Brevet FR2862343A1 — publié le 20050520

La présente invention a trait à un procédé de combustion pour moteur alternatif. Le procédé prévoit de maintenir ou introduire dans le cylindre une charge de gaz brûlés recyclés et d'introduire une charge d'air frais et de les maintenir séparées pendant la compression. De préférence le taux de gaz brûlés recyclés est suffisant pour supprimer la formation des NOX, par exemple supérieur à 30% de la masse totale des gaz présents dans le cylindre. Le carburant est distribué dans la charge de gaz brûlés avant ou pendant la compression pour obtenir en fin de compression un mélange carburé où la concentration de vapeur est sensiblement homogène et où la concentration de gaz brûlés est partout suffisante pour limiter la température de flamme au dessous du seuil de formation des NOX, quel que soit l'apport d'oxygène. La combustion se développe au rythme du mélange par diffusion de la charge carburée dans la charge d'air frais pendant les transferts entre le cylindre et la chambre de combustion au voisinage du point mort haut. L'absence d'accumulation locale de carburant dans la zone réactive garantit une combustion exempte de particules. Problème non résolu par l'art antérieur. Dans les moteurs à allumage par compression on s'efforce d'homogénéiser la charge comburante composée d'air frais et de gaz brûlés recyclés pour limiter la température locale de flamme au seuil de formation des NOX. Le carburant est généralement introduit sous forme de brouillard au point mort haut quand la charge gazeuse a atteint une température qui permet un autoallumage rapide. Malgré les perfectionnements des dispositifs d'injection à rail commun, cette méthode crée des accumulations locales de carburant génératrices de particules. De plus les petites zones prémélangées s'allument avec un cognement désagréable en circulation urbaine. Depuis quelques années d'autres procédés d'introduction du carburant dans la charge gazeuse homogène ont mis en évidence la possibilité d'éliminer à la source les NOX et les particules. Ils consistent à créer pendant le remplissage et/ou pendant la compression un prémélange plus ou moins homogène de gaz comburant et de vapeur de carburant qui s'enflamme massivement par autoallumage en fin de compression.Ces procédés sont connus sous le sigle anglosaxon HCCI (Homogeanous Charge Compression Ignition). En effet dans un mélange parfaitement homogène d' air, de gaz brûlés plus ou moins refroidis et de vapeur de carburant dont la richesse est inférieure à la stoechiométrie on peut dire en tous points: Que toute molécule de carburant est entourée de suffisamment d'oxygène pour une combustion totale sans formation de suies. Que le comburant et le carburant sont chauffés simultanément pendant la compression jusqu'au seuil d'autoallumage sans surchauffe du milieu comburant. Que la présence en tous points de gaz ne participant pas à la réaction permet de maintenir partout la température au dessous du seuil de formation des NOX. Hélas, la mise en uvre de ces procédés est limitée par le caractère explosif de l'auto-allumage quand il se produit simultanément en tous points d'un volume. L'auto allumage n'est progressif qu'aux faibles charges très diluées où il démarre en certains points discrets répartis dans la masse dont la préoxydation a été initiée précocement par des radicaux actifs présents dans les gaz recirculés, par leur ordre d'arrivée dans le comburant ou par de petits gradients de température. Après l'allumage la cinétique de la combustion due à l'échauffement par compression n'est plus contrôlable pour des pressions moyennes efficaces supérieures à 8 bars où le niveau sonore devient inacceptable.. L'autre difficulté est de placer l'allumage au PMH (point mort haut).Ceci impose d'agir sur le délai d'oxydation lente, c'est à dire sur l'histoire de la charge carburée.L'exercice est possible en régime stabilisé mais périlleux dans les transitoires rapides des moteurs automobiles. De plus, le développement des flammes froides favorise la formation de CO et de HC qui seront difficilement oxydés dans le cylindre compte tenu des basses températures en fin de cycle, qui sont, de plus, insuffisantes pour la turbocompression. En conclusion il est très difficile de contrôler simultanément l'initiation et le développement de la combustion d'une charge parfaitement homogène. La turbocompression permet de recycler une part importante des gaz brûlés dans tout le champs d'utilisation du moteur comme le montre la demande de brevet déposée en France le 26 Mars 2003 sous le numéro 03 03728. Le but de la présente invention est d'obtenir à toutes les charges du moteur une combustion sans cognement, exempte de NOX et de particules par une séquence spaciotemporelle nouvelle de mise en présence des espèces qui participeront à la combustion. Description de l'invention L'invention a pour objet un procédé de combustion pour un moteur alternatif prévu pour fonctionner avec un taux élevé de gaz brûlés recyclés caractérisé par le fait que pendant la phase de compression La masse gazeuse contenue dans le cylindre comporte Une zone occupée essentiellement, pendant toute la compression par des gaz brûlés recyclés où la concentration d'oxygène résiduel est insuffisante pour permettre un autoallumage précoce. Une zone qui contient sensiblement la totalité de la charge d'air frais. Le carburant est introduit dans la première zone pour créer un mélange de gaz brûlés et de vapeur de carburant aussi homogène que possible en fin de compression. La charge comburante d'air frais et la charge ainsi carburée sont chauffées séparément par la compression au dessus du seuil d'auto allumage. Les deux zones sont mélangées par diffusion au voisinage du point mort haut du piston pour entretenir une flamme de diffusion avec les produits mis en contact. L'invention concerne également des moteurs adaptés à ce procédé. Contrairement à l'art antérieur où le mélange d'air frais et de gaz brûlés recyclés présent dans le cylindre est homogène en fin de compression, la présente invention prévoit de limiter au maximum la zone de mélange pour conserver jusqu'à la fin de la compression une zone remplie de gaz brûlés ne contenant que l'oxygène résiduel du cycle précédent et une zone remplie d'air frais. Dans la zone intermédiaire mélangée, la concentration d'oxygène varie donc entre la valeur résiduelle de la combustion précédente et celle de l'air frais. Contrairement à l'art antérieur où le carburant est introduit dans un mélange comburant où la concentration d'oxygène est suffisante pour en assurer l'oxydation par diffusion locale, la présente invention prévoit d'introduire le carburant au coeur de la zone remplie de gaz brûlés peu oxygénés. Un mélange plus ou moins stratifié de gaz brûlés et de vapeur de carburant s'homogénéise en s'échauffant jusqu'à la fin de la compression dans une zone du cylindre alors que l'air frais et la zone de mélange s'échauffent dans une autre partie du cylindre. Le mélange carburé doit être organisé pour que, en fin de compression, la dilution de la vapeur de carburant par les gaz brûlés soit partout suffisante pour interdire la formation de NOX dans une combustion localement stoechiométrique. Schématiquement l'art antérieur dilue par des gaz brûlés toute la charge d'oxygène avant d'introduire le carburant liquide.La température locale est limitée par la concentration massique d'oxygène quelle que soit la concentration locale de carburant créée par l'injecteur qui accumule le carburant autour des gouttelettes en générant des particules. Au contraire, la présente invention dilue par des gaz brûlés toute la vapeur de carburant avant d'introduire l'oxygène frais dans la zone réactionnelle. La température locale est limitée par la faible concentration locale de carburant qui élimine simultanément la formation de NOX et les points riches générateurs de particules. En fin de compression les températures des zones carburée et comburante sont suffisantes pour qu'un autoallumage se déclenche dès la mise en présence par diffusion des molécules d'hydrocarbures et des molécules d'oxygène sans formation de prémélange important. La combustion peut démarrer par un autoallumage du prémélange carburé, qui s'ajoute à la compression pour activer les produits à brûler. La concentration d'oxygène résiduel de la zone carburée est suffisamment faible pour que l'auto allumage éventuel du prémélange carburé se développe sur un mode HCCI silencieux. Le point d'allumage éventuel du prémélange peut être contrôlé par le point d'injection,par la richesse, par le taux de compression, par la température des gaz recyclés ou tout autre moyen connu pour contrôler le procédé HCCI. La combustion principale se développe au voisinage du point mort haut au rythme de la diffusion turbulente de la charge carburée dans la charge comburante consécutive à la chasse des gaz du cylindre dans la chambre de combustion provoquée par le mouvement du piston. Ce processus de mélange doit être rapide et complet pour garantir une oxydation totale du combustible. Il est avantageux de générer l'énergie de mélange pendant la phase de remplissage en communiquant à la charge gazeuse une énergie cinétique de rotation qui se dégradera en turbulence lors du transfert centripète dans une chambre de combustion de diamètre très inférieur à l'alésage. Si la rencontre entre gaz comburant et gaz carburé s'effectue à la périphérie de la chambre dans ce mouvement de rotation, les gaz brûlés à haute température s'évacuent vers l'axe de la chambre pour laisser la périphérie à des produits réactionnels frais.Le phénomène de mélange est ainsi accéléré par la combustion. Un avantage supplémentaire de ce mécanisme est de concentrer les gaz chauds au c ur de la charge et de limiter les pertes thermiques aux parois de la chambre de travail. L'invention peut aussi présenter les caractéristiques suivantes. De préférence, le carburant est introduit sous forme d'un brouillard propulsé par un injecteur à haute pression vers la zone des gaz brûlés quand celle ci a atteint une température suffisante pour vaporiser les gouttelettes liquides. Un carburant volatil peut être injecté dans les orifices d'admission pendant et au rythme de l'introduction des gaz brûlés recyclés. Les gaz recyclés de la zone contiennent par exemple la majorité des imbrûlés du cycle précédent. Les gaz recyclés de la zone contiennent les gaz ayant, par exemple, subi un refroidissement au contact des parois de la chambre de travail pendant le cycle précédent. Dans un mode de mise en uvre avantageux, la chambre de travail possède une symétrie de révolution autour de l'axe du cylindre et la chambre de combustion est une cavité coaxiale au cylindre située dans le piston et/ou la culasse, et dont le diamètre est inférieur à celui du cylindre (50 à 60%). La zone des gaz recyclés peut être animée d'un mouvement de rotation rapide autour de l'axe du cylindre et, en fin de compression, elle est intégralement transférée dans la chambre de combustion alors que la charge d'air frais se trouve encore dans l'espace annulaire entre le piston et la culasse. Dans un mode de mise en oeuvre la zone des gaz recyclés peut être localisée contre le piston et le bol de combustion est une cavité aménagée dans le piston. Dans une autre réalisation, la culasse comporte une protubérance qui pénètre dans la chambre de combustion au point mort haut du piston de façon à laisser un jeu annulaire variable en fonction de la position du piston pour maintenir une vitesse de transfert sensiblement indépendante de la position du piston. En variante, la charge d'air frais est concentrée contre le cylindre, la charge de gaz brûlés occupe la zone centrale du cylindre et le bol de combustion est situé pour moitié dans le piston et pour moitié dans la culasse. L'allumage peut se produire à la périphérie de la chambre de combustion quand l'air frais commence à oxygéner la charge carburée. L'allumage peut aussi se produire au sein de la charge carburée quand elle atteint la température d'autoallumage et la charge d'air frais commence à pénétrer dans la chambre de combustion. De préférence, les gaz recyclés sont chauds et l'allumage se produit immédiatement après l'injection de carburant dans ces derniers un peu avant le point mort haut. La stratification de la charge gazeuse peut être obtenue en introduisant successivement les zones dans le cylindre via les mêmes orifices et de préférence, la zone des gaz recyclés la première. La séparation des zones peut être préparée dans une chambre de stratification oblongue extérieure au cylindre débouchant d'un coté dans le collecteur d'alimentation en air et de l'autre dans le conduit d'admission de la culasse. Par exemple dans un moteur adapté au cycle à 4 temps, la chambre de stratification est alimentée en gaz brûlés par un conduit d'échappement du même cylindre, distinct du conduit d'alimentation de la turbine, via un réfrigérant et le conduit d'admission. Par exemple, dans un moteur adapté au cycle à 2 temps, - le réfrigérant des gaz est situé dans la chambre de stratification du coté de la culasse, - un clapet anti retour situé entre la chambre de stratification et le collecteur d'air interdit tout écoulement de la chambre vers le collecteur, - les orifices d'admission sont ouverts avant les orifices d échappement pour détendre les gaz dans la chambre de stratification via le réfrigérant remplie d'air, et - les orifices d'échappement sont ouverts ensuite pour permettre à la charge stratifiée comprimée de balayer le cylindre via les orifices d'admission et de se réalimenter en air frais via le clapet anti retour. Fonctionnement de l'invention L'autoallumage du prémélange très riche, quand il existe, se développe sans cognement, faute d'oxygène pour accélérer la réaction dans le ballast de gaz brûlés et de carburant excédentaire. Il se développe sans formation de NOX compte tenu de la très faible concentration d'oxygène. Il se développe très au dessous de la température de formation des suies dans un milieu exempt d'accumulation locale de carburant. La combustion principale par diffusion ne forme pas de NOX car la dilution par des gaz brûlés de la vapeur de carburant limite la température locale même en excès d'oxygène. La combustion principale par diffusion ne forme pas de particules car la vapeur de carburant a eu le temps de se disperser dans la masse de gaz brûlés en éliminant les points d'accumulation. La combustion principale n'est pas bruyante car elle se développe au rythme de la diffusion gazeuse de la charge comburante dans la charge carburée. L'autoallumage de la charge carburée doit se produire avant que son mélange avec la charge comburante soit suffisamment avancé pour être le siège d'une combustion détonnante en prémélange. La combustion éventuelle en mode HCCI de l'oxygène prémélangé dans la charge carburée s'associe au mouvement du piston pour échauffer par compression la charge comburante au dessus du seuil d'auto allumage. 0 Le procédé implique que la charge gazeuse reste stratifiée pendant la compression pour éviter la rencontre de l'oxygène et du carburant avant que le piston s'approche du point mort haut. La charge gazeuse trappée dans le cylindre est construite à partir des composants suivants: L'air frais prélevé à l'atmosphère pour chaque cycle, par exemple, à 350 K environ, Les gaz brûlés des cycles précédents retenus dans le cylindre à 900 K environ, par exemple, Le cas échéant, les gaz brûlés des cycles précédents recirculés dans le cylindre après un refroidissement externe jusqu'à, par exemple, 450 K environ. Dans un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre, ces trois composants sont avantageusement stratifiés radialement avec l'air frais contre le cylindre, les gaz brûlés refroidis à l'intérieur de la couche d'air frais et la colonne de gaz chauds retenus au centre du cylindre. Les mélanges entre couches constituent en fin de compression un gradient radial de concentration d'oxygène maximale contre le cylindre et faible au centre ainsi qu'un gradient radial de température faible au cylindre et maximale au centre. La combustion selon l'invention s'organise essentiellement pendant les transferts entre le cylindre et le bol de combustion créés par le piston sur, par exemple, 20 à 30 degrés de vilebrequin de part et d'autre du point mort haut. Le processus d'introduction du carburant dépend de sa volatilité et de son inflammabilité. Le gazole est avantageusement atomisé à haute pression précocement pendant la course de compression dans le centre du cylindre rempli de gaz brûlés trop pauvres en oxygène pour déclencher une combustion détonnante au point mort haut. Dans ces conditions, l'autoallumage éventuel du prémélange est réglé par l'angle de début d'injection qui fixe l'origine des phénomènes de pré oxydation. La masse de gaz brûlés recyclés doit être suffisante pour maintenir partout la température de flamme au dessous du seuil de formation des NOX thermiques. Il est avantageux de donner aux gaz recyclés une forte turbulence pour homogénéiser la charge carburée après l'injection du carburant et pour accélérer la diffusion ultérieure de l'oxygène pendant les transferts de gaz entre le cylindre et la chambre de combustion au voisinage du point mort haut. Quand les gaz recyclés sont trop chauds pour éviter un autoallumage précoce le carburant doit être injecté plus tardivement dans les gaz brûlés, par exemple au début de la période de transfert de la charge comburante dans la chambre de combustion. A haute température la vaporisation est presque instantanée et le mélange entre la vapeur et les gaz résiduels peut s'effectuer immédiatement avant la pénétration diffusante de l'oxygène dans la zone réactionnelle. L'organisation du mélange entre le carburant et les gaz brûlés est, dans ce cas, essentiellement assurée par l'injecteur. La charge d'air frais admise pour oxyder le carburant injecté est maintenue séparée de la charge carburée jusqu'au voisinage du point mort haut par une zone tampon comportant de l'air frais à l'extérieur et des gaz brûlés à l'intérieur. Pendant la compression, la charge carburée, la charge oxygénée et la zone tampon se réchauffent séparément jusqu'à la température d'auto-allumage. Pour limiter la température de l'azote de la charge comburante, il est avantageux de porter le mélange carburé à une température supérieure pour atteindre le seuil d'autoallumage associé à la présence des radicaux actifs préoxydés. Cette stratégie prend en compte la difficulté de refroidir les gaz brûlés au même niveau que l'air frais. Un peu avant le point mort haut la zone carburée s'enflamme éventuellement sur le mode HCCI É Immédiatement après, les deux charges sont mélangées par le mouvement du piston au rythme de la diffusion gazeuse générée par l'aérodynamique interne dans la zone réactionnelle. La combustion principale se développe au rythme de cette diffusion. Après l'autoallumage éventuel du prémélange très pauvre en oxygène, le dégagement d'énergie est rythmé par le développement de la diffusion entre les deux charges réactives qui doit être organisée au voisinage du point mort haut. La diffusion turbulente requiert un gradient de vitesse entre les gaz carburés et les gaz comburants. Cette mise en vitesse peut être générée par le mouvement du piston, par le processus de remplissage, par l'injection du carburant et par la dilatation locale des gaz due à la combustion. Les solutions sont nombreuses et dépendent de la structure de la stratification générée par les transferts en phases ouverte et fermée. Ce procédé suppose que la combustion soit voisine de la stoechiométrie au moins dans la zone de la chambre qui sera recyclée et irriguée et que la charge carburée se mélange peu à la zone oxygénée jusqu'à la fin de la course de compression.Les éventuels imbrûlés présents dans cette zone pourront ainsi être recyclés. Au contraire la zone de la chambre qui sera évacuée, par exemple, vers une turbine peut être plus oxygénée pour supprimer les imbrûlés dans les gaz d'échappement. Il est donc préférable que les gaz à recycler soient orientés vers un circuit indépendant du circuit d'alimentation de la turbine. A la fin de la course de détente on distingue deux zones dans le cylindre Une zone, pauvre en hydrocarbures imbrûlés qui peut contenir de l'oxygène résiduel pour d'éventuels post- traitements. Elle sera détendue dans la turbine. De préférence, cette zone ne comporte pas de gaz brûlés ayant subi un refroidissement aux parois de la chambre de travail. Une zone qui comporte éventuellement des hydrocarbures imbrûlés et qui comporte de préférence les gaz brûlés ayant subi un refroidissement au contact des parois.Elle sera retenue dans le cylindre ou refroidie extérieurement pour être recyclée ultérieurement afin d'oxyder les imbrûlés. Cette zone sera irriguée par la nouvelle charge de carburant. Il est avantageux d'organiser la chambre de combustion pour maintenir la zone riche qui sera recyclée contre les parois de la chambre de travail afin d'inclure les pertes de chaleur du cycle fermé dans les pertes par refroidissement des gaz brûlés recyclés.La partie la plus chaude de la charge gazeuse est prioritairement évacuée vers la turbine. Les phases délicates du procédé sont successivement: La génération de la stratification et le maintien pendant la compression de la séparation entre la charge de gaz brûlés et la charge comburante. La création d'un mélange quasi homogène entre les gaz brûlés et la vapeur de carburant. et totale de la charge carburée au point mort haut générer la que certains à mettre en uvre dans les cycles à 4 et généraux sont les suivants: à l'approche homogène où les gaz simultanément pour tous les cylindres commun avec l'air frais, l'approche 20 stratifiée impose un dosage cylindre par cylindre des gaz recyclés. Contrairement à l'air frais qui est délivré par un compresseur commun à tous les cylindres, les gaz sont émis par chaque cylindre individuellement pendant le processus de vidange précis et répétitif. La présente invention prévoit d'utiliser ce processus pour doser la quantité de gaz adressée au cylindre récepteur. La géométrie des circuits d'alimentation et d'évacuation des cylindres doit être identique pour 30 assurer un dosage équilibré des gaz recyclés et de l'air frais. 15 La diffusion comburante dans la combustion. Génération de la stratification. Les procédés sont nombreux pour stratification et ne seront décrits ci après exemples faciles à 2 temps. Les principes Contrairement recyclés sont dosés dans un mélangeur rapide charge La zone parasite de mélange entre l'air frais et les gaz recyclés se développe sensiblement proportionnellement au temps de présence dans le cylindre. Le cycle à 2 temps est plus favorable à la stratification que le cycle à 4 temps parce que la durée de cohabitation des deux charges dans le cylindre y est environ trois fois plus courte. La solution la plus simple pour recycler des gaz chauds consiste à les retenir dans le cylindre d'un cycle à l'autre. Un dosage précis de la masse retenue peut être assuré par le calage des soupapes qui peut être réglé en marche par un déphaseur d'arbre à cames. Dans un cycle à 4 temps la fermeture précoce de l'échappement s'accompagne d'une phase inutile de compression détente des gaz recyclés génératrice de pertes par frottements. Dans un cycle à 2 temps il suffit de sous-balayer le cylindre pour y retenir des gaz brûlés du cycle précédent. Pour stratifier la charge, l'air frais doit être orienté vers une partie du cylindre en évitant au maximum les phénomènes de mélange avec les gaz déjà présents. L'inconvénient de cette méthode est la forte température des gaz recyclés qui peut s'avérer trop élevée pour éliminer les NOX. Cette solution peut être viable dans un cycle à 2 temps très suralimenté asymétrique à fort taux de détente pour diminuer la température en fin de détente et à faible taux de compression pour diminuer l'échauffement pendant la compression. On injectera avantageusement le carburant en début de compression afin de refroidir les gaz avant de les comprimer. En général, il faut refroidir les gaz à l'extérieur du cylindre. Pour pouvoir recycler la zone polluée de la chambre de combustion, on ne décrira que les procédés de stratification où la traçabilité des gaz recyclés est sauvegardée entre les cylindres émetteurs et les cylindres récepteurs. Ceci implique que la vidange du cylindre s'effectue en deux phases distinctes vers la turbine et vers le circuit de recyclage par des orifices de préférence différents. Il est très difficile d'installer une stratification en introduisant simultanément l'air frais et les gaz brûlés dans le cylindre. On préfèrera donc les procédés où les gaz et l'air sont introduits successivement et particulièrement où les gaz sont introduits d'abord. La stratification pourrait alors être générée pendant le remplissage en ouvrant successivement des orifices d'admission distincts pour les gaz brûlés recirculés et pour l'air frais. Le passage d'un orifice à l'autre implique néanmoins une phase de mélange où une soupape se ferme pendant que l'autre s'ouvre. Afin de ne pas interrompre le remplissage et de profiter de toute la section d'admission, il est plus avantageux de préparer la charge stratifiée à l'extérieur du cylindre et de l'introduire sans discontinuité par un même orifice qui verra passer successivement des gaz recyclés puis de l'air frais par exemple. Pour atteindre ce but l'invention prévoit, avantageusement, de disposer une chambre de stratification individuelle dans le conduit d'admission de chaque cylindre.Bien qu'un moteur à 2 temps d'architecture axisymétrique permettrait une application optimale du procédé, l'invention sera décrite sur un moteur à 4 temps d'architecture classique pour faciliter l'exposé. On se réfère maintenant à la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé, dans lequel: les figures 1 et 2 représentent un moteur 4 temps mis en oeuvre dans l'invention, les figures 3 à 9 représentent schématiquement l'aérodynamique en coupe méridienne d'un cylindre pendant le fonctionnement, les figures 10 et 11 représentent schématiquement les diffusions pour deux formes de chambres de combustion, la figure 12 représente un moteur dans un mode de mise en oeuvre simplifiée. On se réfère maintenant à la figure 1 qui représente un moteur à 4 temps, 4 cylindres et 4 soupapes par cylindre actionnées par deux arbres à cames. Les soupapes d'admission Al, A2 diamétralement opposées sont associées à un canal directif pour créer des jets d'air tangents au cylindre et très couchés sur le plan de culasse afin de générer un écoulement hélicoïdal de révolution qui envahit le cylindre à partie de la culasse, par exemple, conformément à la demande de brevet France n 03 03728. Un premier arbre à cames AàCl actionne une soupape d'échappement Et qui alimente la turbine et une soupape d'admission Al. L'autre arbre à cames A à C2, de préférence déphasable par rapport au premier, actionne une soupape d'échappement Er qui alimente le circuit de recyclage et l'autre soupape d'admission A2. La chambre de stratification 1 de volume voisin de la cylindrée unitaire 2 a de préférence une forme oblongue pour limiter la surface de contact 3 entre les gaz et l'air frais. La chambre 1 est placée entre les orifices d'admission 4 du cylindre et le collecteur 5 d'arrivée d'air refroidi du compresseur 6. Pendant chaque cycle, la chambre 1 subit une phase de remplissage et une phase de vidange dans le cylindre auquel elle est associée. Elle se remplit d'air frais par sa jonction 7 avec le collecteur d'admission 5 et de gaz brûlés refroidis issus du même cylindre par sa jonction 8 avec les orifices d'admission 4. Son alimentation en gaz brûlés doit être répétitive de cycle à cycle et identique pour tous les cylindres. On a vu précédemment l'intérêt d'une vidange du cylindre en deux temps fixés par l'ouverture décalée de deux orifices d'échappement alimentant respectivement la turbine et le circuit de recyclage. Le déphasage entre les soupapes peut être réglé en fonctionnement par un déphaseur d'arbre à came pour doser la masse de gaz à recycler. Pour conserver ce dosage jusqu'au cylindre récepteur, il est avantageux de prévoir un circuit de recyclage individuel comportant un réfrigérant 9 par cylindre. Une vanne de réglage 10 située à la sortie de l'orifice de recyclage peut remplacer ou compléter le calage variable avec l'avantage de permettre de supprimer totalement le recyclage pendant les accélérations. Un bypass réglable 11 du réfrigérant 9 permet de régler la température des gaz recyclés indépendamment de leur débit. Un organe unique peut assurer ces deux fonctions. Par exemple un boisseau cylindrique percé de lumières communiquant avec l'entrée et la sortie du réfrigérant peut être commandé en translation pour régler le débit et en rotation pour régler la température. Les vannes et les bypass de tous les cylindres sont réglés simultanément par un dispositif de commande commun. On se réfère maintenant à la figure 2 qui décrit les mouvements de gaz recyclés dans les conduits. Le cylindre Cl se trouve au point mort haut croisement au début de sa course de remplissage. La charge de gaz refroidis est en attente dans la chambre de stratification 1. Les gaz chauds à refroidir émis pendant la course d'échappement précédente occupent tout le volume compris entre la soupape Er et la soupape d'admission A2. Le cylindre C2 se trouve au point mort bas admission où toutes les soupapes sont fermées. Pendant la course d'admission les soupapes d'échappement Et et Er étant fermées, le cylindre a aspiré via les soupapes d'admission la charge de gaz brûlés refroidis en attente dans la chambre de stratification 1 suivie par la charge d'air frais contigu. Les gaz présents dans le réfrigérant sont en cours de refroidissement. Le cylindre C3 se trouve au point mort haut compression. Les gaz présents dans le réfrigérant 9 poursuivent leur refroidissement en se contractant. La frontière avec l'air frais se déplace vers le réfrigérant. Le cylindre C4 se trouve au point mort bas détente. Les gaz présents dans le réfrigérant 9 terminent leur refroidissement en amenant l'air frais à la limite de ce dernier.La course d'échappement qui va suivre repoussera la frontière 3 jusqu'à sa position au cylindre 1. Les figures 3 à 9 décrivent schématiquement l'aérodynamique interne au cylindre pendant les phases compression combustion et détente dans une coupe méridienne. Si les orifices d'admission sont orientés tangentiellement au cylindre avec une faible inclinaison sur le plan de la culasse, la charge gazeuse en rotation s'approche d'une stratification de révolution autour de l'axe du cylindre comme le montre la fig. 3 La charge de gaz brûlés G1 occupe la partie centrale inférieure du cylindre. L'air frais G2 occupe la partie périphérique supérieure du cylindre. La figure 4 montre l'irrigation en carburant de gaz recyclés pendant la compression avec sa zone riche en carburant Z1 et sa zone pauvre Z2. La figure 5 montre la situation au début la combustion où les gaz carburés Z occupent la totalité du 22' bol de combustion 12 situé dans le piston.C'est à ce moment que l'autoallumage du mélange carburé peut éventuellement se produire. La figure 6 montre la combustion par diffusion au voisinage du point mort haut consécutive au transfert de la charge carburante composée essentiellement d'air frais G2, localisée dans l'espace annulaire entre le piston et la culasse dans la chambre de combustion pleine de gaz brûlés carburés Z. La figure 7 montre la situation en fin de détente où la zone Z1 transformée après combustion et détente peut contenir des inbrûlés et les gaz refroidis par les parois alors que la zone transformée Z2 qui contient un excès d'oxygène est la plus chaude. La zone transformée Z2 sera évacuée la première pendant la détente des gaz vers la turbine via la soupape Et. La figure 8 montre la course d'échappement où la zone transformée Z1 est refoulée par le piston via la soupape Er vers le circuit de recyclage en déplaçant les gaz refroidis présents dans le réfrigérant vers la chambre de stratification 1 pour prendre leur place jusqu'au cycle suivant. La figure 9 montre une coupe perpendiculaire à l'axe du cylindre de la zone réactionnelle de la figure 6 où les produits de combustion sont évacués vers le centre par la centrifugation des gaz carburés plus lourds. Une méthode plus simple consiste à alimenter en gaz la chambre de stratification par des orifices d'admission ouverts pendant la vidange du cylindre.Ceci implique de placer le réfrigérant dans la chambre de stratification. La charge de gaz effectue un aller-retour dans réfrigérant pendant les transferts. L'inconvénient de la méthode est le faible temps de séjour des gaz dans le réfrigérant (pendant la phase fermée du cycle le réfrigérant est plein d'air) ainsi que le refroidissement hétérogène de la charge (les gaz voisins de l'arrivée d'air sont beaucoup plus refroidis que les gaz voisins des soupapes. L'avantage de la méthode est un dosage précis de la masse recyclée. Dans un cycle à 4 temps la séquence de transvasement est la suivante: Pendant la vidange du cylindre, les gaz brûlés sont évacués partiellement vers la turbine via les orifices d'échappement et partiellement vers le réfrigérant rempli d'air frais via les orifices d'admission. Après l'évacuation des gaz, le cylindre réaspire successivement, via les orifices d'admission, les gaz brûlés du cycle précédent stockés et refroidis dans le réfrigérant d'admission et la charge fraîche qui remplace les gaz aiguillés vers la turbine. Les orifices d'admission et d'échappement sont ouverts pendant la course de refoulement. Pendant la course d'aspiration les orifices d'admission sont ouverts et les orifices d'échappement sont fermés. Si les soupapes d'admission n'interfèrent pas avec le piston, il n'est pas nécessaire de les fermer au point mort haut croisement. Le pourcentage de gaz recyclés peut être réglé par le déphasage entre l'ouverture des orifices d'admission et celle des orifices d'échappement en fin de détente au moyen d'un déphaseur angulaire d'arbre à cames. Dans un cycle à 2 temps la séquence de transvasement est la suivante: Les gaz brûlés refroidis recyclés doivent précéder l'air frais pour balayer les gaz brûlés destinés à la turbine.La séquence de transvasement comporte alors les phases successives suivantes: É Transfert de la fraction à recycler des gaz brûlés vers le réfrigérant de gaz via les orifices d'admission. É Retour dans le cylindre, via les orifices d'admission, des gaz précédents refroidis par le réfrigérant pour balayer une partie des gaz chauds vers la turbine via les orifices d'échappement. É Introduction stratifiée de la charge fraîche via le réfrigérant et les orifices d'admission pour terminer le balayage des gaz chauds vers la turbine via les orifices d'échappement. Pour accomplir cette séquence complexe dans la courte période allouée au balayage, (120 degrés vilebrequin environ pour un moteur à trois cylindres) l'invention prévoit d'utiliser l'énergie potentielle disponible dans les gaz brûlés en fin de détente qui est généralement perdue dans la bouffée d'échappement. Pour ce faire la chambre de stratification comporte le réfrigérant et communique avec le collecteur d'alimentation en air via un clapet anti retour. Pour décrire les séquences de transvasement nous supposons que: la pression d'air de balayage délivré par le compresseur est 3 bars la pression des gaz à l'entrée turbine est 2,5 bars la pression des gaz brûlés en fin de détente est 10 bars En fin de détente, les orifices d'admission sont ouverts pour faire communiquer le cylindre rempli de gaz chauds à 10 bars et la chambre de stratification remplie d'air frais à 3 bars isolée du conduit d'arrivée d'air par son clapet anti retour. Les gaz à 10 bars qui se détendent et se refroidissent compriment cet air jusqu'à 5 bars environ pour occuper la cavité fermée de volume égal à la somme du cylindre et de la chambre de stratification. Le volume du réfrigérant est fixé par ces conditions de pression et la température des gaz refroidis au moment de l'ouverture des orifices d'échappement. Les orifices d'échappement sont ensuite ouverts pour faire communiquer le volume global à 5 bars avec la turbine à 2,5 bars.Les gaz refroidis à 5 bars balayent les gaz chauds présents dans le cylindre jusqu'à 3 bars où le clapet anti-retour s'ouvre pour laisser passer une nouvelle charge fraîche qui propulse dans le cylindre la charge fraîche stockée dans la cavitée pour terminer le balayage des gaz chauds jusqu'à 2,5 bars. Si le réfrigérant est du type tubulaire il est possible de profiter de la dépression consécutive à la mise en vitesse des gaz pour aspirer la charge fraîche via le clapet anti retour quand la turbocompression n'est pas amorcée. Les écoulements sont très rapides compte tenu des fortes chutes de pression entre cavités. Le réfrigérant est parcouru de façon alternée par l'air frais et les gaz recyclés animés par les fortes turbulences associés aux écoulements rapides qui accélèrent les transferts thermiques. La vitesse tangentielle induite dans le cylindre pendant le balayage sera utilisée en phase fermée pour homogénéiser la charge carburée après l'injection et accélérer la diffusion pendant la combustion. Pendant la phase fermée du cycle un va et vient acoustique peut être entretenu dans le réfrigérant pour accélérer le refroidissement de la charge fraîche en attente. Génération du mélange entre les gaz recyclé et la vapeur du carburant. Pour laisser le maximum de temps à la formation du mélange, le carburant sera distribué dans la charge de gaz brûlés le plus tôt possible, de préférence après la fermeture des orifices d'échappement. Pour les carburants liquides, la température d'ébullition détermine le moment et la méthode optimaux pour obtenir un mélange aussi homogène que possible en fin de compression. Le pulvérisateur assurera une distribution du brouillard aussi homogène que possible dans la charge recyclée. La turbulence des gaz recyclés achèvera la répartition de la vapeur de carburant au cours de la course de compression et tout particulièrement pendant leur transfert centripète dans le bol de combustion dont le diamètre est, par exemple, de l'ordre de 50 à 60% de celui du cylindre et où les frottements internes sont très intenses. On évitera les impacts de carburant liquide sur les parois de la chambre de travail. L'essence,très volatile, ou les combustibles gazeux pourront être injectés dans les orifices d'admission simultanément à l'introduction des gaz recyclés dont la température dépasse toujours 450 K. Le gazole, plus difficile à vaporiser sera pulvérisé plus ou moins tard pendant la course de compression selon la température des gaz recyclés. Au delà de la température des gaz recyclés génératrice d'un autoallumage précoce de la charge carburée, l'injection interviendra immédiatement avant le transfert de l'air frais dans le bol de combustion et la qualité du mélange carburé reposera largement sur l'injecteur. Diffusion de la charge comburante dans la charge carburée au voisinage du point mort haut. La vitesse de combustion est fonction de l'intensité de la diffusion entre les produits qui pénètrent dans la zone réactionnelle, elle-même fonction du niveau de turbulence. Le mécanisme le plus efficace est de communiquer aux gaz recyclés et à l'air frais un moment cinétique de rotation autour de l'axe du cylindre qui génère une forte turbulence dans leur transfert centripète vers le bol de combustion. Il est aussi très important d'évacuer rapidement les produits en cours de combustion en dehors de la zone réactionnelle. Ceci se fait naturellement quand cette dernière est localisée à la périphérie du bol de combustion. En effet les gaz brûlés chauds sont chassés vers l'axe du bol alors que les produits frais plus denses sont centrifugés vers la périphérie comme le montrent les figures 6 et 9. Une configuration optimale est possible en stratification radiale avec un demi bol de combustion dans le piston et un demi bol de combustion dans la culasse. Le disque d'air frais pénétrant dans le plan équatorial de la zone réactionnelle développe deux zones de mélange avec la charge carburée situées dans les hémisphères supérieur et inférieur de la chambre de combustion. Les figures 10 et 11 montrent deux régimes aérodynamiques possibles selon les vitesses tangentielles respectives de l'air frais et des gaz brûlés et les géométries des chambres. La géométrie préférée pour conserver la stratification dans le cylindre et l'énergie cinétique de la charge comporte une symétrie de révolution autour de l'axe du cylindre pour recevoir des écoulements rotatifs de révolution autour de cet axe. Dans un cycle à 4 temps, l'architecture classique d'une culasse plane à 4 soupapes associée à un bol de combustion situé au centre du piston permet d'approcher une aérodynamique interne à symétrie de révolution entre la fin du remplissage et la fin de l'évacuation du cylindre. Les conduits d'admission doivent générer des jets tangentiels au cylindre très couchés sur le plan de la culasse afin de former une stratification axiale de la masse gazeuse en rotation. A la fin du remplissage, les gaz recyclés sont concentrés contre le piston et l'air frais contre la culasse. Dans un cycle à 2 temps une architecture à soupapes coaxiales au cylindre est la mieux adaptée au présent procédé. Elle permet de localiser la chambre de combustion pour moitié dans le piston et pour moitié dans la culasse. La chambre de travail est alimentée et vidée par une soupape d'admission et une soupape d'échappement concentriques au cylindre et situées dans la culasse; Les ouvertures et fermetures peuvent avantageusement être déphasées par rapport à l'arbre moteur pendant le fonctionnement afin de moduler la durée angulaire de balayage en fonction des paramètres de fonctionnement.Une fois fermée, la chambre de travail présente une symétrie de révolution autour de l'axe du cylindre. L'orifice d'échappement étant situé au centre,la masse évacuée vers la turbine occupe la partie centrale et chaude du cylindre, alors que la masse recyclée occupe la zone pariétale refroidie du cylindre. Dans certains cas, il peut être avantageux de prévoir une proéminence circulaire au centre de la culasse ou du piston qui pénètre dans la chambre de combustion située dans le vis à vis pour accroître et contrôler la vitesse de chasse générée par le mouvement du piston pendant le transfert de la dernière charge. Pour limiter la formation du mélange,l'air frais est introduit dans le cylindre après les gaz brûlés recyclés sous forme d'une nappe tangentielle au cylindre pour former un tore oxygéné en rotation contre la paroi du cylindre. La partie centrale du cylindre fermée par le piston dont une cavité centrale constitue une demi chambre de combustion est occupée par des gaz brûlés sensiblement peu oxygénés. Pendant la compression la charge inerte occupe la partie centrale du cylindre alors que la charge fraîche se maintient contre sa paroi. Dès que la compression a suffisamment chauffé les gaz brûlés, le carburant est pulvérisé dans ces derniers pour former un mélange de vapeur de carburant et de gaz brûlés qui s'homogénéise en pénétrant dans les demi bols de combustion. Vers la fin de la compression, les gaz brûlés carburés occupent tout le bol de combustion et l'air frais occupe l'espace annulaire limité par le cylindre, par la face du piston, par le ciel de culasse et par la surface extérieure de la proéminence de la culasse. A la fin de sa course de compression le piston transfère la charge oxygénée dans le bol plein de gaz carburé pour déclencher l'autoallumage par diffusion totale des deux charges. La combustion se poursuit pendant le transfert inverse des gaz brûlés du bol vers le cylindre au début de la course de détente en utilisant au passage l'oxygène restant dans le jeu entre la face annulaire du piston et le ciel de culasse. Pour une mise en oeuvre de l'invention sur un moteur à circuit de recyclage commun à tous les cylindres on se réfère à la figure 12, où le dosage des gaz recyclés est assuré par des ajutages 2 identiques pour tous les cylindres. Cette méthode ne permet cependant pas une stratification totale car, en fin de remplissage, la charge fraîche est introduite avec le débit de gaz de l'ajutage du cylindre concerné. Ceci correspond à une perte de l'ordre de 25% de la masse de gaz brûlés qui sera carburée. 32 Revendications 1. Procédé de combustion pour un moteur alternatif prévu pour fonctionner avec un taux élevé de gaz brûlés recyclés caractérisé par le fait que pendant la phase de compression: La masse gazeuse contenue dans le cylindre comporte Une zone G1 occupée essentiellement, pendant toute la compression par des gaz brûlés recyclés où la concentration d'oxygène résiduel est insuffisante pour permettre un autoallumage précoce. Une zone G2 qui contient sensiblement la totalité de la charge d'air frais. Le carburant est introduit dans la zone Gl pour créer un mélange de gaz brûlés et de vapeur de carburant Z aussi homogène que possible en fin de compression. La charge comburante G2 et la charge carburée Z sont chauffées séparément par la compression au dessus du seuil d'auto allumage. La zone Z et la zone G2 sont mélangées par diffusion au voisinage du point mort haut du piston pour entretenir une flamme de diffusion avec les produits mis en contact. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le carburant est introduit sous forme d'un brouillard propulsé par un injecteur à haute pression vers la zone G1 quand celle ci a atteint une température suffisante pour vaporiser les gouttelettes liquides. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un carburant volatil est injecté dans les orifices d'admission pendant et au rythme de l'introduction des gaz brûlés recyclés. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les gaz recyclés Zi de la zone Gl contiennent la majorité des imbrûlés du cycle précédent. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les gaz recyclés Z1 de la zone G1 contiennent les gaz ayant subi un refroidissement au contact des parois de la chambre de travail pendant le cycle précédent. 6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la chambre de travail possède une symétrie de révolution autour de l'axe du cylindre et que la chambre de combustion est une cavité coaxiale au cylindre située dans le piston et/ou la culasse, dont le diamètre est inférieur à celui du cylindre (50 à 60%). 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé par le fait que la zone G1 est animée d'un mouvement de rotation rapide autour de l'axe du cylindre et que, en fin de compression, elle est intégralement transférée dans la chambre de combustion alors que la charge d'air frais G2 se trouve encore dans l'espace annulaire entre le piston et la culasse. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé par le fait que la zone G1 est localisée contre le piston et que le bol de combustion est une cavité aménagée dans le piston. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé par le fait que la culasse comporte une protubérance qui pénètre dans la chambre de combustion au point mort haut du piston de façon à laisser un jeu annulaire variable en fonction de la position du piston pour maintenir une vitesse de transfert sensiblement indépendante de la position du piston. 10. Procédé selon la revendication 7 caractérisé parle fait que la charge d'air frais est concentrée contre le cylindre, que la charge de gaz brûlés occupe la zone centrale du cylindre et que le bol de combustion est situé pour moitié dans le piston et pour moitié dans la culasse. 11. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'allumage se produit à la périphérie de la chambre de combustion quand l'air frais commence à oxygéner la charge carburée. 12. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'allumage se produit au sein de la charge carburée quand elle atteint la température d'autoallumage et que la charge d'air frais commence à pénétrer dans la chambre de combustion. 13. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les gaz recyclés sont chauds et que l'allumage se produit immédiatement après l'injection de carburant dans ces derniers un peu avant le point mort haut. 14. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la stratification de la charge gazeuse est obtenue en introduisant successivement les zones Gl et G2 dans le cylindre via les mêmes orifices et de préférence,la zone G1 la première. 15. Procédé selon la revendication 14 caractérisé par le fait que la séparation des zones G1 et G2 est préparée dans une chambre de stratification oblongue extérieure au cylindre débouchant d'un coté dans le collecteur d'alimentation en air et de l'autre dans le conduit d'admission de la culasse. 16.Procédé selon la revendication 15 adapté au cycle à 4 temps, caractérisé par le fait que la chambre de stratification est alimentée en gaz brûlés par un conduit d'échappement du même cylindre, distinct du conduit d'alimentation de la turbine, via un réfrigérant et le conduit d'admission. 17. Procédé selon la revendication 15, adapté au cycle à 2 temps, caractérisé par le fait - qu'il comprend un réfrigérant des gaz situé dans la chambre de stratification du coté de la culasse, - qu'un clapet anti retour situé entre la chambre de stratification et le collecteur d'air interdit tout écoulement de la chambre vers le collecteur, - que les orifices d'admission sont ouverts avant les orifices d échappement pour détendre les gaz dans la chambre de stratification via le réfrigérant remplie d'air, et - que les orifices d'échappement sont ouverts ensuite pour permettre à la charge stratifiée comprimée de balayer le cylindre via les orifices d'admission et de se réalimenter en air frais via le clapet anti retour.