Brevet FR3002589A1 — publié le 20140829

MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC REINTRODUCTION DE GAZ D'ECHAPPEMENT [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion à réintroduction de gaz d'échappement à l'admission, dans lesquels les gaz d'échappement réintroduits à l'admission sont chargés en gaz dihydrogène du fait d'un fonctionnement dans lequel le ou les cylindres fonctionnent avec un mélange air-carburant de type riche. [0002] De tels moteurs sont connus sous l'appellation D-EGR pour Dedicated Exhaust Gaz Recirculation en anglais ou à système dédié de réintroduction ou recirculation de gaz d'échappement en français. De tels moteurs sont soit à injection directe, soit à injection indirecte. [0003] Le concept D-EGR permet de générer des gaz EGR dopés en hydrogène en faisant fonctionner un cylindre en mode riche, avantageusement une richesse de l'ordre de 1,5. Cet hydrogène permet d'améliorer la stabilité de la combustion et donc la tolérance à l'EGR. [0004] Le moteur D-EGR permet de réduire les pertes par pompage à l'admission du moteur pour les points de charge partielle, et de repousser la limite à partir de laquelle apparait un cliquetis pour les points de pleine charge. Il est avantageux d'avoir une machine de suralimentation suffisamment performante pour rétablir le débit d'air nécessaire et ainsi conserver voire augmenter les performances du moteur. [0005] Le concept D-EGR est destiné préférentiellement à une motorisation essence du fait du mode de combustion par flamme de pré-mélange de ce type de motorisation. En effet sur un moteur à essence les taux d'EGR maximaux atteignables avec un allumage conventionnel sont de l'ordre de 20, quel que soit le circuit EGR considéré, qu'il soit à haute pression ou à basse pression. De par son mode de combustion à flamme de diffusion le moteur diesel est capable de tolérer des taux d'EGR de l'ordre de 60 %, il n'est donc pas nécessaire d'augmenter la tolérance à I'EGR sur ce type de motorisation. [0006] Le fonctionnement en mode riche pour produire de l'hydrogène dans un cylindre DEGR implique différents risques pour le moteur. Ainsi, il existe un risque de dilution de carburant dans le circuit d'huile de lubrification. Il existe en outre un risque de lavage du cylindre dû au fait que le carburant détruit le film d'huile nécessaire à la lubrification du cylindre pouvant provoquer le glaçage du cylindre et éventuellement une casse moteur par serrage du piston. Il existe également un risque d'encrassement de l'injecteur. [0007] Ces risques sont plus importants dans le cas d'une injection directe. Cependant l'injection directe permet de bénéficier du « cooling effect » selon la terminologie anglo- américaine, ou effet de refroidissement en français. Cet effet consiste en un refroidissement de l'air admis qui est provoqué par l'évaporation du carburant injecté directement dans le cylindre. L'injection directe a en outre l'avantage de permettre la mise en oeuvre d'une stratégie d'injection améliorant la mise en action du système de dépollution. [0008] Le but de l'invention est de proposer un moteur de type D-EGR qui présente des risques limités en termes de dilution de l'huile, de glaçage de cylindre et d'encrassement d'injecteur, tout en ayant également les avantages inhérents à une injection directe. [0009] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile comprenant plusieurs cylindres de combustion, un organe d'admission et un circuit de réintroduction de gaz d'échappement émanant d'au moins un cylindre dans l'organe d'admission, ledit au moins un cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission étant un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène, au moins un cylindre du moteur étant un cylindre à injection directe, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre à injection indirecte. [0010] Avantageusement, ledit au moins un cylindre à injection directe fonctionne à richesse stoechiométrique. [0011] Avantageusement, le cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission fonctionne à une richesse d'environ 1,5. [0012] Avantageusement, le moteur comporte un seul cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission. [0013] Avantageusement, le circuit de réintroduction des gaz d'échappement dans l'organe d'admission est configuré pour réintroduire l'ensemble des gaz d'échappement dudit au moins un cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission. [0014] Avantageusement, le moteur est un moteur à allumage commandé. [0015] Avantageusement, le moteur comporte un turbocompresseur et les gaz d'échappement réintroduits dans l'organe d'admission sont mélangés avec un air compressé fourni par le turbocompresseur. [0016] L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un tel moteur à combustion. [0017] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée qui représente un moteur selon un mode de réalisation de l'invention. [0018] Le moteur représenté sur la figure annexée comporte un bloc-moteur 10 muni de quatre cylindres 11, 12, 13, 14. Le moteur comporte en outre un collecteur d'admission 20 débouchant dans chacun des cylindres 11, 12, 13 14 par une conduite d'admission respective 21, 22, 23, 24. Un collecteur d'échappement 30 collecte en outre les gaz d'échappement émanant de chacun des cylindres 11, 12 et 13. [0019] Le cylindre 14 est lui associé à un circuit 40 de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission. Ainsi le circuit 40 prélève les gaz d'échappement du cylindre 14 et les dirige vers l'admission du moteur. Plus spécifiquement, les gaz d'échappement du cylindre 14 sont véhiculés par le circuit 40 vers le collecteur d'admission 20 en passant à travers un mélangeur 50, un échangeur thermique intermédiaire 60 ou intercooler selon la terminologie anglo-saxonne et une valve d'admission 70 ou throttle selon la terminologie anglo-saxonne. [0020] Le présent moteur comporte en outre un turbocompresseur 80 entrainé par les gaz d'échappement émanant des cylindres 11, 12 et 13 et mettant en pression un flux d'air frais lequel arrive à l'admission du moteur une fois compressé. [0021] Le cylindre 14 est ici un cylindre de type D-EGR. Un module de contrôle du moteur pilote une alimentation en air et/ou en carburant du cylindre 14 de telle sorte que le cylindre 14 est le siège d'une combustion à mélange riche, c'est-à-dire en excès de carburant par rapport à l'air, ici selon une richesse d'environ 1,5. De par la richesse du mélange air-carburant, le cylindre 14 produit du gaz dihydrogène H2. Le gaz H2 ainsi produit se retrouve dans les gaz d'échappement émis par le cylindre 14 lesquels sont ensuite, selon le principe du moteur D-EGR, réintroduits à l'admission d'au moins un cylindre du moteur, ici à l'admission de l'ensemble des cylindres 11 à 14. Le moteur selon le présent exemple de réalisation ne comporte qu'un seul cylindre produisant de l'hydrogène selon le principe D-EGR. En variante le moteur peut en comporter plusieurs. [0022] Le cylindre 14 est ici alimenté en carburant via une injection indirecte 15, les autres cylindres 11, 12, 13 étant eux alimentés en carburant via une injection directe 16, 17, 18. Les débits de carburant injectés par les différents injecteurs, qu'ils soient positionnés en amont du cylindre ou dans le cylindre, sont contrôlés dans le présent exemple par des sondes de richesse avec une sonde à richesse de type 1-sonde pour les trois cylindres 11, 12 et 13, et une sonde classique en soi pour le cylindre 14. [0023] Le carburant n'étant pas injecté de manière directe dans le cylindre 14, les risques de dilution de l'huile, de glaçage du cylindre et d'encrassement de l'injecteur sont réduits. L'injection directe est utilisée sur les autres cylindres 11, 12, 13 pour bénéficier des avantages de celle-ci, tels que l'effet de refroidissement et la possibilité d'une stratégie d'injection adéquate pour assurer les performances du moteur, sans les risques de dilution de l'huile, de glaçage du cylindre et d'encrassement de l'injecteur, ces cylindres fonctionnant eux avec une richesse proche de 1. [0024] Au final, un tel dispositif permet un gain en tenue mécanique d'un moteur utilisant le concept D-EGR notamment par réduction de l'effet de glaçage des cylindres. Il permet en outre une réduction de l'encrassement de l'injecteur du cylindre D-EGR. Il apporte en outre un gain en maintenance du moteur de par la réduction de la dilution de l'huile autorisant donc un espacement des vidanges d'huile. Un tel moteur présente en outre un coût de réalisation moindre, un injecteur indirect étant moins cher qu'un injecteur direct. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile comprenant plusieurs cylindres de combustion (11,12,13,14), un organe d'admission (20,21,22,23,24) et un circuit (40) de réintroduction de gaz d'échappement émanant d'au moins un cylindre (14) dans l'organe d'admission (20,21,22,23,24), ledit au moins un cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20,21,22,23,24) étant un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène, au moins un cylindre (11,12,13) du moteur étant un cylindre à injection directe (16,17,18), caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20,21,22,23,24) est un cylindre à injection indirecte (15). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre à injection directe (11, 12, 13) fonctionne à richesse stoechiométrique. 3. Moteur à combustion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20, 21, 22, 23, 24) fonctionne à une richesse d'environ 1,5. 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur comporte un seul cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20, 21, 22, 23, 24). 5. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (40) de réintroduction des gaz d'échappement dans l'organe d'admission (20, 21, 22, 23, 24) est configuré pour réintroduire l'ensemble des gaz d'échappement dudit au moins un cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20, 21, 22, 23, 24). 6. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à allumage commandé. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un turbocompresseur (80) et les gaz d'échappement réintroduits dans l'organe d'admission (20, 21, 22, 23, 24) sont mélangés avec un air compressé fourni par le turbocompresseur (80). 8. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes.