Brevet FR3056640A1 — publié le 20180330

Système et procédé de décrassage de soupapes d'un moteur à combustion interne Domaine technique L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne un système et un procédé permettant de s'affranchir des encrassements de soupapes et conduits internes d'une culasse lors des phases répétées de régénération d'un piège à oxydes d'azote. État de la technique L'évolution récente des normes réglementaires de dépollution exige la mise en place de traitements permettant de limiter les émissions d'oxydes d'azote, notamment sur les moteurs Diesel qui fonctionnent en mélange pauvre et en produisent beaucoup. Une méthode connue consiste à utiliser un piège oxydes d'azote (NOX trap selon la terminologie anglo-saxonne) implanté sur la ligne d'échappement. Pendant le fonctionnement habituel du moteur en mélange pauvre, les oxydes d'azote (N0x) présents dans les gaz de combustion du moteur sont stockés dans le piège sans y être traités. Ensuite, par des régénérations périodiques du piège qui consistent à basculer le fonctionnement du moteur en mélange riche, les NOx sont réduits en molécules inoffensives, par exemple de N2. Pour réaliser ces régénérations, des hydrocarbures imbrûlés sont apportés, par exemple, en procédant à des injections tardives de carburant dans les cylindres du moteur tout en permettant une entrée d'air dans le conduit d'admission du moteur de manière à dégrader le rendement de combustion et faire augmenter la richesse du mélange air-carburant, par exemple à une valeur voisine de 1,05.Néanmoins, les cycles de régénération engendrent assez rapidement un encrassement des soupapes essentiellement dû à la combustion 3056640 2 dégradée. Ceci engendre des pertes de compression car certaines soupapes restent bloquées en position partiellement ouverte à cause des dépôts de suies et d'huile sur leur siège et à l'intérieur des conduits de la culasse. Ainsi, en phase 5 de compression, une fuite d'air peut être créée, ce qui peut avoir pour conséquence des instabilités du moteur, pouvant aller jusqu'à l'extinction d'un ou plusieurs cylindres, voire dans certains cas, l'arrêt complet du moteur. 10 L'invention a pour objectif de proposer un moyen efficace permettant de décrasser les soupapes et conduits d'une culasse d'un moteur à combustion interne, en particulier suite à une régénération du piège à oxydes d'azote monté à l'échappement du moteur. 15 Description de l'invention À cette effet, l'invention porte sur un système de décrassage de soupapes et/ou de conduits de culasse d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend 20 un calculateur et un ensemble d'injecteurs à basse pression reliés fluidiquement un premier réservoir contenant un fluide détergent, chaque injecteur étant implanté dans un conduit d'admission ou d'échappement de la culasse et disposant d'une série de trous permettant de projeter le 25 fluide détergent sur une soupape et/ou sur des parois du conduit. Le système de décrassage selon l'invention permet donc de projeter un fluide détergent dont l'action permet de dissoudre et d'éliminer les résidus de suie et d'huile 30 accumulée dans les soupapes et sur les parois internes des conduits d'admission et d'échappement de la culasse. Avantageusement, la série de trous comporte une première rangée de trous ayant un premier angle de nappe permettant de projeter le fluide détergent sur une tige de 3056640 3 soupape et une deuxième rangée de trous ayant un deuxième angle de nappe permettant de projeter le fluide détergent sur les parois du conduit, sur la partie la plus basse du guide de soupape et du siège de soupape. 5 Avantageusement mais facultativement, le système comporte en outre un deuxième réservoir, contenant un fluide antiadhésif, auquel est relié fluidiquement l'ensemble des injecteurs. Le fluide antiadhésif permet de limiter les dépôts de suie et d'huile sur les soupapes et sur les parois des 10 conduits de la culasse. Avantageusement mais facultativement, le système comporte une vanne à trois voies permettant de sélectionner une projection de fluide détergent ou de fluide antiadhésif. 15 Cette vanne permet de relier les deux réservoirs à une même conduite elle-même reliée à l'ensemble des injecteurs. L'invention concerne également un procédé de décrassage de soupapes et/ou de conduits internes d'une 20 culasse d'un moteur à combustion interne lors de phases répétées de régénération d'un piège à oxyde d'azote, le procédé mettant en oeuvre le système de décrassage selon l'invention telle que décrit précédemment, et comporte successivement: 25 - une étape 100 pendant laquelle le calculateur vérifie que le nombre de régénérations est égal à un nombre N1 prédéterminé ; puis, - une étape 200 pendant laquelle le calculateur vérifie que l'injection de carburant est coupée ; puis, 30 - une étape 300 pendant laquelle le calculateur vérifie que les soupapes sont fermées ; puis, 3056640 4 une étape 400 pendant laquelle le calculateur commande une projection de fluide détergent par les injecteurs à basse pression. Le nombre N1 est par exemple égal à 10. 5 Avantageusement mais facultativement, les étapes 200 à 400 sont répétées un nombre N2 fois, par exemple 5 de fois. Avantageusement mais facultativement, le procédé 10 comporte successivement, suite à l'étape 400 : une étape 500 pendant laquelle le calculateur revérifie que l'injection de carburant est coupée ; puis, une étape 600 pendant laquelle le calculateur revérifie que les soupapes sont fermées ; puis, 15 une étape 700 pendant laquelle le calculateur commande une projection de fluide antiadhésif par les injecteurs à basse pression. Avantageusement mais facultativement, les étapes 500 à 700 sont répétées un nombre N3 de fois, par exemple 5 fois. 20 L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant un système de décrassage et/ou un procédé de décrassage tels que décrits précédemment. D'autres caractéristiques et/ou avantages apparaitront à la lecture de la description suivante, d'un mode de 25 réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, en relation avec les dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un exemple préféré de système de décrassage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe montrant 30 l'emplacement d'un injecteur à basse pression selon l'invention dans la culasse ; - la figure 3 est logigramme représentant les du procédé selon l'invention pour la projection d'un fluide détergent ; et 3056640 5 - la figure 4 est un logigramme représentant les étapes supplémentaires pour la projection d'un fluide antiadhésif. Un système de décrassage représenté en figure 1 5 comporte un ensemble d'injecteurs 3 à basse pression montés sur une culasse 5. Les injecteurs 3 sont reliés fluidiquement par une conduite 6 à une vanne à trois voies 7, elle-même reliée par deux autres conduites 61, 62 respectivement à un premier réservoir 8 comprenant un fluide détergent et à un 10 deuxième réservoir 9 comprenant un fluide antiadhésif. Les injecteurs 3 et la vanne trois voies 7 sont reliés électriquement à un calculateur 10 pilotant le système de décrassage, respectivement par deux liaisons 11 et 12. 15 L'emplacement d'un injecteur à basse pression 3 dans la culasse 5 est montré par la figure 2. L'injecteur 3 est implanté dans la culasse 5 de sorte qu'une de ses extrémités 31 débouche dans un conduit d'admission ou d'échappement 51 de la culasse 5 et en regard d'une soupape 1. Au niveau de 20 l'extrémité 31, l'injecteur 3 comporte une série de trous 32 dont une première rangée, comprenant par exemple entre 4 et 8 trous, a un angle de nappe « a » centré sur le bas de la tige 11 de la soupape 1 lorsque celle-ci est fermée. L'angle « a » est par exemple compris entre 10° et 40°. Cet angle « a » 25 permet de projeter le fluide détergent directement sur la tige 11 de la soupape 1. Ceci permet d'éviter l'accumulation de traces de cokéfaction et de dépôts de combustion qui pourraient engendrer des dysfonctionnements aérodynamique dans culasse. 30 La deuxième rangée, comprenant par exemple entre 8 et 16 trous, a une angle « b », par exemple, compris entre 60° et 140° permettant de projeter le fluide détergent sur la paroi 52 du conduit 51 et sur la partie la plus basse du guide de soupape 2 et du siège de soupape 4. 3056640 6 Il a pour but de maximiser l'efficacité du système concernant le décrassage de la portée et le siège de soupape afin d'éliminer les traces de cokéfaction et de dépôts de combustion. 5 Dans d'autres exemples de réalisation non représentés, les valeurs des angles « a » est « b » peuvent être différentes des valeurs présentées précédemment. En particulier la valeur des angles « a » et « b » peut varier suivant la géométrie du moteur, le diamètre de la tige et du 10 siège de soupapes. Avantageusement mais facultativement, la fixation de l'injecteur 3 est assurée par une bride 33. Les étapes de fonctionnement du système de décrassage décrit précédemment sont illustrées par les figures 3 et 4 15 selon un exemple de réalisation préféré du procédé. Selon l'exemple de réalisation illustré, le système réalise successivement une projection d'un fluide détergent suivie d'une projection d'un fluide antiadhésif suivant les étapes suivantes : 20 à l'étape 100 le calculateur vérifie que le nombre de régénérations du piège à oxyde d'azote est égal à 10. Comme le nombre de régénérations du piège à Nox est fonction de l'usage du véhicule, par exemple conduite en ville ou sur autoroute, le système est mis en phase avec le 25 calculateur 10 pour connaitre les occurrences de régénération. Par exemple, dans cet exemple de réalisation, un algorithme du calculateur 10 détermine le déclenchement du décrassage l'issue de la 10ème régénération du piège à Nox. Ce nombre de régénération, peut toutefois être différent dans d'autres 30 modes de réalisation. à l'étape 200, le calculateur vérifie que l'injection de carburant est coupée. La projection de détergent se fait durant les phases de coupure d'injection de 3056640 7 carburant afin de ne pas perturber la combustion, par exemple, lorsque le conducteur relâche la pédale d'accélération. l'étape 300, le calculateur vérifie que les soupapes sont fermées, afin d'assurer une pulvérisation 5 optimale sur le siège et la tige de soupape et le conduit de la culasse. à l'étape 400, le calculateur commande une projection de fluide détergent par les injecteurs à basse pression. 10 Selon cet exemple de réalisation, les étapes 200 à 400 sont répétées 5 fois, toutefois le nombre de répétions peut être différent dans d'autres exemples de réalisation. Par la suite, une fois que le fluide détergent a été 15 projeté 5 fois, la vanne à trois voies 7 bascule sur le réservoir comprenant le fluide antiadhésif et le procédé se poursuit selon les étapes illustrées par la figure 4. à l'étape 500, le calculateur revérifie que l'injection de carburant est coupée, pour ne pas perturber la 20 combustion, comme pour la projection du fluide détergent. à l'étape 600, le calculateur revérifie également que les soupapes sont fermées, afin d'assurer une pulvérisation optimale sur le siège et la tige de soupape et le conduit de la culasse. 25 l'étape 700, le calculateur commande une projection de fluide antiadhésif par les injecteurs à basse pression. Les étapes 400 à 700 formant un cycle sont répétées 30 également 5 fois, selon cet exemple de réalisation du procédé. Toutefois, le nombre de répétions peut être également différent dans d'autre exemples de réalisation. 3056640 8 La composition du fluide détergent est, par exemple, base d'un dosage de Kérosène, Naphtalène et de nitrate d'héthylhexyle. Le pourcentage de chaque composant est choisi pour permettre une efficacité optimale tout en assurant la 5 tenue mécanique des pièces en mouvement. La composition du fluide antiadhésif est, par exemple, un lubrifiant en silicone ayant des vertus de tenue thermique importante notamment pour les projections réalisées en face échappement. 10 REVENDICATIONS1. Système de décrassage de soupapes et/ou de conduits de culasse d'un moteur à combustion interne 5 caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur et un ensemble d'injecteurs basse pression reliés fluidiquement à un premier réservoir contenant un fluide détergent, chaque injecteur étant implanté dans un conduit d'admission ou d'échappement de la culasse et disposant d'une série de trous permettant de 10 projeter le fluide détergent sur une soupape et/ou sur des parois du conduit. 2. Système de décrassage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la série de trous comporte une première 15 rangée de trous ayant un premier angle de nappe permettant de projeter le fluide détergent sur une tige de soupape et une deuxième rangée de trous ayant un deuxième angle de nappe permettant de projeter le fluide détergent sur les parois du conduit et sur la partie la plus basse d'un guide de soupape 20 et d'un siège de soupape. 3. Système de décrassage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième réservoir, contenant un fluide antiadhésif, 25 auquel est relié fluidiquement l'ensemble des injecteurs. 4. Système de décrassage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne à trois voies permettant de sélectionner une projection de fluide détergent 30 ou de fluide antiadhésif. 5. Procédé de décrassage de soupapes et/ou de conduits internes d'une culasse d'un moteur à combustion interne lors de phases répétées de régénération d'un piège à 3056640 10 oxyde d'azote, le procédé mettant en oeuvre un système de décrassage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé comporte successivement: - une étape (100) pendant laquelle le calculateur 5 vérifie que le nombre de régénérations est égal à un nombre N1 prédéterminé ; puis, - une étape (200) pendant laquelle le calculateur vérifie que l'injection de carburant est coupée ; puis, - une étape (300) pendant laquelle le calculateur 10 vérifie que les soupapes sont fermées ; puis, - une étape (400) pendant laquelle le calculateur commande une projection de fluide détergent par les injecteurs à basse pression. 15 6. Procédé de décrassage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le nombre N1 est égal à 10. 7. Procédé de décrassage selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les étapes (200) 20 à (400) sont répétées un nombre N2 de fois. 8. Procédé de décrassage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre N2 est égal à 5. 25 9. Procédé de décrassage selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que, le système de décrassage étant selon l'une des revendications 3 à 4, le procédé comporte successivement, suite à l'étape (400) : - une étape (500) pendant laquelle le calculateur 30 revérifie que l'injection de carburant est coupée ; puis, - une étape (600) pendant laquelle le calculateur revérifie que les soupapes sont fermées ; puis, 3056640 11 une étape (700) pendant laquelle le calculateur commande une projection de fluide antiadhésif par les injecteurs à basse pression. 10. Procédé de décrassage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les étapes (500) à (700) sont répétées un nombre N3 fois. 11. Procédé de décrassage selon la revendication 10, 10 caractérisé en ce que le nombre N3 est égal à 5. 12. Véhicule automobile comprenant un système de décrassage selon l'une des revendications 1 à 4, et/ou un procédé de décrassage selon l'une des revendications 5 à 11 15