Brevet FR2921686A1 — publié le 20090403

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L'invention concerne des dispositifs de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, et plus particulièrement les dispositifs de traitement des gaz d'échappement qui comportent un moyen d'injection de carburant dans la ligne d'échappement. L'injection de carburant dans la ligne d'échappement est utilisée pour le traitement des gaz d'échappement, comme par exemple pour régénérer un filtre à particules, pour purger un piège à NOx, ou encore un piège à SOx. Le moyen d'injection est un moyen supplémentaire par rapport au système d'injection servant à faire fonctionner le moteur, qui se trouve dans la ligne d'échappement. Par ligne d'échappement, on entend l'ensemble des éléments qui se trouvent entre les orifices de soupapes d'échappement du moteur au niveau des chambres de combustion et le tuyau de sortie vers l'atmosphère des gaz d'échappement. Par conséquent, les conduits d'échappement définis dans la culasse du moteur font partie de la ligne d'échappement. Il est connu d'utiliser un moyen d'injection de carburant disposé dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le document EP1138891 propose un dispositif de traitement des gaz d'échappement dans lequel le moyen d'injection comporte un injecteur. Une culasse définit un perçage qui débouche dans un conduit d'échappement, et qui est prévu pour recevoir l'injecteur. L'injecteur, qui se trouve dans la culasse, peut diffuser du carburant directement dans ledit conduit d'échappement. L'inconvénient d'un tel dispositif est que l'injecteur, et plus particulièrement le nez de l'injecteur, peut être au contact des gaz d'échappement. Ceci pose des problèmes de tenue thermomécanique de l'injecteur au fil du temps, et aussi des problèmes d'encrassement. Compte tenu des contraintes thermomécaniques, il est indispensable que cet injecteur se trouve à proximité d'une chambre d'eau de la culasse. De plus, les problèmes d'encombrement au sein de la culasse font qu'il est difficile d'ajouter cet injecteur sur une culasse existante sans en revoir complètement la conception. Les documents US20070033927 et FR2750452 proposent un dispositif de traitement des gaz d'échappement dans lequel le moyen d'injection comporte un injecteur couplé à un conduit. Le conduit peut-être relié à un tube d'échappement ou encore au collecteur d'échappement. L'avantage de ce moyen d'injection est que l'injecteur est déporté des zones à hautes températures, et il ne subit pas de contraintes thermomécaniques. Son fonctionnement peut donc être plus stable dans le temps, sans risque de panne. Cependant, un inconvénient de cette solution est qu'elle demande des pièces supplémentaires, ce qui entraîne un surcoût. L'invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique. L'invention fournit dans ce but un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne qui comporte un moyen d'injection d'un agent réducteur dans la ligne d'échappement ; le moyen d'injection comporte un injecteur et définit au moins un conduit pour l'injection d'un agent réducteur qui débouche dans au moins un conduit d'échappement de la culasse du moteur. Selon l'invention, l'injecteur est fixé au carter cylindres du moteur, et le dispositif définit un canal dans le carter cylindres reliant le conduit à l'injecteur. Selon d'autres aspects de l'invention : le dispositif peut comporter un moyen de refroidissement de l'injecteur ; le moyen de refroidissement peut définir une première chambre de passage d'un fluide de refroidissement ; la chambre peut se trouver dans une zone proche du corps et du nez de l'injecteur ; le fluide est de l'huile, et la chambre se trouve en aval du refroidisseur d'huile du moteur; le moyen de refroidissement peut définir une deuxième chambre traversée par du liquide de refroidissement ; le dispositif peut définir au moins un conduit d'injection par conduit d'échappement de la culasse, le canal reliant l'injecteur à tous les conduits d'injection ; le dispositif peut comporter un moyen de chauffage de l'agent réducteur avant sa diffusion dans un conduit d'échappement. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit. Pour sa compréhension, on se reportera aux figures suivantes : la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 représente une variante de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identique désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 une partie d'un moteur à combustion interne qui comporte une culasse 1 montée sur un carter cylindres 2. Un joint de culasse 3 est disposé entre la face inférieure de la culasse 1 et la face supérieure du carter cylindres 2. Le carter cylindres 2 définit un cylindre 4 dans lequel coulisse un piston 5. La surface supérieure du piston 5, la paroi du cylindre 4 et la face inférieure de la culasse 1 définissent ensemble une chambre de combustion 6. La chambre de combustion communique avec au moins un conduit d'admission 7 et un conduit d'échappement 8. Le conduit d'admission 7 est obturé de manière alternative par une soupape d'admission 7a, alors que le conduit d'échappement 8 est obturé de manière alternative par une soupape d'échappement 8a. La ligne d'échappement commence à l'orifice d'entrée dans la chambre de combustion 6 du conduit d'échappement 8, au niveau de la zone de fermeture de la soupape d'échappement 8a. Elle comporte ainsi le conduit d'échappement 8, ainsi qu'une succession de composants tels qu'un collecteur d'échappement 9, puis des organes de dépollution (non représentés). Le dispositif selon l'invention comporte un moyen d'injection d'un agent réducteur dans la ligne d'échappement. L'agent réducteur peut, par exemple, correspondre à du carburant. Le moyen d'injection définit au moins un conduit 10 formé dans la culasse pour l'injection de l'agent réducteur. Le conduit d'injection 10 débouche dans le conduit d'échappement 8 de la culasse 1 du moteur. Le moyen d'injection comporte un injecteur 11. Selon l'invention, l'injecteur 11 est fixé sur le carter cylindres 2, et le moyen d'injection définit également un canal 12, réalisé dans le carter cylindres 2, et qui relie le conduit d'injection 10 à l'injecteur 11. Conformément à la figure 1, l'injecteur 11 est implanté en partie dans le carter cylindres 2. Un alésage 13 est prévu pour recevoir le nez de l'injecteur 11 et une partie du corps de l'injecteur 11. Un élément d'étanchéité (non représenté) peut être placé entre le corps de l'injecteur 11 et l'alésage 13 pour empêcher d'éventuelles fuites de l'agent réducteur. L'injecteur 11 peut être fixé au carter cylindres 2 par l'intermédiaire de systèmes de bridage d'injecteur tels qu'ils sont connus du spécialiste. Lorsque l'injecteur 11 est fixé sur le carter cylindres 2, le nez de l'injecteur 11 se trouve dans une chambre de réception 14. La chambre de réception 14 communique avec le canal 12. Le canal 12 remonte le long de la paroi du carter cylindres 2 et débouche sur la face supérieure du carter cylindres 2. Le joint de culasse 3 définit un trou de passage de l'agent réducteur placé en regard de l'extrémité du canal 12 lorsque celui-ci est monté avec la culasse 1 sur le carter cylindres 2. Le conduit d'injection 10, qui débouche déjà dans le conduit d'échappement 8, débouche, à son autre extrémité sur la face inférieure de la culasse 1, en regard de l'extrémité du canal 12. L'injecteur 11 se trouve ainsi en dehors d'une zone très contrainte thermiquement tout en diffusant du carburant dans un conduit d'échappement 8 de la culasse 1. Selon un aspect complémentaire de l'invention, le dispositif peut comporter un moyen de refroidissement de l'injecteur 11. Ce moyen de refroidissement permet d'abaisser encore les contraintes thermomécaniques supportées par l'injecteur 11. Le moyen de refroidissement peut définir une première chambre 15 de passage d'un fluide de refroidissement. La première chambre 15 est définie dans une zone proche du corps et du nez de l'injecteur 11. Le fluide peut être de l'huile de lubrification du moteur qui circule notamment dans le carter cylindres 2. Pour un effet optimal du refroidissement de l'injecteur 11, la première chambre 15 peut se trouver directement en aval du refroidisseur d'huile 16 du moteur. Dans le circuit d'huile de lubrification du moteur, après son passage dans le refroidisseur d'huile 16, au moins une partie du débit d'huile est acheminé directement dans la première chambre 15 de refroidissement. Le moyen de refroidissement peut également définir une deuxième chambre 17 traversée par du liquide de refroidissement. La deuxième chambre 17 peut agir en complément de la première chambre 15 de refroidissement qui est traversée par de l'huile de lubrification. Il est également possible d'avoir une seule chambre traversée par du liquide de refroidissement du moteur. Selon un autre aspect complémentaire de l'invention illustré à la figure 2, le dispositif peut définir au moins un conduit d'injection 10 par conduit d'échappement 8 de la culasse 1, l'injecteur 11 étant relié à tous les conduits d'injection 10. Le canal d'injection 12' communique d'une part avec la chambre de réception 14 du nez de l'injecteur 11, et communique avec une pluralité de canaux secondaires 10' formés dans le carter cylindres 2 du moteur. Chaque canal secondaire 10' débouche sur la face supérieure du carter cylindres 2 en regard d'un conduit d'injection 10, et le joint de culasse 3 définit autant de trou de passage de l'agent réducteur qu'il est nécessaire. De cette façon, la vaporisation du carburant est améliorée par le fait du fractionnement de la quantité totale de carburant injecté en fonction du nombre de conduits 8, ce qui permet de bénéficier de meilleures conditions thermiques. Pour améliorer la vaporisation du carburant, le dispositif peut comporter un moyen de chauffage de l'agent réducteur avant sa diffusion dans le conduit d'échappement 8. Le moyen de chauffage peut consister, par exemple, en une bougie 20 du type des bougies d'aide au démarrage des moteurs à combustion interne à allumage spontané, tels les moteurs diesels. Cette bougie largement répandue dans le commerce peut par exemple être vissée dans un logement formé dans la culasse et disposé de sorte qu'au moins une partie de la bougie chauffée électriquement soit en contact avec le carburant circulant dans le conduit d'injection. L'activation de la bougie et l'activation de l'injecteur peuvent être simultanées. Un calculateur du moteur peut ainsi agir sur ces deux composants pour les faire fonctionner ensemble Selon une variante, l'activation de la bougie peut avoir lieu avant l'activation de l'injecteur, selon un temps prédéfini par le calculateur. Le carburant qui arrive au contact de la partie chaude de la bougie peut ainsi se vaporiser plus facilement dans le conduit d'échappement. Revendications 1) Dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne qui comporte un moyen d'injection d'un agent réducteur dans la ligne d'échappement du moteur, le moyen d'injection comportant un injecteur (11) et définissant au moins un conduit (10) pour l'injection d'un agent réducteur qui débouche dans au moins un conduit d'échappement (8) de la culasse (1) du moteur, caractérisé en ce que l'injecteur (11) est fixé au carter cylindres (2) du moteur, et en ce que le moyen d'injection définit également un canal (12), réalisé dans le carter cylindres (2), et qui relie le conduit d'injection (10) à l'injecteur (11). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte un moyen de refroidissement de l'injecteur (1). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement définit une première chambre (15) de passage d'un fluide de refroidissement. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre (15) se trouve dans une zone proche du corps et du nez de l'injecteur (Il). 5) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le fluide est de l'huile, et en ce que la chambre (15) se trouve en aval du refroidisseur d'huile (16) du moteur. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement définit une deuxième chambre (17) traversée par du liquide de refroidissement. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il définit au moins un conduit d'injection (10) par conduit d'échappement (8), le canal (12') reliant l'injecteur (11) à tous les conduits d'injection (10). 8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de chauffage de l'agent réducteur avant sa diffusion dans le conduit d'échappement (8). 9) Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de traitement des gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6