Brevet FR2721349A1 — publié le 19951222

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A RECIRCULATION DE8 GAZ D'ECRAPPEMENT La présente invention concerne les moteurs à combustion interne destinés notamment à équiper les véhicules automobiles, qui mettent en oeuvre des moyens de recirculation de gaz d'échappement. La présente invention concerne plus particulièrement des moyens de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. 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 de dépollution des moteurs à combustion interne consiste à opérer la recirculation de gaz d'échappement à l'admission afin de diminuer les oxydes d'azote. Cette technique consiste à réinjecter suivant les conditions de fonctionnement du moteur une partie des gaz d'échappement dans les chambres de combustion du moteur, ce qui a pour effet de réduire en proportion la quantité de gaz comburant 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 RGE (Recyclage des Gaz d'Echappement), encore appelée vanne EGR, fermant ou ouvrant une canalisation reliant le collecteur d'échappement au collecteur d'admission. La vanne EGR permet d'injecter à l'admission une quantité déterminée de gaz prélevés à l'échappement suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Classiquement, comme cela est notamment décrit dans les demandes de brevet nO FR-2.372.319 ou FR-78/33196, les moteurs à combustion interne connus fonctionnant avec une recirculation des gaz d'échappement comportent une vanne EGR disposée dans le compartiment moteur, une première conduite de liaison reliant l'une des tubulures du collecteur d'échappement à la vanne EGR et une seconde conduite de liaison reliant la vanne EGR au collecteur d'admission. Pour simplifier la mise en place d'une telle recirculation des gaz d'échappement, il est également connu de disposer la vanne EGR soit, directement sur la tubulure d'échappement comme cela divulgué dans la demande de brevet NO FR92/04363 soit encore, directement sur le collecteur d'admission comme cela est décrit dans la demande de brevet nO FR-77/14416. Ces dispositions permettent en effet de supprimer l'une ou l'autre des conduites de liaisons, ce qui réduit sensiblement le temps de montage. La mise en place de la vanne EGR sur le collecteur d'admission ou sur le collecteur d'échappement, généralement fixés par une de leurs extrémités sur l'une des parois latérales de la culasse du moteur, a pour inconvénient d'alourdir et donc d'accroître le porte-à-faux de ces pièces, ce qui provoque une augmentation des vibrations dans ces dernières et donc la bruyance du moteur. Le but de la présente invention est de proposer un moteur à combustion interne comportant des moyens de recirculation de gaz d'échappement, qui supprime les inconvénients de l'art antérieur connu et qui permet tout à la fois de simplifier son montage et de diminuer son encombrement et ce, de façon économique. Le moteur à combustion interne selon l'invention comporte d'une part, une culasse dans laquelle sont agencées des chambres de combustion munies des canalisations d'admission et d'échappement correspondantes et d'autre part, des moyens de recirculation des gaz d'échappement comprenant une vanne EGR, une première canalisation de liaison reliant le circuit d'échappement à la vanne EGR, et une seconde canalisation de liaison reliant la vanne EGR au circuit d'admission. Selon l'invention, le moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement est caractérisé en ce que la première canalisation de liaison s'étend à travers la culasse. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement objet de l'invention, la vanne EGR est fixée directement sur la culasse à la sortie de la première canalisation. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement objet de l'invention, la première canalisation de liaison s'étend depuis un premier orifice débouchant sur l'une des faces d'extrémité de la culasse, s'étendant transversalement à l'axe longitudinal de cette dernière, jusqu'à un second orifice débouchant dans l'un des conduits d'échappement qui se trouvent disposés au voisinage de cette face d'extrémité. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement objet de l'invention, la vanne EGR est fixée directement sur l'une des faces d'extrémité de la culasse qui s'étendent transversalement à l'axe longitudinal de cette dernière. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement objet de l'invention, la première canalisation de liaison coopère avec des moyens de refroidissement. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement objet de l'invention, la première canalisation de liaison est entourée par un passage agencé dans la culasse pour la circulation d'un fluide de refroidissement. 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, d'un moteur à combustion interne selon l'invention. En se reportant à la figure, on voit la culasse d'un moteur à combustion interne 1, tel qu'un moteur du type multicylindre par exemple pour véhicule automobile. Seuls les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. La culasse, référencée 2, est une pièce de fonderie qui présente une face inférieure destinée à être reliée au bloc moteur (non représenté) et où sont agencées une pluralité de chambres de combustion, toutes identiques à la chambre 8 qui est représentée, qui sont réparties suivant la direction longitudinale du moteur 1 pour surmonter les différents cylindres. La chambre de combustion 8 est pourvue d'au moins une canalisation d'admission (non figurée) des gaz frais : air comburant ou mélange carburé et d'au moins une canalisation d'échappement 3 des gaz brûlés. Chaque canalisation d'échappement 3 (resp. d'admission) s'étend transversalement à travers la culasse 2 depuis un premier orifice 34, débouchant sur la face latérale 4 dite d'échappement (resp. d'admission) de la culasse 2, jusqu'à un second orifice 38 débouchant dans la chambre de combustion 8 par un siège rapporté sur lequel peut s'appliquer une soupape à tige (non figurée) dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par des moyens appropriés. Les orifices 34 débouchant sur la face latérale 4 dite d'échappement (resp. d'admission) de la culasse 2, sont raccordés à des tubulures correspondantes (non figurées) d'un collecteur d'échappement (resp. d'admission) qui sont montées sur ladite face latérale au moyen de brides de fixation. Les moyens de recirculation des gaz d'échappement dont est équipé le moteur sont aptes à acheminer une partie des gaz d'échappement au collecteur d'admission. Ces moyens comprennent classiquement une vanne EGR, une première canalisation de liaison reliant le circuit d'échappement des gaz brûlés à la vanne EGR, et une seconde canalisation de liaison reliant la vanne EGR au circuit d'admission des gaz frais. Conformément à l'invention, ladite première canalisation de liaison est venue directement de moulage et s'étend à travers la culasse 2. Cette première canalisation de liaison 5 s'étend donc à travers la culasse 2 depuis un premier orifice 56, débouchant sur l'une des faces d'extrémité 6 s'étendant transversalement à l'axe longitudinal de la culasse 2 jusqu'à un second orifice 53 débouchant dans l'un des conduits d'échappement 3 qui se trouvent disposés au voisinage de cette face d'extrémité 6. La vanne EGR 7 apte à contrôler le débit des gaz brûlés recirculés suivant les conditions de fonctionnement du moteur, est alors montée par des moyens de fixation appropriés directement sur la face d'extrémité 6 de la culasse 2 à la sortie de l'orifice 56. Cette vanne EGR 7 est ensuite reliée au collecteur d'admission par une conduite de recirculation (non figurée). Cette disposition suivant l'invention, permet un agencement particulièrement compact et simple des moyens de recirculation des gaz brûlés, supprimant notamment les opérations de perçage du collecteur d'échappement et de mise en place de la canalisation de liaison s'étendant selon l'art antérieur entre la vanne EGR et le collecteur d'échappement. Par ailleurs, le montage de la vanne EGR directement sur la face d'extrémité 6 de la culasse 2 contrairement à l'état de l'art connu permet de limiter le porte à faux du collecteur d'admission ou du collecteur d'échappement et donc de réduire les vibrations du moteur. Par ailleurs, un tel montage s'avère également préférable pour des raisons d'encombrement ainsi que de facilité de fixation. De plus, l'utilisation d'une canalisation de liaison 5 intégrée à la culasse 2 et la fixation de la vanne EGR à cette dernière permet d'abaisser de façon simple la température des gaz brûlés recirculés lorsque le moteur est à refroidissement par liquide. En effet, la culasse de cylindres pour moteur à combustion interne refroidi par liquide est classiquement munie de passages venus de moulage entourant les chambres de combustion pour la circulation du liquide de refroidissement. Il suffit donc d'adapter le dessin des passages à l'intérieur desquels s'écoule le liquide de refroidissement, de façon à venir entourer par exemple la canalisation de dérivation 5, pour opérer le refroidissement des gaz brûlés recirculés. Le montage de la vanne EGR sur la culasse 2 directement à la sortie de la canalisation de liaison 5 permet également de limiter l'encrassement de celle-ci, ce qui permet d'assurer une bonne constance dans le temps du réglage de la quantité de gaz recirculés. En effet, du fait du positionnement de la vanne 7 directement au contact de la culasse 2 dont la montée en température est rapide et du fait de la température encore élevée des gaz d'échappement qui la traversent (la longueur de la conduite 5 étant relativement courte) et ce malgré l'utilisation d'un circuit de refroidissement par liquide, la vanne EGR est alors maintenue pendant toute la durée du fonctionnement du moteur à une température suffisante pour éviter ou pour le moins fortement limiter la condensation des particules de suie naturellement mêlées aux gaz brûlés recirculés. 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] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement comportant d'une part, une culasse (2) dans laquelle sont agencées des chambres de combustion (8) et des canalisations d'admission et d'échappement (3) et d'autre part, des moyens de recirculation des gaz d'échappement comprenant une vanne EGR (7), une première canalisation de liaison (5) reliant le circuit d'échappement à la vanne EGR (7), et une seconde canalisation de liaison reliant la vanne EGR (7) au circuit d'admission, caractérisé en ce que ladite première canalisation de liaison s'étend à travers la culasse (2). [2] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vanne EGR (7) est fixée directement sur la culasse (2) à la sortie de ladite première canalisation (5). [3] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite première canalisation de liaison (5) s'étend depuis un premier orifice (56) débouchant sur l'une des faces d'extrémité (6) de la culasse (2), s'étendant transversalement à l'axe longitudinal de cette dernière, jusqu'à un second orifice (53) débouchant dans l'un des conduits d'échappement (3) qui se trouvent être disposés au voisinage de ladite face d'extrémité (6). [4] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite vanne EGR (7) est fixée directement sur l'une des faces d'extrémité (6) de la culasse (2) qui s'étendent transversalement à l'axe longitudinal de cette dernière. [5] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première canalisation de liaison (5) coopère avec des moyens de refroidissement. [6] Moteur à combustion interne à recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première canalisation de liaison (5) est entourée par un passage agencé dans ladite culasse (2) pour la circulation d'un fluide de refroidissement.