Brevet FR2979953A1 — publié le 20130315

CULASSE POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET MOTEUR ET VEHICULE COMPORTANT UNE TELLE CULASSE pool ] La présente invention concerne une culasse de moteur à combustion interne muni d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement ainsi que le moteur et le véhicule comportant une telle culasse. [0002] La combustion de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion, en particulier le carburant diesel dans un moteur diesel, peut entraîner la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être déchargés par l'échappement dans l'environnement et y causer des dégâts. Parmi ces polluants, l'émission des oxydes d'azote appelés NOx pose un problème puisque ces gaz sont soupçonnés d'être un des facteurs qui contribuent à la formation des pluies acides et à la déforestation. [0003] Une boucle de recirculation des gaz d'échappement (ou « Exhaust gas re- circulation » EGR en anglais) est un système introduit dans les années 70 dans les lignes d'air qui consiste à rediriger une partie des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne vers l'admission. Une boucle de recirculation permet de réduire la formation d'oxydes d'azote dans la chambre de combustion. Une boucle de recirculation comporte généralement une vanne qui permet de doser la quantité de gaz d'échappement re-circulés qui est réintroduite à l'admission. La boucle peut comprendre aussi un échangeur dont le rôle est de refroidir les gaz d'échappement recirculés afin d'améliorer l'efficacité de la boucle de re-circulation. [0004] Il est souhaitable de réduire au maximum l'encombrement lié à l'insertion de la boucle de recirculation des gaz d'échappement dans le moteur, et ce notamment à cause des normes de pollution et sur les risques liés aux accidents qui sont de plus en plus contraignantes. [0005] Des architectures pour la mise en place d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement dans un moteur, sont notamment décrites dans les documents FR-A-2 721 349, FR- B1-2 738 288, EP-B1-1 299 635, EP-A2-1 331 388, GB-A30 2 370 073, US-A-5 979 421 et US-A-2010/139632. [0006] Mais, les solutions précitées conduisent à l'aménagement de nombreux conduits dans la culasse qui amènent une complexité de la culasse, rendant impossible sa réalisation en fonderie. [0007] Il existe donc un besoin pour une culasse réalisable en fonderie et permettant une réduction de l'encombrement pour l'insertion d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement dans un moteur. [0oos] Pour cela, il est proposé une culasse de moteur à combustion interne muni d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement, la culasse comportant un corps de culasse, le corps comportant un logement adapté à recevoir une vanne de recirculation des gaz d'échappement adaptée à contrôler le débit de gaz circulant dans la boucle. [0009] En variante, la culasse comprend en outre un collecteur d'échappement ayant une sortie, le corps de culasse comportant un premier conduit reliant la sortie du collecteur au logement. [cm cl En variante, le corps comporte une sortie de gaz d'échappement recirculés et un deuxième conduit reliant la sortie de gaz d'échappement recirculés au logement. [cm 1] En variante, la sortie de gaz d'échappement recirculés forme une bride. [0012] Il est également proposé un moteur comprenant une boucle de recirculation des gaz d'échappement et une culasse telle que précédemment décrite. [0013] En variante, le moteur comporte une vanne de recirculation des gaz d'échappement dans le logement, la vanne comportant, de préférence, une bride de fixation permettant une fixation démontable de la vanne. [0014] En variante, la vanne de recirculation des gaz d'échappement comporte un mécanisme de régulation de débit adapté à contrôler le débit de gaz d'échappement circulant dans le premier conduit. [0015] En variante, le moteur comporte, en outre, un joint assurant l'étanchéité entre la vanne et le logement lorsque la vanne est dans le logement. 2 9 79953 3 [0016] En variante, le moteur est à cycle Otto ou Diesel. [0017] Il est également proposé un véhicule automobile comportant le moteur tel que précédemment décrit. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 5 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'une coupe d'un moteur à combustion interne comportant un exemple de culasse ; - figure 2, une schématisation de l'insertion de la vanne dans le logement ; 10 - figure 3, une vue de la bride de fixation de la vanne et du logement de vanne dans un exemple de culasse. [0019] Il est proposé une culasse particulière pour réduire l'encombrement lié à l'insertion d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement dans un moteur. La figure 1 est une vue schématique d'une coupe d'un moteur à combustion interne 15 comportant la culasse 12 proposée. Le moteur 10 peut être à cycle Otto ou être de type Diesel. Le moteur 10 peut également fonctionner sur cycle Miller ou Atkinson, cycles qui sont dérivés du cycle Otto. Le moteur 10 comporte en outre une boucle 14 de recirculation des gaz d'échappement. La boucle 14 permet de rediriger une partie des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne vers l'admission. 20 La réinjection des gaz brûlés à l'admission permettent d'abaisser les émissions d'oxyde d'azote pour les moteurs diesel ou de réduire le risque de cliquetis pour les moteurs à essence. [0020] La culasse 12 comporte un corps 16 de culasse. Ce corps 16 comporte un logement 18 adapté à recevoir une vanne de recirculation des gaz d'échappement. 25 La vanne sert à contrôler le débit de gaz circulant dans la boucle 14. Le logement 18 est donc intégré dans le corps 16 de culasse. La vanne peut en particulier être de type « plug-in ». [0021] Cela signifie que le logement 18 est directement aménagé dans le corps 16 ou bien encore que le corps 16 et le logement 18 forment une seule et même pièce. Du fait que le corps 16 et le logement 18 sont monoblocs, il en résulte un gain en termes d'encombrement. [0022] Ainsi, la conception de la culasse 12 est simplifiée et l'intégration de la vanne de recirculation des gaz d'échappement est la plus compacte possible dans le moteur 10. En outre, la simplicité de la pièce proposée rend possible la réalisation de la culasse 12 en fonderie. Il est donc proposé une culasse réalisable en fonderie et permettant une réduction de l'encombrement pour l'insertion d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement dans un moteur. [0023] Dans le cas de la figure 1, la culasse 12 comprend en outre un collecteur d'échappement. Seule son interface 20 est visible sur la figure 1. Le collecteur est muni d'une sortie 22. Le corps 16 comporte un premier conduit 24 reliant la sortie 22 du collecteur au logement 18. Le premier conduit 24 permet ainsi la conduction des gaz d'échappement depuis la sortie 22 vers la vanne que le logement 18 peut recevoir via un orifice d'entrée de gaz d'échappement présent sur le logement 18. [0024] Pour contrôler le débit de gaz circulant dans la boucle 14, la vanne de recirculation des gaz d'échappement peut comporter un mécanisme de régulation de débit adapté à contrôler le débit de gaz d'échappement circulant dans le premier conduit 24. A titre d'exemple, le mécanisme de régulation de débit peut être à 20 soupape ou à volet mais d'autres moyens de régulation sont envisageables. [0025] La vanne comporte généralement en outre un système de commande alimentée en énergie par le système de contrôle moteur. [0026] Le corps 16 peut également comporter une sortie 26 de gaz d'échappement recirculés et un deuxième conduit 28 reliant la sortie 26 de gaz 25 d'échappement recirculés au logement 18. Le deuxième conduit 28 permet ainsi d'amener les gaz d'échappement ayant traversé la vanne vers d'autres éléments. Les gaz d'échappement ayant traversé la vanne peuvent s'échapper via un orifice de sortie de gaz d'échappement présent sur le logement 18. 2 9 79953 5 [0027] Afin de faciliter les connexions à la sortie 26 de gaz d'échappement recirculés, il est avantageux que la sortie 26 forme une bride. Cette bride peut alors servir d'interface pour acheminer les gaz vers le circuit d'admission (via un tube), un refroidisseur de gaz d'échappement, directement dans le conduit d'admission ou 5 dans le répartiteur d'air du véhicule. [0028] L'insertion de la vanne 30 (représentée en pointillés sur la figure) est schématisée par la figure 2. Le montage de la vanne 30 dans le logement 18 est réalisé par une translation le long de la flèche 32. Le démontage de la vanne 30 se fait par une translation dans le sens inverse. 10 [0029] Dans ce cas, il peut notamment être prévu un système de démontage pour la dépose de la vanne 30, qui peut être collée dans son logement 18 par les phénomènes de polymérisation des condensats des gaz d'échappement. Ce système peut être basé sur la présence de trous taraudés agencés sur le corps de vanne 30, et dans lesquelles viendront se visser des vis qui prendront appui sur la 15 face d'une bride de fixation de la vanne 30 pour extraire cette dernière de son logement 18. [0030] La vanne 30 peut ainsi également comporter une bride 34 de fixation permettant une fixation démontable de la vanne 30. La figure 3 illustre une vue de la bride 34 de fixation de la vanne 30 et du logement 18 de vanne dans la culasse 12. Le système de fixation n'est pas représenté mais peut être réalisé classiquement par des vis de fixation ou tout autre système de verrouillage. La maintenance en après-vente du moteur 10 est ainsi facilitée parce que le démontage de la vanne 30 est aisé à mettre en oeuvre. [0031] L'étanchéité entre la vanne 30 et le logement 18 peut être réalisée par un joint lorsque la vanne 30 est dans le logement 18. Le joint n'est pas visible sur les figures. Le matériau du joint peut être un élastomère ou du métal. Il est également possible de réaliser l'étanchéité par écrasement d'une lèvre directement formée sur le corps de la vanne 30 ou dans le logement 18. REVENDICATIONS1. Une culasse (12) de moteur à combustion interne muni d'une boucle (14) de recirculation des gaz d'échappement, la culasse (12) comportant un corps (16) de culasse, la culasse (12) étant caractérisée en ce que le corps (16) comporte un logement (18) adapté à recevoir une vanne de recirculation des gaz d'échappement adaptée à contrôler le débit de gaz circulant dans la boucle (14). 2. La culasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la culasse (12) 10 comprend en outre un collecteur d'échappement ayant une sortie (22), le corps (16) de culasse comportant un premier conduit (24) reliant la sortie (22) du collecteur au logement (18). 3. La culasse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le 15 corps (16) comporte : - une sortie (26) de gaz d'échappement recirculés ; - un deuxième conduit (24) reliant la sortie (26) de gaz d'échappement recirculés au logement (18). 20 4. La culasse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la sortie (26) de gaz d'échappement recirculés forme une bride. 5. Un moteur (10) caractérisé que le moteur (10) comprend : - une boucle (14) de recirculation des gaz d'échappement ; - une culasse (12) selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Le moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moteur (10) comporte une vanne (30) de recirculation des gaz d'échappement dans le logement (18), la vanne (30) comportant, de préférence, une bride (34) de fixation permettant une fixation démontable de la vanne (30). 7. Le moteur selon la revendication 6 comprenant une culasse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (30) de recirculation des gaz d'échappement comporte un mécanisme de régulation de débit adapté à contrôler le débit de gaz d'échappement circulant dans le premier conduit (24). 25 30 35 8. Le moteur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le moteur (10) comporte, en outre, un joint assurant l'étanchéité entre la vanne (30) et le logement (18) lorsque la vanne (30) est dans le logement (18). 9. Le moteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le moteur (10) est à cycle Otto ou Diesel. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce que le véhicule comporte le moteur (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9.