Brevet FR2738032A1 — publié le 19970228

NOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN DISPOSITIF D'ECHAPPENENT A POT CATALYTIOUE La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne multicylindres destinés notamment à équiper les véhicules automobiles, et plus particulièrement aux moteurs à combustion interne comportant des dispositifs d'échappement des gaz de combustion munis de pots catalytiques. Classiquement, le dispositif d'échappement des gaz de combustion d'un moteur à combustion interne multicylindre comprend un collecteur d'échappement fixé à la culasse à la sortie des conduits ou pipes d'échappement ménagés dans la culasse, et la ligne d'échappement proprement dite formée de tubes, de pots de détente, silencieux, etc.. qui s'étend jusqu'à la bouche de sortie à l'air libre. Pour diminuer la teneur en produits polluants contenus dans les gaz de combustion rejetés à l'atmosphère, l'industrie automobile a adopté l'utilisation de dispositifs de dépollution traitant par conversion catalytique les composants nocifs des gaz de combustion. Ces dispositifs, encore appelés pots catalytiques, disposés sur la ligne d'échappement sont le siège de réactions chimiques d'oxydation des hydrocarbures imbrûlés HC et du monoxyde de carbone CO ainsi que de réduction des oxydes d'azote NOx. Ces pots catalytiques qui sont relativement encombrants sont généralement disposés sous la caisse des véhicules à des distances souvent importantes des chambres de combustion du moteur, il en résulte que les gaz d'échappement arrivent considérablement refroidis dans les pots catalytiques. Or les réactions catalytiques ne peuvent pas s'amorcer en deçà d'un certain niveau de température. Il s'ensuit donc, notamment lors des démarrages à froid, une phase de fonctionnement plus ou moins longue pendant laquelle les produits polluants contenus dans les gaz de combustion ne sont pas ou insuffisamment traités. On peut ainsi estimer que 80 à 90% des polluants émis lors d'un cycle de fonctionnement du moteur, l'ont été pendant les deux premieres minutes de fonctionnement du moteur. Différentes solutions ont été proposées pour remédier à cet inconvénient. On peut citer parmi les plus performantes, l'utilisation d'un second pot catalytique de dimension restreinte encore appelé "pot d'amorçage" qui est disposé directement à la sortie du collecteur -d'échappement. Cette- solution a pour inconvénient d'être relativement onéreuse et de compliquer la réalisation et le montage des moteurs sur les véhicules. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients grâce à un moteur à combustion interne adapté qui permet un positionnement rapproché du pot catalytique favorisant la montée rapide en température de ce dernier et qui soit simple et économique à réaliser. Le moteur à combustion interne multicylindre selon l'invention est du type comportant un bloc-cylindres surmonté d'une culasse et présentant à sa partie inférieure un carter d'huile et il est également du type comportant un dispositif d'échappement des gaz brûlés venant se connecter à la sortie des conduits d'échappement ménagés dans la culasse, ce dispositif d'échappement comportant un collecteur d'échappement et une ligne d'échappement munie d'un pot catalytique. Selon l'invention, le moteur à combustion interne multicylindre est caractérisé en ce que le pot catalytique s'étend directement sous le carter d'huile. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, le pot catalytique est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du moteur et il s'étend entièrement sous le carter d'huile. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, le carter d'huile est adapté pour le passage du pot catalytique de façon à permettre un montage compact. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, le carter d'huile comporte à une extrémité axiale un puits, ce puits de dimensions adaptées définit un espace libre en direction de l'autre extrémité axiale du carter pour permettre le passage du pot catalytique. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, la partie du carter d'huile sous laquelle s'étend le pot catalytique est de forme sensiblement complémentaire à la surface en regard du pot catalytique. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, le pot catalytique est positionné au voisinage immédiat de la paroi du carter d'huile. Selon une autre caractéristique du moteur à combustion interne multicylindre objet de l'invention, le pot catalytique est directement fixé sur le carter d'huile. 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, ce mode étant présenté à titre d'exemple non limitatifs en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure l est une vue schématique en coupe transversale partielle d'un moteur à combustion interne selon la présente invention ; la figure 2 est une vue schématique partielle de face (côté admission) du moteur à combustion interne représenté à la figure 1. Pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Par ailleurs, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. En se reportant à la figure 1, on voit un moteur à combustion interne multicylindre référencé 1 (à allumage commandé ou à allumage par compression) équipant par exemple un véhicule automobile. Ce moteur l comporte classiquement un bloc-cylindres 2 dans lequel sont montés des pistons qui coulissent dans des alésages correspondants formés dans le bloc-cylindres 2. Ce bloc-cylindres est surmonté à son extrémité supérieure par une culasse 3 de type à flux croisé (cross-flow) et reçoit à son extrémité inférieure un carter d'huile 4 recueillant par gravité l'huile de lubrification amenée aux différents organes mobiles de ce moteur par une pompe non figurée dont la crépine demeure immergée dans une réserve d'huile contenue dans le carter d'huile 4. Les chambres de combustion 5 ménagées dans la face inférieure de la culasse 3 communiquent donc par des ouvertures servant de sièges à des soupapes 6 actionnées par des cames appropriées non figurées respectivement d'admission et d'échappement, avec les faces latérales opposées de la culasse à travers des conduits ou pipes respectivement d'admission 7 et d'échappement 8 s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du moteur 1. L'extrémité de chacun des conduits d'échappement 8 s'étendant à l'opposé des chambres de combustion 3, débouche au droit d'une tubulure correspondante 9 d'un collecteur d'échappement 10 venant se fixer sur la face latérale échappement de la culasse 3. Ce collecteur 10 présente une unique ouverture de sortie raccordée à la descente de ligne d'échappement 12 par l'intermédiaire d'un embout adapté 11. La descente de ligne d'échappement 12 s'étend sensiblement verticalement jusqu'à venir se raccorder au pot catalytique 13 disposé suivant l'invention entièrement sous le carter d'huile 4 qui est adapté à cet effet de façon à ne pas augmenter sensiblement la hauteur du moteur 1. Comme on le voit sur la figure 2, le carter d'huile 4 réalisé classiquement par une tôle emboutie est de hauteur évolutive adaptée pour permettre le passage du pot catalytique et est plus précisément conformé de manière à définir un puits 14. Ce puits 14 à l'intérieur duquel est placée la crépine de la pompe à huile, est positionné à une extrémité axiale du carter 4 et occupe toute la largeur de ce dernier. Les dimensions du puits 14 sont determinées de façon à libérer en direction de l'autre extrémité axiale du carter 4, un espace suffisant sous le carter d'huile 4 pour le montage du pot catalytique 13, sans que ce dernier ne vienne dépasser les dimensions hors-toutes du carter d'huile 4. La partie 15 de hauteur réduite du carter d'huile 4 sous laquelle s'étend le pot catalytique de préférence transversalement par rapport à l'axe longitudinal du moteur, est de forme sensiblement complémentaire à la surface en regard du pot catalytique 13 de façon à améliorer encore la compacité du montage en permettant de rapprocher au plus près les deux surfaces correspondantes. I1 est possible de réaliser la fixation du pot catalytique 13 soit, sur la caisse du véhicule soit encore, directement sur cette partie 15 du carter d'huile ce qui permet alors d'embarquer le pot catalytique sur le moteur et de simplifier les opérations de montage. La mise en place du pot catalytique entièrement sous le carter d'huile 4 permet le rapprochement du pot catalytique 13 de la sortie de conduits d'échappement 8 et donc d'accélérer la montée en température de celui-ci, et ce sans augmenter l'encombrement du moteur 1 dans le compartiment correspondant du véhicule. Par ailleurs, cette disposition est obtenue sans réel surcoût et facilite les opérations de montage du bloc moteur et de la ligne d'échappement sur le véhicule en permettant notamment leur assemblage préalable. Il est à noter que la présence du carter d'huile 4 à proximité immédiate du pot catalytique 13 favorise les échanges thermique entre les deux pièces, pour limiter ces échanges il est possible prévoir la mise en place d'écrans thermiques adaptés venant s'interposés entre le pot catalytique et le carter d'huile 4. 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 effectuees suivant son esprit. REVENDICATION8 [1] Moteur à combustion interne multicylindre du type comportant un bloc-cylindres (2) surmonté d'une culasse (3) et présentant à sa partie inférieure un carter d'huile (4) et du type comportant un dispositif d'échappement des gaz brûlés venant se connecter à la sortie des conduits d'échappement (8) ménagés dans la culasse (3), ledit dispositif d'échappement comportant un collecteur d'échappement (10) et une ligne d'échappement (12) munie d'un pot catalytique (13), caractérisé en ce que ledit pot catalytique (13) s'étend directement sous le carter d'huile (4). [23 Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pot catalytique (13) est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du moteur et en ce que ledit pot catalytique (13) s'étend entièrement sous le carter d'huile (4). (3J Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le carter d'huile (4) est adapté pour le passage du pot catalytique (13) de façon à permettre un montage compact dudit pot catalytique (13) sous ledit carter d'huile (4). (4] Moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que le carter d'huile (4) comporte à une extrémité axiale un puits (14), ledit puits (14) de dimensions adaptées définit un espace libre en direction de l'autre extrémité axiale dudit carter (4) pour permettre le passage du pot catalytique (13). [5] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la partie (15) du carter d'huile (4) sous laquelle s'étend le pot catalytique (13) est de forme sensiblement complémentaire à la surface en regard dudit pot catalytique (13). [6] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le pot catalytique (13) est positionné au voisinage immédiat de la paroi du carter d'huile (4). [7] Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le pot catalytique (13) est directement fixé sur le carter d'huile (4).