Brevet FR2916245A3 — publié le 20081121

FR 2916245 A3 20081121 FR 0755108 A 20070516 DEMANDE DE BREVET B07-0899FR - JT / PG Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Moteur à combustion interne pour véhicule automobile avec système de recirculation de gaz d'échappement. Invention de : Gérard MASSON Johann WILLIAM Marta MARTI-MORENO Etienne CHAUVEL 2 Moteur à combustion interne pour véhicule automobile avec système de recirculation de gaz d'échappement. L'invention concerne la recirculation de gaz d'échappement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile. Comme on le sait, les véhicules automobiles, et en particulier les véhicules automobiles de type Diesel, sont souvent équipés de systèmes de recirculation de gaz d'échappement qui sont destinés à réinjecter, dans le répartiteur d'admission du moteur, une partie des gaz d'échappement issus de la combustion réalisée lors de cycles de fonctionnement précédents et donc appauvris en oxygène. Une telle recirculation permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. La quantité d'oxyde d'azote est en effet fortement liée à la composition du mélange réactif dans les cylindres du moteur en air, en carburant, et à la présence de gaz inertes. Ainsi, en prévoyant une recirculation des gaz d'échappement, on injecte dans les cylindres du moteur des gaz inertes, lesquels permettent de diminuer la quantité d'oxyde d'azote produit par le moteur. Cette recirculation est cependant susceptible d'accroître de manière non négligeable la quantité de fumée dans les gaz d'échappement si elle n'est pas correctement réglée et en particulier, si la quantité de gaz d'échappement recirculés est trop importante. Il est également nécessaire que le mélange air/gaz recirculés soit homogène de manière que les cylindres du moteur reçoivent un mélange gazeux identique, c'est-à-dire un mélange gazeux ayant un même taux de gaz recirculés. Or, la recirculation partielle des gaz d'échappement se fait généralement au moyen d'une conduite de recirculation piquée sur une 3 conduite d'échappement du moteur et reliant un conduit d'admission en air, en aval d'un compresseur. Dès lors, la distance durant laquelle les gaz d'échappement et l'air frais sont mélangés est relativement courte, ce qui nuit à l'homogénéisation du mélange introduit à l'intérieur de chacun des cylindres. Pour plus de détails sur une telle conduite de recirculation, on pourra par exemple se référer au brevet américain US 6, 513, 507. De manière à rendre homogène le mélange air/gaz recirculés, il a été proposé d'agencer le circuit de recirculation de gaz d'échappement tangentiellement à la conduite d'alimentation du moteur en air. On pourra à cet égard se référer au document FR-A-2 719 870. I1 a cependant été constaté que cette technique a notamment pour inconvénient majeur d' être difficilement implantable. En outre, avec une telle conception, il n'est pas possible de limiter les interactions pouvant se produire entre les flux de gaz destinés à être admis à l'intérieur des cylindres. En effet, lors de l'admission de l'un des cylindres du moteur, une partie du mélange air/gaz recirculés introduit à l'intérieur dudit cylindre peut provenir du ou des cylindres immédiatement adjacents, ce qui provoque une hétérogénéité du taux de gaz recirculés. La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention a pour but de prévoir un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, de structure simple, qui soit capable de favoriser la recirculation des gaz d'échappement et de permettre un bon mélange des gaz avec l'air frais, tout en limitant le risque de dispersion du taux de gaz recirculés à l'intérieur de chacun des cylindres du moteur. La présente invention a donc pour objet un moteur à combustion interne pour véhicule automobile comprenant une pluralité 4 de cylindres et un circuit de recirculation de gaz d'échappement disposé de manière à permettre une récupération d'une partie des gaz issus du moteur et une injection des gaz récupérés dans la chambre de combustion des cylindres. Selon une caractéristique générale, le moteur comprend des premier et second répartiteurs d'admission en gaz comprenant un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recyclés issus de la combustion et agencés de manière que deux cylindres immédiatement adjacents sont alimentés chacun par un des deux répartiteurs d'admission. On limite ainsi le risque de dispersion du taux de gaz recirculés à l'intérieur de chacun des cylindres en réduisant les éventuels transferts de mélange gazeux pouvant se produire entre deux cylindres immédiatement adjacents, lors de l'admission. Ainsi, pour deux cylindres immédiatement adjacents, l'admission avec un répartiteur d'admission associé spécifiquement à un seul des cylindres permet de s'assurer que chaque cylindre du moteur reçoive un mélange gazeux avec un même taux de gaz recirculés. Dans un mode de réalisation, les premier et second répartiteurs d'admission sont connectés à une conduite d'admission commune en air frais. Dans un mode de réalisation, le moteur comprend des première et seconde branches d'admission en air frais alimentant respectivement les premier et second répartiteurs d'admission. Dans un mode de réalisation, le circuit de recirculation de gaz d'échappement comprend des première et seconde branches de recirculation alimentant respectivement les premier et second répartiteurs d'admission. Avantageusement, les branches d'admission et/ou de recirculation sont connectées aux répartiteurs d'admission de manière à déboucher à égale distance des cylindres destinés à être alimentés par la branche considérée. 5 Dans un mode de réalisation, le circuit de recirculation de gaz d'échappement comprend une unique conduite de recirculation débouchant dans la conduite d'admission commune en air frais. De préférence, le circuit de recirculation de gaz d'échappement comprend un échangeur de chaleur. Dans un mode de réalisation, le moteur comprend un unique collecteur d'échappement. En variante, il est possible de prévoir des premier et second collecteurs d'échappement. Selon l'invention, il est également proposé un procédé de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, au cours duquel on récupère une partie des gaz issus du moteur et on injecte un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recyclés issus de la combustion de manière que deux cylindres immédiatement adjacents du moteur sont alimentés par des répartiteurs d'admission différents. L'invention sera mieux comprise à l'étude de modes de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatifs et illustrés par les figures 1 à 3 annexées qui montrent schématiquement les principaux éléments d'un moteur à combustion interne selon des premier, second et troisième modes de réalisation de l'invention, respectivement. Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique la structure générale d'un moteur 10 à combustion interne pour véhicule automobile qui comporte ici quatre cylindres 12 à 18 en ligne. 6 Bien entendu, il pourrait également être envisageable de prévoir un moteur 10 présentant un nombre de cylindres différent. Le cylindre 12 comprend deux orifices d'admission 20, 22 et deux orifices d'échappement 24, 26 pouvant être obturés respectivement par des soupapes d'admission et d'échappement (non représentées). Les orifices d'admission 20 et 22 sont disposés d'un côté du cylindre 12, les orifices d'échappement 24 et 26 étant disposés du côté opposé du cylindre en regard des orifices d'admission 20 et 22. Par souci de clarté, seuls les orifices d'admission et d'échappement du cylindre 12 ont été référencés. La disposition des orifices pour les autres cylindres 14 à 18 est bien entendu similaire à celle décrite pour le cylindre 12. Le moteur 10 comprend également deux répartiteurs d'admission 28, 30 pour alimenter en air frais les soupapes d'admission des cylindres 12 à 18, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Les répartiteurs d'admission 28 et 30 sont reliés à une conduite d'admission 32 commune en air frais. Pour permettre la récupération des gaz d'échappement issus de la combustion, le moteur 10 comprend encore un collecteur d'échappement 34 en communication avec les soupapes d'échappement des cylindres 12 à 18, qui est lui-même relié à une ligne d'échappement 36 avantageusement pourvue de moyens de traitement (non représentés) des effluents gazeux. Le moteur 10 comprend encore un circuit 38 de recirculation partielle des gaz d'échappement comprenant une conduite de recirculation 40 récupérant une partie des gaz d'échappement présents dans le collecteur d'échappement 34 pour les réinjecter au niveau de la conduite d'admission 32. La conduite de recirculation 40 comprend 7 une vanne de réglage (non représentée) pilotée par un calculateur embarqué à bord du véhicule automobile et permettant de réguler la quantité de gaz d'échappement à injecter à l'intérieur de la conduite commune 32 des répartiteurs d'admission 28 et 30. Les répartiteurs d'admission 28 et 30 sont prévus pour alimenter respectivement en mélange air/gaz d'échappement recirculés les cylindres 12, 16 et les cylindres 14, 18. Le répartiteur d'admission 28 alimente donc les cylindres 12 et 16 entre lesquels est situé le cylindre 14. D'une façon similaire, le répartiteur d'admission 30 alimente les cylindres 14 et 18 entre lesquels se trouve le cylindre 16. Ainsi, deux cylindres immédiatement adjacents sont alimentés chacun par un seul des deux répartiteurs d'admission 28, 30. Lors d'une phase d'admission, le risque de transfert d'une partie du mélange air/gaz recirculés vers un cylindre différent de celui auquel il est destiné est ainsi réduit. On obtient ainsi un mélange gazeux ayant un même taux de gaz recirculés dans chacun des cylindres 12 à 18 du moteur 10. Pour permettre un refroidissement des gaz d'échappement circulant à l'intérieur de la conduite 40 de recirculation, le circuit 38 de recirculation comprend un échangeur de chaleur 42, par exemple un condenseur, traversé par ladite conduite 38 et par une conduite (non représentée) à l'intérieur de laquelle est véhiculé un fluide caloporteur. La variante de réalisation illustrée à la figure 2 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère en ce que le circuit 38 de recirculation comprend en outre des branches 44, 46 de recirculation reliées à la conduite 40 de recirculation, en aval de l'échangeur de chaleur 42, en considérant le sens de circulation des gaz d'échappement. La branche de dérivation 44 débouche directement 8 dans le répartiteur d'admission 28, la branche de dérivation 46 débouchant quant à elle directement dans le répartiteur d'admission 30. Dans cette variante de réalisation, le moteur 10 comprend une conduite d'admission 48 commune en air frais qui se subdivise en deux branches 50, 52 débouchant directement dans les répartiteurs d'admission 30 et 28, respectivement. Les branches 50, 52 sont respectivement agencées de manière à déboucher dans les répartiteurs d'admission 30, 28 de manière à être situées à égale distance des cylindres 14 et 18, 12 et 16 destinés à être alimentés. Ainsi, on favorise encore l'homogénéisation du mélange air/gaz recirculés à l'intérieur de chacun des cylindres 12 à 18. A cet égard, les branches 44 et 46 de dérivation du circuit 38 de recirculation sont également agencées de manière à déboucher dans les répartiteurs d'admission 28, 30 associés à égale distance des cylindres 12 et 16, 14 et 18 destinés à être alimentés. Le mode de réalisation illustré à la figure 3 diffère de celui de la figure 1 en ce que le moteur 10 comprend un premier collecteur d'échappement 60 associé aux cylindres 12 et 18, et un second collecteur d'échappement 62 associé quant à lui aux cylindres 14 et 16. Ces collecteurs d'échappement 60 et 62 sont reliés à la ligne d'échappement 36. Dans ce mode de réalisation, le circuit 38 de recirculation comprend une première branche de recirculation 64 récupérant une partie des gaz présents dans le collecteur d'échappement 60 pour les injecter dans le répartiteur d'admission 28. Le circuit 38 de recirculation comprend encore une seconde branche de dérivation 66 agencée pour permettre de récupérer une partie des gaz présents dans le collecteur d'échappement 62 et de les injecter dans le répartiteur 9 d'admission 30. Les première et seconde branches de recirculation 64 et 66 traversent un échangeur de chaleur 68, par exemple un condenseur, en vue d'un transfert de chaleur avec un fluide caloporteur véhiculé à l'intérieur d'une conduite traversant également l'échangeur de chaleur. L'invention peut être appliquée à tout type de moteur à combustion qu'il s'agisse d'un moteur à essence à allumage commandé ou d'un moteur de type Diesel. L'invention permet d'améliorer le fonctionnement du moteur en favorisant l'obtention d'un même taux de gaz recirculés à l'intérieur de chacun des cylindres du moteur de manière particulièrement simple, efficace et économique. REVENDICATIONS 1-Moteur à combustion interne pour véhicule automobile comprenant une pluralité de cylindres (12, 14, 16, 18) et un circuit (38) de recirculation de gaz d'échappement disposé de manière à permettre une récupération d'une partie des gaz issus du moteur et une injection des gaz récupérés dans la chambre de combustion des cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend des premier et second répartiteurs d'admission (28, 30) en gaz comprenant un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recyclés et agencés de manière que deux cylindres immédiatement adjacents sont alimentés chacun par un des deux répartiteurs d'admission (28, 30). 2-Moteur selon la revendication 1, dans lequel les premier et second répartiteurs d'admission (28, 30) sont connectés à une conduite d'admission (32) commune en air frais. 3-Moteur selon la revendication 1, comprenant des première et seconde branches d'admission (52, 50) en air frais alimentant respectivement les premier et second répartiteurs d'admission (28, 30). 4-Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (38) de recirculation de gaz d'échappement comprend des première et seconde branches de recirculation (44, 46 ; 64, 66) alimentant respectivement les premier et second répartiteurs d'admission (28, 30). 5-Moteur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les branches d'admission et/ou de recirculation sont connectées aux répartiteurs d'admission (28, 30) de manière à déboucher à égale distance des cylindres destinés à être alimentés par la branche considérée. 11 6-Moteur selon la revendication 2, dans lequel le circuit (38) de recirculation de gaz d'échappement comprend une unique conduite de recirculation (40) débouchant dans la conduite d'admission (32) commune en air frais. 7-Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (38) de recirculation de gaz d'échappement comprend un échangeur de chaleur (42). 8-Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un unique collecteur d'échappement (34). 9-Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des premier et second collecteurs d'échappement (60, 62). 10-Procédé de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, au cours duquel on récupère une partie des gaz issus du moteur, caractérisé en ce qu'on injecte un mélange d'air frais et de gaz d'échappement recyclés issus de la combustion de manière que deux cylindres immédiatement adjacents du moteur sont alimentés par des répartiteurs d'admission différents.