Brevet FR2887299A1 — publié le 20061222

La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un moteur à combustion interne à allumage commandé. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, des moteurs suralimentés avec une injection indirecte d'essence. II est déjà connu par le document FR 2 720 113, un moteur à combustion interne à injection indirecte avec un cylindre et deux tubulures d'admission débouchant chacune dans la chambre de combustion et étant associées à des moyens d'obturation, tels qu'une soupape, pour la mise en communication de chaque tubulure avec la chambre de combustion. Chaque tubulure est équipée d'au moins un moyen d'injection de carburant, comme un injecteur, pour pouvoir introduire du carburant dans la tubulure et obtenir ainsi un mélange carburé au débouché de cette tubulure. Dans ce type de moteur, un mélange carburé est formé en amont de la chambre de combustion dans au moins un conduit pour pouvoir répondre aux conditions de fonctionnement du moteur. Ainsi, pour un fonctionnement du moteur à faible charge, la soupape de l'une des tubulures d'admission est en position de fermeture alors que la soupape de l'autre des tubulures est en position ouverte. Du carburant est injecté en quantité suffisante pour réaliser un mélange carburé homogène proche de la richesse 1 dans la tubulure ouverte. Ce mélange riche est ensuite introduit dans la chambre de combustion pour y être allumé sous l'effet d'un moyen d'allumage, comme une bougie. Pour les charges moyennes du moteur, les deux tubulures sont ouvertes et l'une des tubulures est alimentée en carburant pour obtenir un mélange carburé sensiblement à richesse 1 alors que l'autre des tubulures n'est pas alimenté en carburant. Ceci permet d'avoir une stratification entre le mélange carburé à richesse 1 et le ou les fluides (air et/ou gaz brûlés recirculés) non carburés introduits dans la chambre de combustion par ces tubulures. Dans le cas de fortes charges, les moyens d'obturations des deux tubulures sont également ouverts et ces deux tubulures sont alimentées en carburant de façon à obtenir un mélange homogène avec une richesse voisine de 1 dans la chambre de combustion. Ce type de moteur présente néanmoins des inconvénients non négligeables, notamment en fonctionnement à fortes charges. En effet, le mélange carburé qui est présent dans la chambre de combustion est un mélange homogène avec une richesse qui peut être supérieure à 1 et ne permet pas de limiter les risques de cliquetis. Une telle richesse est propice à une autoinflammation locale (cliquetis) compte tenu de la localisation d'une partie du mélange carburé à distance de la bougie et par conséquent à distance de l'initiation de l'inflammation de ce mélange carburé. En outre, ce type de moteur ne permet pas de fonctionner avec des mélanges carburés avec des richesses inférieures à 0,7, l'inflammation de ce mélange carburé se réalisant difficilement, voire pas du tout. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus grâce à un procédé de commande d'un moteur à combustion qui permette d'utiliser tout le potentiel du moteur tout en évitant de créer des zones favorisant le cliquetis dans la chambre de combustion. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, notamment moteur suralimenté de type essence, comprenant au moins un cylindre d'axe longitudinal XX avec une chambre de combustion, au moins deux moyens d'admission, au moins un moyen d'injection de carburant, au moins un moyen d'échappement et un moyen d'allumage, caractérisé en ce que: - on réalise une charge par l'un des moyens d'admission, - on réalise une autre charge par l'autre des moyens d'admission, - on introduit chacune des charges dans la chambre de combustion avec un mouvement de giration autour d'un axe sensiblement parallèle à celui du cylindre, dit mouvement en "swirl", et dans le prolongement dudit moyen d'admission. On peut introduire lesdites charges avec des mouvements de giration contrarotatifs. On peut réaliser une première charge carburée homogène avec une richesse déterminée par l'un des moyens d'admission et on peut réaliser, par l'autre des moyens d'admission, une autre charge carburée homogène avec une richesse différente de la richesse du premier mélange. On peut placer le moyen d'allumage dans la partie de la chambre contenant la charge carburée avec une richesse la plus élevée. On peut placer le moyen d'allumage dans la partie de la chambre contenant le mélange carburé avec une richesse supérieure ou égale à 1. 15 L'invention concerne également un moteur à combustion interne à allumage commandé, notamment moteur suralimenté de type essence, comprenant au moins un cylindre avec une chambre de combustion, au moins deux moyens d'admission, au moins un moyen d'injection de carburant, au moins un moyen d'échappement et un moyen d'allumage, caractérisé en ce que les moyens d'admission comprennent des tubulures avec une conformation permettant d'obtenir, dans la chambre de combustion, des charges avec des mouvements de giration, chacun des mouvements se réalisant autour d'un axe sensiblement parallèle à celui du cylindre, dit mouvement en "swirl", et dans le prolongement de ladite tubulure. L'une des tubulures peut comprendre un pas hélicoïdal de sens contraire à l'autre des tubulures. Avantageusement, l'une au moins des tubulures peut comprendre un corps hélicoïdal. De manière préférentielle, l'une au moins des tubulures peut comprendre une chapelle hélicoïdale. Le moteur à combustion interne peut comprendre un moyen de séparation 5 entre les deux charges. Le moyen de séparation peut comprendre une cloison de séparation s'étendant dans la chambre de combustion. La cloison de séparation peut comprendre une section rectiligne et une section évasée. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée ci-après à partir d'exemples non limitatifs de 15 réalisation, en se référant aux dessins annexés où : la figure 1 montre schématiquement, vu de dessus, un cylindre d'un moteur utilisant le procédé selon l'invention et - la figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne 2-2 du cylindre de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, un moteur 10 à combustion interne à allumage commandé à injection indirecte d'essence comprend au moins un cylindre 12 d'axe longitudinal XX, comme mieux visible sur la figure 2. Ce cylindre comprend une chambre de combustion 14 délimitée par le haut d'un piston 16, la paroi latérale 18 du cylindre et, en regard du haut du piston, la surface 20 d'une culasse 22 venant habituellement fermer le cylindre. La culasse porte deux moyens d'admission 24 et 26, séparés l'un de l'autre et l'un à coté de l'autre, et au moins un moyen d'échappement, ici deux moyens d'échappement 28 et 30. Les moyens d'admission comprennent chacun une tubulure 32, 34 portant un moyen d'obturation du débouché 33, 35 de la tubulure dans la chambre de combustion, comme une soupape 36, 38. Un moyen d'alimentation en carburant, tel qu'un injecteur 40 et 42, permet d'introduire du carburant, en amont de la soupape d'admission, dans chaque tubulure qui le porte. Les moyens d'échappement comprennent chacun une tubulure d'échappement 44 et 46 munie d'une soupape d'échappement 48 et 50. Comme illustré sur la figure 1, de manière préférentielle, les moyens d'admission et d'échappement sont disposés d'une manière telle qu'un moyen d'échappement soit sensiblement en vis-à-vis d'un moyen d'admission en étant compris dans la même portion de cylindre et plus particulièrement dans un même demi-cylindre. Pour cela, il est prévu de séparer virtuellement la chambre de combustion du cylindre en deux parties par un plan vertical passant par l'axe XX et se développant selon la direction de l'axe YY de la figure 1 en délimitant ainsi deux demi-cylindres Cl et C2, le demi-cylindre Cl étant situé à gauche de la figure 1 alors que le demi-cylindre C2 est à droite. Chaque demi cylindre contient donc un moyen d'admission et un moyen d'échappement, respectivement 24, 28 et 26, 30. La culasse porte également un moyen d'allumage 52, comme une bougie, pour assurer l'inflammation du mélange carburé présent dans la chambre de combustion. Cette bougie est avantageusement placée dans le demi-cylindre Cl pour des raisons qui seront explicitées dans la suite de la description. La tubulure d'admission 32 possède une conformation telle qu'elle permette de donner un mouvement de giration S1 à la charge introduite dans la chambre de combustion 14. Ce mouvement de giration, plus connu sous le terme anglo-saxon de "swirl", est un mouvement de rotation de la charge dans le prolongement de la tubulure d'admission 32 et autour d'un axe vertical sensiblement parallèle à l'axe vertical XX du cylindre 12. La tubulure d'admission 34 dans l'autre demi-cylindre C2 a également une conformation qui permet d'obtenir une charge dans la chambre de combustion avec un mouvement de rotation S2 de type "swirl". A titre d'exemple, pour obtenir un tel mouvement de "swirl", soit le corps 54, 56 des tubulures d'admission a un développé hélicoïdal jusqu'au débouché 33, 35, soit l'extrémité 58, 60 des tubulures d'admission raccordées à la culasse 22, plus communément appelée chapelle, a une configuration en hélice. Il est prévu que l'un des corps des tubulures et/ou l'une des chapelles de ces tubulures présente un pas d'hélice qui soit contraire à l'autre des corps et/ou à l'autre des chapelles de manière à obtenir deux mouvements de giration des charges SI et S2 contrarotatifs dans la chambre de combustion. Cette rotation en sens inverse a pour avantage majeur de limiter voire d'empêcher le mélange des deux charges dans la chambre de combustion. Pour des raisons de simplification, il est fait état de "charge" tant pour de l'air suralimenté ou non suralimenté admis dans la chambre que pour l'admission d'un mélange d'air et de gaz brûlés recirculés (EGR) ou d'un mélange d'air et/ou de gaz brûlés recirculés avec un carburant. Avantageusement, il est prévu de placer un moyen de séparation 62 entre les deux moyens d'admission. Ce moyen empêche que la rotation de la charge sortant de l'un des moyens d'admission perturbe la rotation de la charge sortant de l'autre des moyens d'admission. De plus, ce moyen de séparation permet de guider ces deux charges pendant toute la phase d'admission du moteur tout en favorisant le mouvement de rotation de ces deux fluides. Plus précisément, ce moyen de séparation 62 peut être placé sur le haut du piston 16, telle que montré en traits pointillés sur la figure 2, ou sur la surface 20 de la culasse 22 et entre le débouché 33, 35 des deux moyens d'admission. Dans les deux localisations prévues, ce moyen de séparation comprend les mêmes éléments constitutifs. Dans le cas d'une localisation sur la surface 20 de la culasse 22, ce moyen de séparation comprend une cloison 64 s'érigeant à partir de la surface 20 en direction du piston 16 et ayant une hauteur telle que l'extrémité libre de cette cloison se situe au voisinage de la jonction entre le corps du cylindre et la culasse. Avantageusement, cette cloison s'étend radialement selon l'axe YY à partir de la paroi 18 du cylindre jusqu'au voisinage de l'axe XX du cylindre en ayant des flancs incurvés 66, 68 dont la concavité est dirigée vers la soupape qui lui fait face. Préférentiellement et comme mieux visible sur la figure 1, cette cloison présente une première section rectiligne 70 à partir du voisinage de l'axe XX et qui se raccorde à une section évasée 72 dont la partie la plus large se situe au voisinage de la paroi du cylindre. Ainsi, en fonctionnement lors de la phase d'admission du moteur, les soupapes d'échappement 48 et 50 sont conventionnellement fermées et les soupapes d'admission 36 et 38 sont ouvertes. Un fluide d'admission, comme de l'air suralimenté ou un mélange d'air suralimenté et de gaz brûlés recirculés (EGR), circule dans les tubulures d'admission 32 et 34. Les injecteurs de carburant 40 et 42 sont commandés de manière telle qu'une charge de richesse différente soit introduite par chaque moyen d'admission. Ainsi, à titre d'exemple, l'injecteur 40 est commandé pour injecter dans la tubulure 32 une quantité de carburant suffisante pour que le mélange carburé (ou charge) introduit dans la chambre de combustion 14 soit un mélange riche ou pour le moins à la stoechiométrie, c'est-à-dire avec une richesse supérieure ou égale à 1, avec un sens de rotation SI. L'autre injecteur 42 est commandé pour que l'introduction du carburant dans la tubulure 34 permette d'obtenir un mélange carburé pauvre, c'est-à-dire avec une richesse du mélange inférieure à 1, avec un sens de rotation S2. Grâce aux mouvements de giration des charges SI et S2 contrarotatifs que possèdent les mélanges carburés à la sortie des tubulures 32 et 34, il est obtenu une séparation dans la chambre de combustion de ces deux mélanges carburés entre la partie gauche (demi-cylindre Cl) et la partie droite du cylindre (demi-cylindre C2). De plus, la présence de la cloison 64 avec sa section rectiligne 70 et sa section évasée 72 permet d'isoler les deux charges tout en participant au guidage de la rotation de ces charges vers le haut du piston 16. De ce fait, le mélange carburé riche se situe dans le demi-cylindre Cl qui porte préférentiellement la bougie et la combustion du mélange carburé se produira plus rapidement. La combustion se poursuivra dans l'autre demi-cylindre sans que le phénomène de combustion avec cliquetis puisse se produire. De plus, la richesse globale du mélange carburé dans la chambre de combustion peut être pauvre (inférieur à 0,7), la combustion se déroulant au moins dans la partie Cl de la chambre de combustion. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit mais englobe 5 toutes variantes et tous équivalents. REVENDICATIONS 1) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, notamment moteur suralimenté de type essence, comprenant au moins un cylindre (12) d'axe longitudinal XX avec une chambre de combustion (14), au moins deux moyens d'admission (24, 26), au moins un moyen d'injection de carburant (40, 42), au moins un moyen d'échappement (28, 30) et un moyen d'allumage (52), caractérisé en ce que: - on réalise une charge par l'un des moyens d'admission, - on réalise une autre charge par l'autre des moyens d'admission, - on introduit chacune des charges dans la chambre de combustion (14) avec un mouvement de giration autour d'un axe sensiblement parallèle à celui du cylindre, dit mouvement en "swirl", et dans le prolongement dudit moyen d'admission. 2) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit lesdites charges avec des mouvements de giration (SI, S2) contrarotatifs. 3) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise une première charge carburée homogène avec une richesse déterminée par l'un (24) des moyens d'admission et en ce qu'on réalise, par l'autre (26) des moyens d'admission, une autre charge carburée homogène avec une richesse différente de la richesse du premier mélange. 4) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on place le moyen d'allumage (52) dans la partie (Cl) de la chambre contenant la charge carburée avec une richesse la plus élevée. 5) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on place le moyen d'allumage (52) dans la partie (Cl) de la chambre contenant le mélange carburé avec une richesse supérieure ou égale à 1. 6) Moteur à combustion interne à allumage commandé, notamment moteur suralimenté de type essence, comprenant au moins un cylindre (12) avec une chambre de combustion (14), au moins deux moyens d'admission (24, 26), au moins un moyen d'injection de carburant (40, 42), au moins un moyen d'échappement (28, 30) et un moyen d'allumage (52), caractérisé en ce que les moyens d'admission comprennent des tubulures avec une conformation permettant d'obtenir, dans la chambre de combustion, des charges avec des mouvements de giration (Si, S2), chacun des mouvements se réalisant autour d'un axe sensiblement parallèle à celui du cylindre, dit mouvement en "swirl", et dans le prolongement de ladite tubulure. 7) Moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une des tubulures (32) comprend un pas hélicoïdal de sens contraire à l'autre des tubulures (34). 8) Moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'une au moins des tubulures comprend un corps hélicoïdal (54, 56). 9) Moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce 25 que l'une au moins des tubulures comprend une chapelle hélicoïdale (58, 60). 10) Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de séparation (62) entre les deux charges. 11) Moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de séparation (62) comprend une cloison de séparation (64) s'étendant dans la chambre de combustion. 12) Moteur à combustion interne selon la revendication 11, caractérisé en ce que la cloison (64) comprend une section rectiligne (70) et une section évasée (72).