Brevet FR2734869A1 — publié le 19961206

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN GAZ ADDITIONNELS POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'alimentation en gaz additionnels. L'invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne combinant un système d'injection de carburant du type à manteau d'air et un système de recirculation des gaz d'échappement 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 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 des gaz d'échappement à l'admission afin de diminuer les oxydes d'azote. Cette technique consiste à réinjecter une petite partie des gaz brQlés 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'ou 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 prédéfinie de gaz prélevés à l'échappement suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Une autre technique pour diminuer la pollution des moteurs à combustion interne réside dans l'amélioration de la qualité du mélange carburé admis dans les chambres de combustion en favorisant la vaporisation du carburant liquide injecté notamment lors des phases de démarrage à froid ou de transitoires d'accélération. Parmi les systèmes de vaporisation les plus performants figure le système qui consiste à injecter de l'air sur le jet de carburant à la sortie de l'injecteur pour favoriser la pulvérisation du combustible. Pour ce faire une partie du débit d'air principal est dérivée et alimente les injecteurs, l'apport d'air étant généré normalement par aspiration naturelle. Les injecteurs de carburant de ce type sont appelés injecteurs à manteau d'air. La mise en oeuvre simultanée, sur un même moteur d'un système de recirculation externe des gaz d'échappement et d'injecteurs à manteau d'air 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'alimentation en gaz additionnels combinant de manière particulièrement astucieuse, à la fois un système de recirculation des gaz d'échappement et un système d'injection de carburant du type à manteau d'air, ce dispositif formant un ensemble simple et peu onéreux. Le dispositif d'alimentation en gaz additionnels selon l'invention concerne un moteur à combustion interne présentant une pluralité de chambres de combustion, un circuit principal d'amenée d'air comprenant un collecteur d'admission ayant plusieurs tubulures venant se raccorder aux conduits d'admission ménagés dans la culasse, un circuit d'échappement des gaz brûlés et au moins un injecteur de carburant du type à manteau d'air coopérant avec un circuit secondaire d'amenée d'air. Selon l'invention, le dispositif d'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de recirculation qui transfère les gaz d'échappement dans le manteau d'air de l'injecteur de carburant. Selon une autre caractéristique du dispositif d'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le circuit de recirculation comprend une canalisation connectée d'une part au circuit d'échappement et d'autre part au circuit secondaire d'amenée d'air de l'injecteur par l'intermédiaire d'une vanne pilotée. Selon une autre caractéristique du dispositif d'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne objet de l'invention, cette vanne est pilotée par des moyens de commande appropriés de façon à ajuster la nature des gaz additionnels balayant le nez de l'injecteur, à savoir air et/ou gaz d'échappement, suivant les conditions de fonctionnement du moteur. 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 équipé du dispositif d'alimentation en gaz additionnels selon l'invention. Conformément à la figure 1, seuls les éléments du moteur nécessaires à la compréhension de l'invention sont décrits. Le moteur à combustion interne multicylindre représenté comprend une pluralité de chambres de combustion identiques à la chambre de combustion référencée 1. Au moins un conduit d'admission 2 du mélange carburé et un conduit d'échappement 3 des gaz brûlés sont ménagés dans la culasse 4 pour déboucher dans cette chambre 1. Les orifices de ces conduits 2, 3 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. Le conduit d'admission 2 est raccordé au circuit principal d'amenée d'air par l'intermédiaire d'une tubulure 5 correspondante d'un collecteur d'admission 6. A chaque tubulure 5 est associé un injecteur à manteau d'air 7 qui pulvérise le carburant en direction du conduit d'admission 2. Un circuit secondaire d'amenée d'air assure l'insufflation d'air additionnel au voisinage immédiat du nez de l'injecteur 7 pour favoriser la vaporisation du carburant. Ce circuit se compose, dans l'exemple de réalisation décrit, d'une conduite 8 débouchant d'une part, dans le circuit principal d'amenée d'air en amont du papillon des gaz non figuré et d'autre part, dans la tubulure d'admission 5 au voisinage du nez d'injection de l'injecteur 7. Le moteur comprend par ailleurs un système de recirculation des gaz brûlés assurant le transfert des gaz d'échappement vers le circuit d'amenée d'air et la tubulure d'admission 5. Ce circuit se compose essentiellement d'une canalisation 9 pourvue d'une vanne E.G.R. non figurée permettant d'ajuster la quantité de gaz d'échappement recyclés suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Cette canalisation 9 est directement connectée selon l'invention d'une part, au circuit d'échappement et dans l'exemple représenté au collecteur d'échappement 10 disposé à la sortie des conduits d'échappement 3 et d'autre part, à la conduite 8 du circuit secondaire d'amenée de l'air desservant l'injecteur 7 par l'intermédiaire d'une vanne 11 pilotée, de type trois voies, de sorte que les gaz d'échappement puissent contribuer à la formation du manteau d'air associé à l'injecteur. La vanne 11 est pilotée par des moyens de commande appropriés tel que le système électronique de contrôle moteur de façon à ajuster la nature des gaz additionnels balayant le nez de l'injecteur 7 air frais et/ou gaz d'échappement suivant les conditions de fonctionnement du moteur (table en pression d'air/régime moteur à l'intérieur du calculateur d'injection). La conduite 8 est munie en amont de la vanne 11 d'une soupape anti-retour non figurée pour éviter toute remontée de gaz d'échappement vers l'atmosphère. Ainsi, le débit des gaz d'échappement recirculés est introduit directement dans la tubulure d'admission 5 localement et directement avec la pulvérisation du carburant par l'injecteur 7. De cette façon on obtient une meilleure vaporisation du carburant grâce à l'énergie calorifique élevée des gaz d'échappement, ainsi qu'une meilleur préparation des gaz d'échappement avec le mélange carbure. Le dispositif proposé combinant l'injection de carburant à manteau d'air et la recirculation des gaz d'échappement permet donc tout à la fois, une mise en oeuvre simple et compacte, et une excellente homogénéisation du mélange ternaire, air frais, gaz brûlés et carburant, alimentant la chambre de combustion. 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'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne présentant une pluralité de chambres de combustion (1), un circuit principal d'amenée d'air comprenant un collecteur d'admission (6) ayant plusieurs tubulures (5) venant se raccorder aux conduits d'admission (2) ménagés dans la culasse (4), un circuit d'échappement des gaz brûlés (3,10) et au moins un injecteur (7) de carburant du type à manteau d'air coopérant avec un circuit secondaire d'amenée d'air (8), caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (9,11) de recirculation qui transfère les gaz d'échappement dans le manteau d'air de l'injecteur de carburant (7). [2] Dispositif d'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de recirculation comprend une canalisation (9) connectée d'une part au circuit d'échappement (10) et d'autre part au circuit secondaire d'amenée d'-air (8) de l'injecteur (7) par l'intermédiaire d'une vanne pilotée (11). [3] Dispositif d'alimentation en gaz additionnels pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vanne (11) est pilotée par des moyens de commande appropriés de façon à ajuster la nature des gaz additionnels balayant le nez de l'injecteur (7) à savoir air et/ou gaz d'échappement suivant les conditions de fonctionnement du moteur.