Brevet FR3005994A1 — publié le 20141128

MOTEUR A COMBUSTION DE VEHICULE AUTOMOBILE A REFROIDISSEMENT AMELIORE [0001] L'invention concerne l'architecture des systèmes de refroidissement des moteurs à combustion de véhicules automobiles notamment à allumage commandé lorsqu'ils sont équipés d'un ou plusieurs cylindres dédié(s) entièrement ou de façon partielle à une recirculation de gaz d'échappement vers l'admission. [0002] Ce concept, connu sous le sigle D-EGR pour « dedicated exhaust gas recirculation en anglais » ou recirculation dédiée de gaz d'échappement en français, consiste à utiliser un cylindre ou plusieurs afin de recirculer les gaz d'échappement à l'admission. Ce ou ces cylindres ont un fonctionnement spécifique différent des autres cylindres non dédiés. Ils sont enrichis en carburant afin de produire dans la chambre de combustion du gaz hydrogène H2. Le gaz dihydrogène combiné à l'EGR permet au moteur de supporter des fort taux d'EGR ainsi qu'un taux de compression potentiellement élevé. [0003] Sur les moteurs actuels qui sont équipés d'un système de recirculation EGR, le refroidissement du moteur, notamment de l'ensemble formé du bloc moteur et de la culasse, se fait par la circulation d'un liquide de refroidissement par des conduits traversant le moteur et refroidissant chaque cylindre. Une régulation se fait pour respecter une température cible du liquide sur la sortie du moteur, avant son refroidissement par des échangeurs thermiques en façade du véhicule. [0004] Néanmoins, les moteurs D-EGR s'avèrent présenter un comportement thermique qui rend les systèmes de refroidissement connus inadaptés à leur refroidissement adéquat, les systèmes de refroidissement connus ne permettant pas de ce fait d'optimiser le fonctionnement du moteur dans le cas d'un système D-EGR. [0005] Le but de l'invention est de proposer un système de refroidissement de moteur D- EGR qui permette une régulation thermique efficace du moteur et un fonctionnement amélioré de celui-ci. [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, ledit au moins un cylindre dont au moins une partie des 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, le moteur comportant un circuit de refroidissement produisant un refroidissement des cylindres du moteur, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement est configuré pour produire une puissance de refroidissement sur le cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission qui est différente d'une puissance de refroidissement produite sur un autre cylindre du moteur. [0007] Avantageusement, le circuit de refroidissement est configuré pour produire une même puissance de refroidissement sur chacun d'une pluralité de cylindres du moteur et une puissance de refroidissement sur le cylindre dont une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission laquelle puissance de refroidissement est différente de la puissance de refroidissement produite sur chacun des cylindres de ladite pluralité de cylindres. [0008] Avantageusement, le circuit de refroidissement est configuré pour produire une puissance de refroidissement sur le cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission qui est plus faible que la puissance de refroidissement produite sur ledit autre cylindre du moteur. [0009] Avantageusement, le circuit de refroidissement présente un conduit adjacent au cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission et un conduit adjacent à un cylindre du moteur dont aucun gaz d'échappement n'est réintroduit dans l'organe d'admission, le conduit adjacent au cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission présentant une section plus faible que le conduit adjacent au cylindre dont aucun gaz d'échappement n'est réintroduit dans l'organe d'admission. [0010] Avantageusement, le circuit de refroidissement est configuré pour que le moteur présente un fonctionnement stable dans lequel chaque cylindre du moteur présente une même température. [0011] Avantageusement, le moteur est un moteur à allumage commandé. Il s'agit de préférence d'un moteur essence. [0012] 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. [0013] 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. [0014] Avantageusement, ledit au moins un cylindre dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre à fonctionnement à richesse sensiblement égale à 1,5. [0015] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel moteur à combustion. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente un moteur selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente un circuit de refroidissement de ce même moteur. [0017] Les moteurs équipés d'un ou plusieurs cylindres dédiés ont un fonctionnement avec un fort enrichissement, pouvant dépasser la valeur de 1,5 sur certains points de fonctionnement. Cet excès de carburant s'avère refroidir de façon naturelle la chambre de combustion par rapport à des cylindres fonctionnant de façon traditionnelle à richesse 1. [0018] Il s'avère donc que sur les moteurs connus, le refroidissement du moteur se faisant de manière équitable sur chaque cylindre, il y a une énergie de refroidissement surdimensionnée sur le ou les cylindres dédiés à la recirculation de I'EGR. Il apparait alors un écart de température pouvant aller jusqu'à 150°C entre les températures en sortie de soupape d'échappement entre les cylindres dédiés à I'EGR et les cylindres traditionnels. [0019] Le moteur représenté sur la figure 1 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] Sur la figure 2, on a représenté sous la référence 100 un circuit de refroidissement du moteur. Le circuit de refroidissement parcourt le bloc moteur en formant une boucle avec un échangeur thermique ou radiateur 110 disposé en façade du véhicule. [0024] Le circuit de refroidissement forme une série de conduits avoisinant chacun des cylindres 11 à 14 de manière à distribuer une puissance de refroidissement sur les différents cylindres. Le circuit de refroidissement forme ici notamment une série de six conduits 121, 122, 123, 124, 125, 126 disposés entre et de part et d'autre de chacun des cylindres 11 à 14. Les conduits 121 à 124 s'étendent de manière adjacente aux cylindres non dédiés 11, 12, 13 tandis que les conduits 125 et 126 s'étendent de manière adjacente aux cylindre dédié 14. [0025] Les conduits 125 et 126 présentent ici une section plus faible que les conduits 121 à 124. Ainsi le flux de liquide de refroidissement entrant dans le bloc moteur en provenance du radiateur 110 est naturellement dirigé majoritairement vers les conduits 121 à 124 refroidissant les cylindres non dédiés 11 à 13. [0026] Ainsi le flux de liquide de refroidissement est plus faible dans les conduits 125 et 126 que dans les conduits 121 à 124, la puissance de refroidissement fournie individuellement à chacun des cylindres non dédiés 11 à 13 étant donc plus faible que la puissance de refroidissement fournie au cylindre dédié 14. On modifie donc le circuit de refroidissement afin que la puissance de refroidissement fournie individuellement au(x) cylindre(s) D-EGR soit différente de la puissance de refroidissement fournie individuellement aux autres cylindres. [0027] Cette répartition non-homogène de la puissance de refroidissement est réalisée ici en modifiant les sections et donc l'écoulement dans les conduits de refroidissement du bloc moteur et de la culasse afin de réduire la puissance de refroidissement sur la partie avoisinant le cylindre D-EGR 14. [0028] Lorsque la puissance globale de refroidissement est maintenue égale à celle fournie dans les moteurs connus, on augmente alors la puissance de refroidissement fournie aux cylindres non dédiés 11 à 13. Il est également possible de réduire la puissance de refroidissement globale du système de refroidissement. Dans le cas où l'on augmente la puissance de refroidissement des cylindres non dédiés 11 à 13, cela permet de repousser les limites à partir desquelles apparait un cliquetis. En effet, étant donné que l'on renvoie un gaz chaud dans l'admission et que la charge envoyée dans le moteur est plus importante du fait de la présence du système EGR, les pressions dans les cylindres sont plus importantes. De ce fait, abaisser la température du mélange permet d'avoir plus de pression dans les cylindres, ce qui est bénéfique pour le moteur car une plus grande pression dans les cylindres réduit la consommation spécifique. [0029] Plusieurs variantes sont possibles. Ainsi, une variante consiste à rester à une même puissance de refroidissement au global que pour un moteur D-EGR traditionnel, mais à diminuer le refroidissement du cylindre D-EGR 14 et augmenter en contrepartie celle des autres cylindres 11 à 13. Une autre variante consiste à rester à même puissance de refroidissement mais cependant à augmenter la puissance de refroidissement fournie au cylindre D-EGR 14 et à diminuer la puissance de refroidissement produite individuellement sur les autres cylindres 11 à 13. Ces deux cas permettent d'augmenter la marge de manoeuvre sur la stratégie de combustion pour augmenter le rendement du moteur. En variante encore dans le cas où on a besoin de moins de refroidissement sur l'ensemble des cylindres, on réduit globalement celui-ci et on bénéficie alors d'une réduction de la puissance perdue dans le circuit de refroidissement.20 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), ledit au moins un cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) étant un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1 de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène, le moteur comportant un circuit de refroidissement (100) produisant un refroidissement des cylindres (11,12,13,14) du moteur, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (100) est configuré pour produire une puissance de refroidissement sur le cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission (20) qui est différente d'une puissance de refroidissement produite sur un autre cylindre (11,12,13) du moteur. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (100) est configuré pour produire une même puissance de refroidissement sur chacun d'une pluralité de cylindres (11,12,13) du moteur et une puissance de refroidissement sur le cylindre (14) dont une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission (20) laquelle puissance de refroidissement est différente de la puissance de refroidissement produite sur chacun des cylindres de ladite pluralité de cylindres (11,12,13). 3. Moteur à combustion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (100) est configuré pour produire une puissance de refroidissement sur le cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission (20) qui est plus faible que la puissance de refroidissement produite sur ledit autre cylindre (11,12,13) du moteur. 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (100) présente un conduit (125,126) adjacent au cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission (20) et un conduit (121,122,123,124) adjacent à un cylindre (11,12,13) du moteur dont aucun gaz d'échappement n'est réintroduit dans l'organe d'admission (20), le conduit (125,126) adjacent au cylindre (14) dont au moins une partie des gaz d'échappement est réintroduite dans l'organe d'admission (20) présentant unesection plus faible que le conduit (121,122,123,124) adjacent au cylindre (11,12,13) dont aucun gaz d'échappement n'est réintroduit dans l'organe d'admission (20). 5. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (100) est configuré pour que le moteur présente un fonctionnement stable dans lequel chaque cylindre (11,12,13,14) du moteur présente une même température. 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 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. 8. 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. 9. 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 sensiblement égale à 1,5. 10. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25