Brevet FR3082240A1 — publié le 20191213

Description Titre de l'invention : Dispositif d'injection d'eau dans un moteur à combustion interne et moteur équipé d'un tel dispositif Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à dispositif d'injection d'eau dans un moteur à combustion interne ainsi qu'un moteur à combustion interne équipé d'un tel dispositif. Technique antérieure [0002] Les exigences croissantes pour réduire les émissions de dioxyde de carbone font que les moteurs à combustion interne sont de plus en plus optimisés sur le plan de la consommation de carburant. Toutefois les moteurs à combustion interne connus ne peuvent fonctionner au point de fonctionnement à forte charge, de façon optimale pour la consommation car ce mode de fonctionnement est limité par la tendance au cliquetis et à l'émission de gaz d'échappement à température élevée. Un moyen possible pour réduire la tendance au cliquetis et pour abaisser la température des gaz d'échappement consiste à injecter l'eau. Ainsi les systèmes d'injections d'eau, distincts, usuels permettent de réduire la tendance au cliquetis et les températures des gaz d'échappement par l'injection d'eau. Habituellement on a des systèmes d'injection d'eau différents pour permettre l'injection de l'eau. C'est ainsi que par exemple selon le document DE 10 2015 208 476 Al on connaît un système d'injection d'eau pour des moteurs à combustion interne. [0003] Les systèmes d'injection d'eau équipant les moteurs à combustion interne comportent normalement un réservoir d'eau pour disposer à tout instant de l'eau pour l'injecter dans la tubulure d'admission ou dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. De plus, de tels systèmes d'injection d'eau permettent de récupérer l'eau par une installation de récupération d'eau, par exemple dans le système de gaz d'échappement du moteur à combustion interne, à partir de son carburant ou de l'environnement du véhicule et alimenter ainsi le réservoir d'eau. L'eau pourra être prise du réservoir par exemple à l'aide d'une pompe et envoyé par un dispositif de distribution vers les différents injecteurs qui peuvent ainsi injecter l'eau par exemple par une conduite d'aspiration ou dans une chambre de combustion du moteur à combustion interne. Pour cela, comme les systèmes d'injection de carburant, on a prévu des dispositifs distributeurs par exemple sous la forme d'un rail, pour accumuler de l'eau et la distribuer entre plusieurs soupapes d'injection. [0004] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0005] L'invention a pour but de perfectionner ces systèmes et à cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'injection d'eau pour un moteur à combustion interne comportant 2 au moins : [0006] un réservoir d'eau pour stocker de l'eau, [0007] un injecteur d'eau pour injecter l'eau dans le moteur à combustion interne, [0008] au moins un élément de transfert pour transférer l'eau du réservoir d'eau aux in- jecteurs d'eau, [0009] l'élément de transfert est relié au réservoir d'eau par au moins une première conduite, [0010] l'élément de transfert est relié à l'injecteur d'eau par au moins une seconde conduite, [0011] le dispositif d'injection d'eau comporte en outre au moins un élément de filtre pour filtrer l'eau dans le dispositif d'injection d'eau, [0012] ce dispositif d'injection d'eau étant caractérisé en ce qu' [0013] il comporte au moins un capteur de pression pour mesurer la pression de l'eau dans le dispositif d'injection d'eau. [0014] Par rapport à l'état de la technique, le dispositif d'injection d'eau équipant un moteur à combustion interne à l'avantage que le capteur de pression saisit la pression de l'eau dans le dispositif d'injection d'eau et permet le dosage précis de la quantité d'eau à injecter en utilisant la pression de l'eau. La pression mesurée de l'eau est par exemple traitée dans un appareil de commande qui commande ainsi l'injecteur d'eau. Cela permet de déterminer à l'aide de la pression mesurée, la quantité d'eau à injecter dans le moteur à combustion interne et de la doser de manière précise à l'aide de la pression mesurée. [0015] Selon un développement avantageux, le capteur de pression est en aval de l'élément de filtre selon le sens de passage de l'eau du réservoir vers l'injecteur. Cela permet de déterminer avantageusement de façon précise la quantité d'eau à injecter dans le moteur à combustion interne et d'injecter précisément la bonne quantité. La mesure de la pression en aval de l'élément de filtre à l'aide du capteur de pression situé en aval de l'élément de filtre exclut toute erreur de chute de pression le long de la conduite en amont de l'élément de filtre ainsi que les erreurs liées à la chute de pression à travers l'élément de filtre. Cela permet de mesurer avantageusement de façon précise le niveau de pression. Cette pression précise permet d'injecter l'eau en la dosant précisément dans le moteur à combustion interne. [0016] Selon un développement avantageux, l'élément de filtre est entouré d'un boîtier de filtre et le capteur de pression est intégré dans le boîtier de filtre. On évite ainsi tout boîtier supplémentaire pour le capteur de pression. Le capteur de pression intégré dans le boîtier de filtre permet de faire la mesure de pression de façon avantageuse, directement en aval de l'élément de filtre. Ainsi la chute de pression dans l'élément de filtre ne fausse pas la pression mesurée. Cela permet de doser avantageusement de manière précise la quantité d'eau à injecter. [0017] Selon un exemple de réalisation avantageuse, l'élément de filtre est installé dans la 3 seconde conduite. L'élément de filtre installé dans la seconde conduite permet de filtrer avantageusement l'eau en aval de l'élément de transfert et ainsi à proximité de l'injecteur d'eau. [0018] Selon un exemple avantageux, le dispositif d'injection d'eau comporte un autre capteur de pression qui permet de mesurer à un autre endroit, une autre pression de l'eau du dispositif d'injection d'eau. Cette autre pression pourra être comparée à la pression de l'eau déjà mesurée et cette comparaison permet de définir et/ou d'adapter la quantité d'eau à injecter. [0019] Selon un exemple de réalisation avantageux, l'autre capteur de pression est installé en amont de l'élément de filtre selon le sens de passage de l'eau entre le réservoir et l'injecteur d'eau. Si le capteur de pression est installé en aval de l'élément de filtre et que l'autre capteur de pression est installé en amont de l'élément de filtre, cela permet de déterminer avantageusement la différence de pression entre la pression mesurée par le capteur de pression et celle mesurée par l'autre capteur de pression pour utiliser cette différence pour déterminer la chute de pression sur l'élément de filtre et/ou pour doser de manière précise la quantité d'eau à injecter. [0020] Selon une caractéristique avantageuse, le capteur de pression est un capteur de différence de pression pour mesurer la différence de pression entre une première zone en aval de l'élément de filtre et une seconde zone en amont de l'élément de filtre. Ce capteur de différence de pression ou capteur de pression différentielle permet de mesurer la différence de pression entre la première zone en aval de l'élément de filtre et celle dans la seconde zone en amont de l'élément de filtre. Cette différence de pression pourra s'utiliser pour doser précisément la quantité d'eau à injecter. [0021] Selon un autre développement, l'invention a également pour objet un moteur à combustion interne de véhicule automobile équipé d'un tel dispositif d'injection d'eau. L'injection de l'eau par le dispositif d'injection d'eau pourra se faire ainsi directement dans la chambre de combustion et/ou dans la conduite ou tubulure d'admission. Brève description des dessins [0022] La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'injection d'eau dans un moteur à combustion interne représentés dans les dessins annexés dans lesquels : [0023] [fig.1] est une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'injection d'eau, [0024] [fig.2] montre un exemple de réalisation d'un dispositif d'injection selon l'invention. [0025] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION [0026] Selon les figures on décrira ci-après de façon détaillée un dispositif d'injection d'eau 1 d'un moteur à combustion interne 2 pour différents exemples de réalisation. En par- 4 ticulier le moteur à combustion interne 2 fonctionne comme moteur à essence avec injection directe d'essence. [0027] La figure 1 montre schématiquement le moteur à combustion interne 2 et le dispositif d'injection d'eau 1. Le moteur à combustion interne 2 comporte plusieurs cylindres. Le moteur à combustion interne 2 a une chambre de combustion 20 par cylindre avec un piston 21 alternatif. Par cylindre le moteur à combustion interne 2 comporte un canal d'entrée 22 pour l'air alimentant la chambre de combustion 20. Les gaz d'échappement sont évacués par un canal de gaz d'échappement 23. Le canal d'admission 22 comporte une soupape d'admission 25 et le canal d'échappement 23, une soupape d'échappement 26. La référence 24 se rapporte en outre à un injecteur de carburant. [0028] Le dispositif d'injection d'eau 1 est un dispositif pour injecter de l'eau dans le moteur à combustion interne 2. En plus de l'eau, on peut également mélanger d'autres agents à l'eau et stocker, transférer et injecter le mélange. [0029] Le dispositif d'injection d'eau 1 comporte au moins un injecteur d'eau 6. Un injecteur d'eau 6 est installé dans le canal d'admission 22. L'injecteur d'eau 6 projette l'eau dans le canal d'admission 22 du moteur à combustion interne 2. L'injecteur d'eau 6 est commandé par une unité de commande 13. Dans cet exemple de réalisation, il est prévu un injecteur d'eau 6 par cylindre. En variante et pour mieux préparer ou augmenter la quantité maximale qui peut être injectée par cycle de combustion, on prévoit deux injecteurs d'eau 6 par cylindre. Mais on peut également ne prévoir par exemple qu'un injecteur d'eau 6 pour tous les cylindres. [0030] La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un dispositif d'injection d'eau 1. Le dispositif d'injection d'eau 1 comporte un réservoir d'eau 5 contenant une réserve d'eau. Le dispositif d'injection d'eau 1 comporte également des injecteurs d'eau 6. Les injecteurs d'eau 6 sont raccordés à un distributeur 9 qui répartit l'eau entre les injecteurs d'eau 6. Les injecteurs d'eau 6 sont prévus pour injecter dans le moteur à combustion interne 2 d'un véhicule automobile. Les injecteurs d'eau 6 sont reliés au réservoir d'eau 5 par une conduite 7, 8. La conduite 7, 8 se compose d'une première partie de conduite 7 reliant le réservoir d'eau 5 à un élément de transfert 3. La conduite 7, 8 comporte également une seconde partie de conduite 8 reliant l'élément de transfert 3 à l'injecteur d'eau 6. [0031] L'élément de transfert 3 est par exemple une pompe. L'élément de transfert 3 est intégré dans un module de transfert 60. L'élément de transfert 3 permet de transférer l'eau du réservoir 5 aux injecteurs d'eau 6. En outre l'élément de transfert 3 peut transférer l'eau du réservoir 5 à travers la première conduite 7 vers le module de transfert 60 et de retour au réservoir 5 par une conduite de retour 42. [0032] L'élément de transfert 3 divise la conduite 7, 8 en une première partie de conduite 7 et une seconde partie de conduite 8. Le réservoir d'eau 5 est relié à l'élément de transfert 3 par la première conduite 7 ou première partie de conduite 7. L'élément de transfert 3 est relié par la seconde conduite 8 ou seconde partie de conduite 8 aux injecteurs d'eau 6. L'eau du réservoir 5 sera ainsi transféré par la première conduite 7 à l'élément de transfert 3 et au-delà par la seconde conduite 8 aux injecteurs d'eau 6. [0033] Les injecteurs d'eau 6 pulvérisent l'eau dans le moteur à combustion interne 2. L'eau est par exemple injectée dans le canal d'admission 22 comme le montre à titre d'exemple la figure 1. L'eau peut également être injectée, directement dans la chambre de combustion 20 par exemple au cours d'une émission avec le carburant. [0034] Comme le montre la figure 2, le dispositif d'injection d'eau comporte en outre au moins un élément de filtre 50. L'élément de filtre 50 est prévu pour filtrer l'eau du dispositif d'alimentation en eau 1. Pendant le filtrage, l'eau traverse l'élément de filtre 50. L'élément de filtre 50 de cet exemple de réalisation se trouve dans la seconde conduite ou la seconde partie de conduite 8. Ainsi au passage dans la seconde partie de conduite 8, l'eau traverse l'élément de filtre 50 qui filtre l'eau avant que celle-ci ne soit injectée dans le moteur à combustion interne 2 par les injecteurs d'eau 6. [0035] Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, en plus de l'élément de filtre 50, la seconde partie de conduite 8 comporte également un autre élément de filtre 51 installé dans la première partie de conduite 7. Cet autre élément de filtre 51 constitue un préfiltre qui assure le pré-filtrage de l'eau avant d'arriver à l'élément de filtre 50 constituant le filtre principal. La pression de l'eau peut chuter dans le dispositif d'injection d'eau 1 entre l'élément de transfert 3 et l'injecteur d'eau 6, le long de la première partie de conduite 7 et de la seconde partie de conduite 8 dans le dispositif d'injection d'eau 1. En particulier la pression du dispositif d'injection d'eau 1 peut chuter dans l'élément de filtre 50 et le second élément de filtre 51. [0036] Pour mesurer la pression de l'eau du dispositif d'injection d'eau 1, le dispositif d'injection 1 comporte un capteur de pression 70. Le capteur de pression 70 permet de mesurer la pression de l'eau dans le dispositif d'injection d'eau 1. Le capteur de pression 70 est installé selon la direction du flux d'eau à partir du réservoir d'eau 5 vers l'injecteur 6, en aval de l'élément de filtre 50. Ainsi on peut mesurer la pression de l'eau dans le dispositif d'injection d'eau 1 après que l'eau soit passée à travers l'élément de filtre 50 et avant qu'elle ne soit injectée par l'injecteur d'eau 6 dans le moteur à combustion interne 2. [0037] Dans cet exemple de réalisation, le capteur de pression 70 est relié à un appareil de commande 13. L'appareil de commande 13 exploite la pression mesurée par le capteur de pression. L'appareil de commande 13 est en outre relié aux injecteurs d'eau 6 et commande ces injecteurs d'eau 6. Ainsi l'appareil de commande 13 est par exemple conçu pour commander les injecteurs d'eau 6 en fonction de la valeur de la pression mesurée par le capteur de pression 70 et commander ainsi la quantité d'eau à injecter. 6 En outre l'appareil de commande 13 de cet exemple de réalisation peut également être relié à l'élément de transfert 3 et commander celui-ci. [0038] Dans cet exemple de réalisation, l'élément de filtre 50 est entouré par un boîtier de filtre 55 et le capteur de pression 70 est intégré dans le boîtier de filtre 55. La figure 2 montre cela de manière schématique. Ainsi l'élément de filtre 50 et le capteur de pression 70 sont logés dans le même boîtier de filtre 55 et/ou sont entourés au moins en partie par le même boîtier de filtre 55. L'élément de filtre 50 peut être considéré comme un composant assemblé avec le capteur de pression 70 et le boîtier de filtre 55. [0039] En outre le dispositif d'injection d'eau 1 de cet exemple de réalisation comporte un autre capteur de pression 71. Cet autre capteur de pression 71 est installé dans le sens de passage de l'eau entre le réservoir 5 et un injecteur 6 en amont de l'élément de filtre 50. L'autre capteur de pression 71 permet de mesurer une autre pression de l'eau en amont de l'élément de filtre 50 dans le dispositif d'injection d'eau 1. Cet autre capteur de pression 71 est relié à l'appareil de commande 13. L'appareil de commande 13 peut comparer, par exemple, l'autre pression mesurée par l'autre capteur de pression 71 de l'eau à la pression mesurée par le capteur de pression 70 et utiliser cette comparaison pour commander les valeurs utilisées par les dispositifs d'injection d'eau 6. [0040] Selon un autre exemple de réalisation non représenté dans les figures, le capteur de pression 70 du dispositif d'injection d'eau 1 est sous la forme d'un capteur de différence de pression. Le capteur de pression 70 réalisé comme capteur de différence de pression permet de mesurer par exemple la différence de pression entre une première zone en amont de l'élément de filtre 50 et une seconde zone en aval de l'élément de filtre 50 et utilisé ces valeurs pour doser la quantité d'eau à injecter dans le moteur à combustion interne 2. [0041] Le dispositif d'injection d'eau 1 de cet exemple de réalisation, comporte une conduite de retour 42. La conduite de retour 42 relie la seconde conduite 8 au réservoir d'eau 5. L'eau peut ainsi être retournée par la première conduite 7 à l'élément de transfert 3 et par la seconde conduite 8 et la conduite de retour 41 au réservoir d'eau 5. La conduite de retour 42 de cet exemple de réalisation comporte un diaphragme 33 et un clapet anti-retour 34. [0042] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0043] 1 Dispositif d'injection d'eau [0044] 2 Moteur à combustion interne [0045] 5 Réservoir d'eau [0046] 6 Injecteur d'eau [0047] 7 Conduite [0048] 8 Conduite [0049] 9 Distributeur 7 [0050] 13 Appareil de commande [0051] 20 Chambre de combustion [0052] 21 Piston [0053] 22 Canal d'entrée [0054] 23 Canal de gaz d'échappement [0055] 24 Injecteur de carburant [0056] 25 Soupape d'admission [0057] 26 Soupape d'échappement [0058] 33 Diaphragme [0059] 34 Clapet anti-retour [0060] 42 Conduite de retour [0061] 50 Elément de filtre [0062] 51 Autre élément de filtre [0063] 55 Boîtier de filtre [0064] 60 Module de transfert [0065] 70 Capteur de pression [0066] 71 Autre capteur de pression 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]