Brevet FR2942004A1 — publié le 20100813

MOTEUR AVEC UN COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT INTEGRE A LA CULASSE [000l] La présente invention concerne un moteur avec un collecteur d'échappement intégré à la culasse. [0002] Un moteur monté dans un véhicule automobile convertit l'énergie issue de la combustion du carburant en énergie mécanique. L'efficacité de la combustion dépend notamment des proportions du mélange entre le carburant et l'air. L'emploi de la suralimentation permet par exemple la combustion de plus de carburant dans le moteur. Un moteur suralimenté est muni d'un ou de plusieurs turbocompresseurs qui permettent d'augmenter la densité de l'air admis au niveau de chacun des cylindres. La température de l'air comprimé est généralement réduite pour augmenter le rendement de la suralimentation. La réduction de température de l'air comprimé peut se faire généralement à l'aide d'un circuit de refroidissement de basse température, constitué d'un radiateur, d'une pompe et d'un échangeur thermique. Le radiateur et la pompe se trouvent généralement en face avant véhicule. L'échangeur est quant à lui embarqué sur le moteur. [0003] Le moteur peut aussi comporter un collecteur d'échappement intégré dans la culasse comme il est connu du document JP-A-2005188352. Le collecteur et la culasse sont généralement réalisés en un alliage d'aluminium à refroidir. Cela peut impliquer notamment l'utilisation de pompes, d'échangeurs ce qui représente un fort encombrement pour l'environnement situé sous le capot du véhicule. Il est ainsi souhaitable de pouvoir diminuer l'encombrement de l'environnement situé sous le capot du véhicule, notamment en ce qui concerne le refroidissement du collecteur et de la culasse. [0004] Le document JP-A-1182560 décrit une structure de culasse d'un moteur avec un turbocompresseur. [0005] Le document US-A-2005/0087154 décrit une culasse pour un moteur à combustion interne comprenant une chemise de refroidissement inférieure et une chemise de refroidissement supérieure. La chemise de refroidissement inférieure a une circulation du premier flux de refroidissement en communication fluidique avec une circulation de flux de refroidissement d'un bloc cylindre dudit moteur. La chemise de refroidissement supérieure a une circulation du deuxième flux de refroidissement en communication fluidique avec ladite circulation de flux de refroidissement de ladite chemise de refroidissement inférieure. Une tubulure d'échappement est agencée entre ladite chemise de refroidissement inférieure et ladite chemise de refroidissement supérieure. [0006] Mais, aucun des documents précités ne diminue efficacement l'encombrement lié au refroidissement du collecteur d'échappement qui est intégré dans la culasse. [0007] Il existe donc un besoin pour un moteur permettant un bon refroidissement d'un collecteur d'échappement intégré dans la culasse avec un encombrement minimal. [0008] Pour cela, l'invention propose un moteur comprenant une culasse, un collecteur d'échappement intégré dans la culasse, un turbocompresseur fournissant de l'air suralimenté au moteur, un refroidisseur d'air suralimenté, un circuit de refroidissement du refroidisseur d'air suralimenté, le circuit de refroidissement refroidissant aussi le collecteur. [0009] Dans une variante, le refroidisseur d'air suralimenté est alimenté en série avec le collecteur d'échappement. [ooio] Dans une variante, le refroidisseur d'air suralimenté est alimenté en parallèle avec le collecteur d'échappement. [0011] Dans une variante, le circuit de refroidissement comprend un échangeur thermique refroidissant le fluide de refroidissement. [0012] Dans une variante, le moteur comprend une pompe électrique assurant la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. [0013] Dans une variante, le circuit de refroidissement du refroidisseur d'air suralimenté est le premier circuit, le moteur comprenant en outre un deuxième circuit de refroidissement de la culasse. [0014] Dans une variante, les fluides de refroidissement sont de l'eau ou de l'eau additionnée de glycol. [0015] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant le moteur défini précédemment. [0016] Dans une variante, le véhicule comprend en outre un échangeur thermique en façade avant du véhicule, le circuit de refroidissement du refroidisseur d'air suralimenté et du collecteur étant relié à l'échangeur thermique. [ooi7] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique d'un moteur de véhicule [oois] Il est proposé un moteur comprenant une culasse et un collecteur d'échappement intégré dans la culasse. Le moteur comporte en outre un turbocompresseur fournissant de l'air suralimenté au moteur et un circuit de refroidissement d'un refroidisseur d'air suralimenté. Le circuit de refroidissement refroidit aussi le collecteur. [0019] Le circuit de refroidissement pour refroidir l'air suralimenté correspond au circuit de refroidissement de basse température du moteur et est utilisé pour refroidir le collecteur d'échappement. Le collecteur d'échappement est donc bien refroidi. De plus, le circuit de refroidissement est déjà existant sur les véhicules. De ce fait, l'encombrement du moteur est réduit. Le moteur proposé permet ainsi d'assurer un bon refroidissement du collecteur d'échappement intégré dans la culasse avec un encombrement minimal. [0020] La figure 1 illustre une vue schématique de moteur 10. Le moteur 10 peut notamment être un moteur Diesel ou essence. [0021] Le moteur 10 comprend une ou plusieurs chambres 12 de combustion situées entre un collecteur 14 d'admission et un collecteur 16 d'échappement. Le collecteur 14 d'admission reçoit de l'air à introduire dans la chambre 12 de combustion. Du carburant est également injecté dans la chambre 12 de combustion généralement par une buse d'injection qui n'est pas représentée sur la figure 1. Le collecteur 14 d'admission comporte également un répartiteur, (repérage sur figure à revoir, 18 déjà attribué à la culasse), d'air en entrée de la chambre 12 de combustion. Le répartiteur, (repérage sur figure à revoir, 18 déjà attribué à la culasse), permet de répartir l'air dans chacun des cylindres du moteur 10. Le collecteur 16 d'échappement reçoit les émissions de gaz produites par la combustion et les dirige vers un catalyseur d'échappement non représenté. Le catalyseur traite les émissions produites par la combustion avant expulsion vers l'atmosphère extérieure. [0022] Une culasse 18 est placée au-dessus des chambres 12 de combustion comme l'indiquent les pointillés utilisés pour représenter les chambres 12 sur la figure 1. La culasse 18 assure notamment un rôle de protection des chambres 12. Pour diminuer l'encombrement du moteur 10, le collecteur 16 d'échappement est intégré dans la culasse 18. Cela impose des contraintes thermiques plus importantes sur le collecteur 16 par rapport aux cas dans lesquels le collecteur 16 n'est pas intégré dans la culasse 18. Pour pallier à un tel problème, un meilleur refroidissement du collecteur 16 est généralement permis par l'utilisation d'éléments plus encombrants pour le refroidissement de la culasse impliquant un re-dimensionnement de la façade avant du véhicule. [0023] Le moteur 10 comprend en outre un turbocompresseur 20 qui fournit de l'air suralimenté au collecteur 14 d'admission. Dans une configuration dans laquelle le collecteur est intégré dans la culasse 18, le turbocompresseur 20 est généralement directement placé à côté de la culasse 18 comme l'illustre la figure 1. Le turbocompresseur 20 permet d'augmenter la densité de l'air admis au niveau de chacune des chambres 12 de combustion. Cela permet la combustion de plus de carburant ce qui augmente la puissance du moteur 10. [0024] Pour améliorer un tel effet, il est utile d'abaisser la température de l'air suralimenté issu du turbocompresseur 20. Un refroidisseur 22 d'air suralimenté permet de réaliser la réduction de température de l'air suralimenté. Le refroidisseur 22 d'air suralimenté est refroidi par un circuit 24 de refroidissement. Le circuit 24 de refroidissement refroidit aussi le collecteur 16. [0025] Ainsi, le circuit 24 de refroidissement refroidit efficacement à la fois le refroidisseur 22 d'air suralimenté et le collecteur 16. Cela limite le risque thermique lié à l'intégration du collecteur d'échappement dans la culasse. Le circuit 24 refroidissant deux éléments au lieu d'un comme dans les véhicules classiques, cela permet de réduire l'encombrement du moteur 10. Cela permet entre autre que l'intégration du collecteur 16 dans la culasse 18 n'entraîne pas de redimensionnement de la façade avant. [0026] Selon l'exemple de la figure 1, le refroidisseur 22 d'air suralimenté est alimenté en série avec le collecteur 16 d'échappement. D'autres configurations peuvent aussi être envisagées. Ainsi, selon une alimentation en parallèle du refroidisseur 22 d'air suralimenté et du collecteur 16, une partie du fluide de refroidissement circulant dans le circuit 24 est prélevée pour refroidir le collecteur 16. De telles configurations ont l'avantage d'être simple à mettre en oeuvre, notamment parce que peu de conduits supplémentaires pour faire circuler le fluide de refroidissement dans le collecteur 16 sont utilisées. [0027] Le circuit 24 de refroidissement peut comprendre en outre un échangeur 26 thermique refroidissant le fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement circulant dans le circuit 24 de refroidissement peut être de l'eau ou de l'eau additionnée de glycol. L'échangeur 26 est placé en façade avant du véhicule. Cela permet d'obtenir un bon contact thermique entre le fluide de refroidissement dans l'échangeur 26 et l'air frais provenant de l'extérieur ce qui facilite le refroidissement du fluide de refroidissement. [0028] Le moteur 10 peut également comporter une pompe 28 électrique assurant la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit 24 de refroidissement. Selon l'exemple de la figure 1, la pompe 28 est positionnée en série dans le circuit 24. [0029] Le moteur 10 peut aussi comporter un deuxième circuit de refroidissement non représenté sur la figure 1, le premier circuit de refroidissement étant le circuit 24 de refroidissement du refroidisseur 22 d'air suralimenté. Le deuxième circuit refroidit la culasse 18. Le fluide de refroidissement circulant dans le deuxième circuit de refroidissement peut être de l'eau ou de l'eau additionnée de glycol. [ooso] Le refroidissement de la culasse 18 peut ainsi se faire efficacement à l'aide de deux circuits de refroidissement distincts. Le premier circuit 24 de refroidissement correspondant au circuit de refroidissement du refroidisseur d'air suralimenté permet de refroidir le collecteur 16 intégré dans la culasse 18. Le deuxième circuit de refroidissement refroidit la culasse 18, et en particulier la partie de la culasse 18 qui n'est pas refroidi par le premier circuit 24 de refroidissement. REVENDICATIONS1. Un moteur (10) comprenant une culasse (18), un collecteur (16) d'échappement intégré dans la culasse (18), un turbocompresseur (20) fournissant de l'air suralimenté au moteur, un refroidisseur (22) d'air suralimenté, un circuit (24) de refroidissement du refroidisseur (22) d'air suralimenté, le circuit (24) de refroidissement refroidissant aussi le collecteur (16). 2. Le moteur (10) selon la revendication 1, dans lequel le refroidisseur (22) d'air suralimenté est alimenté en série avec le collecteur (16) d'échappement. 3. Le moteur (10) selon la revendications 1, dans lequel le refroidisseur (22) d'air suralimenté est alimenté en parallèle avec le collecteur (16) d'échappement. 4. Le moteur (10) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit (24) de refroidissement comprend un échangeur (26) thermique refroidissant le fluide de refroidissement. 5. Le moteur (10) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le moteur (10) comprend une pompe (28) électrique assurant la circulation du fluide de refroidissement dans le circuit (24) de refroidissement. 6. Le moteur (10) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le circuit (24) de refroidissement du refroidisseur (22) d'air suralimenté est le premier circuit, le moteur (10) comprenant en outre un deuxième circuit de refroidissement de la culasse (18). 7. Le moteur (10) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les fluides de refroidissement sont de l'eau ou de l'eau additionnée de glycol. 8. Véhicule comprenant le moteur selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Véhicule selon la revendication 8 comprenant en outre un échangeur thermique en façade avant du véhicule, le circuit de refroidissement du refroidisseur (22) d'air suralimenté et du collecteur étant relié à l'échangeur thermique.