Brevet FR2667649A1 — publié le 19920410

i La présente invention concerne les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement, un dis- positif antipollution utilisé sur ces moteurs. Pour satisfaire les normes concernant l'anti- pollution, on fait pénétrer de l'air dans les conduits d'échappement de manière à réaliser une post-combustion des gaz imbrûlés à la sortie de la chambre de combus- tion, ce qui réduit la teneur en gaz toxiques des gaz à la sortie du pot d'échappement. Ceci est obtenu en aspirant de l'air frais grâce aux phases de pressiondépression régnant dans les conduits d'échappement; à cet effet, on utilise un clapet anti-retour qui est ouvert par la dépression régnant dans les conduits d'échappement. Dans un dispositif connu de ce genre, on dispose un clapet anti-retour par cylindre; de l'air frais, fourni par exemple par le filtre à air du moteur, est envoyé à chacun des clapets anti-retour Chaque clapet est relié au conduit d'échappement d'un cylindre par un tube qui débouche dans des canaux percés dans le conduit d'échappement et la culasse. Ce dispositif présente un encombrement impor- tant du fait que la longueur des tubes reliant le clapet anti-retour au conduit d'échappement doit être rela- tivement importante compte tenu des phénomènes accousti- ques de pulsation des gaz d'échappement et des vibra- tions du moteur Ainsi par exemple, on peut être amené à utiliser entre le clapet anti-retour et le conduit d'échappement un tube de dix millimètres de diamètre et de soixante dix centimètres de longueur. De toute façon, il est très difficile de réaliser un dispositif qui puisse résister aux contrain- tes mécaniques dues à ces phénomènes de vibrations et la durée de vie de ce dispositif d'insufflation d'air dans le circuit d'échappement est donc réduite. Enfin ces dispositifs connus d'insufflation d'air dans le circuit d'échappement sont relativement coûteux et inesthétiques. La présente invention se propose de réaliser un dispositif d'insufflation d'air dans le circuit d'échappement d'un moteur dont l'encombrement est très réduit, qui est fiable et dont le prix de revient est réduit. L'invention a pour objet un dispositif d'in- sufflation d'air dans le circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne, comportant, pour chaque cylindre, un clapet anti-retour relié au conduit d'échap- pement du cylindre par un conduit d'alimentation en air, caractérisé en ce qu'il est disposé dans l'espace compris entre le logement des commandes des soupapes d'admission, le logement des commandes des soupapes d'échappement et la partie supérieure des puits de bougie de la culasse. De cette manière, le dispositif selon l'inven- tion occupe un volume qui restait disponible et, par conséquent, n'augmente pas l'encombrement global du moteur. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le conduit d'alimentation en air est réalisé dans une pièce massive qui est avantageusement fixée sur la culasse De cette manière, le conduit d'alimentation est peu sensible aux vibrations du moteur, ce qui améliore nettement la fiabilité et la durée de vie du dispositif selon l'invention. Avantageusement, le conduit d'alimentation en air présente la forme d'une courbe sinueuse, ce qui permet d'augmenter notablement sa longueur pour un encombrement réduit. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le conduit d'alimentation d' air communique avec des trous de la culasse débouchant dans le conduit d'échappe- ment au voisinage du siège de la soupape d'échappement. Ceci améliore le fonctionnement du dispositif antipollu- tion. Avantageusement, dans le cas o le moteur comporte deux soupapes d'échappement par cylindre, il comporte un trou de communication avec le conduit par soupape Ceci augmente encore les performances du dis- positif antipollution. Selon un mode de réalisation de l'invention, les clapets anti-retour sont raccordés en amont avec un carter étanche logé entre les logements des commandes des soupapes et raccordé au filtre à air du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'exemples de réalisation, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'insufflation d'air dans le circuit d'échap- pement d'un moteur représenté de manière schématique; la figure 2 représente de manière schéma- tique le haut de la culasse d'un moteur à cylindres en ligne; la figure 3 est une vue de dessus du moteur de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe transver- sale d'un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe lon- gitudinale du mode de réalisation de la figure 4; la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5; la figure 7 est une vue en coupe schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention; et la figure 8 est une vue en coupe lon- gitudinale du mode de réalisation de la figure 7. On a représenté sur la figure 1, de manière schématique, un moteur à quatre cylindres en ligne dont on voit la partie supérieure de la culasse 1; les soupapes d'échappement ont été schématisées en 2 et on peut voir, pour chaque cylindre, le conduit d'échappement 3 qui débouche dans le collecteur d'échappement 4. L'insufflation d'air dans les conduits d'é- chappement s'effectue à partir du filtre à air 5 en aval de la cartouche filtrante 6, la canalisation d'admission d'air vers le moteur étant représentée en 7. L'air prélevé par une canalisation générale 8 dans le filtre à air 5 est envoyé sur quatre circuits d'insufflation d'air, un par cylindre, qui comportent chacun un clapet anti-retour 9 et un conduit d'alimenta- tion en air 11 Chaque conduit débouche dans un orifice 12-aménagé dans le conduit d'échappement 3 et le haut de la culasse 1. La longueur du conduit d'alimentation en air 11 doit être importante pour absorber les phénomènes dûs aux vibrations du moteur et aux pulsations de pression existant dans le système d'échappement Il en résulte un encombrement important du dispositif d'insufflation d'air connu représenté sur la figure 1. Les figures 2 et 3 représentent de manière schématique un moteur à combustion interne à quatre cylindres en ligne, la figure 3 étant une vue de dessus et la figure 2 une vue de côté du haut de la culasse du moteur. La bougie 21 est fixée dans la chambre de combustion 22 qui est disposée au-dessus du cylindre (non représenté) Pour chaque cylindre, les soupapes d'admis- sion 23 et les soupapes d'échappement 24, qui peuvent être au nombre de deux par cylindre, sont disposées de part et d'autre de la bougie 21 Le dispositif de com- mande des soupapes d'admission 23 et le dispositif de commande des soupapes d'échappement 24, qui comprennent notamment les tiges de soupapes, les poussoirs, les culbuteurs et/ou les arbres à cames, sont disposés chacun dans un logement latéral longitudinal 25, respectivement 26. On voit qu'il subsiste un espace 28 sensible- ment parallélépipêdique entre ces deux logements 25 et 26 et au-dessus des puits 27 de passage des bougies 21. Conformément à l'invention, on utilise cet espace pour loger le dispositif antipollution par insuf- flation d'air Du fait que cet espace était disponible, l'encombrement général du moteur n'est pas modifié. Les figures 4 à 6 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention appliqué à un moteur à cylindres en ligne La figure 4 est une vue en coupe transversale du haut du moteur, la figure 5 est une vue en coupe longitudinale partielle et la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. On retrouve sur ces figures des soupapes d'ad- mission 31 et des soupapes d'échappement 32; comme on peut le voir sur la figure 5, le moteur est du type multisoupapes et comporte donc deux tubulures d'échappe- ment 33 par cylindre. On voit également les bougies 34 diposées dans leur puits de bougie 35 et alimentées par des fils de bougie 36 On retrouve également sur cette figure les deux logements 37 et 38 dans lesquels se trouvent les organes des commandes des soupapes 31 et 32, à savoir les tiges, les ressorts, les poussoirs et l'arbre à cames logé dans le carter d'arbre à cames 39, respectivement 41. Un couvercle de carter 42 ferme l'espace se trouvant entre les deux logements 37 et 38 et les puits de bougie 35 Dans cet espace se trouve placé le système d'insufflation d'air dans les conduits d'échappement 33. Le dispositif d'insufflation d'air comprend une canalisa- tion d'alimentation générale 51 à laquelle sont connectés les clapets anti-retour 52 et 53. La partie aval des clapets anti-retour 52 et 53 est connectée à un conduit d'alimentation en air qui est réalisé dans une pièce massive 54 qui est représentée en coupe sur la figure 6 Dans cette pièce massive 54 est réalisé un circuit d'alimentation en air à parcours sinueux 55 Cette pièce massive 54 comporte donc une sorte de circuit d'alimentation en air intégré; elle est fixée sur la partie centrale du dessus de la culasse au niveau du bord supérieur des puits de bougies 35, par exemple au moyen de vis - Le circuit d'air 55 réalisé dans la pièce 54 présente un parcours sinueux en labyrinthe de manière à présenter une longueur maximale; ce circuit s'étend de l'entrée d'air 60 reliée au clapet anti-retour vers des ouvertures 56 et 57 qui communiquent avec des trous 58 et 59 aménagés dans la partie supérieure de la culasse et débouchant dans les conduits d'échappement 33 très près du siège de la soupape d'échappement 32. Le parcours du circuit d'air 55 décrit une boucle autour d'un trou cylindrique central 61 de la pièce 54 qui se trouve dans le prolongement du puits 35 de la bougie. Sur la figure 4 on voit que les fils de bougie 36 sont fixés sur une barrette 62 fixée sur le carter d'arbre à cames 41, alors que la canalisation d'ali- mentation générale en air 51 est fixée au voisinage de l'autre carter d'arbre à cames 39. Les figures 7 et 8 représentent un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel chaque bougie 71 comporte une bobine individuelle 72 Les figures 7 et 8 correspondent respectivement aux figures 4 et 5 du premier mode de réalisation. Un carter 73 est fixé à la partie supérieure de l'espace compris entre les deux carters d'arbre à cames 74 et 75 Ce carter 73 constitue avec son couvercle 76 une enceinte étanche 77 constituant la canalisation d'alimentation générale en air reliée au filtre à air. Ce carter comporte dans son fond des trous 80 dans lesquels les bobines 72 sont fixées de manière étanche Ce carter comprend également d'autres trous 78 dans son fond qui débouchent dans le clapet anti-retour 79; l'étanchéité de la fixation du clapet anti-retour 79 dans le trou 78 du carter 73 est assurée au moyen d'un joint 81. Les fils de bougie 82 sont logés dans une barrette de connexion 83 qui s'étend longitudinalement dans le carter 73 et le traverse de manière étanche au moyen d'un connecteur 84. La partie aval des clapets anti-retour 72 est reliée à un conduit d'air intégré 85 analogue au conduit 54 du premier mode de réalisation Le carter 73 présente à l'une de ses extrémités une embouchure 86 sur laquelle est raccordée une conduite 87 provenant du filtre à air. On voit que l'invention permet de réaliser une insufflation d'air dans les circuits d'échappement qui ne modifie pas l'encombrement global du moteur Les couver- cles permettent de masquer l'ensemble de ce dispositif d'insufflation d'air, ce qui améliore l'esthétique générale du bloc moteur. Le fait de réaliser le circuit de manière sinueuse permet d'obtenir une longueur suffisamment importante pour éviter les phénomènes dûs aux vibrations. De plus, le circuit d'alimentation en air des conduits d'échappement étant réalisé en une pièce massive fixée sur la culasse, les phénomènes de vibrations sont très fortement réduits. En outre, dans le cas représenté en variante, le carter sert également de support aux bobines unitaires et l'air circulant autour de celles-ci leur assure un meilleur refroidissement. La simplicité de la conception d'une part, améliore la fiabilité et, d'autre part, diminue le prix de revient. Par ailleurs, l'invention permet d'insuffler l'air de post-combustion très près des sièges de soupapes ce qui améliore l'efficacité de ce système de post- combustion. L'invention réalise ces objectifs tout en permettant un accès facile aux bougies, puisque les conduits d'air intégrés permettent le passage de ces dernières. De plus, l'invention permet de fixer les fils d'alimentation de bougies ainsi que les éventuelles bobines branchées sur ces dernières de manière à obtenir un ensemble rigide peu sujet aux vibrations. L'invention s'applique à toutes les structures de moteur à combustion interne et, en particulier, aux moteurs en V. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'insufflation d'air dans le circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne, comportant, pour chaque cylindre un clapet anti-retour ( 9,52,53,79) relié au conduit d'échappement ( 3,33) par un conduit d'alimentation en air ( 11,54,55), caractérisé en ce qu'il est disposé dans l'espace ( 28) compris entre le logement des commandes des soupapes d'admission ( 25,37,- 74) le logement des commandes des soupapes d'échappement ( 26,38,75) et la partie supérieure des puits de bougies ( 35) de la culasse. 2 Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit ( 55-) d'alimentation en air est réalisé dans une pièce massive ( 54). 3 Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce massive ( 54) est fixée sur la culasse. 4 Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le conduit ( 55) d'alimentation en air présente la forme d'une courbe sinueuse. Dispositif d'insufflation d'air selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la pièce ( 54) dans laquelle est réalisé le conduit ( 55) comporte un trou ( 61) aligné avec le puits ( 35) de la bougie et en ce que le conduit ( 55) forme une boucle autour dudit trou ( 61). 6 Dispositif d'insufflation d'air selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation d'air ( 11,54,55) communique avec des trous ( 58) de la culasse débouchant dans le conduit d'échappement ( 33) au voisinage du siège de la soupape d'échappement ( 32). 7 Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le cas o le moteur comporte deux soupapes d'échappement par cylindre, il comporte un trou ( 58) de communication avec le conduit ( 55) par soupape. 8 Dispositif d'insufflation d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les clapets anti-retour ( 9,52,53,79) sont raccordés en amont avec un carter étanche ( 73) logé entre les logements des commandes des soupapes ( 25,26,37,38,74,75) et raccordé au filtre à air du moteur. 9 Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 8, caractérisé en ce que, chaque bougie comporte une bobine individuelle disposée sous le carter ( 73). Dispositif d'insufflation d'air selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les fils de bougie sont fixés dans le carter précité.