Brevet FR2884875A1 — publié le 20061027

Système d'alimentation à balayaqe pour moteur essence suralimenté à injection indirecte L'invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne fonctionnant avec de l'essence. Plus particulièrement il s'agit du système de combustion qui est du type suralimenté à injection indirecte. II existe des moteurs fonctionnant à l'essence, à combustion interne à injection directe et suralimenté. La suralimentation est utilisée dans le downsizing , qui est un sous calibrage du moteur. Le downsizing d'un moteur est la réduction de sa cylindrée, tout en conservant un même niveau de puissance, dans le but de réduire la consommation et les émissions de gaz polluant. L'objectif est atteint grâce à la diminution des pertes par frottement, à une utilisation plus optimale du moteur à pleine charge et sur une plus grande plage de régime et à la réduction de son poids. Pour maintenir la puissance, le downsizing fait souvent appel à la suralimentation. La suralimentation est un procédé permettant d'alimenter l'admission du moteur en air sous pression. Plus il y a de l'air dans le moteur, plus il pourra délivrer de la puissance. A l'inverse, les autres possibilités pour gagner en puissance sont soit d'augmenter la cylindrée, soit de faire tourner le moteur à un régime supérieur. Le cliquetis est un phénomène caractérisé par un bruit métallique émis par le moteur. Il est le résultat d'un mauvais contrôle de la combustion. II peut avoir plusieurs origines dont une température trop élevée ou un taux de compression trop élevé qui provoque une auto-inflammation du mélange d'air et d'essence. Le phénomène de cliquetis peut aller jusqu'à provoquer le perçage du piston. Pour éviter le cliquetis, dans les moteurs à injection directe, fonctionnant à l'essence en régime suralimenté, un procédé, dit de balayage, est utilisé. II s'agit de croiser les soupapes d'admission et d'échappement, l'injection de l'essence ayant lieu quasiment à la fermeture de la soupape d'échappement. Le fait de croiser les soupapes, c'est-à-dire d'ouvrir, dans un même intervalle de temps, la soupape d'admission et la soupape d'échappement, permet d'injecter un air frais dans la chambre de combustion du piston pendant l'échappement et de chasser le volume des gaz résiduels. Ce volume de gaz résiduel est le volume présent dans la chambre de combustion lorsque le piston est en position haute. Le procédé de balayage permet de remplacer le volume résiduel, contenant les gaz présents après la combustion, par de l'air frais. Le balayage baisse la température de la chambre de combustion et permet donc d'éviter le cliquetis. Le fait de chasser le volume de gaz résiduel permet également d'avoir un taux d'air frais plus important et donc une meilleure combustion. Toutefois le balayage tel qu'il est réalisé pour un système à injection direct, n'est pas possible pour un moteur à combustion interne fonctionnant à l'essence avec un système d'injection indirecte. Le système d'injection indirecte implique en effet un canal d'injection situé en amont de la soupape d'admission. Le croisement des soupapes d'admission et d'échappement a donc pour conséquence d'envoyer un mélange d'air et de carburant directement à l'échappement, ce qui provoque une augmentation de la consommation en essence et une augmentation de la pollution. D'autre part, en comparant les deux systèmes, il ressort qu'un inconvénient de l'utilisation de l'injection directe par rapport à l'injection indirecte est l'utilisation d'un injecteur beaucoup plus puissant, nécessitant un pilote ayant un temps de réponse très performant. L'ensemble a une incidence sur le coût du moteur, ce choix résultant de la durée de la phase d'injection beaucoup plus courte lors d'un système à injection directe. II existe des moteurs fonctionnant à l'essence utilisant une alimentation stratifiée, afin d'avoir une meilleure combustion et donc un meilleur rendement qui participe à diminuer la consommation et les gaz polluants. Le brevet US4570590 décrit notamment un système d'admission avec trois conduits. Ce document décrit un cycle de combustion classique, pour moteur à injection indirecte, sans balayage et n'utilisant pas la suralimentation. Dans ce système un conduit d'alimentation en air se divise en trois conduits. Deux conduits, dont un activé ou non, servent à introduire un tourbillon d'air, plus ou moins important, dans une chambre de combustion. Le troisième conduit est le conduit d'admission du mélange d'air et d'essence, l'extrémité en amont du conduit d'admission ayant une position fermée ou ouverte. L'ouverture en amont du conduit d'admission sert à mieux expulser le mélange dans la chambre de combustion. Le système fonctionne donc sur le principe d'une expulsion du mélange, fonctionnant respectivement avec un tourbillon d'air normal ou doublé, l'admission ainsi réalisée, alors que l'échappement est fermé, présentant une haute stratification à bas régime comme à haut régime. La technique de stratification est cependant une technique d'admission différente du balayage. De plus la suralimentation n'est pas prévue dans ce système, les valves papillon de fermeture en amont du conduit d'admission ou du conduit additionnel d'alimentation en air ne pouvant certainement pas fonctionner à forte pression. La présente invention a donc pour objet de pallier plusieurs inconvénients de l'art antérieur en créant un ensemble permettant d'effectuer un balayage de la chambre de combustion dans un moteur à combustion interne, fonctionnant à l'essence avec un système d'injection indirecte. Cet objectif est atteint grâce à un système d'admission à balayage pour moteur à essence suralimenté à injection indirecte, comprenant au moins un conduit d'alimentation en air forcé et coopérant avec au moins un conduit d'échappement fermé par une soupape d'échappement, caractérisé en ce que le conduit d'admission en air forcé se divise d'une part en au moins un conduit d'admission d'un mélange d'air et de carburant comportant un injecteur en amont d'une soupape d'admission et d'autre part en au moins un conduit de balayage fermé par une soupape de balayage, et en ce qu'il comprend des moyens de synchroniser l'ouverture des soupapes de balayage et d'admission par rapport à l'ouverture de la soupape d'échappement. Selon une autre particularité, la soupape d'échappement et la 30 soupape de balayage sont ouvertes simultanément durant un laps de temps. Selon une autre particularité, l'ouverture de la soupape d'admission a lieu quasiment à la fermeture de la soupape d'échappement. Selon une autre particularité, l'injection a lieu dans le ou les conduits d'admission lorsque la ou les soupapes d'admission sont fermées. Selon une autre particularité, la commande de la soupape de balayage peut être désactivée, la soupape de balayage restant fermée lorsque la commande est désactivée. Selon une autre particularité, les soupapes sont commandées par un arbre à cames, la came commandant la soupape de balayage étant débrayable. Selon une autre particularité, le départ du conduit de balayage dans 10 le conduit d'alimentation en air a lieu en amont de l'injecteur se trouvant dans le conduit d'admission. Selon une autre particularité, le système comporte un conduit de balayage central et deux conduits d'admission latéraux. Selon une autre particularité, le système comporte un conduit de 15 balayage latéral et deux conduits d'admission. Selon une autre particularité, le système comporte deux conduits de balayage latéraux et un conduit d'admission central. Selon une autre particularité, le système comporte un ou une pluralité de conduits d'admission. Selon une autre particularité, l'injecteur injecte de l'essence dans un ou dans une pluralité de conduits d'admission. Selon une autre particularité, le système comporte un ou une pluralité de conduits de balayage. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus 25 clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures référencées ci-dessous: La figure 1 représente un exemple de configuration pour un balayage latéral. La figure 2 représente un exemple de configuration pour un balayage 30 central en vue de dessus. La figure 3 représente un exemple de configuration pour un balayage central en vue latérale. La figure 4 représente un exemple de configuration pour un balayage bilatéral. L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1 à 4. Le conduit (CB) de balayage débouche sur la chambre de combustion, une soupape de balayage cloisonnant chambre du conduit (CB) de balayage. En amont du circuit d'air (A), le conduit (CB) de balayage et le conduit (CA) d'admission communiquent librement. L'ouverture (OCB) du conduit de balayage est réalisée en amont de l'injecteur (IN) se trouvant dans le conduit (CA) d'admission. Le conduit (CA) d'admission débouche sur la chambre de combustion, une soupape d'admission cloisonnant la chambre du conduit (CA) d'admission. Lorsque la soupape d'admission est fermée, l'essence est injectée dans le conduit (CA) d'admission, le mélange est ensuite introduit dans la chambre de combustion à l'ouverture de la soupape d'admission. La soupape d'admission est ouverte lors de la phase d'admission. Le conduit (CB) de balayage ne contient pas d'essence mais uniquement de l'air. Le mélange (M) d'air et d'essence n'est donc réalisé que dans le conduit (CA) d'admission. Le balayage a lieu à bas régime et résulte de l'ouverture dans un même intervalle de temps de la soupape de balayage et de la soupape d'échappement. La commande de la soupape de balayage est mécaniquement débrayable et lorsqu'elle n'est pas commandée, la soupape de balayage reste fermée. L'ouverture de la soupape de balayage permet d'introduire de l'air (A) frais en même temps que les gaz d'échappement sont évacués. Le balayage apporte une meilleure combustion, puisque le volume de gaz résiduel est évacué et remplacé par de l'air (A) frais, et de plus la température globale du mélange dans la chambre de combustion diminue car le volume résiduel de gaz brûlés évacués a une température supérieure à l'air (A) frais introduit. Le balayage contribue donc à abaisser la température du mélange dans la chambre de combustion avant l'explosion et lutte ainsi contre l'effet de cliquetis. Une des causes du cliquetis est en effet une température de mélange trop élevée, le mélange pouvant alors s'autoenflammer. Un aspect important de l'invention est que le conduit (CB) de balayage débute suffisamment en amont de l'injecteur (IN) par rapport au sens de circulation de l'air (A). Ceci dans le but d'éviter l'envoi de mélange (M) d'air et d'essence lors du balayage, c'est-à-dire d'éviter d'envoyer un volume de mélange (M) d'air et d'essence non brûlé directement à l'échappement. L'essence injectée dans le conduit d'admission ne doit pas pouvoir aller dans le conduit de balayage. L'ouverture (OCB) du conduit de balayage en amont de l'injecteur (IN) a également pour but de tenir compte du phénomène de backflow. Le phénomène de backflow est une remontée des gaz brûlés dans le conduit (CB) de balayage, se produisant lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de combustion est supérieure à la pression dans le conduit amenant l'air et dans le conduit (CB) de balayage. Une partie des gaz brûlés va donc remonter dans le conduit (CB) de balayage. La pression dans le conduit (CB) de balayage va alors augmenter puis le sens de circulation des gaz à l'intérieur du conduit de balayage va s'inverser. Les gaz brûlés vont être réinjectés, dans la chambre de combustion, et suivis par une injection d'air (A) frais dans la chambre de combustion pour chasser les gaz brûlés. Ce système peut être réalisé avec un ou plusieurs conduits (CB) de balayage et avec un ou plusieurs conduits (CA) d'admission. Des exemples non limitatifs sont donnés avec les figures 1, 2, 3 et 4. La figure 1 représente un balayage latéral: le conduit (CB) de balayage a une position latérale par rapport à la chambre de combustion et le mélange d'air et de carburant est introduit dans la chambre de combustion par deux conduits (CA) d'admission. L'injection a alors lieu sur deux conduits (CA) d'admission simultanément par un même injecteur, lorsque les soupapes d'admission sont fermées. Le départ (OCB) du conduit de balayage a lieu en amont de l'injecteur (IN) pour parer les conséquences du phénomène de backflow. Les figures 2 et 3 représentent un balayage central: le conduit (CB) de balayage a une position centrale par rapport à la chambre de combustion et le mélange d'air et de carburant est introduit dans la chambre de combustion par deux conduits (CA) d'admission latéraux. L'injection a également lieu sur deux conduits d'admission (CA) simultanément par un même injecteur, lorsque les soupapes d'admission sont fermées. Le départ du conduit (CB) de balayage se trouve également en amont de l'injecteur pour parer les conséquences du phénomène de backflow. Un avantage de ce système est en particulier de pouvoir injecter du carburant sur deux conduits (CA) d'admission simultanément comme on peut le voir sur les figures 1, 2 et 3 données à titre d'exemples. La figure 4 représente un balayage bilatéral: deux conduits (CB) de balayage envoient de l'air de chaque côtés de la chambre de combustion et un conduit (CA) d'admission envoie un mélange (M) d'air et d'essence de façon centrale par rapport à la chambre de combustion. On retrouve la même caractéristique, propre à l'invention, qui est que le départ des conduits (CB) de balayage a lieu en amont de l'injecteur (IN) par rapport au sens de circulation de l'air (A). Un autre avantage de l'invention par rapport à système d'injection directe est que le temps d'injection est beaucoup plus long et nécessite un injecteur de type à injection indirecte beaucoup moins coûteux et moins contraignant au niveau des caractéristiques techniques. De plus l'injecteur d'un système à injection directe doit supporter la forte température créée par l'explosion. II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci- dessus. REVENDICATIONS 1. système d'admission à balayage pour moteur à essence suralimenté à injection indirecte comprenant au moins un conduit d'alimentation en air forcé et coopérant avec au moins un conduit d'échappement fermé par une soupape d'échappement, caractérisé en ce que le conduit d'admission en air forcé se divise d'une part en au moins un conduit d'admission d'un mélange d'air et de carburant comportant un injecteur en amont d'une soupape d'admission et d'autre part en au moins un conduit de balayage fermé par une soupape de balayage, et en ce qu'il comprend des moyens de synchroniser l'ouverture des soupapes de balayage et d'admission par rapport à l'ouverture de la soupape d'échappement. 2. système d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'échappement et la soupape de balayage sont ouvertes 15 simultanément durant un laps de temps. 3. système d'admission selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, l'ouverture de la soupape d'admission a lieu quasiment à la fermeture de la soupape d'échappement. 4. système d'admission selon les revendications 1 à 3, caractérisé en 20 ce que, l'injection a lieu dans le ou les conduits d'admission lorsque la ou les soupapes d'admission sont fermées. 5. système d'admission selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, la commande de la soupape de balayage peut être désactivée, la soupape de balayage restant fermée lorsque la commande est désactivée. 6. système d'admission selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, les soupapes sont commandées par un arbre à cames, la came commandant la soupape de balayage étant débrayable. 7. système d'admission selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, le départ du conduit de balayage dans le conduit d'alimentation en air a lieu en amont de l'injecteur se trouvant dans le conduit d'admission. 8. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le système comporte un conduit de balayage central et deux conduits d'admission latéraux. 9. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le système comporte un conduit de balayage latéral et deux conduits d'admission. 10. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le système comporte deux conduits de balayage latéraux et un conduit d'admission central. 11. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le système comporte un ou une pluralité de conduits d'admission. 12. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, l'injecteur injecte de l'essence dans un ou dans une pluralité de conduits d'admission. 13. système d'admission selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, le système comporte un ou une pluralité de conduits de balayage.