EP0543704B1 - Procédé pour favoriser la vaporisation de carburant dans un moteur à combustion interne et moteur mettant en oeuvre ce procédé - Google Patents

Procédé pour favoriser la vaporisation de carburant dans un moteur à combustion interne et moteur mettant en oeuvre ce procédé Download PDF

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EP0543704B1
EP0543704B1 EP92403040A EP92403040A EP0543704B1 EP 0543704 B1 EP0543704 B1 EP 0543704B1 EP 92403040 A EP92403040 A EP 92403040A EP 92403040 A EP92403040 A EP 92403040A EP 0543704 B1 EP0543704 B1 EP 0543704B1
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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    • F02M26/36—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for adding fluids other than exhaust gas to the recirculation passage; with reformers

Definitions

  • the present invention relates to a method and an internal combustion engine with controlled ignition arranged to promote the vaporization of fuel during the intake phases.
  • the main objective of the improvement sought is to reduce the harmful components in the exhaust gases of the cylinders and in particular nitrogen oxides, as well as unburnt hydrocarbons.
  • Processes which make it possible to reduce harmful exhausts, the essential principle of which consists in recycling part of the burnt gases coming from the combustion chambers of an engine.
  • the recycling can be external, the burnt gases being recycled by pipes connecting the exhaust pipes to the intake pipes, under the control of valves for example, or even inside by the effect of a particular distribution timing or by means of additional valves etc.
  • the use of injection into the engines to obtain better control of the richness of the fuel mixture has the effect of degrading the quality of the latter and of increasing the discharge of unburnt hydrocarbons.
  • each combustion chamber is connected in a controlled manner with the intake pipe or the exhaust pipe by an auxiliary duct opening into one or the other in the immediate vicinity of the intake valve or exhaust.
  • a mode in communication with the combustion chamber can be established by opening the auxiliary duct therein by interposing an auxiliary valve and / or a control plug.
  • the auxiliary duct communicates the intake pipe and the exhaust pipe in the immediate vicinity of their respective valves, the communication being controlled by a valve or a plug interposed on this auxiliary duct.
  • This direct communication between the two pipes allows a better dosage of the fraction of burned gases reinjected which is the richest in harmful discharges.
  • the object of the process according to the invention is essentially to promote the vaporization of fuel in an internal combustion engine with positive ignition comprising at least one cylinder associated with a fuel mixture intake pipe, an exhaust pipe and an auxiliary pipe. associated with control means, making it possible to carry out, during the intake phases, a controlled recycling of a fraction of burnt gases comprising an injection of fuel into a flow of burnt gases readmitted at each cycle via said auxiliary duct.
  • the method involves injecting fuel into the flow of burnt gas intermittently escaping from each cylinder in the auxiliary duct at the opening of an auxiliary control valve and it is characterized in that the auxiliary duct communicates the combustion chamber with the intake pipe.
  • a multi-point injection is carried out, the fuel being injected into each intake pipe of the engine, in a flow of burnt gases coming from an auxiliary duct. corresponding, via an auxiliary control valve.
  • this fuel injection is carried out sequentially during the closing time of each intake valve.
  • the essential idea of the invention is to take advantage of the high temperature of the burnt gases recycled to better vaporize the fuel. This being injected in a time interval where a current of recycled hot burnt gases, coming from the cylinder via an auxiliary duct under the control of an auxiliary valve, circulates towards the intake ducts, a much better vaporization is obtained than in the classic case where the injection takes place in a mixture comprising mainly fresh air and a relatively small portion of recycled burnt gases. The combustion and the efficiency of the engine are therefore appreciably improved.
  • the invention also relates to an internal combustion engine comprising at least one cylinder associated with a fuel air intake pipe, an exhaust pipe and an auxiliary duct associated with control means, making it possible to perform during the phases intake, controlled recycling of a fraction of burnt gases.
  • This device comprises fuel injection means arranged so that the injected fuel is in contact with the burnt gases recycled via the auxiliary duct.
  • the engine includes an auxiliary valve for controlling the exhaust of the burnt gases from the cylinder in the auxiliary duct and it is characterized in that the auxiliary duct communicates the combustion chamber with the intake pipe.
  • the engine comprises for example multi-point injection means, auxiliary conduits associated respectively with the different cylinders, each of these auxiliary conduits being provided with an auxiliary control valve.
  • Fig.1 an application of the device to an engine comprising at least one cylinder 1 in which slides a piston 2, which communicates by a valve 3 with an exhaust pipe 4.
  • the cylinder also communicates via an inlet valve 5 with cyclic opening with an inlet pipe 6.
  • the two valves 3 and 5 are associated with control means of a known type not shown, such as cam lifters for example.
  • a control means such as a plug 8, is interposed on the auxiliary duct 7 to dose at each cycle, the fraction to be recycled from the gases burned during the previous cycle, as described in the aforementioned European patent application.
  • To promote the vaporization of the fuel there is an injector 9 in the connection zone of the auxiliary duct 7 with the intake pipe 6.
  • the nose of the injector 9 is preferably placed at the very level of the intersection between the duct 7 and the pipe 6 and the fuel injection is synchronized with an opening of the plug 8 so that the fuel is injected into the flow of hot burnt gases leaving the auxiliary duct 7.
  • the latter is advantageously bent so that the flow of burnt gases carries the vaporized fuel to the intake valve 5.
  • the auxiliary duct 7 communicates the combustion chamber 1 with the intake pipe, the recycling of burnt gases being controlled by an auxiliary valve 10 whose lifting time interval LR , (Fig.2) is intermediate between the LE and admission LA time intervals, as described in the aforementioned European patent application.
  • this window LR can be moved more or less between two offset positions LR1 and LR2 to either of the LE and LA intake and exhaust time intervals.
  • a control valve 8 can also be interposed on the auxiliary duct for metering the fraction of recycled burnt gases, in which the fuel is vaporized by means of the injector 9.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé et un moteur à combustion interne et allumage commandé agencé pour favoriser la vaporisation de carburant durant les phases d'admission.
  • L'amélioration recherchée a essentiellement pour objet de réduire les composants nocifs dans les gaz d'échappement des cylindres et notamment les oxydes d'azote, ainsi que les hydrocarbures imbrûlés.
  • On connaît des procédés permettant de réduire les échappements nocifs dont Le principe essentiel consiste à recycler une partie des gaz brûlés issus des chambres de combustion d'un moteur. Le recyclage peut être extérieur, les gaz brûlés étant recyclés par des conduites reliant les pipes d'échappement aux pipes d'admission, sous le contrôle de vannes par exemple, ou bien encore intérieur par l'effet d'un calage de distribution particulier ou au moyen de soupapes supplémentaires etc. L'utilisation de l'injection dans les moteurs pour obtenir un meilleur contrôle de la richesse du mélange carbûré, a pour effet de dégrader la qualité de celui-ci et d'augmenter les rejets d'hydrocarbures imbrûlés.
  • Par le brevet japonais JP 61.112.773, qui est considéré comme l'état de la technique le plus proche, on connait un moteur à combustion interne pourvu d'un système de recyclage de gaz brûlés adapté à mélanger une part des gaz brûlés à recycler prélevés dans la pipe d'échappement mélangés éventuellement avec de l'air non carburé dérivé de la pipe d'admission, avant de réadmettre ce mélange par la pipe d'admission, dans le cône d'injection de l'injecteur de façon à obtenir une meilleure gazéification ou atomisation par l'air.
  • Dans la demande de brevet européen EP-A-484206 publié le 06.05.92, par exemple, sont décrits un procédé et un dispositif permettant Le recyclage contrôlé en fonction de la charge, d'une fraction des gaz brûlés prélevés dans la pipe d'échappement d'un moteur à combustion interne, de façon à augmenter le rendement du moteur et réduire les rejets nocifs. A cet effet, on relie de façon contrôlée chaque chambre de combustion avec la pipe d'admission ou la pipe d'échappement par un conduit auxiliaire débouchant dans l'une ou l'autre à proximité immédiate de La soupape d'admission ou d'échappement. Suivant un mode de réalisation la communication avec la chambre de combustion peut être établie en faisant déboucher le conduit auxiliaire dans celle-ci en interposant une soupape auxiliaire et/ou un boisseau de commande. Suivant un autre mode de réalisation, le conduit auxiliaire fait communiquer la pipe d'admission et la pipe d'échappement au voisinage immédiat de leurs soupapes respectives, la communication étant contrôlée par une soupape ou un boisseau interposé sur ce conduit auxiliaire. Cette communication directe entre les deux pipes permet un meilleur dosage de la fraction de gaz brûlés réinjectée la plus riche en rejets nocifs.
  • Le procédé selon l'invention a essentiellement pour objet de favoriser la vaporisation de carburant dans un moteur à combustion interne à allumage commandé comportant au moins un cylindre associé à une pipe d'admission de mélange carburé, une pipe d'échappement et un conduit auxiliaire associé à des moyens de contrôle, permettant d'effectuer durant les phases d'admission, un recyclage contrôlé d'une fraction de gaz brûlés comportant une injection de carburant dans un flux de gaz brûlés réadmis à chaque cycle via ledit conduit auxiliaire.
  • Le procédé comporte l'injection de carburant dans le flux de gaz brûlés s'échappant par intermittence de chaque cylindre dans le conduit auxiliaire à l'ouverture d'une soupape auxiliaire de contrôle et il est caractérisé en ce que le conduit auxiliaire fait communiquer la chambre de combustion avec la pipe d'admission.
  • Suivant un premier mode de mise en oeuvre convenant pour un moteur à plusieurs cylindres, on procède à une injection multi-points, le carburant étant injecté dans chaque pipe d'admission du moteur, dans un flux de gaz brûlés issus d'un conduit auxiliaire correspondant, via une soupape auxiliaire de contrôle.
  • De préférence, on procède cette injection de carburant de manière séquentielle pendant la durée de fermeture de chaque soupape d'admission.
  • L'idée essentielle de L'invention est de profiter de la température élevée des gaz brûlés recyclés pour mieux vaporiser le carburant. Celui-ci étant injecté dans un intervalle de temps où un courant de gaz brûlés chauds recyclés, issus du cylindre via un conduit auxiliaire sous le contrôle d'une soupape auxiliaire, circule vers les conduits d'admission, on obtient une bien meilleure vaporisation que dans le cas classique où l'injection a Lieu dans un mélange comportant principalement de l'air frais et une portion relativement faible de gaz brûlés recyclés. On améliore donc sensiblement la combustion et le rendement du moteur.
  • L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre associé à une pipe d'admission d'air carburé, une pipe d'échappement et un conduit auxiliaire associé à des moyens de contrôle, permettant d'effectuer durant les phases d'admission, un recyclage contrôlé d'une fraction de gaz brûlés. Ce dispositif comporte des moyens d'injection de carburant disposés de manière que le carburant injecté soit au contact des gaz brûlés recyclés par l'intermédiaire du conduit auxiliaire. Le moteur comporte une soupape auxiliaire de contrôle de l'échappement des gaz brûlés issus du cylindre dans le conduit auxiliaire et il est caractérisé en ce que le conduit auxiliaire fait communiquer la chambre de combustion avec la pipe d'admission.
  • Dans le cas où il possède plusieurs cylindres, le moteur comporte par exemple des moyens d'injection multi-points, des conduits auxiliaires associés respectivement aux différents cylindres, chacun de ces conduits auxiliaires étant pourvus d'une soupape auxiliaire de contrôle.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du moteur selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où :
    • la Fig.1 montre un mode de réalisation où le conduit auxiliaire communique avec la chambre de combustion par l'intermédiaire d'une soupape auxiliaire; et
    • la Fig.2 montre en fonction de la position angulaire du vilebrequin,
    les courbes respectives de levée de la soupape d'échappement, de la soupape d'admission et de la soupape auxiliaire, dans le mode de réalisation de la Fig.1.
  • On voit sur la Fig.1 une application du dispositif à un moteur comportant au moins un cylindre 1 dans lequel coulisse un piston 2, qui communique par une soupape 3 avec une pipe d'échappement 4. Le cylindre communique aussi par l'intermédiaire d'une soupape d'admission 5 à ouverture cyclique avec une pipe d'admission 6. Aux deux soupapes 3 et 5 sont associés des moyens de commande d'un type connu non représentés, tels que des poussoirs à cames par exemple.
  • Un moyen de contrôle tel qu'un boisseau 8, est interposé sur le conduit auxiliaire 7 pour doser à chaque cycle, la fraction à recycler des gaz brûlés au cours du cycle précédent, comme il est décrit dans la demande de brevet européen précitée. Pour favoriser la vaporisation du carburant, on dispose un injecteur 9 dans la zone de raccordement du conduit auxiliaire 7 avec la pipe d'admission 6. Le nez de l'injecteur 9 est placé de préférence au niveau même de l'intersection entre le conduit 7 et la pipe 6 et l'on synchronise l'injection de carburant avec une ouverture du boisseau 8 de manière que le carburant soit injecté dans le flux de gaz brûlés chauds sortant du conduit auxiliaire 7. Celui-ci est avantageusement recourbé de façon que le flux de gaz brûlés entraîne le carburant vaporisé vers la soupape d'admission 5.
  • Suivant le mode de réalisation de la Fig.1, le conduit auxiliaire 7 fait communiquer la chambre de combustion 1 avec la pipe d'admission, le recyclage de gaz brûlés étant contrôlé par une soupape auxiliaire 10 dont l'intervalle de temps de levée LR, (Fig.2) est intermédiaire entre les intervalles de temps d'échappement LE et d'admission LA, comme il est décrit dans la demande de brevet européen précitée. Par des moyens de commande appropriés, on peut déplacer plus ou moins cette fenêtre LR entre deux positions LR1 et LR2 décalées vers l'un ou l'autre des intervalles de temps d'admission et d'échappement LE et LA. Un boisseau de commande 8 peut aussi être interposé sur Le conduit auxiliaire pour Le dosage de la fraction de gaz brûlés recyclés, dans lequel on vaporise le carburant au moyen de l'injecteur 9.

Claims (5)

  1. Procédé pour favoriser la vaporisation de carburant dans un moteur à combustion interne à allumage commandé comprenant au moins un cylindre (1) associé à une pipe d'admission (6) d'air carburé, une pipe d'échappement (4) et un conduit auxiliaire (7) associé à des moyens de contrôle (8, 10), permettant d'effectuer durant Les phases d'admission, un recyclage contrôlé d'une fraction de gaz brûlés s'échappant du moteur comportant une injection de carburant dans un flux de gaz brûlés réadmis à chaque cycle via ledit conduit auxiliaire, procédé selon lequel on procède à L'injection de carburant dans Le flux de gaz brûlés s'échappant par intermittence de chaque cylindre dans le conduit auxiliaire à l'ouverture d'une soupape auxiliaire de contrôle (10), caractérisé en ce que le conduit auxiliaire (7) fait communiquer la chambre de combustion avec la pipe d'admission.
  2. Procédé selon la revendication 1, convenant pour un moteur à plusieurs cylindres, caractérisé en ce que l'on procède à une injection multi-points, le carburant étant injecté dans chaque pipe (6) d'admission du moteur, dans un flux de gaz brûlés issus directement du conduit auxiliaire correspondant (7) via une soupape auxiliaire de contrôle (10).
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on procède à ladite injection de carburant de manière séquentielle pendant la durée de fermeture de chaque soupape d'admission.
  4. Moteur combustion interne comportant au moins un cylindre (1) associé à une pipe d'admission d'air carburé (6), une pipe d'échappement (4) et un conduit auxiliaire (7) associée à des moyens de contrôle (8,10), permettant d'effectuer durant les phases d'admission, un recyclage contrôlé d'une fraction de gaz brûlés et des moyens (9) d'injection de carburant positionnés de manière que le carburant soit injecté dans un flux de gaz brûlés recyclés par l'intermédiaire du conduit auxiliaire, le moteur comportant une soupape auxiliaire de contrôle (10) de l'échappement des gaz brûlés issus du cylindre dans le conduit auxiliaire (7), caractérisé en ce que le conduit auxiliaire (7) fait communiquer la chambre de combustion avec la pipe d'admission.
  5. Moteur selon la revendication 4, du type à plusieurs cylindres, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'injection multi-points, des conduits auxiliaires associés respectivement aux différents cylindres, chacun de ces conduits auxiliaires étant pourvus d'une soupape auxiliaire de contrôle (10) et étant recourbés vers l'extrémité communiquant avec la pipe d'admission correspondante, de façon que le flux de gaz brûlés recyclés soit dirigé vers la soupape d'admission, les moyens d'injection étant disposés sensiblement au niveau de ladite extrémité de chaque conduit auxiliaire de façon que le carburant soit injecté directement dans le flux de gaz brûlés passant dans chaque conduit auxiliaire.
EP92403040A 1991-11-18 1992-11-10 Procédé pour favoriser la vaporisation de carburant dans un moteur à combustion interne et moteur mettant en oeuvre ce procédé Expired - Lifetime EP0543704B1 (fr)

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EP0543704A1 EP0543704A1 (fr) 1993-05-26
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