Brevet FR2554503A1 — publié le 19850510

La présente invention se rapporte à un moteur à allumage par compression muni d'un dispositif permettant d'assurer la régénération d'un filtre à particules disposé sur la ligne d'échappement de ce moteur. On sait que les gaz d'échappement des moteurs à allumage par compression contiennent des particules solides, formées de suie,qu'il est souhaitable de retenir dans des filtres,afin de réduire la pollution.Le colmatage progressif de ces filtres au cours de leur utilisation provoque, dans les collecteurs d'échappement,une contrepression croissante dont la valeur deviendrait inacceptable si ces filtres n'étaient pas régénérés périodiquement. La régénération des filtres à particules est généralement réalisée par brûlage des particules in-situ.Pour amorcer cette corOustion,il est nécessaire d'élever la température du filtre,localement ou en totalité. Cette élévation de la température peut être obtenue à l'aide d'un brûleur ou d'une résistance électrique, mais ces dispositifs sont chers et complexes. Une autre solution consiste à provoquer une élévation de la température des gaz d'échappement grâce à une modification des conditions d'alimentation du moteur; cependant l'élévation de température n'est pas suffisante pour les utilisations courantes du moteur,à moins de modifier ces conditions d'alimentation de façon différente suivant les cylindres.Une solution connue consiste à placer un papillon d'étranglement dans chaque conduit d'admission à un cylindre du moteur et à ouvrir ces papillons d'un angle différent suivant les conduits ; cette solution est également chère et complexe. L'invention a pour but de produire une élévation de la température d'un filtre à particules en provoquant une élévation de la température des gaz d'échappement, grâce à une modification des conditions d'alimentation du moteur de façon différente suivant les cylindres,ce résultat étant obtenu par des moyens particulièrement simples et faciles à mettre en oeuvre. Elle s'applique à un moteur à allumage par compression à plusieurs cylindres comprenant un collecteur d'admission se divisant en autant de conduits d'admission que le moteur comporte de cylindres et muni d'un papillon réglable, un collecteur d'échappement sur lequel est intercalé un filtre à particules,un dispositif pour provoquer une régénération du filtre,lorsque ce dernier atteint un seuil de colmatage déterminé,ce dispositif comprenant des moyens pour modifier les conditions de fonctionnement du moteur et pour réaliser une alimentation différente des divers cylindres du moteur,pendant les phases de régénération du filtre. Elle est notamment caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent des conduits d'air reliant la partie du collecteur d'admission située en amont du papillon à certains seulement des conduits d'admission,chacun de ces conduits d'air étant muni d'un dispositif obturateur qui est ouvert pendant les phases de régénération. Suivant d'autres caractéristiques correspondant à un mode de réalisation préféré - des moyens sont prévus pour actionner dans le sens de la fermeture le papillon réglable,pendant les phases de régénération. - le moteur comportant un conduit de recyclage des gaz d'échappement débouchant dans le collecteur d'admission en aval du papillon et contrôlé par une vanne régla ble,desmoyens sont prévus pour actionner cette vanne réglable dans le sens de l'ouverture pendant les phases de régénération - des moyens sont prévus pour que,au cours des phases de régénération,les obturateurs placés sur lesdits conduits d'air soient ouverts pendant les temps d'admission dans les cylindres correspondants. Un exemple de réalisation fait l'objet de la description qui suit,en référence à la Fig.unique qui re présente,schématiquement,l 'ensemble du dispositif,dans le cas d'un moteur diesel suralimenté. Sur ce schéma,on -a représenté un moteur M comportant quatre cylindres 1,2,3 et 4.Le circuit d'admission comporte un collecteur 5 qui se divise en autant dé conduits d'admission 6,7,8 et 9 que le moteur comporte de cylindres Les gaz d'échappement sont- évacués par un collecteur d'échappement 10a,10b ,sur le parcours duquel est interposé un filtre à particules 11. Un dispositif de suralimentation est constitué par un compresseur 12 entraîné par une turbine 13 ellemême entraînée par les gaz d'échappement. Dans le collecteur d'admission 5 est disposé un papillon 14,réglable,actionné par une membrane 15 d'une capsule à dépression 16 dont la chambre de travail 17 est reliée,par un conduit 18 et ainsi qu'il est connu,à une source de dépression dont le niveau est fonction des conditions de marche du moteur.La chambre de travail 17 est en outre reliée à l'atmosphère par une tubulure 19 munie d'un gicleur calibré 20 et obturable par une électro-vanne 21. tn dispositif de recyclage des gaz d'échappement comporte un conduit 22 de liaison entre le tron çon 10b du collecteur d'échappement et le collecteur d'admission 5,en aval du papillon 14.La section de passage de ce conduit 22 est contrôlée par un clapet 23 ou autre obturateur actionné par une membrane 24 d'une capsule à dépression 25 dont la chambre de travail 26 est reliée,par un conduit 27 et ainsi qu'il est connu,à une source de dépression dont le niveau est fonction des conditions de marche du moteur.La chambre de travail 26 est en outre reliée à l'atmosphère par une tubulure 28 munie d'un gicleur calibré 29 et obturable par une électro-vanne 30. Sur le collecteur d'admission 5,en aval du cmmpresseur 72,mais en amont du papillon 14 sont piqués deux conduits d'air 31,32,qui débouchent respectivement, à leur extrémité,dans les conduits d'admission 6 et 9 correspondant aux cylindres 1 et 4.Chacun de ces conduits d'air 31,32 est obturable par une électro-vanne 33,34. Un détecteur de pression différentielle 35 reçoit par un conduit 36,la pression qui règne en amont du filtre à particules 11 et,par un conduit 37,la pression qui règne en aval de ce filtre. Le détecteur de pression 35 est relié à un-boî- tier de commande 38,lui-même relié à chacune des électrovannes 21,30,33 et 34,le boîtier de commande 38 reçoit en outre d'un capteur 39 une information sur la position angulaire de l'arbre à cames 40 du moteur. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant Tant que le filtre i1 nlest pas colmaté,les électro-vannes 33 et 34 sont fermées,aucun débit d'air ne parcourt les conduits 31,32.Les électro-vannes 21 et 30 sont ouvertes et les niveaux de dépression régnant dans les chambres de travail 17,26 des capsules 16,25 déterminent le pourcentage de gaz d'échappement recyclés.Tous les cylindres du moteur sont alimentés de façon identique. A partir d'un certain seuil de pression différentielle,correspondant au degré de colmatage du filtre 11 nécessitant sa régénération,un signal est envoyé au boîtier de commande 38 qui provoque alors l'inversion de position des différentes électro-vannes - les électro-vannes 33 et 34 s'ouvrent permettant l'établissement d'un débit d'air dans les conduits 31,32 vers les cylindres 1 et 4 - l'électro-vanne 21 se ferme,entraînant une augmentation du niveau de dépression dans la capsule 16, donc une fermeture plus importante du papillon 14. Il en résulte un accroissement de la différence de pres -sion entre l'amont et l'aval du papillon 14. - l'électro-vanne 30 se ferme,entraînant une augmentation du niveau de dépression dans la capsule 25, donc une ouverture plus grande du clapet 23 du dispositif de recyclage des gaz d'échappement. Les conséquences de ces opérations sont les suivantes le pourcentage de gaz d'échappement recyclés augmente. de l'air frais,donc de l'oxygène,est introduit directement dans les cylindres 1 et 4. - Du fait de l'introduction supplémentaire d'air dans les seuls cylindres 1 et 4,on voit que les niveaux de gaz recyclés et d'oxygène sont augmentés différemment entre les cylindres 1 et 4,d'une part,et 2 et 3, d'autre part,soit un cylindre sur deux dans l'ordre d'allumage qui est habituellement 1,3,4,2. De préférence,et grâce au capteur 39,les elec- tro-vannes 33 et 34 ne sont ouvertes,au cours des phases de régénération,que pendant les temps d'admission des cylindres correspondants 1 et 4. Il va de soi que les dispositifs de commande du papillon 14 et du clapet 23 n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.En particulier,si cette commande est assurée par un dispositif électronique,par exemple du type cartographique,le décalage du papillon et du clapet,lors des phases de régénération,peut également être assuré par le dispositif électronique. - REVENDICATIONS 1 - Moteur à allumage par compression à plusieurs cylindres (1,2,3,4) comprenant un collecteur d'admission (5) se divisant en autant de conduits d'admission (6,7,8,9) que le moteur comporte de cylindres et muni d'un papillon réglable (14),un collecteur d'échappement (10a,lOb) sur lequel est intercalé un filtre (11) à particules,un dispositif pour provoquer une régénération du filtre (11),lorsque ce dernier atteint un seuil de colmatage déterminé,ce dispositif comprenant des moyens pour modifier les conditions de fonctionnement du moteur et pour réaliser une alimentation différente des divers cylindres du moteur,pendant les phases de régénération du filtre,caractérisé en ce que lesdits moyens comprend nent des conduits d'air (31,32) reliant la partie du collecteur d'admission située en amont du papillon (14) à certains seulement (6;;9) des conduits d'admission (6,7,8,9) chacun de ces conduits d'air étant muni d'un dispositif obturateur (33;34) qui est ouvert pendant les phases de régénération. 2 - Moteur à allumage par compression suivant la revendication 1,caractérisé en ce que des moyens (16,21,38) sont prévus pour actionner dans le sens de la fermeture le papillon réglable,pendant les phases de régénération. 3 - Moteur à allumage par compression suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le moteur comportant un conduit (22) de recyclage des gaz d'échappement débou -chant dans le collecteur d'admission (g) en aval du papillon (14) et contrôlé par une vanne réglable (23),des moyens (25,30,38) sont prévus pour actionner cette vanne réglable (23) dans le sens de l'ouverture pendant les phases de régénération. 4 - Moteur à allumage par compression suivant la revendication 1,caractérisé en ce que des moyens (38,39) sont prévus pour que,au cours des phases de régénération,les obturateurs (33,34) placés sur lesdits conduits d'air soient ouverts uniquement pendant les temps d'admission dans les cylindres correspondants. 5 - Moteur à allumage par compression suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le ou chaque dispositif obturateur,les moyens d'actionnement du papillon ré glable (14) et les moyens d'actionnement de la vanne de recyclage (23) comprennent des électrovannes (33,34 ; 21 30) commandées à partir d'un boîtier de commande (38). 6 - Moteur à allumage par compression suivant les revendications 2 et 3,caractérisé en ce que le papillon réglable (14) et la vanne de recyclage (23) sont commandés par un dispositif électronique. 7 - Moteur à allumage par compression suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6,caractérisé en ce que le boîtier de commande (38) ou le dispositif électronique est relit å un détecteur (35) de la pression differentielle entre l'entrée et la sortie du filtre à particules (11),et à un détecteur (39,40) de la position angulaire de l'arbre à cames (40) du moteur.