Brevet FR2866388A1 — publié le 20050819

SYSTEME DE RECIRCULATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale à un système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. L'invention se rapporte également à un moteur à combustion interne comportant au moins un ensemble piston/cylindre, chaque ensemble étant associé à un tel système de recirculation des gaz d'échappement. L'invention trouve une application toute particulière pour les moteurs à combustion interne à 20 allumage commandé ou à allumage par compression, à aspiration naturelle ou suralimentée. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De façon connue, les systèmes de recirculation des gaz d'échappement, également appelés systèmes EGR (de l'anglais Exhaust Gaz Recirculation ), sont prévus sur les moteurs à combustion interne pour réduire la consommation, pour réduire les émissions d'oxyde d'azote, ou encore pour améliorer les performances lorsqu'ils sont utilisés sur des moteurs suralimentés. De l'art antérieur, on connaît une solution classique consistant à interposer un système de recirculation des gaz entre l'admission et l'échappement d'un ensemble piston/cylindre du moteur. Dans un tel cas, le système comporte notamment plusieurs conduits, ainsi qu'une vanne de recirculation des gaz d'échappement. La vanne de recirculation des gaz, également appelée vanne EGR, est alors disposée de manière à mettre en communication la partie du système raccordée à l'échappement, et la partie du système raccordée à l'admission. Ainsi, la commande de cette vanne de recirculation permet de contrôler le débit des gaz d'échappement se dirigeant vers l'admission. Ce type de système de recirculation très répandu présente des inconvénients non négligeables, notamment en ce qui concerne sa fiabilité. En effet, la vanne de recirculation comporte une partie mobile qui baigne en permanence dans les gaz d'échappement riches en espèces encrassantes, du type hydrocarbures imbrûlés, suies, etc. Cela conduit alors inévitablement à la création de dépôts sur la partie mobile de la vanne, ce qui limite voire empêche totalement le fonctionnement de cette vanne de recirculation. Pour résoudre le problème d'encrassement, une autre solution a été proposée dans l'art antérieur. Cette solution, notamment décrite dans le document KRA-2002 55738, consiste à supprimer les conduits reliant l'échappement à l'admission, le/les éventuels refroidisseurs, ainsi que la vanne de recirculation du système. Effectivement, le document KR-A-2002 55738 décrit un système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur diesel qui comporte un réservoir de gaz d'échappement communiquant avec une chambre de combustion du moteur, par l'intermédiaire d'une soupape de recirculation. Cette soupape est commandée de manière à s'ouvrir et se fermer pendant les différentes phases du cycle de fonctionnement du moteur, de façon à ce qu'une quantité déterminée de gaz d'échappement soit d'abord stockée à l'intérieur du réservoir, puis ensuite réinjectée dans la chambre de combustion. A ce titre, il est précisé que les gaz d'échappement sont réinjectés dans la chambre de combustion sous la forme d'un mélange avec de l'air préalablement injecté à l'intérieur du réservoir de gaz d'échappement. Par conséquent, même si cette solution est simplifiée par rapport à celle classique intégrant une vanne de recirculation, elle reste néanmoins de conception relativement complexe, notamment en raison de la présence de l'alimentation d'air supplémentaire coopérant avec le réservoir de gaz d'échappement. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un 25 système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un réservoir de gaz d'échappement communiquant avec une chambre de combustion du moteur, ce système de recirculation remédiant au moins partiellement aux inconvénients 30 mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. 2866388 4 D'autre part, le but de la présente invention est de proposer un moteur à combustion interne comportant au moins un ensemble piston/cylindre, chaque ensemble piston/cylindre étant associé à un système de recirculation des gaz d'échappement répondant au but mentionné ci-dessus. Pour ce faire, l'invention a pour objet un système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, le système comportant un réservoir de gaz d'échappement communiquant avec une chambre de combustion du moteur par l'intermédiaire d'une soupape de recirculation, cette soupape étant commandée de manière à successivement s'ouvrir pendant une phase de détente de sorte que les gaz d'échappement pénètrent à l'intérieur du réservoir, se fermer durant une phase d'échappement, se réouvrir durant une phase d'admission de sorte que les gaz d'échappement stockés à l'intérieur du réservoir se mélangent avec l'air admis dans ladite chambre de combustion, puis se refermer durant cette même phase d'admission. Selon l'invention, le réservoir de gaz d'échappement communique uniquement avec la chambre de combustion. Ainsi, le système de recirculation selon l'invention est avantageux en ce sens qu'il est largement simplifié par rapport à ceux rencontrés antérieurement. Ceci s'explique par le fait que le réservoir de gaz d'échappement n'est plus prévu pour communiquer avec une alimentation en air supplémentaire, mais est exclusivement destiné à enfermer/libérer alternativement une partie des gaz d'échappement. D'autre part, l'invention a pour objet un moteur à combustion interne comportant au moins un ensemble piston/cylindre, et de préférence plusieurs, chacun de ces ensembles piston/cylindre étant associé à un système de recirculation des gaz d'échappement tel que celui présenté précédemment. De cette manière, chacun des ensembles piston/cylindre étant relié à son propre réservoir de gaz d'échappement, il est alors possible de gérer de façon indépendante le taux de recirculation des gaz d'échappement de chacun de ces ensembles. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard de la figure unique représentant une vue schématique en coupe d'une partie d'un moteur à combustion interne équipé d'un système de recirculation des gaz d'échappement, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ En référence à la figure unique, il est effectivement représenté schématiquement et partiellement un moteur à combustion interne 1, ce moteur 1 comportant une pluralité d'ensembles piston/cylindre 2 étant chacun associé à un système de recirculation des gaz d'échappement 4, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Par ailleurs, il est noté que le moteur 1 représenté, également objet de la présente invention, est par exemple du type à allumage commandé ou à allumage par compression, à aspiration naturelle ou suralimentée. Comme indiqué ci-dessus, le moteur 1 comporte une pluralité d'ensembles piston/cylindre 2. Néanmoins, il est noté que seul l'ensemble piston/cylindre 2 visible sur la figure unique sera décrit ci-après, conjointement avec son système de recirculation des gaz d'échappement 4 associé. Comme sa dénomination le laisse entendre, l'ensemble 2 comporte un cylindre 6 à l'intérieur duquel un piston 8 est apte à décrire un mouvement de va-et-vient, ces éléments 6 et 8 délimitant à eux deux une chambre de combustion 10. Par ailleurs, une soupape d'admission 12 permet d'autoriser/d'interdire la communication entre la chambre de combustion 10 et un conduit d'admission 14 raccordé à l'ensemble 2, de même qu'une soupape d'échappement 16 permet d'autoriser/d'interdire la communication entre cette chambre de combustion 10 et un conduit d'échappement 18 également raccordé à l'ensemble piston/cylindre 2. Comme on peut clairement l'apercevoir sur la figure unique, le système de recirculation des gaz d'échappement 4 comporte un réservoir de gaz d'échappement 20 uniquement susceptible de communiquer avec la chambre de combustion 10. En d'autres termes, durant le fonctionnement du moteur 1, seuls les gaz contenus dans la chambre de combustion 10 sont susceptibles de pénétrer à l'intérieur du réservoir 20, de la même façon que ces gaz contenus dans le réservoir 20 sont seulement susceptibles de s'échapper vers la chambre de combustion 10. Pour ce faire, le réservoir 20 dispose d'une unique ouverture 22 faisant communiquer l'intérieur de ce réservoir 20 avec la chambre de combustion 10, cette ouverture 22 coopérant avec une soupape de recirculation 24 pilotée de façon à alternativement obturer/libérer cette même ouverture 22. En effet, cette soupape de recirculation 24 est pilotée par un dispositif électromagnétique 26 ou mécanique (système à came par exemple) faisant également partie du système de recirculation 4, le dispositif 26 étant lui-même commandé électriquement par une unité de commande 28. Par ailleurs, il est précisé à titre indicatif que le réservoir 20 peut également comporter un passage 30 traversé de façon étanche par la soupape 24, comme cela est visible sur la figure unique. Bien entendu, le passage 30 est capable de supporter un mouvement de va-et-vient de la soupape de recirculation 24, mais n'autorise aucun échange gazeux avec l'extérieur du réservoir 20. D'autre part, le réservoir 20 est représenté comme communiquant directement avec la chambre de combustion 10 par l'intermédiaire de l'ouverture 22, mais il pourrait également être prévu un conduit raccordant ces deux éléments 10,20, sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce dernier cas, il ne serait naturellement plus nécessaire de prévoir de passage 30 dans le réservoir 20. 2866388 8 L'unité de commande 28 est réglée de manière à autoriser le fonctionnement décrit ci-dessous. Durant un cycle de fonctionnement de l'ensemble piston/cylindre 2 représenté, la soupape de recirculation 24 est tout d'abord commandée de manière à libérer l'ouverture 22, de sorte que les gaz d'échappement se situant à l'intérieur de la chambre de combustion puissent commencer à pénétrer dans le réservoir 20. Cette commande s'effectue lors d'une phase de détente, de préférence vers la fin de celle-ci, mais lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 10 est encore supérieure à la pression d'admission. Ensuite, durant la phase d'échappement suivant la phase de détente susmentionnée, la soupape de recirculation 24 est commandée de manière à obturer l'ouverture 22, de sorte qu'une partie des gaz d'échappement est alors enfermée dans le réservoir 20. Cette commande s'effectue avant que la pression des gaz d'échappement situés dans le cylindre 6 ne soit supérieure à la pression d'admission. Lors de la phase d'admission suivant la phase d'échappement indiquée cidessus, la soupape 24 est à nouveau commandée de façon à libérer l'ouverture 22, de sorte que les gaz d'échappement préalablement enfermés à l'intérieur du réservoir 20 puissent commencer à pénétrer dans la chambre de combustion 10, à l'intérieur de laquelle de l'air pénètre également depuis le conduit d'admission 14. Pendant cette phase d'admission, la soupape de recirculation 24 reste ouverte durant un temps d'ouverture permettant d'obtenir un taux de recirculation des gaz d'échappement désiré. En effet, il est facile d'atteindre le taux de recirculation voulu, dans la mesure où la quantité de gaz d'échappement injectée dans la chambre de combustion 10 est directement dépendante du temps d'ouverture de la soupape de recirculation 24 durant la phase d'admission. Ainsi, une fois que le temps d'ouverture est écoulé, l'unité de commande 28 est réglée de telle sorte qu'elle ordonne la fermeture de la soupape 24, et donc l'obturation de l'ouverture 22 prévue dans le réservoir 20. Cette ouverture 22 reste donc obturée jusqu'à la phase de détente suivante, durant laquelle une nouvelle commande ordonne la libération de cette même ouverture 22, comme décrit précédemment. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au système de recirculation des gaz d'échappement 4 et au moteur à combustion interne 1 qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. REVENDICATIONS 1. Système de recirculation des gaz d'échappement (4) d'un moteur à combustion interne (1), ledit système comportant un réservoir de gaz d'échappement (20) communiquant avec une chambre de combustion (10) du moteur (1) par l'intermédiaire d'une soupape de recirculation (24), ladite soupape (24) étant commandée de manière à successivement s'ouvrir pendant une phase de détente de sorte que les gaz d'échappement pénètrent à l'intérieur du réservoir (20), se fermer durant une phase d'échappement, se réouvrir durant une phase d'admission de sorte que les gaz d'échappement stockés à l'intérieur du réservoir (20) se mélangent avec l'air admis dans ladite chambre de combustion (10), puis se refermer durant cette même phase d'admission, caractérisé en ce que ledit réservoir de gaz d'échappement (20) communique uniquement avec ladite chambre de combustion (10). 2. Système de recirculation des gaz d'échappement (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de recirculation (24) est commandée de telle sorte que durant la phase d'admission, le temps d'ouverture de cette soupape de recirculation (24) permet d'obtenir un taux de recirculation des gaz d'échappement désiré. 3. Système de recirculation des gaz d'échappement (4) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite soupape de recirculation (24) est pilotée par un dispositif électromagnétique (26) ou mécanique. 4. Système de recirculation des gaz d'échappement (4) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système électromagnétique (26) ou mécanique est commandé par une unité de commande (28). 5. Moteur à combustion interne (1) comportant au moins un ensemble piston/cylindre (2) , caractérisé en ce que chaque ensemble piston/cylindre (2) est associé à un système de recirculation des gaz d'échappement (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes.