Brevet FR3135751A1 — publié le 20231124

L’invention concerne un moteur à combustion interne (10) comprenant : - un bloc-moteur (20) délimitant une chambre de combustion, - une ligne d’admission (40) de gaz frais dans ladite chambre, - une ligne d’échappement (50) de gaz brûlés hors de ladite chambre, comprenant un catalyseur (51) de dépollution des gaz brûlés et un moyen de chauffage (52) situé dans ou en amont dudit catalyseur, et - une ligne de soufflage (60) de gaz débouchant dans la ligne d’échappement, en amont dudit moyen de chauffage. Selon l’invention, le moteur à combustion interne comporte une ligne de purge (30) de vapeurs de carburant, débutant dans un réservoir de carburant (31), débouchant dans la ligne d’admission et comportant une pompe (34), la ligne de soufflage débute dans la ligne de purge, en aval de ladite pompe, et une vanne principale (61) est prévue à la jonction entre la ligne de soufflage et la ligne de purge. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Moteur à combustion interne et procédé de pilotage de ce moteur Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale la réduction des émissions polluantes des moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comprenant : - un bloc-moteur qui délimite une chambre de combustion, - une ligne d’admission de gaz frais dans la chambre de combustion, - une ligne d’échappement de gaz brûlés hors de la chambre de combustion, qui comprend un catalyseur de dépollution des gaz brûlés du moteur et un moyen de chauffage situé dans ou en amont dudit catalyseur, - une ligne de soufflage de gaz qui débouche dans la ligne d’échappement, en amont dudit moyen de chauffage. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les moteurs à allumage commandé (dits « à essence »). Elle concerne également un procédé de pilotage d’un tel moteur à combustion interne. Elle concerne aussi un véhicule automobile équipé d’un tel moteur à combustion interne. Etat de la technique On recherche actuellement, dans un cadre législatif toujours plus contraignant et dans un souci de préservation de l'environnement, des solutions techniques permettant d'améliorer le fonctionnement des moteurs à combustion interne, notamment pour réduire le taux d'éléments polluants contenus dans les gaz brûlés rejetés par les moteurs dans l'atmosphère. Pour réduire ces émissions polluantes, un moteur à combustion interne comporte généralement une ligne de purge de vapeurs de carburant vers le moteur. Une telle ligne permet d’éviter que les vapeurs de carburant contenues dans le réservoir de carburant ne s’échappent dans l’atmosphère. Un moteur comporte généralement aussi une ligne d’échappement comprenant un catalyseur de dépollution des gaz brûlés du moteur, notamment un catalyseur trois voies dans le cas d’un moteur à essence, au sein duquel des réactions chimiques se produisent afin de transformer des composés polluants en composés sans effet sur la santé. Il a été montré qu’un tel catalyseur fonctionne de manière optimale sur une plage de températures comprise entre 150 et 350 degrés Celsius. Il présente en revanche des performances fortement réduites à température ambiante, juste après le démarrage à froid du moteur. Une solution pour améliorer l’efficacité du catalyseur consiste à le chauffer avant le démarrage du moteur. Le document FR-A1-2778206 propose ainsi de placer une grille de préchauffage à l’entrée du catalyseur, et de prévoir une pompe pour faire circuler de l’air au travers de cette grille et du catalyseur avant tout démarrage à froid du moteur. Cette solution, bien qu’efficace, nécessite toutefois l’ajout d’une pompe dédiée engendrant un coût, un poids et un encombrement non négligeables. Présentation de l'invention Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose d’utiliser la pompe présente dans la ligne de purge des vapeurs de carburant pour faire circuler de l’air au travers des moyens de chauffage du catalyseur afin de réchauffer ce dernier. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un moteur à combustion interne tel que défini dans l’introduction, dans lequel : - il est prévu une ligne de purge de vapeurs de carburant, qui prend naissance dans un réservoir de carburant, qui débouche dans la ligne d’admission de gaz frais et qui comporte une pompe, - la ligne de soufflage prend naissance dans la ligne de purge, en aval de ladite pompe, et - il est prévu une vanne principale à la jonction entre la ligne de soufflage et la ligne de purge. Ainsi, grâce à l’invention, une seule pompe permet non seulement d’évacuer les vapeurs de carburant vers la ligne d’admission, mais aussi de réchauffer le catalyseur, ce qui diminue considérablement le coût, le poids et l’encombrement du moteur à combustion interne. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du moteur à combustion interne conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - il est prévu un calculateur qui est adapté à piloter ladite vanne principale entre au moins deux états, dont : a1) un état permettant de faire communiquer le réservoir de carburant avec la ligne d’admission et de bloquer la circulation de gaz dans la ligne de soufflage, et b1) un état permettant de faire communiquer la pompe vers la ligne d’échappement via la ligne de soufflage et de bloquer la circulation de gaz entre le réservoir de carburant et la ligne d’admission ; - il est prévu une ligne d’amenée de gaz frais qui débouche dans la ligne de purge, en amont de la pompe, et une autre vanne située à la jonction entre la ligne d’amenée de gaz frais et la ligne de purge ; - ladite ligne d’amenée de gaz frais prend naissance dans la ligne de purge, entre la vanne principale et la ligne d’admission ; - la ligne de soufflage comporte une vanne anti-retour adaptée à empêcher les gaz de refluer vers ladite vanne principale ; - la ligne de purge comporte une vanne bistable adaptée à fermer ou laisser passer les gaz ; - la vanne principale est commandée électriquement. L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne tel que précité. Elle porte également sur un procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne tel que précité, dans lequel : a2) préalablement à un démarrage à froid du moteur à combustion interne, le moyen de chauffage et la pompe sont activés et la vanne principale est pilotée pour faire communiquer la pompe avec la ligne d’échappement via la ligne de soufflage, et b2) après le démarrage du moteur à combustion interne, la vanne principale est pilotée pour faire communiquer la pompe avec la ligne d’admission. Préférentiellement, après l’arrêt du moteur à combustion interne, la pompe est activée et la vanne principale est pilotée pour faire communiquer la pompe avec la ligne d’échappement via la ligne de soufflage. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Moteur à combustion interne (10) comprenant : - un bloc-moteur (20) qui délimite une chambre de combustion, - une ligne d’admission (40) de gaz frais dans la chambre de combustion, - une ligne d’échappement (50) de gaz brûlés hors de la chambre de combustion, qui comprend un catalyseur (51) de dépollution des gaz brûlés et un moyen de chauffage (52) situé dans ou en amont dudit catalyseur (51), - une ligne de soufflage (60) de gaz qui débouche dans la ligne d’échappement (50), en amont dudit moyen de chauffage (52), caractérisé en ce qu’il comporte en outre une ligne de purge (30) de vapeurs de carburant, qui prend naissance dans un réservoir de carburant (31), qui débouche dans la ligne d’admission (40) et qui comporte une pompe (34), en ce que la ligne de soufflage (60) prend naissance dans la ligne de purge (30), en aval de ladite pompe (34), et en ce qu’il est prévu une vanne principale (61) à la jonction entre la ligne de soufflage (60) et la ligne de purge (30). Moteur à combustion interne (10) selon la revendication 1, dans lequel il est prévu un calculateur (90) qui est adapté à piloter ladite vanne principale (61) entre au moins deux états, dont : - un état permettant de faire communiquer le réservoir de carburant (31) avec la ligne d’admission (40) et de bloquer la circulation de gaz dans la ligne de soufflage (60), et - un état permettant de faire communiquer la pompe (34) vers la ligne d’échappement (50) via la ligne de soufflage (60) et de bloquer la circulation de gaz entre le réservoir de carburant (31) et la ligne d’admission (40). Moteur à combustion interne (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel il est en outre prévu une ligne d’amenée de gaz frais (70) qui débouche dans la ligne de purge (30), en amont de la pompe (34), et une autre vanne (71) située à la jonction entre la ligne d’amenée de gaz frais (70) et la ligne de purge (30). Moteur à combustion interne (10) selon la revendication 3, dans lequel ladite ligne d’amenée de gaz frais (70) prend naissance dans la ligne de purge (30), entre la vanne principale (61) et la ligne d’admission (40). Moteur à combustion interne (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la ligne de soufflage (60) comporte une vanne anti-retour (62) adaptée à empêcher les gaz de refluer vers ladite vanne principale (61). Moteur à combustion interne (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la ligne de purge (30) comporte une vanne bistable (32) adaptée à fermer ou laisser passer les gaz. Moteur à combustion interne (10) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la vanne principale (61) est commandée électriquement. Procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne (10) conforme à l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que : - préalablement à un démarrage à froid du moteur à combustion interne (10), le moyen de chauffage (52) et la pompe (34) sont activés et la vanne principale (61) est pilotée pour faire communiquer la pompe (34) avec la ligne d’échappement (50) via la ligne de soufflage (60), et - après le démarrage du moteur à combustion interne (10), la vanne principale (61) est pilotée pour faire communiquer la pompe (34) avec la ligne d’admission (40). Procédé selon la revendication 8 dans lequel, après l’arrêt du moteur à combustion interne (10), la pompe (34) est activée et la vanne principale (61) est pilotée pour faire communiquer la pompe (34) avec la ligne d’échappement (50) via la ligne de soufflage (60). Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un moteur à combustion interne (10) conforme à l’une des revendications 1 à 7.