[0001] La présente invention a pour objet un dispositif d'échappement pour moteur à combustion
interne et son procédé de réalisation. La présente invention concerne plus particulièrement
un conduit d'échappement présentant un logement adapté pour le montage d'une sonde
de mesure et le procédé de réalisation d'un tel logement.
[0002] Les moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles sont aujourd'hui
munis d'un système électronique de commande qui ajuste, à partir de stratégies préprogrammées
et suivant les conditions de fonctionnement du moteur, la quantité de carburant injecté,
la quantité de gaz d'échappement recirculé, etc.
[0003] Parmi les informations requises par les systèmes électroniques de commande pour déterminer
les conditions de fonctionnement et adapter en conséquence la quantité de carburant
injecté (le degré d'ouverture de la vanne EGR, etc.), figurent celles relatives à
la composition et/ou à la température des gaz d'échappement et plus particulièrement
le taux d'oxygène résiduel. Ces informations relatives aux gaz d'échappement sont
délivrées par des sondes de mesure appropriées qui sont disposées sur le trajet des
gaz d'échappement.
[0004] Classiquement, les sondes de mesure venant équiper la ligne d'échappement sont vissées
dans des logements taraudés traversant la paroi des conduits d'échappement, de façon
à amener les cellules d'analyse au contact du flux des gaz d'échappement.
[0005] Compte tenu de la faible épaisseur des parois des conduits d'échappement actuellement
utilisés (entre 1,5 et 2 mm en moyenne) par rapport aux diamètres des trous à réaliser
(plus de 20 mm), les trous taraudés sont classiquement formés par des bagues appropriées
qui sont rapportés par soudage dans des ouvertures pratiquées à travers les conduits
d'échappement (soudage SEFG ou soudage par résistance).
[0006] Il est apparu à la Demanderesse que le recours à des bagues soudées présente des
inconvénients et notamment un taux important de défauts de montage et d'étanchéité
(voir document FR-A-2 586 753). En effet, lors du soudage, l'échauffement tend à déformer
les taraudages intérieurs des bagues, ce qui a parfois pour effet soit, d'empêcher
le vissage de la sonde soit, d'empêcher au contraire le dévissage de cette dernière.
Par ailleurs, ces déformations affectent l'étanchéité du montage et donc provoquent
des fuites de gaz brûlés ou bien encore des aspirations d'air suivant le point de
fonctionnement du moteur, ce qui s'avère particulièrement dommageable pour la qualité
des mesures notamment lorsque la sonde est une sonde à oxygène.
[0007] La présente invention a donc pour objet un conduit d'échappement présentant un trou
taraudé pour loger une sonde servant à l'analyse de la composition des gaz, ce trou
étant réalisé directement à travers la paroi même du conduit sans bague taraudée rapportée
soudée.
[0008] Le dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne selon l'invention, comporte
un élément de conduit à l'intérieur duquel s'écoulent les gaz d'échappement, cet élément
de conduit comportant un logement permettant le montage d'un capteur de mesure telle
qu'une sonde à oxygène.
[0009] Selon l'invention, le dispositif d'échappement est caractérisé en ce que le logement
destiné au montage de la sonde est formé par un trou prolongé par une douille réalisés
directement à travers la paroi de l'élément de conduit.
[0010] Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement objet de l'invention,
l'élément de conduit où est formé le trou prolongé par une douille, présente une paroi
d'épaisseur sensiblement uniforme comprise entre 1 et 3 mm.
[0011] Selon une autre caractéristique du dispositif d'échappement objet de l'invention,
l'élément de conduit où est formé le trou prolongé par une douille, est réalisé en
alliage métallique inoxydable.
La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel logement.
Selon l'invention le logement réalisé à travers la paroi même de l'élément de conduit
est obtenu à partir d'une première opération de fluoperçage consistant à forer à travers
la paroi avec un outil, une vitesse et une force de pénétration adaptées pour provoquer
la fusion et le refoulement du matériau autour de l'outil au fur et à mesure de l'avancement
de ce dernier jusqu'à obtenir une douille de hauteur et de diamètre requis.
[0012] Selon une autre caractéristique du procédé de réalisation objet de l'invention, l'outil
utilisé pour l'opération de fluoperçage est constitué par un mandrin ogival.
[0013] Selon une autre caractéristique du procédé de réalisation objet de l'invention, la
première opération de fluoperçage est ensuite suivie d'une seconde opération de taraudage
par déformation.
[0014] On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après
la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre
d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un conduit d'échappement selon
l'invention équipé d'une sonde de mesure ;
les figures 2 et 3 sont des vues de détail du conduit selon la figure 1, précisant
le procédé de réalisation du logement de la sonde.
[0015] Conformément aux figures, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension
de l'invention ont été représentées. De plus, pour simplifier la lecture des dessins,
les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
[0016] En se reportant à la figure 1, on voit un élément de conduit d'échappement référencé
1 équipant une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne monté par exemple
sur un véhicule automobile. Ce conduit qui est formé par un simple tube en alliage
métallique inoxydable de faible épaisseur (acier classique ou acier revêtu d'aluminium),
entre 1 et 3 mm, et qui est destiné, par exemple, à s'étendre en le collecteur d'échappement
et le pot catalytique non figurés, est muni d'un logement 2 pour une sonde de mesure
3 telle qu'une sonde à oxygène lambda.
[0017] Le logement 2 est réalisé directement à travers la paroi même du tube, grâce au procédé
décrit conformément aux figures 2 et 3.
[0018] Conformément à la figure 2, la première opération consiste à opérer par fluoperçage
un trou 21 prolongé par une douille 22. Ce trou 21 et cette douille 22 sont obtenus
par la perforation de la paroi du tube par un mandrin ou poinçon ogival 4, par exemple
en carbure de tungstène, tournant à grande vitesse, à plus de 500 tour/mn et de préférence
entre 3000 et 5000 tour/mn, et enfoncé dans le tube avec une certaine force de pénétration.
[0019] Le contact de la pointe en rotation rapide provoque localement une forte élévation
de la température qui amène le métal à l'état plastique. La poussée exercée par le
poinçon par le système d'avance le fait pénétrer progressivement dans le trou ainsi
ébauché en refoulant la matière autour de lui. Le métal fluant dans le sens de l'avance
forme une collerette et en sens inverse un bourrelet. Un collet 41 situé à la partie
supérieure du poinçon peut rabattre le métal regorgeant à l'extérieur du tube et lui
donner une surface plane facilitant l'appui et l'étanchéité de la sonde 3.
[0020] En quelques secondes on obtient ainsi un trou calibré 21 prolongé par une douille
22. Dans cette douille 22, il est alors possible de former un filet permettant le
vissage de la sonde 3. Conformément à la figure 3, cette seconde opération de mise
en place d'un filet 23 est réalisée par taraudage roulé.
[0021] cette opération de taraudage sans copeaux consiste à obtenir le filet par déformation
de la matière de la douille 22. Pour ce faire, un outil 5 ayant une surface active
en forme de vis est utilisé comme taraud. Le taraud opère par roulage en déformant
la matière de la douille, le profil du filet 23 est alors imprimé par déplacement
de la matière du fond du filet vers la crête. La vitesse de rotation et la force de
pénétration du taraud sont adaptées pour produire la résistance souhaitée des filets.
On peut choisir une vitesse de rotation du taraud comprise de préférence entre 700
et 1500 tour/mn, cela n'étant pas toutefois limitatif de la présente invention.
[0022] Ainsi, en deux opérations relativement simples et rapides à mettre en oeuvre il est
possible de réaliser un logement taraudé 2 directement dans la paroi même du conduit
d'échappement 1, ce qui est sensiblement plus simple que la technique antérieure qui
consiste, en effet, à percer ou à découper le conduit d'échappement par emboutissage,
à ébavurer cet orifice, à réaliser un support de sonde usiné en inox, à souder ce
support sur le conduit, et enfin à évacuer par lavage les particules métalliques générées
par les opérations précédentes.
[0023] Indépendamment donc des avantages sur la qualité du filetage obtenu grâce à l'invention
par rapport à la technique antérieure de la bague ou de l'insert rapporté et soudé,
la présente invention offre l'avantage supplémentaire d'être plus économique et plus
simple à mettre en oeuvre.
[0024] Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et
illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend
tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si
celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
[0025] Ainsi la présente invention n'est pas limitée à la seule réalisation d'un trou taraudé
pour le logement d'une sonde à oxygène mais peut s'appliquer à la réalisation de tous
les trous taraudés ménagés sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne
nécessaires à la mise en place des différents capteurs ou sondes requis pour la commande
du moteur et/ou le diagnostic du ou des moyens de traitement des gaz brûlés par conversion
catalytique équipant la ligne d'échappement. De même la présente invention s'applique
également aux conduits d'échappement comportant plusieurs parois concentriques. Dans
ce cas, on réalise le trou taraudé nécessaire au montage du capteur en opérant le
fluoperçage à travers les différentes parois.
1. Dispositif d'échappement pour moteur à combustion interne comportant un élément de
conduit (1) à l'intérieur duquel s'écoulent les gaz d'échappement, ledit élément de
conduit (1) comportant un logement (2) permettant le montage d'un capteur de mesure
telle qu'une sonde à oxygène, caractérisé en ce que ledit logement (2) est formé par un trou prolongé par une douille (22) réalisée directement
à partir de la matière constituant la paroi dudit élément de conduit (1) le logement
(2), comprenant un taraudage obtenu par déformation et un bourrelet sur le bord du
trou, le bourrelet étant réalisé directement à partir de la matière constituant la
paroi.
2. Dispositif d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (1) présente une paroi d'épaisseur sensiblement uniforme
comprise entre 1 et 3 mm.
3. Dispositif d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (1) présente une paroi réalisée en alliage métallique inoxydable.
1. Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die ein Rohrelement (1) aufweist, in
dessen Inneren Abgase fließen, wobei das Rohrelement (1) einen Aufnahmeraum (2) aufweist,
welcher den Einbau eines Messsensors wie einer Sauerstoffsonde erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (2) durch ein durch einen Zylinder oder einen Ring (22) verlängertes
Loch gebildet wird, welches direkt ausgehend von der Materie, welche die Wand des
Rohrelements (1) bildet, wobei der Aufnahmeraum (2) ein Gewinde umfasst, welches durch
Verformung erhalten wird und einen Wulst auf dem Rand des Lochs, wobei der Wulst direkt
ausgehend von der die Wand bildenden Materie realisiert wird.
2. Abgasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (1) eine Wand von im Wesentlichen uniformer Dicke, die zwischen 1
und 3 mm liegt, aüfweist.
3. Abgasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (1) eine Wand aufweist, welche aus einer nicht oxidierbaren metallischen
Legierung gebildet ist.
1. An exhaust arrangement for an internal combustion engine comprising a pipe element
(1) in the interior of which the exhaust gases flow, said pipe element (1) comprising
a housing (2) permitting the fitment of a measuring sensor such as an oxygen probe,
characterised in that said housing (2) is formed by a hole prolonged by a sleeve (22) which is produced
directly from the material constituting the wall of said pipe element (1), the housing
(2) comprising a screwthread obtained by deformation and a bead on the edge of the
hole, the bead being produced directly from the material constituting the wall.
2. An exhaust arrangement according to claim 1 characterised in that said pipe element (1) has a wall of a substantially uniform thickness of between
1 and 3 mm.
3. An exhaust arrangement according to either one of claims 1 and 2 characterised in that said pipe element (1) has a wall made of a non-oxidisable metal alloy.