulation des gaz d'échappement raccordés fluidiquement aux organes de traitement, les conduits de circulation ayant une longueur cumulée déterminée, les conduits de circulation ayant une paroi externe en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 50% de la longueur cumulée ;
- la partie aval comprend une couche d'isolant thermique et/ou acoustique, couvrant la paroi externe sur au moins 50% de la longueur développée ;
- la partie aval est fixée à la structure de rigidification par des organes de fixation, la couche d'isolant étant interposée entre les organes de fixation et la paroi externe ;
- le matériau métallique est un acier inoxydable ou un alliage de titane ;
- la partie aval comporte une extrémité amont raccordée par le découpleur à la partie amont, l'extrémité amont étant rigidement fixée à la structure de rigidification par une fixation dimensionnée pour reprendre le poids de l'extrémité amont et des efforts de basculement du groupe motopropulseur ;
- la partie aval s'étend dans un plan déterminé et comprend au moins un conduit de circulation des gaz d'échappement, lié à la structure de rigidification par une liaison rigide suivant une direction sensiblement perpendiculaire audit plan déterminé, mais autorisant un déplacement dans ledit plan déterminé ;
- la partie aval comprend au moins deux organes de traitement des gaz d'échappement et un conduit de circulation des gaz d'échappement raccordant fluidiquement les deux organes de traitement l'un à l'autre, un découpleur supplémentaire étant intercalé entre les deux organes de traitement le long du conduit de circulation ;
- la structure de rigidification est en-dessous de la ligne d'échappement ; - la structure de rigidification est une plaque ;
- la plaque présente au moins une ouverture de ventilation ;
- la structure de rigidification est constituée à plus de 80% en volume de matériau composite ;
- la structure de rigidification supporte en outre des fils ou tuyaux raccordant des sondes, de capteurs et/ou les organes entre eux ou avec un véhicule.
Selon un second aspect, l'invention porte sur un véhicule comprenant une caisse et un ensemble ayant les caractéristiques ci-dessus, la structure de rigidification étant fixée à la caisse.
Par ailleurs, le véhicule peut être tel que la caisse délimite un tunnel ouvert vers le bas dans lequel s'étend la ligne d'échappement, la structure de rigidification étant une plaque fermant le tunnel.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique simplifiée, en vue de dessous, d'un véhicule équipé de l'ensemble de l'invention, la structure de rigidification n'étant pas représentée pour laisser apparaître la ligne d'échappement ;
- les figures 2 et 3 sont des vues de dessus et de côté d'un ensemble selon l'invention, seule la partie aval de la ligne d'échappement étant représentée ;
- la figure 4 est une représentation en coupe, simplifiée, de l'ensemble des figures 2 et 3, monté dans le tunnel du véhicule ;
- les figures 5 à 8 illustrent de manière schématique différents modes d'assemblage de composants de la ligne d'échappement;
- les figures 9 à 1 1 illustrent différentes variantes de réalisation de la structure de rigidification de l'ensemble de l'invention ;
- les figures 12 à 16 illustrent différents moyens permettant de limiter les transferts thermiques depuis la ligne d'échappement vers son environnement ; et
- les figures 17 à 19 illustrent différents moyens permettant de limiter le bruit transmis à travers les composants de la ligne d'échappement.
L'invention porte sur un ensemble 1 comprenant, comme illustré sur les figures 1 à 3, une ligne d'échappement 3 et une structure de rigidification 5 (voir figures 2 et 3).
La ligne d'échappement 3 comprend, de manière classique, une partie amont 7 fixée rigidement à un groupe motopropulseur 9, et une partie aval 1 1 fixée directement ou indirectement à la caisse 13 du véhicule (figure 1 ). Les parties amont et aval 7, 1 1 sont raccordées l'une à l'autre par un découpleur 15.
Les parties amont et aval 7, 1 1 sont fréquemment désignées respectivement par les termes partie chaude et partie froide.
La partie amont 7 comporte typiquement un collecteur 17 qui capte les gaz d'échappement sortant des chambres de combustion du groupe motopropulseur 9, et une pluralité d'organes de traitement tels qu'un turbocompresseur 19, ou des organes de purification des gaz d'échappement 21 .
Le découpleur 15 raccorde une extrémité aval 23 de la partie amont 7 à une extrémité amont 25 de la partie aval 1 1 .
De manière connue, il permet d'absorber une partie des vibrations transmises entre la partie amont 7 et la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3, et d'absorber une partie de l'expansion thermique et des mouvements de la ligne d'échappement 3.
L'invention part du constat que, dans une ligne d'échappement classique, toutes les fonctions de la partie aval de la ligne d'échappement sont assurées par les mêmes composants.
La partie aval 1 1 assure les deux fonctions principales suivantes :
- conduire les gaz d'échappement émis par le moteur jusqu'aux canules 27 de relargage dans l'atmosphère ;
- diminuer le bruit émis par les gaz d'échappement.
La partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 assure également les fonctions secondaires suivantes :
- gérer la chaleur émise par la ligne d'échappement 3 vers les autres composants du véhicule ;
- gérer le bruit transmis à travers les parois ;
- résister aux sollicitations mécaniques provenant du moteur ou de sources externes ;
- résister à l'expansion thermique de la ligne d'échappement 3 ;
- permettre la manutention de la ligne d'échappement 3 pendant tout son cycle de vie.
Selon l'invention, ces différentes fonctions sont assurées par des organes différents, qui sont spécialement conçus pour minimiser le poids total de l'ensemble 1 .
Tout d'abord, la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 est prévue avec une paroi externe 28 en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm, sur au moins 50% de sa longueur développée. La longueur développée correspond à la longueur de la partie aval 1 1 quand on suit celle-ci depuis son extrémité amont 25 jusqu'à la ou aux canules 27. Quand la partie aval 1 1 comporte plusieurs tronçons disposés en parallèle, on additionne les longueurs développées des tronçons parallèles. Dans l'exemple de la figure 1 , la ligne d'échappement 3 comporte deux tronçons d'extrémité aval 29 disposés en parallèle, allant du silencieux 31 aux canules 27. Pour le calcul de la longueur développée de la partie aval 1 1 , on additionne les longueurs développées des deux tronçons 29.
En d'autres termes, la longueur développée de la partie aval 1 1 correspond à la longueur totale qu'aurait la partie aval 1 1 si tous ses composants étaient redressés pour adopter une forme rectiligne, et si tous les composants placés en parallèle étaient placés bout à bout dans le prolongement les uns des autres.
La paroi externe 28 considérée ici est la paroi étanche aux gaz d'échappement située le plus à l'extérieur du composant. Quand le composant est à double paroi, avec une paroi interne et une paroi externe, on considère ici la paroi externe. Quand le composant comporte une couche de matériau isolant thermiquement ou isolant acoustiquement, cette couche n'est pas considérée comme la paroi externe.
De préférence, la partie aval 1 1 présente une paroi externe 28 d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 70%, encore de préférence 90% de sa longueur développée.
Typiquement, la partie aval 1 1 comprend des organes de traitement des gaz d'échappement, et des conduits de circulation des gaz d'échappement raccordés fluidiquement aux organes de traitement.
Les organes de traitement sont par exemple des silencieux tels que les silencieux 31 et 33 représentés sur la figure 1 . En variante, ils comportent, en plus ou à la place des silencieux 31 , 33, un échangeur de chaleur, un récupérateur d'énergie, un ou plusieurs organes de purification des gaz d'échappement ou tout autre organe adapté.
Les conduits de circulation sont en nombre quelconque. Ils sont agencés en série ou en parallèle. Certains conduits, tels que la partie d'extrémité amont 25, raccordent fluidiquement le découpleur 15 à un organe de traitement des gaz d'échappement, qui est le silencieux 33 dans l'exemple de la figure 1 . D'autres conduits, ici les tronçons d'extrémité aval 29, raccordent fluidiquement un organe de traitement aux canules 27, cet organe de traitement étant le silencieux 31 dans l'exemple de la figure 1 .
Encore d'autres conduits, tels que le conduit 35, raccordent fluidiquement les organes de traitement entre eux. Avantageusement, un découpleur supplémentaire 36 est intercalé le long du conduit 35 raccordant les deux organes de traitement 31 , 33 l'un à l'autre. Ce découpleur supplémentaire 36 est de tout type adapté et permet d'absorber les dilatations thermiques de la partie aval 1 1 .
Avantageusement, les conduits de circulation ont une paroi externe 28 en matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm, sur au moins 50% de leur longueur développée cumulée.
De préférence, les conduits ont une paroi externe 28 en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 70% de leur longueur développée cumulée encore de préférence au moins 90%.
Typiquement, les coudes 37 des conduits ont une épaisseur supérieure à 0,3 mm, et les portions rectilignes des conduits ont une épaisseur inférieure à 0,3 mm.
La paroi externe 28 est de préférence d'épaisseur inférieure à 0,2 mm, et encore de préférence inférieure à 0,1 mm, et ce pour tous les composants de la partie aval 1 1 .
Le matériau métallique est de préférence un acier inoxydable ou un alliage de titane.
Par exemple, le matériau métallique est un alliage de nuances 1 .4404 ou 1 .4571 .
Du fait de la finesse du matériau utilisé pour constituer les différents composants de la partie aval 1 1 , il n'est pas possible d'utiliser pour l'assemblage des différents composants les uns aux autres, ou pour la fabrication de chaque composant individuellement, des procédés de soudage classique tels que les procédés TIG ou MAG.
Ces procédés sont généralement utilisés pour :
- souder l'un à l'autre les deux bords d'une tôle roulée soudée ;
- solidariser l'un à l'autre différents éléments d'un même composant, par exemple deux demi-coques, ou des coupelles d'extrémité avec une paroi tubulaire ;
- souder les uns aux autres des conduits et des organes de traitement des gaz d'échappement.
Dans la ligne d'échappement 3 de l'invention, les assemblages mentionnés ci- dessus sont réalisés par l'un ou l'autre des procédés suivants :
- soudage à l'aide d'une tête de soudage laser 34 (figure 5) ;
- assemblage chimique, par exemple par des lignes de colle 38 (figure 6) ;
- brasage (figure 7) ;
- agrafage (figure 8) ;
- emmanchement. Ces différents procédés d'assemblage sont bien adaptés à des parois en un matériau extrêmement mince.
Dans l'invention, la ligne d'échappement 3 assure les deux fonctions principales mentionnées ci-dessus, à savoir conduire les gaz d'échappement jusqu'aux canules 27, et réduire le bruit produit par les gaz d'échappement. Par ailleurs, le choix du matériau permet de limiter la corrosion.
La structure de rigidification 5 s'étend sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval 1 1 , de préférence sur au moins 75% et encore de préférence sur au moins 90% de la longueur développée.
La partie aval 1 1 est fixée à la structure de rigidification 5.
La structure de rigidification 5 est typiquement placée en-dessous de la ligne d'échappement 3. En d'autres termes, elle est interposée entre la ligne d'échappement 3 et la surface de roulement du véhicule.
Selon un premier exemple de réalisation, illustré sur les figures 2 à 4, la structure de rigidification 5 est une plaque.
Avantageusement, elle est constituée à plus de 80% en volume d'un matériau composite. En variante, la structure de rigidification 5 n'est pas en un matériau composite mais est réalisée en un matériau métallique, par exemple du même type que les composants de la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3, ou bien en un alliage léger tel qu'un alliage d'aluminium ou magnésium.
L'utilisation d'une plaque 5 est particulièrement avantageuse car elle permet de réduire le Cx du véhicule, comme décrit plus bas.
La plaque 5 présente toute forme adaptée. Typiquement, sa forme est choisie pour que, considérée en projection suivant une direction perpendiculaire à la surface de roulement du véhicule, la ligne d'échappement 3 soit située entièrement au droit de la plaque 5, sans aucune partie faisant saillie latéralement au-delà de la plaque 5 à l'exception éventuellement des canules 27.
La plaque 5 est typiquement une plaque pleine.
La plaque 5 présente de préférence des ouvertures pour permettre l'évacuation de la chaleur, comme décrit plus bas. En variante, elle est sans ouverture.
Suivant une autre variante de réalisation, la plaque 5 est réalisée sous la forme d'un treillis de fils métalliques 39, comme illustré sur la figure 9.
Selon une autre variante de réalisation, la structure de rigidification 5 ne se présente pas sous la forme d'une plaque mais sous la forme d'un squelette externe. Il comprend alors typiquement des barres ou tubes, en matériau métallique ou composite, tels que les barres 41 représentées sur la figure 10, rigidement fixées les unes aux autres.
Les barres 41 sont disposées de telle sorte que la ligne d'échappement 3 puisse être fixée au squelette.
Selon encore une autre variante de réalisation, la structure de rigidification 5 présente la forme d'une boîte 43, recevant intérieurement la ligne d'échappement 3 (figure 1 1 ). La boîte 43 est réalisée en tout matériau adapté : matériau composite, matériau métallique, treillis métallique, etc.
Il est à noter que la structure de rigidification 5 peut comporter un bouclier 44, permettant de protéger la ligne d'échappement 3 des agressions externes. Ce bouclier est par exemple fixé sur une face de la structure de rigidification 5 tournée vers la surface de roulement, comme illustré sur la figure 4. Il est particulièrement utile quand la structure de rigidification 5 ne constitue pas une surface pleine, protégeant la ligne d'échappement 3 de cailloux ou de tous autres projectiles pouvant provenir de la surface de roulement.
Le bouclier 44 est par exemple en un matériau souple, par exemple un matériau tissé ou intissé, un caoutchouc naturel ou artificiel, une résine ou encore une peinture spéciale telle que le blaxon.
En variante, le bouclier 44 est un matériau rigide, par exemple en acier inoxydable ou en matériau composite.
L'extrémité amont 25 de la partie aval 1 1 est rigidement fixée à la structure de rigidification 5 par une fixation 45, dimensionnée pour reprendre le poids de l'extrémité amont 25 et les efforts de basculement du moteur thermique (figures 2 et 3).
Ainsi, la fixation 45 permet d'isoler la partie aval 1 1 des sollicitations mécaniques transmises du groupe motopropulseur 9 via la partie amont 7 de la ligne d'échappement 3.
La fixation 45 est rigide, et ne laisse aucun degré de liberté à l'extrémité amont 25 par rapport à la structure de rigidification 5.
Dans un exemple de réalisation, l'extrémité amont 25 est un conduit incliné par rapport à la structure de rigidification 5. Elle s'étend depuis un point 47 raccordé au découpleur 15 jusqu'à un coude 49, le coude 49 se prolongeant par un tronçon de conduit 51 qui est par exemple raccordé au silencieux 33. Le point 47 est relativement plus écarté de la structure de rigidification 5 que le coude 49.
Les organes de traitement de la partie aval 1 1 sont rigidement fixés à la structure de rigidification 5, sans degré de liberté possible. Dans l'exemple représenté, ils sont fixés par des sangles 53. En variante, les organes de traitement sont rigidement fixés à la structure de rigidification 5 dans une direction déterminée, cette direction déterminée étant typiquement sensiblement perpendiculaire à la structure de rigidification 5. En revanche, un léger mouvement est possible dans le plan perpendiculaire à la direction déterminée.
Les conduits 29, 35, raccordant les uns aux autres les composants de la partie aval 1 1 , à l'exception de l'extrémité amont 25, sont liés à la structure de rigidification 5 par les liaisons 55. Ces liaisons sont d'un type différent de la fixation 45.
La liaison de chaque conduit de circulation à la structure de rigidification 5 est rigide suivant la direction déterminée, mais autorise un déplacement du conduit dans le plan perpendiculaire à la direction déterminée.
Ainsi, les liaisons 55 permettent de gérer l'expansion thermique des conduits de circulation.
De telles liaisons sont de tout type adapté, et notamment des patins formés directement par la plaque 5 tels que par exemple une excroissance.
Ainsi, la structure de rigidification 5 et les liaisons des différents composants de la partie aval 1 1 à la structure de rigidification 5 permettent à la ligne d'échappement 3 de résister aux sollicitations provenant du moteur ou créées par le roulement du véhicule. Elles permettent également de gérer l'expansion thermique de la ligne d'échappement 3.
Pour limiter les transferts thermiques par conduction entre la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 et la structure de rigidification 5, les liaisons 55 entre la partie aval 1 1 et l'organe de rigidification 5 comportent avantageusement des dispositifs dédiés : ailettes, couches de matériau isolant thermiquement, etc.
Ces liaisons 55 comportent de préférence également des dispositifs permettant de limiter la transmission de vibrations entre la ligne d'échappement 3 et la structure de rigidification 5, par exemple des ressorts ou une couche de matériau isolant thermique.
La ligne d'échappement 3 comporte des moyens permettent de diminuer la température de peau de la partie aval 1 1 , et donc de limiter les transferts thermiques radiatifs et convectifs vers les autres composants du véhicule et la structure de rigidification 5.
Par exemple, la partie aval 1 1 comprend à cet effet une couche d'un isolant thermique 57, couvrant la paroi externe 28 sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval 1 1 . De préférence, la couche d'isolant thermique 57 couvre la paroi externe 28 sur au moins 75% de la longueur développée, encore de préférence sur au moins 90% de la longueur développée. Typiquement, la couche d'isolant thermique 57 couvre toute la périphérie de la paroi externe 28 (voir figure 12). La couche d'isolant thermique 57 est en un matériau fibreux, ou microporeux. Le matériau fibreux est par exemple en fibres de silice, de keviar ou de céramique. De préférence, il est en fibres de silice.
Suivant une variante de réalisation, le matériau isolant thermique est une peinture
61 , déposée sur la paroi externe 28 (voir figure 13). Cette peinture contient par exemple des particules d'or, ou un matériau céramique.
Suivant encore une autre variante de réalisation, la partie aval 1 1 est à double peau, avec une paroi interne 63 en plus de la paroi externe 28. La paroi interne 63 et la paroi externe 28 sont séparées l'une de l'autre par une lame d'air 65, qui peut être remplie d'un matériau isolant thermiquement si nécessaire.
Comme visible sur les figures 1 , 4, 15 et 16, la caisse 13 délimite un tunnel 67, ouvert vers le bas, c'est-à-dire vers le plan de roulement du véhicule. Au moins une partie de la ligne d'échappement 3, et plus particulièrement de la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3, est logée à l'intérieur du tunnel 67.
Avantageusement, la structure de rigidification 5 est une plaque disposée de manière à fermer le tunnel 67 vers le bas, c'est-à-dire vers la surface de roulement du véhicule. Dans ce cas, de manière à faciliter l'abaissement de la température de surface de la ligne d'échappement 3, la structure de rigidification 5 comporte de préférence des ouvertures 69 de ventilation formant prises d'air, de manière à assurer une circulation d'air à l'intérieur du tunnel 67 (figure 15).
Les prises d'air 69 peuvent également être ménagées dans la structure de rigidification 5 quand la ligne d'échappement 3 n'est pas disposée dans le tunnel 67.
En variante, ou en plus, l'ensemble 1 comporte un ou plusieurs ventilateurs 71 , agencés pour créer une circulation d'air au contact de la ligne d'échappement 3 (figure 16). Ceci est particulièrement avantageux quand la ligne d'échappement 3 est logée dans le tunnel 67.
La circulation forcée d'air peut être mise en marche en permanence ou uniquement dans des situations particulières, telles que par exemple lorsque le véhicule est arrêté au péage ou en ralenti prolongé à l'arrêt du véhicule, etc.
L'ensemble de l'invention comporte encore avantageusement une couche d'isolant acoustique 73, couvrant la paroi externe 28 sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 (figure 17). De préférence, la couche d'isolant acoustique 73 couvre au moins 75% de la longueur développée, encore de préférence au moins 90% de la longueur développée. Cette couche 73 permet de diminuer le bruit passant à travers la paroi externe 28. Comme visible sur la figure 17, la couche de matériau isolant acoustique 73 s'étend sur toute la périphérie de la paroi externe 28.
La couche 73 est en un matériau fibreux, ou microporeux. Par exemple, ce matériau est identique à celui permettant de réaliser l'isolation thermique, une couche unique de ce matériau assurant à la fois l'isolation thermique et l'isolation acoustique.
En variante, la partie aval 1 1 est à double peau, avec une paroi interne 75 doublant la paroi externe 28 (figure 18). Un matériau isolant acoustique 77 est disposé dans l'interstice séparant les parois interne 75 et externe 28. Ce matériau est par exemple de la laine de verre.
Suivant une autre variante de réalisation, le bruit passant à travers la paroi est réduit en utilisant des sangles 53 ou des feuilles métalliques disposées autour des organes de traitement des gaz d'échappement, comme illustré sur les figures 2 et 3. Une telle solution technique est décrite dans les demandes de brevet déposées sous les numéros EP 15305593.4 ou EP 16180891 .0.
Selon encore une autre variante de réalisation, représentée sur la figure 19, le bruit traversant la paroi est diminuée en plaçant des masses 79 sur la paroi externe 28. Le poids de chaque masse, et sa position, est déterminé par calcul et/ou par des essais.
Il est à noter que, avantageusement, la couche d'isolant thermique 57 et/ou acoustique 73 est interposée entre les organes de fixation à la structure de rigidification 5 et la paroi externe 28. Ceci est le cas notamment quand les organes de fixation sont des sangles 53 du type utilisé pour fixer les organes de traitement de gaz d'échappement. Ceci permet de découpler thermiquement et acoustiquement la ligne d'échappement 3 de la structure de rigidification 5.
Selon une autre variante avantageuse, la structure de rigidification 5 supporte des fils 81 ou des tuyaux 82 raccordant des sondes, des capteurs et/ou des organes entre eux ou avec le véhicule (figure 2). Les fils 81 transmettent un courant électrique de puissance, ou un signal. Les tuyaux 82 sont prévus pour transporter un fluide, par exemple vers un échangeur de chaleur intégré à la ligne d'échappement 3.
Comme indiqué plus haut, l'ensemble 1 décrit ci-dessus, est prévu pour être intégré dans un véhicule, typiquement un véhicule automobile tel qu'une voiture ou un camion.
Dans ce cas, la structure de rigidification 5 est rigidement fixée à la caisse 13, et plus précisément au plancher du véhicule. Notamment, la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 n'est pas fixée directement à la caisse 13 du véhicule. Elle est fixée à la caisse 13 du véhicule seulement par l'intermédiaire de la structure de rigidification 5.
Ceci facilite considérablement le montage de la ligne d'échappement 3 à bord du véhicule.
La structure de rigidification 5 est fixée à la caisse 13 par tous moyens : soudage, organes de fixation tels que des vis, clips, rivets, etc.
Comme indiqué plus haut, la caisse 13 délimite le tunnel 67, et la ligne d'échappement 3 est au moins partiellement logée à l'intérieur du tunnel 67.
La partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 est au moins partiellement logée à l'intérieur du tunnel 67, à l'exception éventuelle des canules d'échappement 27 et du silencieux 31 .
Avantageusement, la structure de rigidification 5 se présente alors sous la forme d'une plaque fermant le tunnel 67 vers la surface de roulement. La structure de rigidification 5 ferme avantageusement le tunnel 67 sur toute sa longueur. Elle peut à cet effet se prolonger sous la partie amont 7 de la ligne d'échappement 3.
Un exemple de réalisation détaillé va maintenant être décrit.
Dans cet exemple, la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 est réalisée dans sa quasi-totalité en un acier inoxydable de nuance 1 .4571 1 (316ΤΊ). La paroi externe 28 est d'une épaisseur de sensiblement 0,2 mm. Les différentes structures formant les composants de la partie aval 1 1 sont assemblées par collage, et ces composants sont assemblés les uns aux autres également par collage. La partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 comporte deux silencieux 31 , 33 et le découpleur supplémentaire 36 interposé entre les deux silencieux 31 , 33, le long du conduit de circulation 35 raccordant fluidiquement les deux silencieux 31 , 33 l'un à l'autre.
La partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3, hors isolant thermique/acoustique, a une masse dans ce cas d'environ 3,5 kg, alors que la partie aval d'une ligne d'échappement équivalente d'une conception classique présente un poids d'environ 16,5 kg.
La structure de rigidification 5 est une plaque en un matériau composite. Le matériau composite est de préférence en fibres de verre, et est réalisé par exemple sous forme de SMC (Sheet Molding Component), ou sous forme de fibres de verre tressées. En variante, le matériau composite est en fibres de carbone, et est réalisé par exemple sous forme de SMC (Sheet Molding Component), ou sous forme de fibres de carbone tressées. Selon une autre variante, le matériau composite est en fibres de keviar. Plus préférentiellement, la structure de rigidification 5 est en fibres de verre de type SMC.
Cette plaque 5 présente des prises d'air, permettant de créer un courant d'air au contact de la ligne d'échappement 3.
Cette plaque est rigidement fixée sur le plancher du véhicule, et ferme le tunnel
67.
La structure de rigidification 5 et les fixations de la partie aval 1 1 à la structure de rigidification 5 ont une masse d'environ 4 kg.
L'ensemble 1 comporte également une couche d'un matériau d'isolation thermique et acoustique, en fibres de silice, de céramique ou de keviar, de préférence en fibres de silice. Celle-ci s'étend sur toute la longueur de la partie aval 1 1 , et sur toute la périphérie des composants. Elle est d'un poids d'environ 2 kg.
La fixation de la structure de rigidification 5 au véhicule ajoute un poids d'environ
0,5 kg.
Au total, la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 représente un poids d'environ 10 kg.
Par comparaison, pour une ligne d'échappement de conception classique, la partie aval représente un poids de 16,5 kg, ce à quoi s'ajoute un bouclier thermique ayant un poids de 2 kg, et des fixations au véhicule d'un poids d'environ 1 ,5 kg, soit un total d'environ 20 kg.
Ainsi, l'invention permet de diminuer le poids de la partie aval 1 1 de la ligne d'échappement 3 d'un facteur 2.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Ensemble (1 ) comprenant :
- une ligne d'échappement (3) comprenant une partie amont (7) fixée rigidement à un groupe motopropulseur (9) et une partie aval (1 1 ) fixée directement ou indirectement à la caisse (13) d'un véhicule, les parties amont et aval (7, 1 1 ) étant raccordées l'une à l'autre par un découpleur (15), la partie aval (1 1 ) ayant une longueur développée déterminée, la partie aval (1 1 ) ayant une paroi externe (28) en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 50% de sa longueur développée ;
- une structure de rigidification (5) s'étendant sur au moins 50% de la longueur développée de la partie aval (1 1 ), la partie aval (1 1 ) étant fixée à la structure de rigidification (5).
2. - Ensemble selon la revendication 1 , dans lequel la partie aval (1 1 ) comprend des organes de traitement (31 , 33), des gaz d'échappement et des conduits (25, 29, 35) de circulation des gaz d'échappement raccordés fluidiquement aux organes de traitement (31 , 33), les conduits de circulation (25, 29, 35) ayant une longueur cumulée déterminée, les conduits de circulation (25, 29, 35) ayant une paroi externe (28) en un matériau métallique d'épaisseur inférieure à 0,3 mm sur au moins 50% de la longueur cumulée.
3. - Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie aval (1 1 ) comprend une couche d'isolant thermique (57) et/ou acoustique (73), couvrant la paroi externe (28) sur au moins 50% de la longueur développée.
4. - Ensemble selon la revendication 3, dans lequel la partie aval (1 1 ) est fixée à la structure de rigidification (5) par des organes de fixation (53), la couche d'isolant (57, 73) étant interposée entre les organes de fixation (53) et la paroi externe (28).
5.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau métallique est un acier inoxydable ou un alliage de titane.
6. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie aval (1 1 ) comporte une extrémité amont (25) raccordée par le découpleur (15) à la partie amont (7), l'extrémité amont (25) étant rigidement fixée à la structure de rigidification (5) par une fixation (45) dimensionnée pour reprendre le poids de l'extrémité amont (25) et des efforts de basculement du groupe motopropulseur (9).
7. - Ensemble selon la revendication 6, dans lequel la partie aval (1 1 ) s'étend dans un plan déterminé et comprend au moins un conduit de circulation des gaz d'échappement (29, 35), lié à la structure de rigidification (5) par une liaison (55) rigide suivant une direction sensiblement perpendiculaire audit plan déterminé, mais autorisant un déplacement dans ledit plan déterminé.
8. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie aval (1 1 ) comprend au moins deux organes de traitement des gaz d'échappement (31 , 33) et un conduit (35) de circulation des gaz d'échappement raccordant fluidiquement les deux organes de traitement (31 , 33) l'un à l'autre, un découpleur supplémentaire (36) étant intercalé entre les deux organes de traitement (31 , 33) le long du conduit de circulation (35).
9. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure de rigidification (5) est en-dessous de la ligne d'échappement (3).
10. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure de rigidification (5) est une plaque.
1 1 . - Ensemble selon la revendication 10, dans lequel la plaque (5) présente au moins une ouverture (69) de ventilation.
12.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure de rigidification (5) est constituée à plus de 80% en volume de matériau composite.
13. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure de rigidification (5) supporte en outre des fils (81 ) ou tuyaux (82) raccordant des sondes, de capteurs et/ou les organes entre eux ou avec un véhicule.
14. - Véhicule comprenant une caisse (13) et un ensemble (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la structure de rigidification (5) étant fixée à la caisse (13).
15. - Véhicule selon la revendication 14, dans lequel la caisse (13) délimite un tunnel (67) ouvert vers le bas dans lequel s'étend la ligne d'échappement (3), la structure de rigidification (5) étant une plaque fermant le tunnel (67).
PCT/FR2017/052430 2017-09-12 2017-09-12 Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble Ceased WO2019053343A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FR2017/052430 WO2019053343A1 (fr) 2017-09-12 2017-09-12 Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FR2017/052430 WO2019053343A1 (fr) 2017-09-12 2017-09-12 Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019053343A1 true WO2019053343A1 (fr) 2019-03-21

Family

ID=60153337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2017/052430 Ceased WO2019053343A1 (fr) 2017-09-12 2017-09-12 Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019053343A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2803270A1 (de) * 1978-01-26 1979-08-02 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Abgasanlage fuer eine frontseitig in einem kraftfahrzeug angeordnete brennkraftmaschine
US4907666A (en) * 1988-10-18 1990-03-13 Navistar International Transportation Corp. Integral exhaust pipe and bracket for trucks
EP1104839A1 (fr) * 1999-12-01 2001-06-06 Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft Dispositif d'échappement pour un véhicule, véhicule et procédé de fabrication de ce dispositif
FR2854428A1 (fr) * 2003-04-29 2004-11-05 Faurecia Sys Echappement Ligne d'echappement pour moteur thermique.
WO2005100069A1 (fr) * 2004-04-16 2005-10-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Groupe de propulsion
DE112013000286T5 (de) * 2012-07-05 2014-08-07 Komatsu Ltd. Motoreinheit und Baufahrzeug

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2803270A1 (de) * 1978-01-26 1979-08-02 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Abgasanlage fuer eine frontseitig in einem kraftfahrzeug angeordnete brennkraftmaschine
US4907666A (en) * 1988-10-18 1990-03-13 Navistar International Transportation Corp. Integral exhaust pipe and bracket for trucks
EP1104839A1 (fr) * 1999-12-01 2001-06-06 Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft Dispositif d'échappement pour un véhicule, véhicule et procédé de fabrication de ce dispositif
FR2854428A1 (fr) * 2003-04-29 2004-11-05 Faurecia Sys Echappement Ligne d'echappement pour moteur thermique.
WO2005100069A1 (fr) * 2004-04-16 2005-10-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Groupe de propulsion
DE112013000286T5 (de) * 2012-07-05 2014-08-07 Komatsu Ltd. Motoreinheit und Baufahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0210103B1 (fr) Pot d'échappement pour véhicule automobile ou analogue
CA2770257A1 (fr) Ensemble structurant pour une tuyere d'ejection
CA2504167C (fr) Ensemble reducteur de bruit pour turboreacteur d`aeronef
EP2321510B1 (fr) Structure d'entrée d'air de nacelle de turboréacteur à dégivrage pneumatique
EP0284466B1 (fr) Dispositif de raccordement de conduits d'échappement et moteur à combustion interne équipé de ce dispositif
CA2726463A1 (fr) Panneau acoustique pour une tuyere d'ejection
EP2516270B1 (fr) Panneau pour le traitement acoustique a epaisseur evolutive
WO1997031181A1 (fr) Silencieux pour moteur a combustion interne
US7051523B2 (en) Exhaust system assemblies employing wire bushings for thermal compensation
FR2797298A1 (fr) Volume d'echappement
FR3093025A1 (fr) Système alvéolaire dilatable pour panneau sandwich
EP2441675B1 (fr) Nacelle d'aéronef incorporant au moins une cloison radiale entre deux conduits
FR2717224A1 (fr) Collecteur d'échappement pour moteur de véhicules automobiles.
FR2837877A1 (fr) Modele de superstatoreacteur
EP1780398B1 (fr) Raccord souple apte à être monté dans une ligne d'admission d'air d'un moteur thermique turbocompressé
WO2019053343A1 (fr) Ensemble comportant une ligne d'échappement à paroi mince et une structure de rigidification, véhicule équipé d'un tel ensemble
WO2008142350A1 (fr) Conduit d'échappement de véhicule automobile
EP3831719B1 (fr) Carénage arrière de mât de moteur d'aéronef à bouclier thermique multicouche
FR2924467A1 (fr) Collecteur d'echappement avec turbocompresseur integre.
JP3553721B2 (ja) 消音器
FR2870886A1 (fr) Collecteur de gaz d'echappement de moteur a combustion interne
FR2927952A1 (fr) Paroi insonorisante, en particulier pour nacelle de turboreacteur
FR3032007B1 (fr) Ensemble d'ecran thermique pour une installation de gaz d'echappement de vehicule et composant d'installation de gaz d'echappement d'un vehicule automobile
FR2941902A1 (fr) Dispositif de protection acoustique et thermique vis a vis d'une source sonore et chaude disposee dans un vehicule automobile
EP1550601B1 (fr) Cloison pare-feu

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17787471

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17787471

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1