Brevet FR2880075A1 — publié le 20060630

Moteur à combustion interne à injection indirecte L'invention concerne un moteur à combustion interne notamment pour véhicule automobile, à allumage commandé, à aspiration naturelle ou suralimentée et à injection indirecte, et notamment à injection indirecte d'essence. Par injection indirecte, on entend que le carburant, en particulier l'essence, est injecté dans la tubulure d'admission, en amont des soupapes d'admission donc en dehors des cylindres. On peut se référer par exemple au document FR 2 712 028 sur ce point. La formation du mélange en phase de démarrage à froid et de mise en action à froid des moteurs à combustion interne, en injection indirecte d'essence, est un sujet très délicat à traiter. En effet le carburant injecté dans les conduits d'admission de la culasse au moment du démarrage à froid, et pendant les premières minutes de rotation (mise en action à froid), impacte les parois froides des conduits d'admission. La température des parois est alors faible, le carburant ne se vaporise pratiquement pas. La formation du mélange est alors médiocre et grève lourdement les quantités de polluants (HC) émis pendant cette phase de mise en action du moteur. Pour garantir une richesse constante dans le moteur, le contrôle moteur injecte plus de carburant que nécessaire afin d'établir un film d'essence stable au niveau des parois de l'admission. Ce fonctionnement à froid est dommageable en termes d'émission de polluants (HC) sur les cycles de conduite (tel qu'on le mesure sur un cycle de conduite normalisé dit NMVEG ) et a un poids très important sur les émissions de polluants produites sur tout le cycle. Il apparaît donc opportun de favoriser l'évaporation de carburant, principalement en phase de démarrage à froid et de mise en action, avant et pendant les premières minutes de rotation du moteur. Le document US 4 332 221 propose un système de refroidissement d'un moteur selon lequel le circuit de refroidissement comporte un produit à changement de phase exothermique, tel que l'acétate de sodium. En cas de démarrage à froid, des vannes isolent la partie du circuit intéressante le moteur et le changement de phase est déclenché par inoculation dans le circuit isolé, ce qui permet de libérer de la chaleur pendant le démarrage. Le document US 5 307 780 propose de chauffer l'air d'admission d'un moteur thermique par utilisation d'acétate de sodium pour aider au démarrage à froid. Le document JP05106413 propose de remplir les têtes des soupapes d'admission d'acétate de sodium. Ainsi lors du démarrage à froid, l'impact des soupapes sur leur siège déclenche la cristallisation de la solution. La chaleur ainsi diffusée favorise la vaporisation du carburant déposé sur les soupapes. Le document JP11182393 propose de réduire les frottements entre pistons et cylindres par une méthode similaire. Chaque cylindre est entouré d'un mélange d'eau et d'acétate de sodium. La cristallisation est obtenue par décharge électrique. Ce système permet dans les cas de démarrage à froid de chauffer les cylindres et de limiter les frottements. Toutes ces solutions ne sont pas spécifiquement adaptées à la question de l'injection indirecte et peuvent conduire par ailleurs à des complications inutiles comme l'interposition de vannes dans le circuit de refroidissement. L'invention a pour but de proposer une solution ne présentant pas ces inconvénients. L'invention atteint son but grâce à une culasse de moteur à 2880075 3 combustion interne à injection indirecte, comportant au moins un conduit d'admission d'air à parois formées dans la culasse, des passages de circulation de fluide de refroidissement et des passages de circulation de fluide de lubrification et des moyens de chauffage au moins temporaires de l'air d'admission situés dans la culasse autour d'au moins une partie des parois du conduit d'admission, constitués par une cavité de la culasse au sein de laquelle se trouve un produit à changement de phase exothermique dont le changement de phase est commandable à distance, caractérisée en ce que ladite cavité est indépendante des passages de circulation de fluide de refroidissement. Ainsi, selon l'invention et contrairement notamment à l'enseignement du document US 4 332 221, le circuit de refroidissement et la cavité de réchauffement constituent des entités séparées et il n'est pas nécessaire de prévoir des électrovannes pour isoler une partie de circuit. De plus, selon l'invention, les cavités de réchauffement peuvent être placées exactement autour de la paroi du conduit d'admission et sont donc plus efficaces pour la vaporisation de l'essence. Pour ce faire, la culasse est constituée d'un nouveau noyau de fonderie indépendant, en plus de ceux habituellement utilisés (eau et huile). Ce noyau est situé autour des conduits d'admission, entre les conduits et les noyaux d'eau et d'huile. Avantageusement, le produit à changement de phase exothermique utilisé est une solution saturée d'acétate de sodium, comme déjà connu dans ces applications. Cette solution est relativement instable: il suffit d'envoyer une onde (électrique ou mécanique) dans ce liquide pour déstabiliser le produit et le faire cristalliser, ce qui dégage de la chaleur (jusqu'à 50 C). Dans le cadre d'un démarrage à froid (eau, huile et moteur froid), au moment de la mise en place de la clef de contact, une impulsion mécanique ou électrique contrôlée par le contrôle moteur déclenche la cristallisation du liquide dans le noyau de la culasse, et diffuse de la chaleur. Les conduits d'admission chauffent, ce qui permet la vaporisation et donc la préparation du mélange. Le phénomène de mouillage des parois est ainsi limité, voire supprimé. Lorsque le moteur est chaud, la solution se liquéfie grâce à la température environnante des parois. C'est la phase de régénération. Le mélange est alors prêt pour un nouveau démarrage à froid. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: -la figure unique est une coupe verticale d'une culasse au niveau d'un conduit d'admission. La figure montre une culasse 1 dans laquelle est formé au moins un conduit d'admission 2 fermé à sa partie inférieure par le clapet d'une soupape d'admission 3 dont la levée est commandée par un arbre à came 4. L'injection d'essence se fait dans le conduit d'admission grâce à un injecteur 5 situé en amont de la soupape 3. De manière connue, la culasse comporte des passages de circulation d'eau de refroidissement 6 et d'huile de lubrification 7 obtenus lors du moulage de la culasse par le placement de noyaux appropriés. Selon l'invention, la culasse 1 comporte aussi des cavités indépendantes 8 entourant au moins une partie des parois du conduit d'admission 2. Ces cavités 8 sont remplies d'un produit à changement de phase exothermique, et notamment d'acétate de sodium. Le changement de phase est provoqué par une onde électrique ou percussive causée par un dispositif 9 relié par une ligne de commande 10 à un dispositif de commande du moteur. REVENDICATIONS 1) Culasse de moteur à combustion interne à injection indirecte, comportant au moins un conduit d'admission d'air (2) à parois formées dans la culasse (1), des passages (6) de circulation de fluide de refroidissement et des passages (7) de circulation de fluide de lubrification et des moyens de chauffage au moins temporaires situés dans la culasse autour d'au moins une partie des parois du conduit d'admission (2) et constitués par une cavité (8) de la culasse au sein de laquelle se trouve un produit à changement de phase exothermique dont le changement de phase est commandable à distance, caractérisée en ce que ladite cavité (8) est indépendante des passages (6) de circulation de fluide de refroidissement. 2) Culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le produit à changement de phase exothermique est une solution d'acétate de sodium.