Brevet FR2696787A1 — publié le 19940415

DISPOSITIF D'INTRODUCTION DE GAZ ADDITIONNELS POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'admission de gaz additionnels. L'invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne combinant un système d'injection d'air à ltéchappement et un système de recirculation des gaz brûlés à l'admission. Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans I'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces obligations et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Une technique connue de dépollution des moteurs à combustion interne consiste à opérer la recirculation des gaz d'échappement à l'admission afin de diminuer les oxydes d'azote. Cette technique consiste à réinjecter une petite partie des gaz brûlés dans le collecteur d'admission du moteur, ce qui a pour effet de réduire la quantité de gaz à brûler et donc d'abaisser la température de combustion, d'où une diminution de la production des NOx ou oxydes d'azote. Le procédé généralement adopté est la "recirculation externe" des gaz d'échappement à l'aide d'une soupape pilotée R.G.E. (Recyclage des Gaz d'Echappement) fermant ou ouvrant une canalisation reliant le collecteur d'échappement et le collecteur d'admission. La soupape R.G.E. permet d'injecter à l'admission une quantité définie de gaz prélevés à l'échappement suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Une autre technique connue pour diminuer la pollution des moteurs à combustion interne est d'équiper la ligne d'échappement d'un pot catalytique. Le pot à catalyseur est le siège de réaction chimique d'oxydation des HC et du CO et de réduction des NOx. Ces réactions sont accélérées par la présence d'un catalyseur de sorte qu'elles s'accomplissent pendant le temps de passage des gaz à travers le monolithe contenant le catalyseur. Pour être réellement efficace, le pot catalytique doit avoir une température suffisante, aussi pour accélérer la montée en température du pot catalytique et permettre une dépollution rapide des gaz d'échappement, il est connu d'injecter de l'air à l'échappement pour provoquer la post combustion des gaz et ainsi augmenter la température des gaz d'échappement. La mise en oeuvre de l'injection d'air à l'échappement est opérée en insufflant de l'air frais sous pression directement dans les tubulures du collecteur d'échappement, le plus près possible des soupapes d'échappement. La mise en oeuvre simultanée, sur un même moteur de systèmes de recirculation externe des gaz d'échappement et de post-combustion par injection d'air frais à l'échappement, comme évoqué dans la demande de brevet français nO 2.665.382 permet de réduire sensiblement la proportion de produits polluants libérés par les gaz d'échappement. Toutefois la juxtaposition de tels dispositifs nécessitent des montages complexes et coûteux. Le but de la présente invention est de proposer un nouveau type de moteur particulièrement peu polluant, équipé d'un dispositif d'introduction de gaz additionnels combinant de manière particulièrement astucieuse, à la fois un système de recirculation des gaz d'échappement et un système d'injection d'air frais à l'échappement. Les moyens d'introduction, respectivement de gaz d'échappement à l'admission et d'air frais à l'échappement, mis en oeuvre par le dispositif selon l'invention, coopèrent pour former un ensemble simple et peu onéreux. Le dispositif d'introduction des gaz additionnels selon l'invention concernent les moteurs à combustion interne comprenant une chambre de combustion où débouchent une tubulure d'admission de l'air comburant et une tubulure d'échappement des gaz d'échappement des gaz brûlés. Selon l'invention, le dispositif d'introduction des gaz additionnels est caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un système d'injection d'air à l'échappement comprenant un circuit d'amenée de l'air sous pression équipé d'une soupape anti-retour débouchant dans la tubulure d'échappement par une buse d'injection et d'autre part un système de recirculation des gaz d'échappement comprenant un circuit d'amenée des gaz d'échappement à la tubulure d'admission, le circuit d'amenée des gaz d'échappement étant branché sur le circuit d'amenée de l'air en aval de la soupape anti-retour. Selon une autre caractéristique du dispositif d'introduction de gaz additionnels selon l'invention, le moteur comportant une pluralité de chambres de combustion et donc une pluralité de tubulures d'échappement, le circuit d'amenée de l'air sous pression comprend une rampe de distribution alimentant les différentes buses d'injection débouchant dans chacune des tubulures d'échappement. Le circuit d'amenée des gaz d'échappement est alors directement connecté à la rampe de distribution. La rampe d'injection d'air permet donc également de collecter les gaz d'échappement et autorise leur recyclage via le circuit d'amenée des gaz brûlés. Cette disposition évite la mise en place d'un piquage spécifique sur le collecteur d'échappement pour recycler les gaz brûlés et permet par ailleurs de prélever les gaz d'échappement sur l'ensemble des tubulures d'échappement et non plus sur une seule comme précédemment. Selon une autre caractéristique du dispositif d'introduction de gaz additionnels selon l'invention, le circuit d'amenée de l'air sous pression est muni d'une pompe à air pilotée par des moyens de contrôle autorisant l'injection d'air sous pression dans chaque tubulure d'échappement lors de plages de fonctionnement prédéterminés du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif d'introduction de gaz additionnels selon l'invention, le circuit d'amenée des gaz d'échappement est équipé d'une vanne pilotée par des moyens de contrôle commandant le débit des gaz d'échappement recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, ladite vanne étant maintenue fermée lors du fonctionnement de la pompe. 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, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle, du moteur à combustion interne selon l'invention Conformément à la figure 1, seuls les éléments du moteur nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Le moteur comprend une pluralité de chambres de combustion 12. Chaque chambre de combustion 12 est pourvue d'une tubulure 14 pour l'admission de l'air comburant et d'une tubulure 11 pour l'échappement des gaz brûlés. Ces tubulures 14 et 11 débouchent dans la chambre de combustion par des orifices munis de sièges rapportés sur lesquels peuvent s'appliquer des soupapes à tiges, respectivement 15 et 10, dont les ouvertures et les fermetures sont commandées par des cames de commande non figurées. Le dispositif d'introduction de gaz additionnels comprend un système d'injection d'air à l'échappement destiné plus particulierement à amorcer le pot catalytique équipant la ligne d'échappement. Ce système se compose d'un circuit 16 d'amenée de l'air sous pression assurant l'insufflation de l'air à l'échappement. Ce circuit 16 se compose, dans l'exemple de réalisation décrit, d'un orifice d'entrée débouchant à l'atmosphère via un filtre à air 1, ce filtre à air 1 pouvant être spécifique au dispositif ou bien être le filtre à air du moteur, d'une pompe à air 2 et d'une rampe de distribution 5 d'où partent une pluralité de buses 8 débouchant dans chacune des tubulures d'échappement 11 au voisinage de la soupape d'échappement 10 associée.La conduite d'air mettant en communication la pompe 2 et la rampe de distribution 5 est pourvue de moyens de contrôle du débit d'air 4, par exemple une soupape à membrane pilotée par la dépression moteur, et d'une soupape anti-retour 10 pour éviter les remontées de gaz d'échappement vers la pompe 2. Le dispositif d'introduction de gaz additionnels comprend par ailleurs un système de recirculation des gaz d'echappement. Ce système se compose d'un circuit d'amenée des gaz brûlés à la tubulure d'admission 14. Ce circuit se compose essentiellement d'une canalisation 6 pourvue d'une vanne E.G.R. 7 permettant de contrôler la quantité de gaz d'échappement recyclés. Cette canalisation 6 est directement connectée à une extrémité à la rampe de distribution 5 du circuit d'injection d'air et à l'autre extrémité à la tubulure d'admission 14. La pompe à air 2 comme la vanne E.G.R 7 sont commandées à partir du système électronique de contrôle moteur 9 (ou calculateur d'injection). Ce système de contrôle moteur est à même de déterminer les plages de mise en oeuvre de la pompe 2 et d'ouverture de la vanne E.G.R. 7 et donc les caractéristiques de l'injection d'air à l'échappement et de recirculation des gaz d'échappement à l'admission, à partir des valeurs d'un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement moteur. Le fonctionnement du dispositif d'introduction des gaz additionnels est alors le suivant : lors de la mise en oeuvre de la pompe à air 2, par exemple en phase de démarrage moteur froid, le système de contrôle moteur bloque la vanne E.G.R. 7 équipant la canalisation 6 en position fermée interdisant le passage de l'air sous pression à travers la canalisation 6. Seul alors fonctionne le système d'injection d'air à 1' échappement. Lorsque la pompe 2 est arrêtée, par exemple lors des phases de fonctionnement moteur chaud, la vanne E.G.R. 7 est . alors ouverte et les gaz d'échappement peuvent alors être librement aspirés via les buses 8 et la rampe de distribution 5 à travers le circuit 6. Seul fonctionne alors le système de recirculation des gaz d'échappement. Ainsi le dispositif d'introduction des gaz additionnels selon l'invention, permet à la fois le recyclage des gaz d'échappement et l'injection d'air à l'échappement en utilisant le minimum d'organes spécifiques à chacun des deux systèmes. 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. REVENDICATIONS [1] Dispositif d'introduction de gaz additionnels pour moteur à combustion interne comprenant une chambre de combustion (12) où débouchent une tubulure d'admission (14) de l'air comburant et une tubulure d'échappement (11) des gaz brûlés, caractérisé en ce qutil comporte d'une part un système d'injection d'air à l'échappement comprenant un circuit d'amenée (16) de l'air sous pression équipé d'une soupape anti-retour (3) débouchant dans la tubulure d'échappement (11) par une buse d'injection (8) et d'autre part un système de recirculation des gaz d'échappement comprenant un circuit d'amenée (6) des gaz d'échappement à ladite tubulure d'admission (14), ledit circuit d'amenée des gaz d'échappement (6) étant raccordé audit circuit d'amenée de l'air (16) en aval de ladite soupape anti-retour (3). [2] Dispositif l- d'introduction de gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, le moteur comportant une pluralité de chambres de combustion, caractérisé en ce que le circuit (16) d'amenée de l'air sous pression comprend une rampe de distribution (5) alimentant les différentes buses d'injection (8) et en ce que le circuit (6) d'amenée des gaz d'échappement est connecté directement à ladite rampe de distribution (5). [3] Dispositif d'introduction de gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit circuit (16) d'amenée de l'air sous pression est muni d'une pompe à air (2) pilotée par des moyens de contrôle (9) autorisant l'injection d'air sous pression dans chaque tubulure d'échappement (11) lors de plages de fonctionnement prédéterminés du moteur. [4] Dispositif d'introduction de gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit (6) d'amenée des gaz d'échappement est équipé d'une vanne (7) pilotée par des moyens de contrôle (9) commandant le débit des gaz d'échappement recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, ladite vanne (7) étant maintenue fermée lors du fonctionnement de la pompe (2). t5] Dispositif d'introduction de gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle sont constitués par le système électronique de contrôle moteur (9).