CONNEXIONS EGR ET BLOW-BY

Domaine technique de l'invention

La présente invention un connecteur d'entrée d'air d'un turbocompresseur d'un moteur thermique de véhicule automobile.

La présente invention concerne plus particulièrement un connecteur d'entrée d'air de turbocompresseur regroupant les connexions avec un circuit de recirculation de gaz brûlés avec un circuit de gaz déshuilés provenant de gaz de blow-by. La présente invention concerne également un moteur thermique comprenant un turbocompresseur.

Etat de la technique

Les véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne comprennent des systèmes destinés à améliorer l'efficacité desdits moteurs en augmentant par exemple la puissance tout en diminuant les rejets polluants. Un turbocompresseur (dit « turbo », en langage courant) est l'un des trois principaux systèmes connus de suralimentation généralement employés sur les moteurs à combustion interne (essence ou diesel), destinés à augmenter la puissance volumique, les deux autres étant le compresseur volumétrique et l'injection gazeuse.

Le principe desdits systèmes est d'augmenter la pression des gaz admis, permettant un meilleur remplissage des cylindres en mélange « air/carburant », permettant ainsi d'augmenter la puissance volumique du moteur afin d'augmenter la puissance ou de réduire la consommation avec un moteur de plus faible cylindrée.

Lesdits systèmes sont également associés à des systèmes de dépollution et une partie des gaz brûlés encore chauds est récupérée pour être réinjectée dans le flux d'air d'admission, de manière préférentielle avant le turbocompresseur. Les gaz brûlés sont prélevés depuis le circuit d'échappement en aval selon le sens d'écoulement des gaz des systèmes de dépollution qui comprennent par exemple un pot catalytique ou un piège à oxyde d'azote (ou Noxtrap en anglais). Ils sont renvoyés en amont du turbocompresseur via un circuit de gaz recirculés dont le passage est contrôlé par une vanne EGR (EGR pour Exhaust Gaz Recirculation en anglais). Ledit circuit est couramment connu sous le nom de circuit EGR. Le système de dépollution par recirculation des gaz d'échappement est donc constitué d'une conduite permettant de faire transiter les gaz d'échappement vers l'admission, assortie d'un échangeur thermique destiné à refroidir les gaz brûlés et de ladite vanne apte à régler le débit de gaz brûlés injectés dans le circuit d'admission d'air. Cette vanne est pilotée par le calculateur de contrôle moteur. Ce système a pour effet de :

-ralentir la vitesse de combustion via la diminution de la proportion d'oxygène dans les gaz ;

-augmenter la capacité thermique des gaz et donc diminuer leur température pendant la combustion ;

Ceci a pour effet de diminuer la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz échappement à l'origine notamment de la pollution atmosphérique à l'ozone.

D'autres systèmes de récupération de gaz sont susceptibles d'amener également dans le circuit d'admission d'air des gaz ayant déjà passé dans le moteur. On distingue ainsi les gaz de blow-by, majoritairement composés d'air, qui peuvent provenir de la chambre de combustion du moteur ou d'autres organes moteurs et qui sont passés à travers les segments des pistons et par le bas du carter moteur où ils se chargent en huile liquide, sous forme de fines gouttelettes. Selon les normes d'antipollution, ces gaz ne pouvant être rejetés directement dans l'atmosphère, sont alors réinjectés à l'admission après avoir été débarrassés de leur huile afin d'éviter de réduire le rendement de la combustion et donc d'accroître les émissions toxiques. Les gaz de blow-by sont un mélange air/gouttes d'huile, où les gouttes sont très diluées. Le filtrage des gaz de blow-by peut s'effectuer de manière connue par la décantation. Le procédé de décantation consiste à faire circuler les gaz chargés de particules dans un décanteur comportant une chambre munie de chicanes. L'huile recueillie par impaction est ensuite renvoyée essentiellement par gravité dans le bas du carter moteur au moyen de canules dont l'orifice d'entrée est souvent placé au fond du décanteur. Les gaz déshuilés sont quant à eux renvoyés dans le circuit d'admission d'air dans un collecteur d'admission disposé en amont du turbocompresseur. Cependant les différents flux de gaz d'admission présentent des caractéristiques différentes et Ils ne peuvent être mélangés l'un à l'autre de façon brutale en un seul point de collecte. Les gaz de blow-by et les gaz provenant du circuit EGR ne peuvent ainsi cohabiter aisément et notamment les résidus d'huile susceptibles d'être encore présents dans les gaz de blow-by ne doivent pas arriver à une entrée chaude de la vanne EGR sous risque de provoquer des incendies.

De manière connue, l'air frais est amené depuis un filtre à air par un conduit d'air généralement en plastique avec une base caoutchouc. L'EPDM est de manière connue utilisé pour la fabrication desdits conduits. Cependant, les gaz brûlés provenant du circuit EGR ou du décanteur de blow-by sont en général incompatibles avec certaines bases caoutchouc utilisées dans la fabrication du conduit d'air. Ils doivent donc être introduits dans un collecteur rigide tel qu'un connecteur d'entrée du turbocompresseur. Ledit connecteur peut présenter une forme adaptée à améliorer la vitesse d'entrée des gaz dans le compresseur du turbocompresseur ainsi que le débit desdits gaz.

Il existe donc un besoin d'un connecteur d'entrée de turbocompresseur adapté à collecter des gaz présentant des caractéristiques différentes et connecté à l'entrée d'un turbocompresseur.

La publication EP-A1 -2781716 divulgue un connecteur d'entrée d'un turbocompresseur apte à collecter les flux de gaz d'un circuit de gaz brûlés de recirculation EGR et de gaz provenant de gaz de blow-by après une phase de décantation et d'air frais provenant d'un filtre à air. Ledit connecteur est apte à amener le flux de gaz issus des gaz de blow-by et le flux de gaz provenant du circuit de recirculation de gaz brûlés de façon étanche l'un par rapport à l'autre jusqu'à la roue du compresseur. Un inconvénient est que ledit connecteur est donc complexe et coûteux à produire.

Un autre inconvénient est que les gaz déshuilés peuvent subir une décantation supplémentaire dans ledit connecteur et des résidus d'huile peuvent alors rejoindre la conduite d'amenée des gaz recirculés pour atteindre des points chauds dans ladite conduite, notamment à proximité de la vanne EGR.

Un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvénients et l'invention a pour objet un connecteur d'entrée de turbocompresseur d'un moteur thermique apte à accueillir un flux de gaz de recirculation, un flux de gaz issus de décantation et un flux d'air frais et amener le mélange des flux vers le turbocompresseur en réduisant les risques de communication de résidus d'huile des gaz issus de décantation dans le conduit d'amenée de gaz de recirculation.

L'invention concerne plus particulièrement un connecteur d'entrée de turbocompresseur comprenant : -une entrée d'air frais,

-une entrée de gaz issus du circuit de recirculation,

-une entrée de gaz déshuilés,

-une chambre de mélange dans laquelle débouchent les trois entrées, caractérisé en ce que le débouché de l'entrée des gaz déshuilés est agencé à un niveau plus bas que le débouché de l'entrée des gaz recirculés.

De manière avantageuse, les gaz issus de la phase de décantation et susceptibles de contenir des résidus d'huile sont amenés dans la chambre de mélange vers l'entrée du turbocompresseur, à un niveau en-dessous du débouché de l'entrée des gaz de recirculation dans la même chambre. Les gaz déshuilés et les résidus d'huile ne sont donc pas susceptibles de passer via le débouché de l'entrée des gaz de recirculation, dans le circuit de recirculation pour entrer en contact avec la paroi chaude de la vanne EGR et de générer des risques d'incendie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

-la chambre de mélange est sensiblement de révolution entourée par une paroi latérale bordée par une paroi d'appui et le débouché d'entrée de l'air frais.

Avantageusement, les différents flux d'air et de gaz sont collectés dans une chambre en amont de l'entrée du turbocompresseur afin de permettre un mélange homogène des gaz pour permettre une meilleure efficacité dudit turbocompresseur.

-l'entrée des gaz de recirculation et l'entrée de gaz déshuilés débouchent dans la paroi latérale de la chambre de façon transversale à l'axe de ladite chambre.

De façon avantageuse, les entrées des flux de gaz recirculés et de gaz déshuilés débouchent chacune dans la paroi latérale de la chambre pour permettre de bien diriger les directions des différents flux. De plus, les flux de gaz recirculés et déshuilés débouchent dans la chambre de mélange de façon sensiblement transversale au flux d'air frais et sont susceptibles de générer un mouvement tourbillonnaire du mélange des gaz et de l'air frais pour améliorer l'efficacité dudit turbocompresseur.

-le connecteur comporte un conduit d'amenée des gaz déshuilés comprenant une extrémité amont selon le sens d'écoulement des gaz déshuilés connectée avec l'entrée des gaz déshuilés et une extrémité aval débouchant dans la chambre de mélange à un niveau plus bas que le débouché de l'entrée des gaz recirculés.

De manière avantageuse, les gaz déshuilés et les résidus d'huile qui peuvent encore être véhiculés avec les gaz déshuilés ne sont donc pas susceptibles de passer via l'entrée des gaz de recirculation dans le circuit de recirculation pour entrer en contact avec la paroi chaude de la vanne EGR et de générer des risques d'incendie.

De manière avantageuse, le décanteur étant agencé de manière connue au-dessus du turbocompresseur, le conduit d'amenée de gaz déshuilés dudit connecteur permet de connecter un conduit intermédiaire reliant le décanteur à l'entrée des gaz dudit connecteur de manière simple.

-l'extrémité amont du conduit d'amenée est disposée à un niveau plus haut que l'extrémité aval dudit conduit d'amenée.

De manière avantageuse, le conduit d'amenée des gaz déshuilés comporte une extrémité amont disposée plus haut que l'extrémité aval opposée débouchant dans la chambre de mélange pour entraîner lesdits dans un écoulement vertical de haut en bas et permettre une décantation supplémentaire postérieure à l'étape de décantation dans le passage au travers du décanteur. -le conduit d'amenée s'étend sur une surface extérieure de la paroi latérale de la chambre de mélange.

De manière avantageuse, le conduit d'amenée de gaz déshuilés est rapporté contre une surface extérieure de la paroi latérale de la chambre de mélange, ce qui permet une fabrication aisée dudit connecteur d'entrée. -le connecteur comprend une coquille adaptée à être plaquée contre la paroi latérale pour former le conduit d'amenée.

De manière avantageuse, le connecteur comprend une coquille adaptée à définir les formes du conduit d'amenée. Ladite coquille est plaquée contre la paroi latérale de chambre, ce qui permet un assemblage aisé du connecteur.

-le conduit d'amenée est borné par des nervures s'étendant depuis la surface extérieure de la paroi latérale de la chambre de mélange.

De façon avantageuse, le conduit d'amenée est borné par des nervures s'étendant depuis la surface extérieure opposée à la chambre de mélange, lesdites nervures étant facilement obtenues lors du moulage du connecteur. -chacune desdites nervures comporte un trottoir de soudure sur lequel est plaquée la coquille.

De manière avantageuse, chacune des nervures comporte un trottoir de soudure adapté à recevoir un bord de la coquille qui recouvre ainsi le conduit. La coquille est plaquée de façon étanche contre le trottoir de soudure pour permettre un assemblage aisé. La fabrication du connecteur est donc simple.

-la chambre de mélange comporte une rigole creusée dans la paroi latérale en partie inférieure de ladite chambre de mélange. De façon avantageuse, une rigole est aménagée dans la paroi inférieure de la chambre et destinée à recueillir des résidus d'huile qui sont susceptibles de se séparer des gaz déshuilés par la phase de décantation.

De façon avantageuse, les résidus d'huile collectés dans la rigole sont ensuite amenés vers le carter inférieur du moteur contenant l'huile. Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

-la figure 1 représente une vue schématique panoramique du connecteur d'entrée de turbocompresseur.

-la figure 2 représente une vue schématique de coupe transversale du connecteur.

-la figure 3 représente une vue schématique de côté du connecteur, -la figure 4 représente une vue schématique de côté du connecteur. Description détaillée des figures

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Les termes haut/bas ainsi que supérieur/inférieur sont relatifs à un axe vertical orthogonal au plan du véhicule passant par les axes des roues, une fois le connecteur fixé dans le compartiment moteur du véhicule.

Comme représenté dans la figure 1 , un connecteur d'entrée 10 est fixé à l'entrée d'un turbocompresseur (non représenté) pour amener des flux d'air frais 1 1 , des flux de gaz recirculés 12 issus d'un piquage depuis le circuit d'échappement des gaz en aval de préférence de systèmes de dépollution tels qu'un catalyseur ou un piège à oxyde d'azote, et des flux de gaz déshuilés 14 pris depuis un décanteur (non représenté). Les gaz recirculés et les gaz déshuilés contiennent des substances susceptibles d'avoir des réactions avec des éléments en caoutchouc par exemple. Ils ne peuvent donc pas être collectés dans un élément dans ce type de matière tel qu'un conduit souple d'amenée 40 d'air frais. Le connecteur d'entrée 10 est donc en matière rigide de préférence en thermoplastique et comprend une paroi d'appui 16 comportant des orifices de fixation 13 destinés à être traversés par des vis de fixation (non représentées) pour fixer solidaire ledit connecteur d'entrée 10 par ladite paroi d'appui 16 contre l'entrée du turbocompresseur. Ladite paroi d'appui 16 comporte un orifice 18 débouchant dans l'entrée du turbocompresseur.

Le connecteur d'entrée 10 comprend une chambre de mélange 19 sensiblement de révolution entourée par une paroi latérale 20, laquelle est bordée d'un côté amont selon le sens d'écoulement du flux d'air par une entrée d'air frais 15 et d'un côté aval opposé par la paroi d'appui 16 connectée à l'entrée du turbocompresseur. La paroi latérale 20 est agencée sensiblement horizontalement lorsque le connecteur est fixé dans le compartiment moteur du véhicule ; ledit connecteur présente alors une partie supérieure 37 et une partie inférieure 38 diamétralement opposées tel que représenté dans la figure 2.

Selon la figure 4, ladite entrée d'air frais 15 comprend par exemple un élément de couplage maie 22 sur lequel est emboîté le conduit d'amenée 40 d'air frais généralement en matière souple à base de caoutchouc. De manière préférentielle, l'entrée d'air 15 est agencée en regard de l'orifice 18 dans la paroi d'appui 16 donnant sur l'entrée du turbocompresseur. Le connecteur comporte aussi une entrée de gaz recirculés 17 issus d'un circuit de recirculation 12 des gaz d'échappement, lequel circuit est contrôlé par une vanne EGR (non représentée). Les gaz recirculés peuvent être sensiblement refroidis dans le circuit de recirculation, toutefois la vanne EGR peut être à des températures sensiblement hautes. De manière préférentielle, comme représenté en figure 2, l'entrée de gaz recirculés 17 débouche dans la chambre de mélange par un orifice 32e dans la paroi latérale 20 de façon sensiblement transversale à l'axe X de la chambre de mélange.

Le connecteur comporte également une entrée 21 de gaz déshuilés issus d'une étape de décantation au passage d'un décanteur (non représenté). Généralement, ledit décanteur est agencé à un niveau au-dessus du turbocompresseur et il est relié au connecteur d'entrée du turbocompresseur par un conduit intermédiaire 35 dont l'extrémité aval selon le sens d'écoulement des gaz déshuilés est arrêtée également au-dessus dudit connecteur d'entrée 10 du turbocompresseur. L'entrée de gaz déshuilés 21 dans le connecteur est donc agencée en partie supérieure de la paroi latérale 20. Ladite entrée 21 des gaz déshuilés est disposée en une extrémité amont 30 d'un conduit d'amenée 24 du connecteur d'entrée et elle peut comporter un élément mâle 23 destiné à être emboîté de façon étanche dans le conduit intermédiaire 35 tel que représenté dans la figure 3.

Le conduit d'amenée 24 emmène ensuite les gaz déshuilés vers la chambre de mélange 19.

Selon la figure 2, l'entrée des gaz déshuilés débouche dans la chambre de mélange 19 par un orifice 32b dans la paroi latérale 20 de façon sensiblement transversale à l'axe X de la chambre de mélange. Le conduit d'amenée 24 longe ainsi la paroi latérale 20 de la chambre de mélange depuis une extrémité amont 30 en partie haute du connecteur vers une extrémité aval 31 opposée disposée en une partie basse du connecteur et il débouche dans la chambre de mélange par l'orifice 32b creusé dans la partie basse de la paroi latérale 20. Le conduit d'amenée 24 présente donc un profil sensiblement vertical depuis l'extrémité amont 30 vers l'extrémité aval 31 disposée à un niveau plus bas que ladite extrémité amont. Les gaz déshuilés sont alors entraînés dans un écoulement vertical de haut et bas pour déboucher ensuite transversalement à l'axe X de la chambre de mélange 19. Ledit écoulement avec les changements de directions est susceptible de provoquer une décantation supplémentaire des gaz déshuilés.

Selon la figure 2, le débouché des gaz déshuilés 32b dans la chambre de mélange 19 est agencé à un niveau plus bas que le débouché de l'entrée des gaz recirculés 32e. De ce fait, lesdits gaz déshuilés ainsi que les résidus d'huile que peuvent encore contenir les gaz déshuilés ne sont pas susceptibles de pénétrer dans l'entrée des gaz recirculés 17 et parvenir jusqu'à la vanne EGR qui est susceptible d'être portée à des hautes températures.

Selon les figures 2 à 4, le conduit d'amenée 24 s'étend sur la surface extérieure 20e de la paroi latérale 20, ladite surface extérieure 20e s'entend par opposition à la surface intérieure tournée vers la chambre de mélange 19. Le conduit d'amenée est borné sur ladite surface extérieure par des nervures 27 s'étendant radialement depuis la surface extérieure 20e de la paroi latérale. Lesdites nervures délimitent ainsi une cavité 33 s'étendant sensiblement en périphérie sur la surface extérieure 20e de la paroi latérale et lesdites nervures comprennent chacune un trottoir de soudure 28 à leur extrémité radiale. Selon la figure 3, le connecteur d'entrée comporte une coquille 26 dont les bordures sont sensiblement complémentaires aux trottoirs de soudure 28 des nervures. Ladite coquille 26 est plaquée contre la paroi latérale 20 et ses bordures viennent en appui sur les trottoirs de soudure. La coquille est ensuite fixée par soudure étanche ou collage contre les trottoirs de soudure 28 de la paroi latérale. La coquille et la paroi de la cavité entourent alors le conduit d'amenée 24 des gaz déshuilés. Selon le mode de réalisation en figure 3, l'élément mâle de connexion 25 avec le conduit intermédiaire 35 est formé d'une pièce avec la coquille 26.

Selon un autre mode de réalisation non représenté, la cavité peut être simplement creusée dans la paroi latérale 20 et comporte des trottoirs de soudure en bordure. La coquille 26 est mise en appui contre la paroi latérale, les bords de ladite coquille en appui sur les trottoirs de soudure avant d'être fixé contre la paroi latérale par soudure ou collage.

Pour prendre en compte la décantation supplémentaire, une rigole 36 est aménagée dans la partie basse 38 de la chambre de mélange 19. Ainsi l'huile restante après la décantation dans le décanteur et séparée des gaz déshuilés par le passage dans le conduit d'amenée 24 peut être collectée par gravité dans ladite rigole 36.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que la chambre de mélange peut être sensiblement conique et présenter une courbure afin de répondre au mieux aux contraintes d'aménagement des différents éléments du moteur dans le compartiment moteur. La rigole 36 de collecte des résidus d'huile peut être connectée au carter inférieur du moteur avec l'huile du moteur.