Brevet FR3005110A1 — publié le 20141031

MOTEUR A COMBUSTION A RECIRCULATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT A TAUX DE RECIRCULATION CHOISI [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicules automobiles dotés d'un système de recirculation des gaz d'échappement issus des cylindres vers l'admission d'air des cylindres. [0002] De tels systèmes sont bien connus sous le sigle EGR correspondant à la locution anglo-américaine Exhaust Gaz Recirculation. On a notamment proposé, dans les moteurs à plusieurs cylindres, de dédier un cylindre à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ce cylindre étant totalement réintroduits dans le collecteur d'admission du moteur. Dans de tels moteurs, les gaz d'échappement réintroduits à l'admission sont typiquement chargés en gaz dihydrogène du fait d'un fonctionnement dans lequel le ou les cylindres dont on réintroduit les gaz d'échappement fonctionnent avec un mélange air-carburant de type riche. 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. [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. 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. [0004] On cherche dans les moteurs D-EGR à pouvoir moduler le taux d'EGR, c'est-à-dire la quantité de gaz d'échappement qui sont réintroduits à l'admission. On cherche notamment à réaliser une telle fonction de manière fiable, précise et robuste dans le temps. [0005] Un but de l'invention est de proposer un moteur D-EGR présentant de tels moyens pour moduler la quantité de gaz réintroduits à l'admission. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile à réintroduction de gaz d'échappement comprenant plusieurs cylindres de combustion, un organe d'admission d'air frais en direction d'un ou plusieurs cylindres et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement depuis au moins un cylindre de combustion dans l'organe d'admission, caractérisé en ce qu'il présente au moins un organe de modification de comportement de soupape(s) dudit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission. [0007] Avantageusement, le moteur comporte au moins un cylindre de combustion distinct dudit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission et l'organe de modification de comportement de soupape(s) dudit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est aménagé de manière à modifier le comportement de la ou des soupape(s) dudit au moins un cylindre de combustion dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission sans modifier le comportement d'aucune soupape dudit au moins un cylindre de combustion distinct. [0008] Avantageusement, la modification de comportement de soupape fait partie du groupe constitué d'une modification de course de levée de soupape, d'un décalage angulaire de levée de soupape, d'une augmentation de durée de levée de soupape, d'une diminution de durée de levée de soupape. [0009] Avantageusement, l'organe de modification de comportement de soupape(s) dudit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission comprend un actionneur électrique de soupape(s). [0010] Avantageusement, l'actionneur électrique est un actionneur électromagnétique. [0011] Avantageusement, le moteur comporte au moins un arbre à cames actionnant au moins une soupape dudit au moins un cylindre de combustion distinct. [0012] Avantageusement, ledit au moins un cylindre de combustion dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est disposé à une extrémité latérale du moteur par rapport à l'ensemble des autres cylindres de combustion du moteur. [0013] Avantageusement, le moteur comporte au moins un cylindre dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission et il comporte au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont rejetés dans l'air ambiant sans être réintroduits dans un cylindre de combustion. [0014] Avantageusement, le moteur comporte un seul cylindre dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission et il comporte au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement est rejetée dans l'air ambiant sans être réintroduite dans un cylindre de combustion. [0015] Avantageusement, ledit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz 35 d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : [0017] - la figure 1 représente un moteur D-EGR selon un mode de réalisation de l'invention, [0018] - la figure 2 est une vue schématique et de dessus de ce même moteur. [0019] 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. [0020] 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 catalyseur D-EGR 50 et un refroidisseur D-EGR 60. [0021] Le présent moteur comporte en outre un turbocompresseur 70 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. [0022] Le cylindre 14 est ici un cylindre de type D-EGR. Un module de contrôle du moteur pilote une alimentation en air et 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. [0023] On décrira maintenant en référence à la figure 2 un aménagement de distribution d'un tel moteur. [0024] Sur la figure 2, on distingue deux arbres à cames 110 et 120. L'arbre à cames 110 actionne les soupapes d'admission des cylindres non dédiés 11 à 13. L'arbre à cames 120 actionne les soupapes d'échappement des soupapes 11 à 13. Pour cela, les soupapes d'admission de ces cylindres sont disposées en partie haute de la figure, tandis que les soupapes d'échappement sont disposées en partie basse de la figure. [0025] Les arbres à cames 110 et 120 s'étendent ici selon une longueur limitée, de sorte qu'ils n'atteignent pas le cylindre dédié 14 disposé à l'extrémité droite de la figure. [0026] Le cylindre 14 est lui équipé de deux actionneurs électromagnétiques de soupapes 130 et 140 lesquels actionnent respectivement la soupape d'admission et la soupape d'échappement de ce cylindre. De tels actionneurs électromagnétiques sont connus en soi et se présentent ici sous la forme d'un module comprenant une soupape et l'actionneur en lui-même, lequel module est qualifiable de « soupape électromagnétique ». Les mouvements des soupapes du cylindre dédié 14 sont donc ici commandés électroniquement, grâce à une stratégie de contrôle commande prédéfinie et adaptable, ici mise en oeuvre par l'unité de contrôle moteur du véhicule. [0027] Grâce à l'adoption d'actionneurs électriques pour le cylindre 14, il devient possible de dé-corréler les séquences d'ouverture et de fermeture des soupapes du cylindre dédié 14 vis-à-vis des ouvertures et fermetures des soupapes des autres cylindres 11 à 13. [0028] De ce fait, on pilote les ouvertures des soupapes du cylindre dédié 14 de manière à choisir le taux d'EGR que l'on souhaite obtenir dans le moteur. Grâce au pilotage spécifique des soupapes du cylindre 14, le taux d'EGR peut ainsi être modulé en fonction notamment du niveau de charge du moteur, du régime moteur ou du niveau de pollution acceptable pour le moteur. [0029] Le présent mode de réalisation permet notamment de mettre en oeuvre une levée variable d'une ou des deux soupapes du cylindre dédié 14, la ou les soupape(s) du cylindre 14 étant alors entrainées selon un mouvement de va-et-vient sur une course réduite. Selon une autre variante, la durée de la levée de la ou des soupape(s) peut être modifiée. Selon encore une autre variante, à calage variable, l'ouverture et/ou la fermeture de la ou des soupapes du cylindre dédié 14 est décalée par rapport à un cycle normal de fonctionnement du moteur de sorte que la soupape est entrainée selon un mouvement de va-et-vient décalé dans le temps. Le présent mode de réalisation permet donc de mettre en oeuvre une modification du phasage d'ouverture et/ou de fermeture d'une ou de plusieurs soupapes du cylindre dédié 14. [0030] En modifiant le comportement d'une ou de plusieurs soupapes du cylindre dédié 14, on peut ainsi optimiser le remplissage du cylindre dédié 14 pour obtenir un maximum de taux d'EGR et de couple moteur. On peut également mettre en oeuvre un balayage optimal du volume du cylindre dédié 14 en croisant les ouvertures des soupapes de ce cylindre. On peut en variante minimiser le remplissage du cylindre dédié 14 dans les phases de demande importante de couple moteur. On peut également modifier le taux d'EGR à l'admission en modifiant soit le temps d'ouverture de la soupape d'admission du cylindre 14, soit celui de sa soupape échappement. [0031] Le fait d'utiliser un actionneur électrique pour les soupapes du cylindre dédié et au moins un arbre à cames pour les soupapes de l'ensemble des autres cylindres présente plusieurs avantages additionnels à ceux explicités ci-dessus. Ainsi, les arbres à cames 110 et 120 sont faciles à mettre en place du fait que les cylindres non dédiés 11 à 13 sont juxtaposés l'un à l'autre. De plus, on conserve l'avantage d'une distribution de type mécanique sur les cylindres non dédiés 11 à 13, laquelle est robuste et notamment fortement résistante aux températures élevées. [0032] Bien que l'on ait décrit un organe de modification du comportement des soupapes du cylindre dédié sous la forme d'un actionneur électrique, en variante un tel organe de modification du comportement des soupapes peut revêtir une autre forme. Ainsi un tel organe peut être un organe mécanique, tel qu'un arbre à cames spécifique au cylindre dédié. Un tel organe de modification de comportement peut également être constitué d'un bloc de cames comprenant une première came d'orientation donnée et une came supplémentaire jouxtant la première et d'orientation différente, le bloc de came étant déplaçable de sorte que la soupape coopère sélectivement avec la première came ou avec la came supplémentaire selon que l'on souhaite que la soupape ait le comportement nominal ou le comportement modifié. [0033] Bien que le présent mode de réalisation comprenne un seul cylindre dédié 14, il est possible selon l'invention d'adopter plusieurs cylindres dont au moins une partie des gaz d'échappement sont à chaque fois réintroduits à l'admission, plusieurs de ces cylindres dédiés pouvant être commandés de manière à en modifier le comportement par rapport au comportement des cylindres non dédiés. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile à réintroduction de gaz d'échappement comprenant plusieurs cylindres de combustion (11,12,13,14), un organe d'admission d'air frais (20) en direction d'un ou plusieurs cylindres (11,12,13,14) et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement (40) depuis au moins un cylindre de combustion (14) dans l'organe d'admission (20), caractérisé en ce qu'il présente au moins un organe (130,140) de modification de comportement de soupape(s) dudit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un cylindre de combustion (11,12,13) distinct dudit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) et l'organe de modification de comportement de soupape(s) (130,140) dudit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) est aménagé de manière à modifier le comportement de la ou des soupape(s) dudit au moins un cylindre de combustion (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) sans modifier le comportement d'aucune soupape dudit au moins un cylindre de combustion distinct (11,12,13). 3. Moteur à combustion la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la modification de comportement de soupape (130,140) fait partie du groupe constitué d'une modification de course de levée de soupape, d'un décalage angulaire de levée de soupape, d'une augmentation de durée de levée de soupape, d'une diminution de durée de levée de soupape. 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de modification de comportement de soupape(s) (130,140) dudit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) comprend un actionneur électrique (130,140) de soupape(s). 5. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'actionneur électrique (130,140) est un actionneur électromagnétique. 6. Moteur à combustion selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un arbre à cames (110,120) actionnant au moins une soupape dudit au moins un cylindre de combustion distinct (11,12,13). 7. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre de combustion (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) est disposé à une extrémité latérale du moteur par rapport à l'ensemble des autres cylindres de combustion (11,12,13) du moteur. 8. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur comporte au moins un cylindre (14) dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission (20) et il comporte au moins un cylindre (11,12,13) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont rejetés dans l'air ambiant sans être réintroduits dans un cylindre de combustion. 9. 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 entièrement réintroduits dans l'organe d'admission (20) et il comporte au moins un cylindre (11,12,13) dont au moins une partie des gaz d'échappement est rejetée dans l'air ambiant sans être réintroduite dans un cylindre de combustion. 10. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène.