Brevet FR2696504A1 — publié le 19940408

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE MUNI D'UN DISPOSITIF D'INJECTION D'AIR ADDITIONNEL La présente invention concerne un moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'injection d'air additionnel. Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans l'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 pour diminuer la pollution des moteurs à combustion interne consiste à injecter dans le collecteur d'admission de l'air pour provoquer la post-combustion des gaz d'échappement, c'est-à-dire l'oxydation du monoxyde de carbone CO et des hydrocarbures HC imbrûlés contenus dans les gaz d'échappement. La mise en oeuvre de la post-combustion est obtenue classiquement en insufflant de l'air frais sous pression directement dans les tubulures du collecteur d'échappement au voisinage des soupapes d' échappement. L'injection d'air frais à l'échappement est également utilisée pour assurer l'amorçage des pots catalytiques (montée en température des monolithes). I1 est également connu de part la technique dite des injecteurs à manteau d'air, d'améliorer la qualité du mélange carburé admis dans les chambres de combustion en utilisant un apport d'air au débouché des nez d'injecteurs de carburant de façon à favoriser la pulvérisation du combustible. Pour ce faire une partie du débit d'air principal est dérivée et alimente une rampe annexe sur laquelle sont montés les injecteurs. L'apport d'air est alors généré normalement par aspiration naturelle. Toutefois le débit d'air au nez des injecteurs doit être calibré de façon à ne pas augmenter le régime de ralenti et éviter ainsi une consommation superflue du carburant, ce qui limite l'efficacité du système de pulvérisation. Le but de la présente invention est de proposer un nouveau type de moteur à combustion interne particulièrement peu polluant, équipé d'un dispositif d'injection d'air additionnel permettant de combiner à la fois la post-combustion à l'échappement et l'utilisation d'injecteurs à manteau d'air, les moyens d'introduction de l'air additionnel à l'échappement et à l'admission coopérant pour former un ensemble simple, efficace et peu onéreux. Le moteur à combustion interne selon l'invention est du type multicylindre à injection indirecte multipoint. Chaque chambre de combustion est munie d'un moins un conduit d'admission principal où débouche le nez d'un injecteur de carburant et d'au moins un conduit d'échappement, ces conduits débouchant par des sièges sur lesquels peuvent s'appliquer des soupapes manoeuvrées par des cames de commande. Selon l'invention, le moteur est muni d'un dispositif d'injection d'air additionnel caractérisé en ce qu'il présente pour chaque chambre de combustion, deux orifices distincts d'injection, un premier orifice débouchant dans le conduit d'échappement dans la zone d'ouverture de la soupape d'échappement et un second débouchant dans le conduit d'admission au voisinage du nez de l'injecteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection d'air comporte deux orifices d'aspiration de l'air, le premier débouchant à l'atmosphère par l'intermédiaire de moyens de filtration appropriés et le second débouchant dans le collecteur d'admission en amont des injecteurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection d'air comporte une pompe à air pilotée refoulant l'air sous pression depuis ledit premier orifice d'aspiration jusqu'aux différents orifices d'injection. Selon une autre caractéristique de l'invention, la mise en oeuvre de la pompe est activée par des moyens de contrôle appropriés, suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection d'air comprend pour chaque chambre de combustion, deux trajets distincts d'amenée de l'air additionnel, un premier trajet commandé par la pompe d'aspiration relie le premier orifice d'aspiration au premier orifice d'injection et un second trajet relie le second orifice d'aspiration au second orifice d'injection, ces deux trajets étant reliés en aval de la pompe à air par une conduite de dérivation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier circuit est pourvu d'une soupape anti-retour disposée en aval de la conduite de dérivation dans le sens de l'écoulement de l'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, le second circuit est pourvu d'une soupape anti-retour disposée en amont de la conduite de dérivation. 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 partielle du moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'admission d'air additionnel 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 identiques à la chambre de combustion référencée 1. Un conduit principal d'admission 2 de l'air comburant et un conduit d'échappement 3 des gaz brûlés débouchent dans cette chambre. Les orifices de ces conduits sont munis de sièges rapportés sur lesquels peuvent s'appliquer des soupapes à tiges dont les ouvertures et les fermetures sont commandées par des cames de commande non figurées. Un injecteur de carburant 16 débouche dans le conduit d'admission au voisinage de la soupape d'admission. Le dispositif d'injection d'air additionnel comprend un premier circuit 4 assurant l'insufflation de l'air à l'échappement. Ce circuit se compose, dans l'exemple de réalisation décrit, d'un orifice d'aspiration 5 débouchant à l'atmosphère via un filtre à air, ce filtre à air pouvant être spécifique au dispositif ou bien être le filtre à air du moteur, d'un silencieux d'admission 7, d'une pompe à air 6, d'un silencieux de refoulement 8 et d'une tubulure d'amenée de l'air débouchant dans le conduit d'échappement 3 au voisinage de la soupape d'échappement par un orifice d'injection ou buse 12.La tubulure d'amenée de l'air mettant en communication la pompe 6 et l'orifice de sortie 12 est pourvue de moyens de contrôle du débit d'air 9, 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. Le dispositif d'injection d'air additionnel comprend un second circuit 11 assurant l'insufflation de l'air à l'admission, au voisinage immédiat du nez de l'injecteur 16 pour favoriser la vaporisation du carburant. Ce circuit se compose, dans l'exemple de réalisation décrit, d'un orifice d'aspiration non figuré débouchant dans le collecteur d'admission, en amont du papillon des gaz, et d'une tubulure d'amenée de l'air 15 débouchant dans le conduit d'admission 2 au voisinage du nez d'injection de l'injecteur 16 par un orifice d'injection 18. La tubulure d'amenée de l'air 15 comporte également une soupape anti-retour 17. Les deux circuits d'admission d'air 4 et 11 communiquent entre eux par une dérivation 14 raccordant directement la tubulure 13 à la tubulure 15. Cette dérivation 14 relie la tubulure 13 en amont des moyens de contrôle 9 et la tubulure 15 en aval de la soupape anti-retour 17. Par ailleurs, la mise en service de la pompe est pilotée par des moyens de commande appropriés comme par exemple le système électronique de contrôle moteur (ou calculateur d'injection) de façon à ajuster le débit de l'air sous pression suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Ces moyens de commande permettent de déterminer les caractéristiques de l'injection d'air, phasage et durée de l'injection à partir des valeurs d'un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement moteur, tels que le régime et la charge. Le système électronique de contrôle moteur est à même de piloter la mise en oeuvre de la pompe pour optimiser le fonctionnement du moteur. Conformément à la description précédente le fonctionnement du dispositif d'injection d'air additionnel est le suivant. Dans certaines conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur et plus particulièrement lors des démarrages à froid, les moyens de commande activent la pompe 6, ce qui provoque l'injection d'air sous pression à la fois à l'échappement via l'orifice de sortie 12, de façon à amorcer le pot catalytique et à l'admission via l'orifice de sortie 18 ce qui favorise la pulvérisation du carburant et donc la préparation du mélange carburé indispensable à une bonne combustion. Lorsque les conditions de fonctionnement du moteur ne rendent plus nécessaire l'injection d'air à l'échappement, la pompe est alors arrêtée ce qui a pour effet d'interrompre la circulation de l'air dans le circuit 4. Le circuit 11 continue lui à injecter de l'air par aspiration naturelle sous l'effet de la dépression régnant dans la conduite d'admission principale 2. Ainsi durant la phase de fonctionnement de la pompe à air 6, l'efficacité de la pulvérisation de l'injecteur 16 est très sensiblement améliorée grâce à l'utilisation d'un débit d'air pressurisé, particulièrement bénéfique dans les conditions de fonctionnement du moteur. Après l'arrêt de la pompe à air 6, le système d'assistance à la pulvérisation continue à fonctionner par aspiration naturelle, le moteur est alors équipé d'un système classique d'injection à manteau d'air bien adapté aux conditions de fonctionnement du moteur où il est mis en oeuvre. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qutà 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] Moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'injection d'air additionnel du type comprenant au moins une chambre de combustion (1), un conduit (2) d'admission principal de l'air comburant où débouche le nez d'un injecteur (16) de carburant et un conduit (3) d'échappement pour l'évacuation des gaz brûlés, ces conduits (2,3) débouchant par des sièges sur lesquels peuvent s'appliquer des soupapes manoeuvrées par des cames de commande, caractérisé en ce que ledit dispositif d'injection d'air additionnel présente deux orifices distincts d'injection (12,18), un premier orifice (12) débouchant dans le conduit d'échappement (3) dans la zone d'ouverture de la soupape d'échappement et un second orifice (18) débouchant dans le conduit d'admission (2) au voisinage du nez de l'injecteur (18). C23 Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'injection d'air comporte deux orifices d'aspiration, le premier orifice (5) débouchant à l'atmosphère par l'intermédiaire de moyens de filtrations appropriés et le second débouchant dans le collecteur d'admission en amont de l'injecteur (16). [3] Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif d'injection d'air comporte une pompe à air (6) pilotée refoulant l'air sous pression depuis ledit premier orifice d'aspiration (5) jusqu'aux différents orifices d'injection (12,18). [4] Moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise en oeuvre de la pompe à air (6) est activée par des moyens de contrôle appropriés, suivant les conditions de fonctionnement du moteur. [5] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif d'injection d'air comprend deux trajets d'amenée de l'air additionnel (4,11), un premier trajet (4) commandé par la pompe à air (6) reliant ledit premier orifice d'aspiration (5) audit premier orifice d'injection (12) et un second trajet (11) reliant ledit second orifice d'aspiration audit second orifice d'injection (18), ledit premier trajet (4) étant raccordés au second trajet (11) en aval de la pompe d'aspiration (6) par une conduite de dérivation (14). [6] Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier circuit (4) est pourvu d'une soupape antiretour (10) disposée en aval de la conduite de dérivation (14). (7] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que ledit second circuit (11) est pourvu d'une soupape anti-retour (17) disposée en amont de la conduite de dérivation (14).