Brevet FR2916809A3 — publié le 20081205

FR 2916809 A3 20081205 FR 0755364 A 20070531 "Dispositif d'admission de démarrage à froid pour un moteur thermique de véhicule automobile" L'invention concerne un dispositif d'admission pour un moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'admission pour un moteur thermique de véhicule automobile, du type qui comporte au moins une culasse comportant au moins un conduit principal d'admission d'air débouchant dans une chambre de combustion par l'intermédiaire d'au moins une soupape io associée, ledit dispositif comportant des moyens de conditionnement du carburant au démarrage à froid. On connaît de nombreux exemples de dispositifs de ce type. De tels dispositifs sont destinés à remédier aux problèmes 15 de pollution que rencontrent les moteurs thermiques lors de leur démarrage à froid. En effet, dans un moteur thermique conventionnel, le carburant injecté et l'air d'admission lors du démarrage à froid sont introduits dans la chambre de combustion à température 20 ambiante. Il en résulte une mauvaise vaporisation du carburant, essentiellement, qui se traduit par un phénomène de mouillage des parois de la chambre de combustion. Cela interdit une combustion homogène du mélange d'un part, et génère la production de vapeur de carburant après la combustion d'autre 25 part. Ceci implique de fortes émissions de polluants, principalement des hydrocarbures imbrûlés, pendant les premières minutes de fonctionnement du moteur. Diverses solutions techniques ont jusqu'ici été proposées pour remédier à cet inconvénient avec pour but d'introduire dans 30 la chambre de combustion un mélange homogène d'air et de carburant vaporisé. Le document JP-7119587 décrit et représente un dispositif d'admission dans lequel l'air d'admission est dérivé du conduit 2 principal d'admission vers une chambre dans lequel il est chauffé au niveau d'un injecteur spécifique. Toutefois, l'air n'est chauffé qu'au voisinage de l'injecteur et le mélange n'est dont qu'imparfaitement réchauffé. De fait, du carburant en phase liquide subsiste dans le mélange. Le document FR-A-2.706.184 décrit et représente un dispositif comportant un élément chauffant, placé dans le conduit principal d'admission, sur lequel le carburant est projeté par un injecteur. L'air n'est chauffé qu'au voisinage de l'élément io chauffant et le mélange n'est dont qu'imparfaitement réchauffé. De ce fait, du carburant en phase liquide subsiste aussi dans le mélange. Le document FR-A-2.880.075 décrit et représente un dispositif dans lequel les parois du conduit principal d'admission 15 sont chauffées par une solution d'acétate de sodium. Le mélange qui circule en partie centrale du conduit principal d'admission n'est qu'imparfaitement vaporisé et comporte encore du carburant en phase liquide. Le document GB-A-2.281.101 décrit et représente un 20 dispositif dans lequel un injecteur débite du carburant dans une cavité chauffée alimentée en air sous pression. Le chauffage du mélange dépend pour beaucoup de la répartition du mélange dans la cavité, et cette répartition n'est pas contrôlée, de sorte que du carburant en phase liquide subsiste dans le mélange. 25 Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un dispositif du type décrit précédemment, dans lequel les moyens de préparation de gaz d'admission au démarrage à froid comportent des moyens de chauffage et de brassage tourbillonnaire du mélange carburé, aptes à favoriser la 30 production d'un mélange carburé ne comportant plus de carburant en phase liquide. 3 Dans ce but, l'invention propose un dispositif du type décrit précédemment, caractérisé en ce que les moyens de préparation de gaz d'admission au démarrage à froid comportent au moins : - un moyen amont de prélèvement d'air d'admission dans le conduit principal d'admission d'air - un moyen d'introduction de l'air dans une chambre de préparation associée, et - un moyen d'injection de carburant dans la chambre de préparation destiné à obtenir un mélange d'air et de carburant, io - un moyen de brassage tourbillonnaire du mélange, et - un moyen de réchauffage du mélange, et - un moyen aval de réintroduction du mélange dans le conduit d'admission. Selon d'autres caractéristiques de l'invention 15 -le moyen amont de prélèvement d'air d'admission comporte un premier conduit amont de prélèvement qui communique avec le conduit principal d'admission d'air et un volet aval d'obturation du premier conduit principal d'admission d'air, - le moyen d'introduction dans la chambre de préparation 20 comporte au moins un second conduit amont dont une première extrémité communique avec le premier conduit amont de prélèvement d'air et dont une seconde extrémité débouche dans la chambre cylindrique de préparation, - le moyen d'injection de carburant comporte au moins un 25 injecteur dont une buse de pulvérisation de carburant débouche dans la chambre de préparation pour mélanger le carburant à l'air admis dans la chambre de préparation. - le moyen de brassage tourbillonnaire du mélange comporte une chambre de préparation de forme cylindrique et 30 deux seconds conduits amont dont des premières extrémités communiquent avec le premier conduit amont de prélèvement d'air et dont des secondes extrémités débouchent tangentielle-ment dans la chambre cylindrique de préparation par 4 l'intermédiaire d'orifices diamétralement opposés pour provoquer un écoulement tourbillonnaire permettant le brassage du mélange, - le moyen de réchauffage du mélange comporte au moins une paroi interne chauffante de la chambre de préparation, - la paroi interne chauffante est agencée suivant toute la périphérie interne de la chambre cylindrique et sur une paroi d'extrémité de la chambre cylindrique opposée à une paroi d'extrémité recevant l'injecteur et elle comporte au moins une résistance électrique, io - le moyen aval de réintroduction du mélange dans le conduit d'admission comporte un conduit aval de réintroduction qui communique avec la chambre de préparation et avec le conduit principal d'admission d'air en aval du moyen amont de prélèvement d'air d'admission, 15 - le conduit aval de réintroduction d'air débouche tangentiellement dans la chambre cylindrique de préparation dans le sens de l'écoulement tourbillonnaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la 20 compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de détail en coupe d'une culasse comportant un dispositif d'alimentation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe par le plan 2-2 de la 25 figure 1 de la chambre de préparation ; - la figure 3 est une vue en coupe par le plan 3-3 de la figure 1 de la chambre de préparation. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions 30 similaires. On a représenté à la figure 1 un dispositif 10 d'admission pour un moteur thermique (non représenté) de véhicule automobile. De manière connue, le dispositif 10 comporte au moins une culasse 12 comportant au moins un conduit principal 14 d'admission d'air débouchant dans une chambre 16 de combustion par l'intermédiaire d'au moins une soupape 18 5 associée. La chambre 16 de combustion est par exemple dite "à injection directe" et reçoit un injecteur principal 20. De manière connue, le dispositif 10 comporte des moyens 22 de préparation de gaz "G" d'admission lors du démarrage à froid. io Conformément à l'invention, les moyens 22 de préparation de gaz d'admission au démarrage à froid comportent au moins : - un moyen amont 24 de prélèvement d'air d'admission dans le conduit 14 principal d'admission d'air, - un moyen d'introduction 26 de l'air dans une chambre de 15 préparation 28 associée, - un moyen 30 d'injection de carburant dans la chambre de préparation 28 destiné à obtenir un mélange d'air et de carburant, - un moyen 32 de brassage tourbillonnaire du mélange, et - un moyen 34 de réchauffage du mélange, et 20 - un moyen 36 aval de réintroduction du mélange dans le conduit d'admission 14. Plus particulièrement, le moyen 24 amont de prélèvement d'air d'admission comporte un premier conduit 38 amont de prélèvement qui communique avec le conduit principal 14 25 d'admission d'air et un volet aval 40 d'obturation du premier conduit principal 14 d'admission d'air. Le moyen 24 a donc pour fonction de dévier au moins une partie, voire la totalité, de l'air d'admission admis dans le conduit principal 14 d'admission. Le moyen d'introduction 26 dans la chambre 28 de 30 préparation comporte au moins un second conduit 26 amont dont une première extrémité 42 communique avec le premier conduit 38 amont de prélèvement d'air et dont une seconde extrémité 44 débouche dans la chambre cylindrique 28 de préparation. Pour permettre l'obtention d'un mélange carburé, le moyen d'injection 30 est constitué d'au moins un injecteur 30 dont une buse 45 de pulvérisation de carburant débouche dans la chambre de préparation 28 pour mélanger le carburant à l'air admis dans la chambre 28 de préparation. Pour permettre un brassage du mélange carburé ainsi réalisé, comme l'illustrent les figures 2 et 3, le moyen 32 de brassage tourbillonnaire du mélange comporte une chambre 28 de préparation de forme cylindrique et deux seconds conduits 26 to amont dont des premières extrémités 42 communiquent avec le premier conduit 38 amont de prélèvement d'air et dont des secondes extrémités 44 débouchent tangentiellement dans la chambre 28 cylindrique de préparation par l'intermédiaire d'orifices 46 diamétralement opposés pour provoquer un écoule- 15 ment tourbillonnaire "T" permettant le brassage du mélange. Ce brassage du mélange, combiné avec le moyen 34 de réchauffage du mélange, permet de réaliser un mélange carburé uniforme tant en densité qu'en température. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention le moyen 20 34 de réchauffage du mélange comporte au moins une paroi 48 interne chauffante de la chambre 28 de préparation. L'écoulement tourbillonnaire "T" du mélange est donc en ceci avantageux qu'il permet au mélange de venir lécher la paroi 48 interne chauffante de la chambre de préparation, favorisant 25 ainsi les échanges thermiques entre ladite paroi 48 chauffante et le mélange carburé. De préférence, la paroi interne 48 chauffante est agencée suivant toute la périphérie interne 50 de la chambre cylindrique 28 et sur une paroi d'extrémité 52 de la chambre cylindrique 28 30 opposée à une paroi 54 d'extrémité recevant l'injecteur 30. Tout mode de réalisation connu de l'état de la technique peut convenir à la bonne mise en oeuvre de la paroi interne 48 7 chauffante, mais de préférence celle-ci comportera au moins une résistance électrique. Par ailleurs, le moyen aval 36 de réintroduction du mélange dans le conduit 14 d'admission comporte un conduit aval de réintroduction 36 qui communique avec la chambre de préparation 28 et avec le conduit principal 14 d'admission d'air en aval du moyen amont 24 de prélèvement d'air d'admission. De préférence, le conduit aval 36 de réintroduction d'air débouche tangentiellement dans la chambre cylindrique 28 de io préparation dans le sens de l'écoulement tourbillonnaire, pour permettre une homogénéisation du mélange carburé. Il sera compris que le moyen 24 amont de prélèvement d'air d'admission et l'injecteur 30 seront mis en oeuvre de préférence lors des phases de démarrage du moteur associé de 15 manière à fournir dès les premiers cycles de fonctionnement un mélange carburé optimal, puis le moyen 24 amont de prélèvement d'air d'admission et l'injecteur 30 seront mis hors service dès lors que le conduit principal d'admission et la culasse 12 auront atteint une température suffisante propre à rendre possible l'utilisation 20 de l'injecteur principal 20. Cette conception trouve à s'appliquer à tous types de moteur à injection de carburant, qu'il s'agisse de moteurs à injection directe du type de celui qui a été représenté aux figures, ou de moteur à injection indirecte (non représenté) comportant un 25 injecteur extérieur à la chambre de combustion 16. L'invention permet donc de réduire fortement la pollution d'un moteur thermique dans ces cycles de démarrage. REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) d'admission pour un moteur thermique de véhicule automobile, du type qui comporte au moins une culasse (12) comportant au moins un conduit (14) principal d'admission d'air débouchant dans une chambre (16) de combustion par l'intermédiaire d'au moins une soupape (18) associée, ledit dispositif (10) comportant des moyens (22) de préparation de gaz d'admission au démarrage à froid, caractérisé en ce que les moyens (22) de préparation de io gaz d'admission au démarrage à froid comportent au moins : - un moyen (24) amont de prélèvement d'air d'admission dans le conduit principal (14) d'admission d'air - un moyen (26) d'introduction de l'air dans une chambre de préparation (28) associée, et 15 - un moyen (30) d'injection de carburant dans la chambre de préparation destiné à obtenir un mélange d'air et de carburant, - un moyen (32) de brassage tourbillonnaire du mélange, et - un moyen (34) de réchauffage du mélange, et - un moyen aval (36) de réintroduction du mélange dans le 20 conduit (14) d'admission. 2. Dispositif (10) d'admission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen (24) amont de prélèvement d'air d'admission comporte un premier conduit (38) amont de prélèvement qui communique avec le conduit principal 25 (14) d'admission d'air et un volet aval (40) d'obturation du premier conduit (14) principal d'admission d'air. 3. Dispositif (10) d'admission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen (26) d'introduction dans la chambre de préparation comporte au moins un second 30 conduit (26) amont dont une première extrémité (42) communique avec le premier conduit (38) amont de prélèvement d'air et dont une seconde extrémité (44) débouche dans la chambre cylindrique de préparation. 4. Dispositif (10) d'admission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'injection de carburant comporte au moins un injecteur (30) dont une buse (45) de pulvérisation de carburant débouche dans la chambre (28) de préparation pour mélanger le carburant à l'air admis dans la chambre (28) de préparation. 5. Dispositif (10) d'admission selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen (32) de brassage tourbillonnaire to du mélange comporte une chambre (28) de préparation de forme cylindrique et deux seconds conduits (26) amont dont des premières extrémités (42) communiquent avec le premier conduit (38) amont de prélèvement d'air et dont des secondes extrémités (44) débouchent tangentiellement dans la chambre cylindrique de 15 préparation par l'intermédiaire d'orifices (46) diamétralement opposés pour provoquer un écoulement tourbillonnaire (T) permettant le brassage du mélange. 6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (34) 20 de réchauffage du mélange comporte au moins une paroi interne chauffante de la chambre (28) de préparation. 7. Dispositif (10) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi interne chauffante est agencée suivant toute la périphérie 25 (50) interne de la chambre cylindrique (28) et sur une paroi d'extrémité (52) de la chambre cylindrique (28) opposée à une paroi d'extrémité (54) recevant l'injecteur (30) et en ce qu'elle comporte au moins une résistance électrique. 8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (36) aval de réintroduction du mélange dans le conduit d'admission comporte un conduit (36) aval de réintroduction qui communique avec la chambre (28) de préparation et avec le conduit (14) i0 principal d'admission d'air en aval du moyen (24) amont de prélèvement d'air d'admission. 9. Dispositif (10) selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le conduit aval (36) de réintroduction d'air débouche tangentiellement dans la chambre (28) cylindrique de préparation dans le sens de l'écoulement (T) tourbillonnaire.