Brevet FR2776336A1 — publié le 19990924

i L'invention concerne un moteur à combustion interne à pistons à plusieurs cylindres comportant au moins deux blocs de cylindres, à chacun desquels est associé un conduit des gaz d'échappement comportant un catalyseur, un bloc de cylindres pouvant être arrêté pendant le fonctionnement sous charge partielle du moteur à combustion interne, et comportant un tronçon de raccordement entre les conduits des gaz d'échappement. D'après le document allemand DE 196 11 363 Cl on connaît un moteur à combustion interne à pistons à plusieurs cylindres, qui comprend deux blocs de cylindres comportant chacun plusieurs cylindres, un bloc de cylindres étant activé en permanence tandis que l'autre bloc de cylindres peut être arrêté dans le cas d'un fonctionnement sous charge partielle. Un conduit des gaz d'échappement comportant un catalyseur est associé à chaque bloc de cylindres. En aval des catalyseurs, les conduits des gaz d'échappement des deux blocs de cylindres débouchent dans un tronçon tubulaire commun, puis se séparent dans le silencieux d'échappement et sont ensuite évacués dans l'atmosphère. Dans le fonctionnement sous charge partielle, une dépression est produite dans le tronçon, qui est situé en amont du catalyseur, du conduit des gaz d'échappement qui fait partie du bloc de cylindres arrêté, de sorte que les gaz d'échappement du bloc de cylindres activé traversent tout d'abord le catalyseur qui lui est associé, puis sont renvoyés, en aval du catalyseur, par l'intermédiaire de la section tubulaire commune, à travers le catalyseur du bloc de cylindres arrêté. Le catalyseur du bloc de cylindres arrêté est de ce fait maintenu à sa température de fonctionnement, également dans le fonctionnement du moteur à combustion interne sous charge partielle, et les émissions de gaz d'échappement sont réduites à un minimum après le branchement de ce bloc de cylindres. L'invention a pour but, lors du fonctionnement sous charge partielle, de maintenir à la température de fonctionnement le catalyseur du bloc de cylindres arrêté, à l'aide de moyens simples, et notamment également sans dispositif de dépression, et avec une sécurité élevée de fonctionnement. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un moteur à combustion interne du type indiqué plus haut caractérisé en ce que le tronçon de raccordement est disposé en amont des catalyseurs entre les tronçons de canalisation des conduits des gaz d'échappement et qu'un élément de compensation de longueur est disposé dans le tronçon de raccordement. Le tronçon de raccordement, qui est disposé en amont des catalyseurs et est situé entre les conduits des gaz d'échappement des deux blocs de cylindres, assure également dans le fonctionnement sous charge partielle un échauffement des deux catalyseurs, par le fait qu'une partie des gaz d'échappement du bloc de cylindres activé traverse, en passant par le tronçon de raccordement agencé sous la forme d'un raccordement de transfert, le catalyseur du bloc de cylindres arrêté. Alors les deux catalyseurs sont alimentés avec les gaz d'échappement chauds du bloc de cylindres activé, ce qui place également en un bref intervalle de temps le catalyseur du bloc de cylindres arrêté à la température de fonctionnement et le maintient à cette température. Dans le cas de l'activation du second bloc de cylindres dans le fonctionnement à pleine charge, les gaz d'échappement produits en supplément sont purifiés immédiatement dans le catalyseur préchauffé. Le chauffage du catalyseur dans le conduit des gaz d'échappement du bloc de cylindres non activé fonctionne notamment également sans dispositif à dépression étant donné que le tronçon de raccordement est disposé en amont des deux catalyseurs et que par conséquent une partie des gaz d'échappement se dirige uniquement sur la base de la dépression des gaz d'échappement vers le tronçon de raccordement, puis vers le second catalyseur. Pour compenser des variations de longueur produites thermiquement et qui peuvent apparaître en raison de l'échauffement des tronçons de conduits proches du moteur en amont du catalyseur, un élément de compensation de longueur est prévu au moins dans un tronçon de canalisation des conduits des gaz d'échappement en amont des catalyseurs ou dans le tronçon de raccordement entre les conduits des gaz d'échappement. Une température différente des composants et des différences produites thermiquement dans les longueurs des composants peuvent être compensées par un élément de compensation de longueur ou par plusieurs éléments de compensation de longueur. Les gaz d'échappement circulent avec une température élevée dans le tronçon supérieur de canalisation du conduit des gaz d'échappement du bloc de cylindres activé ainsi que dans le tronçon de raccordement de sorte que ces parties tubulaires s'échauffent fortement et se dilatent par effet thermique. Le tronçon supérieur de canalisation du conduit des gaz d'échappement du bloc de cylindres arrêté possède au contraire une température nettement plus faible. En raison du gradient de température, les parties tubulaires se dilatent à des degrés différents, cette différence de longueur étant compensée par l'élément de compensation de longueur, ce qui permet d'éviter des fissures et des ruptures pouvant conduire à une incapacité de fonctionnement. Sous l'effet de la combinaison du tronçon de raccordement et de l'élément de compensation de longueur, un transfert des gaz d'échappement à proximité du moteur est encore possible en amont des catalyseurs, de sorte que Même sans dispositif à dépression, les deux catalyseurs sont toujours parcourus par les gaz d'échappement et que simultanément les inconvénients de la conduction thermique dans les conduits tubulaires peuvent être compensés. Il est prévu au moins un élément de compensation de longueur qui est disposé soit dans le tronçon de raccordement, soit dans un tronçon de canalisation d'un conduit des gaz d'échappement, notamment en amont des catalyseurs. Dans une forme de réalisation avantageuse, on prévoit plusieurs éléments de compensation de longueur, de façon appropriée un élément de compensation de longueur dans chaque conduit des gaz d'échappement. les éléments de compensation de longueur peuvent être sollicités aussi bien en traction qu'en compression. Dans une variante de réalisation avantageuse, le moteur à combustion interne comporte un dispositif à dépression prévu dans le conduit des gaz d'échappement d'un bloc de cylindres, de préférence un conduit de retour des gaz d'échappement disposé entre le conduit des gaz d'échappement du bloc de cylindres arrêté et le conduit d'aspiration du bloc de cylindres activé en permanence. Le renvoi des gaz d'échappement présente l'avantage consistant en ce que des catalyseurs proches du moteur et prévus en supplément ainsi que des sondes de détection d'oxygène sont maintenus à la température de fonctionnement par les gaz d'échappement qui refluent. Un autre avantage du renvoi de gaz d'échappement réside dans le fait que les gaz d'échappement, qui refluent, délivrent une énergie thermique et se refroidissent, ce qui a pour effet que la densité des gaz d'échappement renvoyés augmente et que l'on peut obtenir des débits plus élevés de renvoi des gaz d'échappement, qui conduisent à une réduction des émissions de substances nocives. Selon un autre développement de l'invention, le conduit de retour des gaz d'échappement relie le conduit des gaz d'échappement du bloc de cylindres, pouvant être arrêté, au tube d'aspiration du bloc de cylindres activé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une représentation schématique d'un moteur à combustion interne comprenant deux blocs de cylindres et deux conduits des gaz d'échappement. - la figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation; et - la figure 3 représente un troisième exemple de réalisation. Le moteur à combustion interne 1 représenté sur la figure 1 comprend deux blocs 2, 3 de cylindres, comportant chacun une multiplicité de cylindres. A chaque bloc 2, 3 de cylindres est associé un conduit 4, 5 des gaz d'échappement, et dans chacun de ces conduits sont disposés successivement, dans le sens de circulation, des catalyseurs amont 17, 18 comportant des sondes de régulation x et une sonde de pilotage, disposées en amont et en aval, un catalyseur principal 6, 7 et un silencieux d'échappement 19, 20. Chaque bloc 2, 3 de cylindres comprend le même nombre de cylindres; dans l'exemple de réalisation six cylindres sont associés à chaque bloc 2, 3 de cylindres. Le bloc 2 de cylindres est agencé de manière à être activé en permanence, et le bloc 3 de cylindres peut être arrêté dans le fonctionnement sous charge partielle du moteur à combustion interne 1, pour l'obtention d'une réduction des gaz d'échappement. Dans le fonctionnement sous charge partielle, seul le premier bloc 2 de cylindres est activé, bloc dont les gaz d'échappement sont dirigés dans le conduit 4 des gaz d'échappement. En amont des catalyseurs 6, 7, les deux conduits 4, 5 des gaz d'échappement sont reliés entre eux de sorte que dans le fonctionnement sous charge partielle, les gaz d'échappement du conduit 4 des gaz d'échappement, qui est associé au bloc 2 de cylindres activé en permanence, peuvent être transférés dans le conduit 5 des gaz d'échappement du bloc 3 de cylindres arrêté. Les conduits 4, 5 des gaz d'échappement comportent des tronçons de canalisation 9, 10, qui sont proches du moteur et qui sont raccordés entre eux directement en amont des catalyseurs 6, 7, par l'intermédiaire d'un tronçon de raccordement. Grâce à ce raccordement, lors du fonctionnement sous charge partielle, une partie des gaz d'échappement est transférée du conduit 4 des gaz d'échappement dans le conduit 5 des gaz d'échappement et traverse le catalyseur 7 du bloc 3 de cylindres arrêté de sorte que ce catalyseur 7 est chauffé ou maintenu à la température de fonctionnement. A la place d'un tronçon de raccordement, on peut réaliser le raccordement également grâce au fait que les conduits 4, 5 pour les gaz d'échappement se rejoignent en amont des catalyseurs 6, 7 pour former un tronçon commun de canalisation. En aval des catalyseurs 6, 7, les conduits 4, 5 des gaz d'échappement débouchent dans un tronçon tubulaire commun 21. Ensuite les conduits 4, 5 des gaz d'échappement se séparent à nouveau et les gaz d'échappement sont envoyés respectivement aux silencieux d'échappement 19, 20. On peut également se passer éventuellement du tronçon tubulaire commun 21 de sorte qu'en aval des catalyseurs, les conduits des gaz d'échappement sont complètement séparés. Dans le tronçon de canalisation 10, qui est situé en amont du catalyseur 7, du second conduit 5 des gaz d'échappement est disposé un élément de compensation de longueur 12, au moyen duquel des modifications thermiques de longueur, conditionnées par des échauffements différents des conduits 4, 5 des gaz d'échappement notamment pendant le fonctionnement sous charge partielle, peuvent être Compensées. L'unité de compensation de longueur 12 peut être sollicitée aussi bien en traction qu'en compression afin de pouvoir compenser des allongements et des contractions des composants. Au bloc 3 de cylindres pouvant être arrêté peut être associé un dispositif à dépression 14 qui, dans l'exemple de réalisation, est agencé sous la forme d'un dispositif de renvoi des gaz d'échappement et comprend un conduit 15 de retour des gaz d'échappement, au moyen duquel le conduit 5 des gaz d'échappement du bloc 3 de cylindres pouvant être arrêté est raccordé au conduit d'aspiration du bloc 2 de cylindres activé en permanence. Le dispositif à dépression 14 produit une dépression dans le tronçon, qui est situé en amont des catalyseurs, du conduit 5 des gaz d'échappement, ce qui a pour effet que dans le fonctionnement sous charge partielle, un courant partiel des gaz d'échappement sortant du conduit 4 des gaz d'échappement du bloc 2 de cylindres activé est envoyé par l'intermédiaire du tronçon de raccordement 8, dans le sens de la flèche 22, dans le tronçon, proche du moteur, du conduit 5 des gaz d'échappement et ensuite est envoyé par l'intermédiaire du conduit 15 de retour des gaz d'échappement dans le tube d'aspiration du bloc 2 de cylindres. Le renvoi des gaz d'échappement assure une mise en température des catalyseurs amont 18, proches du moteur, ainsi que des sondes de régulation de X et des sondes de pilotage, associées à ces catalyseurs amont 18. Simultanément les gaz d'échappement se refroidissent, ce qui permet d'obtenir une densité accrue des gaz, et de ce fait, un débit accru de retour des gaz d'échappement. Dans le conduit 15 de retour des gaz d'échappement est disposée une soupape de blocage 16, au moyen de laquelle le conduit 15 de retour des gaz d'échappement est bloqué dès qu'aucun retour des gaz d'échappement n'est plus nécessaire pour le fonctionnement du moteur. La figure 2 représente un dispositif, comparable à celui de la figure 1, d'un moteur à combustion interne 1 comportant deux blocs 2, 3 de cylindres et des conduits respectifs 4, 5 des gaz d'échappement comportant des catalyseurs principaux 6, 7. Les conduits 4, 5 des gaz d'échappement sont à nouveau raccordés, dans la zone de leur tronçon de canalisation 9, 10 proche du moteur, en amont des catalyseurs 6, 7, par l'intermédiaire du tronçon de raccordement 8. Conformément à cet exemple de réalisation il est prévu de disposer respectivement un élément de compensation de longueur 11, 12, dans chaque tronçon de canalisation 9, 10 des deux conduits 4, 5 des gaz d'échappement. La figure 3 représente une autre variante de réalisation, dans laquelle un élément de compensation de longueur 13 est disposé dans le tronçon de raccordement 8 entre les deux conduits 4, 5 des gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1 comportant les blocs 2, 3 de cylindres. Il peut être éventuellement indiqué de prévoir un élément de compensation de longueur aussi bien dans les deux conduits de gaz d'échappement que dans le tronçon intercalaire de raccordement. REVEND I CAT IONS 1. Moteur à combustion interne à pistons à plusieurs cylindres comportant au moins deux blocs de cylindres, à chacUn desquels est associé un conduit (4, 5) des gaz d'échappement comportant un catalyseur (6, 7), un bloc (3) de cylindres pouvant être arrêté pendant le fonctionnement sous charge partielle du moteur à combustion interne (1), et comportant un tronçon de raccordement (8) entre les conduits (4, 5) des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le tronçon de raccordement (8) est disposé en amont des catalyseurs (6, 7) entre les tronçons de canalisation (9, 10) des conduits (4, 5) des gaz d'échappement et qu'un élément de compensation de longueur (13) est disposé dans le tronçon de raccordement (8). 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément de compensation de longueur (11, 12) est disposé dans le tronçon de canalisation (9, 10) d'un conduit (4, 5) des gaz d'échappement (4, 5). 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément de compensation de longueur (11, 12) est disposé dans chacun des deux conduits des gaz d'échappement (4, 5). 4. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un dispositif à dépression (14) est prévu dans le conduit (5) des gaz d'échappement d'un bloc (3) de cylindres. 5. Moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif à dépression (14) comprend un conduit (15)de retour des gaz d'échappement. 6. Moteur à combustion interne selon la Revendication 5, caractérisé en ce que le conduit (15) de retour des gaz d'échappement relie le conduit (5) des gaz d'échappement du bloc (3) de cylindres, pouvant être5 arrêté, au tube d'aspiration du bloc (2) de cylindres activé.