EP2812547A2 - Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne

Info

Publication number
EP2812547A2
EP2812547A2 EP13708199.8A EP13708199A EP2812547A2 EP 2812547 A2 EP2812547 A2 EP 2812547A2 EP 13708199 A EP13708199 A EP 13708199A EP 2812547 A2 EP2812547 A2 EP 2812547A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
lamination
valve
laminating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13708199.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vianney Rabhi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2812547A2 publication Critical patent/EP2812547A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/02—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0275—Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M23/00—Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture
    • F02M23/003—Particular shape of air intake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/16—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system with EGR valves located at or near the connection to the exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D2041/3088—Controlling fuel injection for air assisted injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/006—Ignition installations combined with other systems, e.g. fuel injection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a spark ignition device and high pressure stratification for reciprocating internal combustion engine strongly diluted with previously cooled exhaust gas recirculation means "cooled external EGR".
  • thermodynamic efficiency of reciprocating internal combustion engines depends on a number of factors, first of all the duration and the timing of the combustion intended to raise the temperature of the gz trapped in the combustion chamber after they have been previously compressed. secondly, the heat losses from gases in contact with the inner walls of the engine and thirdly the rate of expansion of gases, said expansion allowing said gases to exert a thrust on the piston of said engine so as to convert into mechanical work the heat energy released pa said combustion.
  • the fuel mixture introduced into the cylinder of the engine burns rapidly, close to the top dead center of the piston of said engine, that is to say, at almost constant volume This remains true as long as the temperature of the gasses does not reach such high values that the heat exchanges between said gases and the internals of the combustion chamber of the engine become excessive. This also holds true as long as the pressure gradient generated by the combustion does not lead to excessive noise or comes from the eliquetls.
  • rattling is a spontaneous combustion of gases which appears after a certain time, under the combined effect of pressure and temperature, and which produces high pressure waves of high amplitude, which also tend to increase the heat exchanges between the galley and the walls, in particular by detaching the layer of insulating air which covers the surface of said walls.
  • Oliguatis is thus an undesirable phenomenon that dreams and renders the heat engine and which also tends to damage the internal organs both by thermal overload and mechanical overload.
  • spark ignition known as "controlled ignition”
  • spontaneous ignition of fuel on the injection front which is characteristic diesel cycle engines
  • compression ignition according to the strategies known by the acronyms "CAi” for “Controlled Auto Ignition” or “HCCI s for” Homogeneous Charge Compression Ignition "
  • the combustion rate of the spark ignition engines depends mainly on the air / fuel ratio and the residual burned gas content of the fuel mixture introduced into the combustion chamber of the said engines, the distance that the flammer must travel to burn all the fuel mixture. and micro-turbulence internal to said mixture, the propagation speed of the flame being substantially proportional to said turbulence.
  • the combustion rate is mainly determined by the quality of the fuel injection and the eefane index of the gas.
  • the compression ratio, the initial temperature of the fuel mixture and its burned gas content, the characteristics of the fuel used and the homogeneity of the charge are all factors which determine the initiation and the speed of the combustion.
  • the speed of said combustion determines the law of release of energy ordinarily expressed in degrees of crankshaft rotation between start and end of combustion, and along a curve which represents the cumulative fraction of fuel burned as a function of the angular position of the crankshaft, degree by degree.
  • the exchanges are all the smaller as the difference in temperature between said gases and said walls is small, that little or no turbulent control increases the power of said exchanges in addition to those resulting from the simple conduction thermal and radiation, and that the mass density of said gases is low.
  • an alternative consists in stratlf er said charge, that is to say, to realize an air-mixture mixing bag.
  • hululabie fuel centered around the ignition point of said engine, said bag being surrounded by a lean fuel mixture as it is strongly diluted with fresh air and / or exhaust gases in such proportions that said lean mixture remains in
  • the said pocket is notably formed by the movements of the gases which take place inside the combustion chamber of the engine, the said movements being in particular induced by the geometry of the intake ducts of the engine and by that of the walls of said chamber, as well as by the dynamics and the shape of the jet of fuel injected directly into said chamber.
  • said load thus laminated must contain enough oxygen for its part located around the ignition point to ensure the proper triggering of combustion, and sufficient oxygen for its remaining part to ensure the proper development of said combustion and its propagation to the entire volume of the combustion chamber of the engine including in the fuel-poor areas
  • the excess oxygen which characterizes the operation of state-of-the-art stratified-charge engines renders inoperative the reduction of nitrogen oxides by 3-volt catalysis ordinarily used to treat the exhaust gases of ignition engines. ordered.
  • Another problem related to the stratified charge is its operating range, which is too limited to the low load, which limits its effectiveness in reducing the load. consumption of motor vehicles in protective use, particularly with regard to those equipped with a small displacement engine relative to their weight.
  • This last problem related to the post-treatment of the oxides of nitrogen in an oxidizing medium can be circumvented by controlling the ignition of the load no longer by spark, but by compression as proposed by the strategy of the CAI or the HCCI.
  • CAI or HCCI is sensitive to any change in the one or more parameters that allow it to function, whether, for example of the Initial temperature of the load, the compression ratio which it eiectif The combustion of CAI or HCCI also generates a high pressure gradient because it is extremely fast, and therefore produces unpleasant acoustic emissions. .
  • the GAI HCCI operates only at relatively low loads, which limits its effectiveness in reducing the consumption of motor vehicles in everyday use, particularly with regard to those equipped with a small displacement engine relative to their weight.
  • the fuel mixture charge introduced into the cylinder of any reciprocating internal combustion engine burn rapidly, close to the top dead center of the piston dud t engine that is to say, at almost constant volum, and with the least possible thermal losses to the walls.
  • spark ignition engines burn rapidly said charge is contradictory with the purpose of dilute the latter with a gas not participating in its combustion to reduce the heat beads to the inner aisles of said engines, because such gas splits to to reduce the speed of propagation of the flame in the volume containing said charge.
  • the internal turbulence of the fuel mixture can be increased, but said turbulence must not increase the convective exchanges which increase the thermal losses to the walls, unlike the reflection desired by the dilution of the fuel. charge.
  • a strategy to restore said propagation speed may consist in increasing the compression ratio of the internal combustion engine with the objective of increasing the density and the enthalple of the load, both factors being favorable to said speed.
  • thermo combustion engines Internal variable compression ratio have the decisive advantage to allow the controlled increase in compression ratio when the load Introduced in their own way is highly diluted, particularly when said motors operate at partial loads and allow the rate to be reduced when their feed is higher and / or less di erent.
  • a high compression ratio is unfavorable for the transformation of the macroscopic movements of the charge in fine turbulence to the top dead center of the engine piston, said turbulence being Favorable to the rapid spread of the flame in the fuel mixture.
  • a flush combustion chamber also known as "sqtsish" chamber, the corresponding Anglo-Saxon term, such a chamber producing a strong turbulence when the piston reaches the vicinity of its top dead center.
  • flush chambers require the piston to be brought very close to the cylinder head, which entails a risk of collision between said piston and said cylinder head, and that the desired hunting effect only takes place close to the top dead center, ie relatively dark compared to the moment of the triggering of the ignition of the charge by spark,
  • said high downsizing rates significantly increase the cost price of said vehicles, in particular because of the high performance supercharging systems which are then necessary;
  • thermodynamic efficiency To allow a high compression ratio operation of the engines in order to increase the thermodynamic efficiency, this being made possible on the one hand, thanks to a high rattling resistance of the main load due to its high dilution rate with Externally cooled EG, and secondly, thanks to a high knocking resistance of the pilot load due to its proximity to the ignition point and its rapid combustion resulting therefrom;
  • constraints internal to the combustion chamber and (aulx) ducts) and / or to overcome the constraints of positioning and jet jet shape that necessarily induces the implementation of the stratified charge according to the state of the art said constraints arising from the need to realize a hrulah pocket approximately centered around the ignition point and leading to various aerodynamic strategies internal to the combustion chamber and an (x) ducts) d mainly known admission the terms "wall-guided” and “air-gukSed” on "spray-guided” are used, and the quasi-disappearance of these constraints thanks to the ignition device according to the invention leaving more freedom to draw said chamber and the conduits;
  • the ignition device according to the invention can also be used on non-stoichiometric engines operating in excess of oxygen.
  • the ignition device according to the invention is applicable to any reciprocating internal combustion engine compression ratio and / or fixed displacement (s) or vartabie (s) s corn it offers a more optimal operation when used on an engine having at least a variable compression ratio, this engine simultaneously to get a high rate of do nsizing thanks to an excellent yield at very high loads and thanks to a particular capacity to operate said very high loads including without EGR: external cooled by means of temporal compression false forgives low, and to benefit from a very high cooled external EGR rate at low and intermediate loads whose combustion is made possible thanks to a compression ratio temporarily high.
  • the ignition device according to the invention is particularly suitable for alternative internal combustion engines used to propel the automo iles.
  • the high pressure spark ignition and stratification device for an internal combustion engine comprises:
  • At least one laminating valve housed in the cylinder head of an internal combustion engine said valve being kept in contact with a seat by at least one spring and said valve forming a first end of at least one lamination duct which opens into a preamble lamination while a second end that includes said conduit opens into a lamination chamber ; the latter being connected by at least one lamination injection duct to the combustion chamber of the internal combustion engine, said injection duct opening into said combustion chamber in the vicinity of protruding electrodes of a spark plug fixed in the cylinder head; internal combustion engine, Iesdites electrodes being positioned in the combustion ebambre e Eu motor; at least one lamination actuator controlled by the ECU computer of the internal combustion engine, said operator ensuring the lifting of its seat, keeps it open and rests on its seat of the stratification valve; at least one lamination ramp connecting: the precasting chamber to the output of a lamination compressor whose input is connected directly or indirectly to an air supply duct Lamination, said feed duct, said compressor and its inlet,
  • At least one laminating fuel injector controlled by the engine ECU of the internal combustion engine, said injector being able to produce a fuel jet inside the atmospheric air supply circuit of the lamination chamber in one place; uelcon ue said circuit, either inside the lamination injection conduit, or within said circuit and said conduit;
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a laminating valve seat having a bearing surface oriented outwardly from the lamination prechanging so that the laminicatio actuator can not lift. said valve-seat sits by moving said valve away from said prêchambre.
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a laminating valve seat which has a bearing surface which is oriented towards the interior of the laminating prechamber so that the laminating actuator can not. lifting said valve of said seat by bringing said valve of said prechamber.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a laminating actuator which is constituted by at least one coil of conductive wire integral with the cylinder head of the internal combustion engine, said coil attracting a core or pallet magnetic when said coil is traversed by an electric current, so that said one core or pallet longitudinally displaces the strafifocalon valve with which it is connected by coil pushing or pulling means.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a laminating aerion which consists of at least one stack of piezoelectric layers whose thickness varies when the two strains are subjected to the passage of a current. electrical, so that said stack moves in longitudinal translation the lamination valve with which it is connected by means of pushing or stacking traction
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a stack of piezoelectric layers which is connected to the laminating valve via at least one lever which multiplies the displacement printed by said stack to said valve,
  • the high-pressure spark-lamination device comprises a lamination actuator which is constituted by a pneumatic lamination jack comprising a lamination receiving pneumatic chamber and a lamination receiving pneumatic piston ; said piston being secured to the laminating valve or being connected thereto by pneumatic piston pushing or pulling means, whereas said pneumatic chamber can be connected either with a high pressure air reserve thirsty to the free air or with a low-pressure air supply through at least one valve.
  • a lamination actuator which is constituted by a pneumatic lamination jack comprising a lamination receiving pneumatic chamber and a lamination receiving pneumatic piston ; said piston being secured to the laminating valve or being connected thereto by pneumatic piston pushing or pulling means, whereas said pneumatic chamber can be connected either with a high pressure air reserve thirsty to the free air or with a low-pressure air supply through at least one valve.
  • the spark ignition and pressure laminating apparatus comprises a laminating actuator which consists of a hydraulic laminating ram comprising a laminating receiving hydraulic chamber and a laminating receiving hydraulic piston, said piston being integral with the valve stratificatio t or being connected to the latter by mo ens pushing or hydraulic traction piston.
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a laminating receiving hydraulic chamber which can be connected to a high pressure servo hydraulic fluid tank, thirsty to a servo hydraulic fluid reservoir. low pressure by at least one pressure solenoid valve and / or by a low pressure efeofroval valve.
  • the high-pressure spark ignition and stratification device comprises a high-pressure hydraulic fluid tank which is pressurized by a servo hydraulic pump, said pump transferring a hydraulic fluid taken from the reservoir of low pressure servo hydraulic fluid for transferring it into said high pressure hydraulic fluid reservoir "
  • the spark ignition and high pressure lamination apparatus of the present invention comprises a lamination fuel initiator which is connected to a pressurized fuel gas reservoir.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber which comprises a homogenization circulator, said scrubber being placed at any point of said circuit and stirring an atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit by circulating said air or said mixture through said circuit.
  • the high pressure spark ignition and stratification device comprises an atmospheric air feed circuit of the lamination chamber which comprises an air-to-air heat exchanger for heating the supply circuit which heats the air. or a gaseous mixture contained in said circuit by drawing heat contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, said air or gas mixture and said exhaust gas passing simultaneously through said exchanger without mixing with each other.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber which comprises at least one electrical heating resistor of the supply circuit which heats atmospheric air by a gaseous mixture contained in said clove
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus of the present invention comprises an inner surface of the atmospheric air supply circuit of the laminating chamber which is formed by the invention. had all or part of a thermal insulation material.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber which comprises an air-cooling water temperature exchanger of the supply circuit which cools an air or a gaseous mixture contained in said circuit by yielding heat contained in said atmospheric air or gaseous mixture to a coolant contained in the cooling circuit of the internal combustion engine,
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination chamber which comprises at least one inlet and at least one tangential outlet.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an air supply circuit atrnosphenque lamination chamber which comprises at least one brewing chamber which impresses a turbulent motion to a gas mixture which is in movement in said circuit or which undergoes rapid pressure changes to said mixture ga them.
  • the spark ignition device and high pressure laminating according to the present invention comprises a lamination ramp which comprises at least one discharge valve which opens beyond a certain pressure prevailing in said ramp.
  • the spark ignition and high pressure lamination device according to the present invention comprises a lamination ramp and / or an output of the lamination compressor and / or a lamination prechamber which comprises at least one discharge lobe, the output of which opens at the admission of the internal combustion engine, or in a hoe, or in a storage tank.
  • the spark ignition and high pressure stratification apparatus comprises an output of the laminating compressor which is connected to a pressure accumulator which stores atmospheric air or a gaseous mixture previously pressurized by said eo.
  • the accumulator also communicates directly or indirectly with the laminating ramp and the laminating preamble so as to maintain said ramp under pressure. and said prechamber.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises pre-cooled exhaust gas recirculation means "cooled external EGR" which consist of the malus an EGR quench valve. with proportional lift having at least one proportionally rotational EGR tappet or at least one proportionally rotatable EGR tappet positioned on the exhaust manifold of the internal combustion engine, said valve or said shutter or said plug being able to connect said manifold with an external EGR supply duct whose end opposite to that which opens into said manifold opens into the intake plenum of the internal combustion engine,
  • the high pressure spark ignition and stratification device comprises a proportional lift EO stub valve or a proportionally rotational EGR stub panel or a proportionally rotational proportioned EGR stub nozzle. on the exhaust manifold 6 which co-operates with at least one proportional lift exhaust compression valve or with a proportionally rotatable exhaust compression flap or with a proportionally rotational exhaust exhaust manifold that includes at least one of the outlets of said manifold.
  • the high pressure spark ignition and stratification device comprises a lamination EGR cooler which is an air-to-water high temperature sample of the external EGR feed duct which cools the exhaust gases taken from the exhaust duct of the internal combustion engine, said exhaust gas yielding part of their heat to an oal-carrier fluid contained in the cooling circuit M internal combustion engine.
  • the spark igniter and high pressure lamination according to résente invention comprises an EGR cooler which is n laminating low temperature air-water exchanger by external EGR supply conduit ui cools the exhaust gases sampled in the exhaust duct of the internal combustion engine, said exhaust gas yielding part of their heat to a coolant contained in an independent cold water circuit that includes said internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a lamination chamber which consists of an annular recess arranged in a cylindrical hole in which is engaged a cylindrical nose of éianehé ⁇ té that includes the candle of ignition, said hole opening into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination injection duct which consists of at least one stratification injection channel, a first end of which communicates with the lamination chamber and whose a second end opens between the inside of the cylindrical nose and a central cone Isolation central that includes the spark plug.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a laminating injection duct which consists of at least one lamination injection capillary arranged inside a central electrode which comprises the spark plug so that the first end of said capillary communicates with the lamination chamber and the second end of said capillary opens at the end of said central electrode,
  • the high pressure lamination spark ignition device comprises a lamination injection duct which consists of at least one lamination peripheral nozzle, a first end of which communicates with the lamination chamber and a second end of which end emerges at the periphery of the spark plug, said second end being directed approximately to the electrodes that comprises said spark plug.
  • the spark igniter and high-pressure lamination siat ⁇ the present invention comprises at least the stratification valve seat you, the pours, dog portion of the conduit of lamination, the lamination 53chamfere, AR acf ringer stratification which are commonly integrated in at least one cartridge attached to or screwed into the cylinder head of the internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a laminating ramp and / or an output of the laminating compressor and / or a precleaning chamber which comprises at least one mixing valve, valve or mixer. air-fuel to maintain temperature the catalyst to post treatment of pollutants, said sou ape * valve or injector capable of transferring an air-fuel mixture from said ramp, or from said outlet or from said prechamber to the motor d * effetems conduit internal combustion, said mixture being introduced by said valve, valve or injector into said conduit at any point of said conduit placed between the exhaust valve of said engine and said catalyst of said engine;
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a valve, valve or injector for air-fuel mixture of temperature maintenance of the catalyst which is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine by a conduit air-fuel mixture maintaining the catalyst temperature.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of the ignition device by spark and high pressure stratification according to the invention mounted on an internal combustion engine with alternative combustion.
  • Figures 2 and 3 are diagrammatic sectional views of the spark ignition device and high pressure laminating according to the invention, laminating valve respectively closed and open position, said valve can be lifted its seat by a laminating actuator consisting of a coil of conductive wire that can attract a magnetic core connected to said valve by pushing means or coil fraction.
  • 4 is a diagrammatic sectional view of the spark ignition device and high pressure laminating according to the invention, the laminating valve can be lifted from its seat by a laminating actuator consisting of a stack of piezoelectric layers connected to said valve by pushing means on stacking traction
  • Figures ⁇ is a schematic sectional view of the spark ignition device and high pressure laminating according to the invention, the laminating valve can be lifted from its seat by a laminating actuator consisting of a hydraulic stratification cylinder whose Hydraulic piston laminating receiver is connected to said valve by hydraulic piston fraction pushing means.
  • a laminating actuator consisting of a hydraulic stratification cylinder whose Hydraulic piston laminating receiver is connected to said valve by hydraulic piston fraction pushing means.
  • Figure 6 shows a first alternative arrangement of the various components of the spark igniter and high pressure lamination according to the invention, said device being applied to a reciprocating internal combustion engine with four cylinder in line turbocharged, and said variant comprising in particular a homogenization circulator, a proportional lift EGR quenching valve and a proportional lift escape valve.
  • FIG. 7 illustrates a second alternative arrangement of the various components of the spark ignition device and high-pressure stratification according to the invention, said device being applied to a turbocharged supercharged four-cylinder in-line reciprocating internal combustion engine, and said variant comprising in particular a pressure accumulator which stores the atmospheric air, mixed it under pressure by the lamination compressor, a lamination fuel injector connected to a pressurized fuel gas tank, a quenching flap, Proportional lift EGR, and a proportional lift exhaust vane.
  • a pressure accumulator which stores the atmospheric air, mixed it under pressure by the lamination compressor, a lamination fuel injector connected to a pressurized fuel gas tank, a quenching flap, Proportional lift EGR, and a proportional lift exhaust vane.
  • FIG. 8 illustrates a third alternative arrangement of the various components of the spark ignition device and high pressure stratification according to lnvenfiors, tedlt device being applied to an internal eos bustlon internal four-cylinder turbocharged supercharged engine turbocharger, and said variant comprising in particular an air-to-air heat exchanger of the atmospheric air supply circuit, a a proportional lifting plug, and a bushel of proportional lifting.
  • FIG. 1 shows an internal combustion heat engine 1 comprising a spark ignition device and hayte-pressure stratification 2 according to the present invention
  • the internal combustion engine 1 comprises a nloc engine or cylinder block 3 which comprises at least one combustion cylinder 4 closed by a cylinder head and in which its moves a combustion piston 5.
  • the combustion piston 5 is articulated on a connecting rod 6 connected to a crankshaft 7, said link 6 transmitting the movement of the combustion piston 6 m tt crankshaft ui? when said piston 5 moves to the front of the compant cylinder 4.
  • the cylinder head 8 of the internal combustion engine 1 comprises a combustion chamber 9 in which opens, on the one hand, an intake duct 11 closed or not by an intake valve 13 and communicating with an intake manifold 19 and a combustion chamber. on the other hand, an exhaust pipe 10 .obtained or not by an exhaust valve 12 and communicating with an exhaust manifold 18 and with a pollutant post-treatment catalyst 75.
  • the internal combustion engine 1 comprises in addition to a cooling circuit 17 and an ECU calculator,
  • FIGS. 1 to 8 show the high-pressure spark ignition and stratification device 2 according to the present invention
  • the spark ignition and high-pressure lamination device 2 comprises a stratification valve 20 housed in the cylinder head 8 of the internal combustion engine. Said valve is kept in contact with a seat 21 by at least one spring 22, said valve closing a first end of at least one lamination duct 23 that opens into a precleaning chamber 79 while a second end that includes said duct opens into a stratification chamber 24.
  • the lamination chamber 24 is connected by at least one lamination injection pipe 39 to the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1, said injection pipe 39 opening into said combustion chamber 9 in the vicinity of protruding electrodes. 28 of a spark plug 25 fixed in the cylinder head 8 of the internal combustion engine 1 said electrodes being positioned in the combustion chamber 9 dudft engine 1.
  • said spark plug 25 may be identical or similar to those fitted to the internal combustion engines spark ignition as known from the skilled person,
  • the spring 22 can act directly or indirectly through a solid or a fluid on the laminating valve 20, while it can be mechanical whatever the material ... work in flexion , in torsion or in traction, and be for example a "Belleville" washer, a helical or llama spring, a corrugated elastic washer or other geometry washer and be of any type known to those skilled in the art, According to a particular embodiment, said spring. 22 can also be pneumatic using the compresslbiiotti properties of a gas, or hydraulic exploiting the compressibility properties of a fluid.
  • the high-pressure spark ignition and stratification device 2 comprises at least one laminating actuator 27 controlled by the ECU computer of the internal combustion engine 1, said actuator ensuring the lifting of its seat.
  • the spark ignition device and stratification enensation 2 also comprises at least a laminating ramp 2 $ connecting the prêe chamber lamination 70 to the output a laminator 20 of which: the inlet is connected directly or indirectly to a lamination supply duct 30, said supply duct, said compressor and its inlet and outlet, said ramp, said preamble, and the laminating conduit 23 commonly forming an atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24, and said chamber itself being an integral part of said circuit,
  • the laminating compressor 29 can be of any a type known to those skilled in the art, whether said compressor is fixed displacement or variable displacement, pistons, vane, screw lubricated or not, single-stage, double-stage or stepped mufti, with intermediate cooling or not.
  • said supercritical compressor 2 can in particular be fixed directly or indirectly on the internal combustion engine 1 and be driven mechanically by the crankshaft?
  • said engine comprises at least one pinion or at least one chain or at least one belt 32 via a variable gear ratio transmission or electrically via an alternator driven by said crankshaft which produces the necessary current an electric motor driving said compressor, the electrical energy produced by said alternator being or not previously stored in a foa erle.
  • the spark ignition and high pressure lamination device further comprises at least one lamination fuel injector 33 driven by the ECU computer of the internal combustion engine 1, said injector being able to produce a jet of fuel either inside the engine.
  • atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24 at a location uelconqu of said circuit, either at the bottom of the Laminating Injection duct 30, or internally of said circuit and said duct.
  • said lamination fuel injector 33 bit! Injecting a liquid or gaseous fuel and can be â single stage or multi-stage, to so énolde or piezoelectric, or -.
  • ⁇ - ⁇ any type known to the skilled artisan
  • the spark ignition and high-pressure lamination device 2 comprises at least reclrculation means of exhaust gas precooled 40 called “external EG cooled” driven by the ECU calculator, the previously cooled exhaust gas recirculation means 40 making it possible to take off exhaust gases in the exhaust duct 10 of the internal combustion engine 1 and then reintroduce the gas gases to the engine exhaust intake after to have previously cooled the gas ddts by means of at least one refolder 41,
  • the spark ignition and high pressure laminating device 2 comprises a laminating valve 21) whose seat 21 has a bearing which is oriented outwardly of the precasting chamber 79 so that The laminating actuator 27 can lift said valve of said seat only by moving said valve away from said preheater (FIGS.
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises a laminating valve 20 whose seat 21 has a bearing which is directed towards the interior of the precasting chamber 79 so that the facifier Stratification 27 can lift said seat valve dudlf only by bringing said valve of said antechamber.
  • the stratification picker 27 may consist of at least one coil of conductive wire 50 integral with the breech B of the internal combustion engine 1 s said coil attracting a core or pallet when said coil is traversed by an electric current, said one core or pallet moves in longitudinal translation the stratification valve 20 with which it is connected by thrust or coil fraction means 42.
  • the laminating actuator 2 may consist of at least one stack of piezoelectric layers 52, the thickness of which varies when said layers are subjected to the passage of an electric current, so that said stack displaces longitudinally translating the laminating layer 20 with which it is connected by pushing means to; traction
  • the stack of piezoelectric layers 52 can be connected to the stratification valve 20 via at least one lever (not shown) which multiplies the displacement printed by said stack to said valve.
  • Said lever may consist for example of a washer itself consisting of a succession of small levers interconnected eircularly, each small lever taking, resting on the top of the stack of piezoelectric layers 52 on the one hand, and on the laminating valve 20 on the other hand directly or via pushing means or stacking traction means 88.
  • the high-pressure spark-lamination ignition device 2, laminating feeder 27 may consist of a pneumatic lamination jack (not shown) comprising a pneumatic receptive stratification cylinder and a piston pneumatic laminating receptacle, said piston being integral with or connected to the laminating valve 20 by means of thrust or pneumatic piston fraction, while said pneumatic chamber can be connected either with a reserve of high pressure air either in the open air or with a reserve of low pressure air by at least one electrovanna
  • the spark ignition and high-pressure lamination dispensing device 2 may comprise a lamination aetection 27 consisting of a hydraulic stratification jack 36 and comprising a hydraulic receiving chamber of stratification 37 and a laminating receptacle hydraulic piston 33, said piston being integral with or connected to the laminating valve 20 s by means of pushing or pulling means of hydraulic pistol 53,
  • the laminating receiving hydraulic piston 38 may comprise seals for sealing with a cylinder with which it can be sealed. and the laminating receiving hydraulic chamber 37 may be connected to either a high pressure serviceable hydraulic fluid reservoir or a servo hydraulic fluid reservoir, low pressure by at least one high pressure electrolyte and / or at least one low pressure solenoid valve.
  • the spark ignition device and high pressure stratification 2 may comprise a reservoir of high pressure hydraulic fluid not shown which is pressurized by a servo hydraulic pump, said pump transferring a hydraulic fluid taken from the reservoir of a low pressure servo hydraulic fluid for transferring it into said high pressure servo hydraulic fluid reservoir.
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 ompor e a fuel injection of laminating 33 which can be connected to a pressurized fuel gas tank 56 (FIG. 7), said gas being injectable by said injectin 33 and possibly being compressed natural gas, for example, or any other ga fuel that can be used by the heat engines. reciprocating internal combustion.
  • the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24 may comprise a homogenization circulator 56 which is placed at any desired point and circuit. which brews an atmospheric ai or gaseous mixture entrusted by said circuit by circulating said air or said mixture through this circuit.
  • FIGS. 6 and 8 show an atmospheric air supply circuit 31 of the lamination chamber 24 which comprises an air-air heat exchanger 57 of circuit 31 which heats an abiotospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit 31 drawing heat contained in the g ecsement of the internal combustion engine 1, said ai or gaseous mixture and gd dm exhaust simultaneously passing through said exchanger 57 without mixing them.
  • the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating member 24 comprises at least one electrical heating resistor of the supply circuit which heats atmospheric air or a gas mixture contained in said circuit (not shown). It is noted that possibly the lower surface of the circuit of FIG. Atmospheric air supply 31 of the lamination chamber 24 may in all or part be coated with a heat insulating material which may be ceramic, thermoplastic, or any other type of thermal insulation known to the person skilled in the art.
  • FIG. 7 shows the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating vane 24 which comprises a coolant air-cooling water temperature of the supply circuit 58 which cools an atmospheric ai or a gaseous mixture contained in said circuit by yielding heat contained in said atmospheric air or gaseous mixture to a carrier fluid that contains the cooling circuit 17 of the internal combustion engine 1,
  • the lamination chamber 24 comprises at least one inlet and / or at least one fanqentlelles outlet so that said inlet and / or outlet allows to express a whirlpool movement to atmospheric air or gas mixture from the sfrafiScatlen ramp 28 when said air or mixture is introduced into said chamber.
  • the atmospheric air supply circuit 31 of the lamination chamber 24 may also comprise at least one brewing chamber, not shown, which imparts a turbulent movement to a mixture g zeux which is even ept in said circuit or which undergoes d rapid pressure variations to said gaseous mixture, said brewing chamore being able for example to achieve a "Ventuh” effect so as to favor the evaporation of the fuel contained in said mixture of a bet, and the stirring of the mixture mixture on the other hand,
  • the spark ignition device and lamination conspiracye-pression 2 comprises a lamination ramp 2S which can 28 comprise at least one discharge valve 59 which is operated beyond a certain pressure in adite rampa, the output of said discharge valve 60 can lead "in a particular embodiment of the device according to the invention - in the intake plenum 18 or in the exhaust circuit 10 of the internal combustion engine 1, or in the open air (FIG. 8).
  • the stratification ramp 28 and / or the output of the laminating compressor 29 and / or the precasting chamber 79 may also comprise at least one discharge eieotrovanne, the outlet of which opens at the intake of the internal combustion engine, or in a caosstar not shown, or in a storage tank also not shown.
  • said electrovalve can be actuated during opening from the stopping of the internal combustion engine 1 so that said canisier or said tank stores most of the hydrocarbon vapors contained in said stratification ramp 28 and / or said outlet the laminating compressor 29 and / or said laminating pre-chamber 79, the vapors being then burned during a subsequent restart of the engine, or so that the vapors are burnt immediately by said engine when they are expelled to the intake dudlt motor by said etecfrovanne .
  • the output of the laminating compressor 28 can be connected to a pressure accumulator 60 which stores an atmospheric air or a gas mixture previously pressurized by said compressor, said accumulator also communicating directly or indirectly with the ramp 28 and the precleaning chamber 79 so as to maintain under pressure said ramp and said prechamber.
  • Said pressure accumulator 60 makes it possible in particular to stabilize the pressure prevailing in these members in the case where - for example - the laminating compressor 20 comprises a single piston rotating at a reduced speed, this configuration generating high pressure waves of high amplitude.
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises pre-cooled exhaust gas recirculation means 40, referred to as "cooled external EGR", which consist of at least one quilting valve.
  • valve or said flap or said plug being able to connect said manifold with an external EGR supply duct 68 whose end opposite to the one denounced in said manifold opens into the intake plenum 19 of the internal combustion engine, the proportional-lift EGR quilting valve 83 or the proportionally-rotating EGR quilting flap 64 or the rotating EGR quilting plug proportional valve 85 positioned on the exhaust manifold 18 cooperates with at least one proportional lift exhaust counterpressure valve S? ( Figure 8) or with a proportionally rotational exhaust counterpressure flap 88 ( Figure?) Or with a confrepressing bushel eenappemant proportional rotation 69 ( Figure 8) that includes at least one of the outputs dud collector.
  • FIGS. 6 to 8 show a stratifying EGR refrolder 41 which is a high-temperature air-water heat exchanger of the external EGR supply duct which cools the exhaust gases taken from the engine exhaust pipe 10 internal combustion engine i, said exhaust gas yielding part of their heat to a heat transfer fluid contained in the cooling circuit 17 of said internal combustion engine.
  • FIGS. 6 to 8 also show a stratiloation EGR cooler 41 which is a low-temperature air-to-water baffle of the external fuel supply pipe which cools the exhaust gases taken from the exhaust pipe 10 of the engine.
  • internal combustion 1 said exhaust ⁇ a3 ⁇ 4 giving up a portion of their heat to a calopön fluid contained in an independent cold water circuit that includes said internal combustion engine.
  • said cold water circuit may be that of the charge air cooler contained in said engine, such a circuit being known to those skilled in the art.
  • FIGS. 3 to 5 show that the stratification chamber 24 consists of an annular recess 4S arranged in a cylindrical hole 4 ⁇ in which is engaged a cylindrical sealing nose 44 that comprises the spark plug 25, said hole 48 opening into the combustion chamber 8 of the internal combustion engine 1,
  • the stratification injection duct 39 may consist of at least one lamination injection channel 16, a first end communicates with the lamination chamber 24 and a second end opens between the inside of the cylindrical nosing 44 and an insulation cone central 43 that includes the spark plug 25.
  • the laminating injection duct 39 consists of at least one lamination injection capillary 16 formed inside a central electrode 47 that the spark plug 25 comprises. whereby the first end of said capillary communicates with the lamination chamber 24 and the second end of the capillary opens at the end of said ntrate electrode 47.
  • FIG. 5 shows that the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises a stratification injection duct 39 which consists of at least one peripheral lamination nozzle 48, a first end of which communicates with the chamber lamination 24 and a second end of which emerges out of the ignition spark 2S, said second end being directed approximately to the electrodes 28 that includes said candle.
  • At least the laminating valve 20, the seat 21 ; the spring 22, all or part of the lamination duct 23, the precleaning chamber 79, and the lamination actuator 27 may be commonly integrated in at least one cartridge fixed to or screwed into the cylinder head S of the internal combustion engine 1.
  • the laminating ramp 28 and / or the output of the laminating compressor 29 and / or the laminating feeder 79 may comprise at least one air-fuel mixing valve, valve or injector 78 making it possible to maintain in temperature the posf pollution treatment catalyst 75.
  • Said valve, valve or injector 76 can transfer an air mixture ruranf from said ramp 28, or from said outlet or adite prènhare room 79 to the exhaust pipe 10 of the internal combustion engine, said mixture being introduced by said valve, valve or Iejector 76 in said G0.nd.uit 10 at any point eit conduit placed between the exhaust valve 12 of said engine and said catalyst 75 c ⁇ dit engine 1.
  • Said mixture can thus and if necessary be introduced into said exhaust pipe 10 once said pollutant treatment catalyst 75 has reached an operating temperature enabling it to at least operate with a sufficient yield, and cec so that said The mixture is blended into said catalyst 75 so that the catalyst is maintained at a temperature sufficient to maintain a good conversion efficiency of the polluting gases into non-polluting gases.
  • valve alr valve or mixing injector ⁇ carduranf 76 of maintaining the temperature of the catalyst 76 may be connected to the exhaust pipe 10 of the internal combustion engine 1 by an air mixing duct "for holding yrant in catalyst temperature 77 said mixing duct 77 may also comprise a canula or isolation flange 78 which prevents said duct 77 from reaching an excessively high temperature,
  • the ignition device according to the invention operates in at least the following modes:
  • the ignition device according to invention works as tallow ⁇ ,, by exempl when it is implemented on an engine reciprocating internal combustion four-cylinder, as illustrated in Figures 6 to 8:
  • Pressurization phase of the stratification ramp 28 the starting of the engine 1 is carried out as if it were a multicomponent injection engine, the ignition device 2 according to the invention not being used at this stage, except in the case of the spark plug 25 which it comprises.
  • the laminating compressor 29 Being directly driven by the crankshaft 7 of the engine according to this example, the laminating compressor 29 is actuated at the same time as said crankshaft and draws from the clean intake at the output of the air intake housing 70 d said engine.
  • an injector 33 sprays fuel at the inlet of the laminating compressor 28 in such proportions that a fuel-air mixture is discharged at the outlet of the compressor, directly into the stratification ramp 28. .
  • the homogenization circulator 58 circulates the stoeconomical air-fuel mixture successively through the stratification ramp 28, through the various stratification preloaders 79 that each combustion cylinder 4 comprises. of the internal combustion engine 1 as provided by the invention, and through the feedback homogenization duct 71 so as to return to the circulator and restart the same circuit as said ramp 28 is pressurized and the internal combustion engine i is working,
  • Brewing operated by the homogenizing pump 56 serves ê reduce condensation gasoline conten eu in the air-fuel mixture steohiommati 'aue on the inner walls of the stratification of ramp 28 and Stratification chambers 24, said mixture being under pressure and therefore not very favorable to maintaining the gasoline in the vapor state.
  • said brewing is also fear force function stoschiometric air-fuel mixture ue to remain liomogène and temperature proc e of that of said walls said temperature being lower than the auto-inflainin temperature dtHt mixture, and clean said walls especially re ⁇ Diiuant the possible residues of gasoline fixed on said walls and resulting from previous uses of the ignition device according to the invention.
  • the stratification ramp 28 rises in pressure until it reaches a pressure greater than the pressure prevailing in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 when the piston 5 of this last reaches its end of compression stroke, just before the ignition of the charge contained in said chamber.
  • the ignition device according to the invention is ready to stratify the load of said engine, which operates as follows;
  • the magnetic core 51 of said actonneu is then attracted by said coil and moves towards it by pulling on the coil pushing or pulling means 42 which connect it to the laminating valve 23 ⁇ 4 so as to lift said valve 21, and so that a fraction of the pressure blown mixture contained in the stratification ramp 28 and more precisely in the laminating orêchambre 79 is drawn to the combustion chamber S of the engine 1 via respectively the Lamination chamber 24 and Lamination Injection duct 39,
  • the laminating factor coil 2? ceases to be supplied with electric current by the ECU of the internal combustion engine 1, the magnet core Si actuator returns to its initial positio pushed by the spring 22 of the laminating valve 2.0 which is simultaneously rested on its seat 21 , ie in closed position.
  • the ignition of the pilot load then intervenes, a high voltage current being applied to the terminals of the spark plug .
  • ignition 25 so as to form an electric arc between the electrodes 28 of said candle, the pilot charge being st ebiometric and animated by a strong turbulent movement, it ignites quickly, then constitutes a substantially spherical volume that expands hot rapidly under temperature reflection to form a substantially froncospheric flame front of large surface e contact with the main charge, which also ignites quickly because the remaining distance to travel through the flame to burn completely said main charge is short.
  • the pre-cooled exhaust gas recirculation means 40 may comprise a proportional lift DHW tap valve 83 positioned on an exhaust manifold. 13 which combines the exhaust outlets of the cylinders ⁇ and 8 of the internal combustion engine 1 and that comprises said engine., Said stitching valve 63 cooperating with a proportional lift exhaust backpressure valve 8? positioned at the outlet of the collector manifold 18.
  • the air admitted to the inlet of the engine 1 contains approximately fifty percent of EG and is at a temperature a few degrees higher than that of the ambient air.
  • the turbocharger 74 of the engine 1 when used to supercharge the latter, the EGR 63 and exhaust confrepression valve 67 are adjusted so that enough thirsty energy left in the exhaust gases for the turbocharger turbine drives the centrifugal compressor that includes the conditions sought.
  • said main charge burns rapidly under the effect firstly, of the compression generated by the combustion of the pilot charge said compression increasing fenthalpy of said main charge remaining to be burned, secondly; the wide contact surface exposed to the flame and third series of small remaining distance from said flame to burn the whole of said main charge.
  • the cooled external EG content of the charge can advantageously be increased in parallel with the compression ratio, the increase in the rate being simultaneously favorable to the stability of the compressor. busto under: cooled external EGR and the thermodynamic efficiency of gas expansion,
  • the stratification and then the dilution phases of the charge with cooled external EGR can be delayed in time so as to let the earkutant stored in said ramp of the last of the wise of the internal combustion engine 1 to return to the state of steam following the rise in temperature of the inner walls of said ramp and the stirring operated by the homogenizer 58.
  • the ignition device 2 can authorize the initiation of the combustion of a same engine cycle according to two distinct modes, the first mode being a spark-controlled ignition and addressing to the pilot load, while the second mode is a compression-triggered ignition according to the principles proposed by the GAI and HCCI and is addressed to the main load.
  • the cooled external EGR can be wholly or partly replaced by ⁇ & & ne de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de de
  • the internal combustion engine may advantageously comprise a device for controlling the opening and / or closing and / or the lifting of its intake valves 13 and / or exhaust 12, in addition or not to the variable compression ratio.
  • This particular mode of use makes it possible in particular to anticipate the closing of the intake valve 13 iors the stroke of admission of the combustion piston S of said engine 1 in order to reduce losses by pumping residual low loads.
  • This last strand makes it possible, for example, to provide a very high distri- bution ratio for said engine 1, whose very high rate of expansion of g is favorable to a high thermodynamic efficiency.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression (2) pour moteur à combustion interne (1) suivant la présente invention comprend : * une soupape de stratification (20) fermant un conduit de stratification (23) qui débouche dans une préchambre de stratification (79) ledit conduit débouchant aussi dans une chambre de stratification (24) reliée par un conduit d'injection de stratification (39) à la chambre de combustion (S) du moteur à combustion interne (1), ledit conduit débouchant au voisinage des électrodes protubérantes (26) d'une bougie d'allumage (25) lesdites électrodes étant positionnées dans ladite chambre de combustion; * un actionneur de stratification (27) assurant la levée de la soupape de stratification (20); * une rampe de stratification (28) reliant la préchambre de stratification (78) à la sortie d'un compresseur de stratification (28); * un injecteur de carburant de stratification (33); * des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis (40).

Description

DISPOSITIF D'ALLUMAGE PA ETINCELLE ET STRATIFICATION HAUTE-PRESSIOfï POUR MOTEUR â COMBUSTION INTERNE
La présente invention a pour objet un dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne alternatif â charge fortement diluée avec des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement, refroidis dits « d'EGR externe refroidie ».
Le rendement thermodynamique des moteurs thermiques à combustion Interne alternatifs dépend de plusieurs facteurs armi lesquels figurent premi rement, la durée et le phasage de la combustion destinée à élever la température des g z emprisonnés dans la chambre de combustion après qu'ils aient été préalablement comprimés, deuxièmement, les pertes de chaleur desdrts gaz au contact des parois internes dudlt moteur et troisièmement le taux d détente desdrts gaz, ladite détente permettant que lesdits gaz exercent une poussée sur le piston dudit moteur de sorte â convertir en travail mécanique l'énergie calorifique libérée pa ladite combustion.
Le travail positif produit par la poussée desdits gaz sur ledit piston lors de leur détente est toutefoi partiellement perdu avant d'être utilisé au niveau de l'arbre de sortie du moteur thermique. Ceci est dû au travail négatif ~~ ou résistant ~ produit par le pompage et le transfert desdits gaz dans les divers conduits et circuits d'admission et d'échappement du moteur thermique, par le frottement mécanique des pièces dudif moteur entre-elles, et par l'entraînement des accessoires et auxiliaires dudft moteur.
Ainsi ; à même quantité de carburant consommée, le rendement d'un moteur thermique à combustion Interne alternatif est d'autant plus élevé que le travail positif produit sur fe piston ûaâïï moteur par le cycle compression-détente des ga est Important, et que dans le même temps, le travail négatif ~- ou résistant - produit par l'entrée dans ledit moteur et la sortie dudrî moteur desdits gaz et celui produit par le mécanisme dudît moteur et par ses accessoires est faible.
Pour convertir la chaleur dégagée par la combustion en travail mécanique avec le meilleur rendement possible, il est préférable que le mélange carburé introduit dans le c lindre du moteur thermique brûle rapidement, proche du point mort haut du piston dudit moteur c'est à dire, a volume quasi constant Ceci reste vrai aussi longtemps que la température des ga¾ n'atteirt pas des valeurs tellement: élevées que les échange thermiques antre lesdits gaz et les paroi Internas de la chambre de combustion du moteur ne deviennent excessifs. Ceci reste également vrai tant ue le gradient de pression engendré par la combustion ne conduit ni à un bruit excessif ni se provient du eliquetls.
En effet le cliquetis est une combustion spontanée des g eut apparaît au bout d'un certain délai, sous l'effet combiné de la pression et de la température, et gui produit des ondes de pression de forte amplitude ui,, elles aussi, tendent à augmenter les échanges thermiques entre lesdlts gai et lesdltes parois notamment en décollant la couche d'air isolante qui recouvre la surface desdies parois. Le oliguatis est ainsi u phénomène indésirable qui rêà ït le rendemen du moteur thermique et qui de plus tend à en détériorer les organes internes tant par surcharge thermique que par surcharge mécanique.
Parmi les principaux modes de déclenchement de la combustion dans la chambre de combustion des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs, on distingue l'allumage par étincelle dit « allumage commandé », l'allumage spontané du carburant sur le front d'injection qui est caractéristique des moteurs à cycle Diesel, ou l'allumage par compression selon les stratégies connues sous les acronymes « CAi » pour « Controlled Auto Igni ion » ou « HCCI s pour « Homogeneous Charge Compression Ignition »,
La vitesse de combustion des moteurs à allumage commandé dépend principalement du rapport air/essence et de la teneur en g z brûlés résiduels du mélange carburé introduit dans la chambre de combustion desdits moteurs, de la distance que doit parcourir la flamm pour brûler la totalité âuâk mélange, et de la micro turbulence interne audit mélange, la vitesse de propagation de la flamme étant sensiblement proportionnelle à ladite turbulence.
En cycle Diesel, la vitesse de combustion est principalement déterminée par la qualité de l'Injection du gasole, et par l'indice de eéfane du t ga o e. En GAI ou HCCI, le taux de compression, la température initiale du mélange carburé et sa teneur en gaz brûlés, le caractéristiques du carburant utilisé et l'homogénéité de la charge sont autant de facteurs gui déterminent le déclenchement et la vitesse de la combustion. Quels que soient les modes de déclenchement de la combustion, la vitesse de ladite combustion détermine la loi de dégagement d'énergie ordinairement exprimée en degrés de rotation rie vilebrequin entre début et fin de combustion, et suivant une courbe qui représente la fraction cumulée de carburant brûlé en fonction de la position angulaire du vilebrequin, degré par degré.
Quel que soit le mode de combustion des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs, le rendement de ces derniers est pratiquement toujours plus élevé lorsque les échanges de chaleur entre les gaz chauds et las parois internes desdits moteurs sont minimaux.
On remarque que lesdlts .échanges sont d'autant plus faibles que l'écart de température entre lesdits gaz et lesdites parois est faible, que peu ou pas de eonvection turbulente n'augmente la puissance desdits échanges en plus de ceux résultant de la simple conduction thermique et du rayonnement, et que la masse voiumique desdits gaz: est faible .
Pour réduire la différence de température entre les gaz chauds et les parois internes d'un moteu thermique à combustion interne alternatif on peut soit hausser la température desdîtes parois, soit abaisser la température desdits gaz. Toutefois, ces deux dispositions trouvent rapidement leur limite dans l'amélioration du rendement des moteurs thermiques â combustion interne à allumage commandé alternatifs.
En effet, augmenter la température des paroi internes de la chambre de combustion d'un moteur thermique à combustion interne alternatif présente l'inconvénient de réduire la capacité à se remplir de ce dernie : l'air frais ou le mélange gazeux qui entre en contact avec lesdites parois chaudes se dilate instantanément, ce qui diminue te rendement volumètriq e dudit moteur en phase d'admission, et ce qui réduit son rendement global De plus, Îaîr frais ou mélange gazeux ainsi surchauffé rend le moteu plus sensible au cliquetis ce qu'il faut compenser soit en prévoyant un taux de compression-détente plus faible, soit en prévoyant un allumage plu tardif, ces deux dispositions réduisant également le rendement àuéti moteur. Diverses expériences ont été faites pour augmenter la température des parois internes de la chambre de combustion comme l'atteste par exemple le moteur dit « adlabatique » à chambre de combustion et cylindres en céramique, réalisé par la société « Toyota ». Ce moteur offre des avantages en rendement très limités, notamment parce que fin ement la température trop élevée de ses parois tend à augmenter les peites thermiques des gaz auxdifes parois comparativement a d'autres moteurs dont les parois plus froides sont plus favorables au maintien et à l'efficacité de la fine couche d'air Isolant qui recouvre les parois interne de fout moteur thermique à combustion interne alternatif. Pour ces raisons, les moteurs dits « adiabatiques » n'ont pas dépassé le stade expérimentât
En alternative à l'augmentation de la température des parois Internes de la chambre de combustion, II est possible de réduire la température des gaz en les diluant soit avec de l'air additionnel, soit avec des gaz d'échappement préalablement refroidis ou non, ces derniers étant issus du cycle ou des cycles précédentes}* Diluer la charge en air-carburant introduite dans la chambre de combustion d'un moteur thermique à combustio interne alternatif avec un gaz qui ne participe pas a la combustion permet d'augmenter la capacité calorifique totale de ladite charge pour en abaisser l température moyenne à même énergie libérée par ladite combustion.
En outre, quel ue soit le gaz diluant utilisé, celui-ci participe â convertir la chaleur dégagée par l combustion en travail mécanique, Cependant s'agissant des moteurs à allumage commandé par étincelle, la propagation de la flamme dans un mélange exagérément pauvre en carburant ou pauvre en oxygène est soit trop lente, soit Impossible, Ceci conduit soif â une baisse de rendement thermodynamique car la combustion s'opère exagérément à volume non-constant, soif à de fortes instabilités de combustion, soif â des ratés d'allumage.
Pour diluer la charge introduite dans le cylindre d'un moteur thermique à combustion Interne alternatif à allumage commandé san trop subir ces derniers inconvénients, une alternative consiste â stratlf er ladite charge, c'est à dire, à réaliser une poche de mélange air-carburant hrulabie centré autour du point d'allumage dudit moteur, ladite poche étant entourée d'un mélange pauvre en carburant car fortement dilué avec de l'air frais et/ou des gaz d'échappement dans des proportions telles que ledit mélange pauvre reste en majorité brùlahle, Ladite poche est notamment formée par les mouvements des gaz qui ont lieu à l'intérieur de la chambre de combustion dudif moteur, lesdifs mouvements étant notamment Induits par la géométrie des conduits d'admission dudif moteur et par celle des parois de ladite chambre, de même ue par la dynamique et la forme du jet de carburant injecté directement dans ladite chambre.
Cette stratégie dénommée « charge stratifiée » nécessit donc usuellement de recourir a l'injection directe d'essence et conduit à une charge riche en carburant autour du point d'allumage, pauvre en carburant dans la zone restante, et globalement riche en oxygène, ce qui pose divers problèmes sur les moteurs modernes, notamment tenant compte des réglementations relatives aux émissions de polluants.
En effet, ladite charge ainsi stratifiée doit conteni suff samment d'oxygène pour sa partie située autour du point d'allumage afin de garantir le bon déclenchement de la combustion, et suffisamment d'oxygène pour sa partie restante afin d'assurer le bon développement de ladite combustion et sa propagation ê tout le volume de la chambre de combustion du moteur y-compris dans les zones pauvres en carburant
L'excès d'oxygène qui caractérise le fonctionnement des moteurs à charge stratifiée selon l'état de f art rend inopérante la réduction des oxydes d'azote par catalyse 3~voles ordinairement utilisée pour ost traiter les gaz d'échappement des moteurs à allumage commandé.
Four compenser ce problème lié à la fois aux moteurs à charge stratifiée et aux moteurs à mélange pauvre fonctionnant en excès d'oxygène, il faut recourir à de systèmes de posf traitement des oxydes d'azotes en milieu oxydant tels que les pièges à Ox ou la SCR (réduction cafalyti ue sélective), lesdits systèmes étant particulièrement coûteux, sensibles à la qualité des carburants et à leu teneur en soufre, lourds et encombrants.
On remarque que parmi les problèmes liés à la charge stratifiée on compte f injection directe tardive du carburant nécessaire à la formation d'une poche riche en carburant centrée autour du point d'allumage, ladite injection tardive conduisant â une Importante production de particules fines néfastes pour la santé,
On autre problème lié à a charge stratifiée est sa plage d fonctionnement trop limité aux faible charge ce qui en limite l'efficacité à réduire la consommation des véhicules automobiles en utilisation -.-©curante, particulièrement s'agissant de ceux équipés d'un moteur de cylindrée petite relativement à leur poids.
Ce dernier problème lié au post traitement des oxydes d'azotes en milieu oxydant peut être contourné en commandant l'allumage de la charge non plus par étincelle, niais par compression tel que le proposent les stratégie de la CAI ou de la HCCI.
Ces stratégies d'allumage conduisent à une combustion à basse température qui ne p âmi pratiquement pas d'oxydes d' zote et donc» ui permet de fortement diluer la charge avec de l'oxygène excédentaire et/eu des gaz brûlés initialement produits lors du ou des cycles précédentes) sans avoir à post traiter lesdifs oxydes, M'étant pas déclenchée par une étincelle, la combustion en CAI ou HCCI permet de s'affranchir des contraintes de propagation de ttantme à partir d'un seul point d'allumage, l'initialisation de la combustion s'opérar spontanément en une multitude de points. En revanche* ladite CAI ou HCCI est partieullèrement sensible à toute variation de l'un ou plusieurs des paramètres qui en permettent le fonctionnement, qu'il s'agisse par exemple d la température Initial de la charge, du taux de compression eiectif auquel elle est soumise, de la qualité du carburant qu'elle contient, ou de sa teneur en gaz brûlés, La combustion en CAI ou HCCI génère également un gradient de pression élevé car elle est extrêmement rapide, et elle produit de ce fait des émission acoustiques désagréables.
En outre, à l'instar de la enarge stratifiée, la GAI eu HCCI ne fonctionne qu'à charges relativement faibles, ce qui en limite l'efficacité à réduire la consommation des véhicules automobiles en utilisation courante, particulièrement s'agissant de ceux équipés d'un moteur de cylindrée petite relativement à leur poids.
Une alternative à la charge stratifiée ou au mélange pauvre homogène en excès d'oxygène consisterait à remplacer l'oxygène excédentaire introduit dans la charge par des ga brûlés rç-circuiés Issus du ou des cycle{s) précédent ) selon la stratégie bien connue de l'homme de l'art sous l'acronyme anglo-saxon E8 qui signifie Exhaust Gas Recirculation. Le problème de i'.EG est que si elle non refroidie {EGR Interne), elle augmente la sensibilité du moteur thermique au cliquetis ce qui nuit au rendement de ce dernier, si ladite EQ est préalablement refroidie dans un échangeur de température (EGR externe refroidie), le déclenchement et la r pags n de ta flamme deviennent hasardeux et Instables. Dans tous les cas, fEQR se combine difficilement avec la stratification dont les zones pauvres deviendraient non rûler e .
Comme exposé précédemment il est préférable qu la charge de mélange carburé introduite dans le cylindre de tout moteur thermique à combustion interne alternatif brûle rapidement, proche du point mort haut du piston dud t moteur c'est à dire, à volum quasi constant, et avec le moins possible de pertes thermiques aux parois.
S'agissent des moteurs à allumage commandé, brûler rapidement ladite charge est contradictoire avec l'objectif de diluer cette dernière avec un gaz ne participant pas à sa combustion pour réduire les perles thermiques aux p ais internes desdits moteurs, car un tel gaz fend à réduire la vitesse de propagation de la flamme dans le volume contenant ladite charge.
Pour restaurer une vitesse de propagation de ladite flamme plus gra de, on peut augmenter la turbulence interne du mélange carburé, mais ladite turbulence ne doit pas augmenter exagérément les échanges convectife qui accroissent les pertes thermiques aux parois contrairement à reflet recherché par la dilution de la charge.
Une mire stratégie pour restaurer ladite vitesse de propagation peut consister en augmenter le taux de compression du moteur thermique à combustion Interne dans l'objectif d'augmenter la densité et l'enthalple de la charge, ces deux facteurs étant favorables à ladite vitesse.
Cependant, cette stratégie s'applique difficilement aux moteurs à taux de compression fixe sur lesquels prévoir un taux de compression définitivement élevé limite le couple à bas régimes, ce qui augmente la consommation moyenne des véhicules automobiles.
Dans ce contexte» les moteurs thermiques à combustion Interne à taux de compression variable présentent l'avantage déterminant d'autoriser l'augmentation contrôlée de leur taux de compression lorsque la charge introdu te dans leurfs) eylirr re{s) est fortement diluée » particulièrement lo s e lesdits moteurs fonctionnent â charges partielles ~ et d'autoriser la réduction éuâlt taux lorsque leur charge est plus élevée et/ou moins di e. A ce titre, lesdits moteurs à taux de compression variable permettent de brûler des charges fortement diluées av c des gaz d'échappement avec de faibles coefficients de variation cyclique, c'est à dire avec de faibles écarts de vitesse de combustion d'un cycle à l'autre et d'un cylindre à l'autre, Toutefois, on note 'un taux de compression élevé est défavorable à la transformation des mouvements macroscopiques de la charg en turbulence fine au point mort haut du piston dudlf moteur, ladite turbulence étant favorabl à la propagation rapide de la flamme dans le mélange carburé. Pour corriger ce problème, on peut prévoir de réaliser une chambre de combustion â chasse dite aussi chambre à « sqtsish » selo le terme anglo- saxon correspondant, une telle chambre produisant une forte turbulence lorsque le piston arrive au voisinage de son point mort haut. Le problème des chambres à chasse est toutefois .qu'elles nécessitent de fortement rapprocher le piston de la culasse ce qui comporte un risque de collision entre ledit piston et ladite culasse, et que l'effet de chasse recherché ne s'opère qu'au voisinag du point mort haut, c'est à dire relativement fard par rapport au moment du déclenchement de l'allumage de la charge par étincelle,
Un autre défaut des chambres â ebasse est qu'elles favodsent fortement les échanges thermiques entre les gaz et les parois internes de la chambre de combustion. A la lumière de ce qui été exposé, il y mlt un avantage évident à pouvoir réaliser la combustion rapide de charges sfcecblométri oes fortement diluées avec de FEGR externe refroidie et dont les produits polluants peuvent être post- traités via un catalyseur 3-vo es et ceci, sans excès de turbulence contraire à la réduction des pertes thermiques aux parois recherchée via la dilution de ladite charge par ladite EGR, Il y aurait également un avantage évident à ce que la combustion desdites charges stœehiométnques fortement diluées s'opère sur la plage de fonctionnement du moteur thermique la plus étendue possible.. 8
C'est pour afte ndm cet objectif, pour résoudre les d vers problèmes précédemment évoqués liés à Téta! de l'art des moteurs à combustion interne, et pour permettre une exploitation économique, propre et économe en carburant desdits moteurs que le dispositif 'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne alternatif à charge fortement diluée prévoit, suivant ( nvention et selo un mode particulier de réalisation :
* De réal ise r u n e poche de mélange g eux air-carburant sfcechlométrique formant une charge dite >¾ pilote », de petit volume et de faible niasse, è faible teneur en EÔR: la plus centrée possible a t ur du point d'allumage, localement turbulente même en fonctionnement a taux de compression élevé, produite au moment le plus opportun pendant la phase d compression, puis enflammée pa un arc électrique produit entre les électrodes d'une bougie d'allumage.
Ceci afin
* D'utiliser la combustion de ladite charge pilote pour assurer l'allumage et la combustion sur une large plage de fonctionnement des moteurs à combustion interne alternatifs d'une charge stoschiométrsque dite « principale », préalablement préparée en phase d'admission et/ou de compression et fortement diluée avec de ï'EGR externe refroidie fournie par un dispositif de piquage des gaz d'échappement coopérant avec un refroldisseur.
Avec comme effet i
* De générer une turbulence localement forte à l'Inférieur de la charge pilote qui entoure le point d'allumage et à l'interface entre ladite charge pilote et la charge principale, de sorte à favoriser le développement rapide d'un large front de flamme dans l'espace tridimensionnel de la chambre de combustion, toot en conservant une turbulence globalement, modérée à l'intérieur de ladite charge principale afin de limiter les échanges thermiques convectsfs entre les gaz chauds de ladite charge principale et la paroi interne de ladite chambre ; avec pour résultats :
* De rendre possible la combustion de charges sto^ehioméfriques à très haute teneur en EGR externe refroidie ;
* De promouvoir la combustion rap de, régulière et proche de iisoehore desdites charges st ebiomét iques ;
* De bénéficier du rendement énergétique élevé de la c arge stratifiée opérée en excès d'air, mais via la stratification de charges sto®chsoniétrlques fortement diluées avec de i'EGR externe refroidie,:: de sorte à permettre le post-traitement des polluants produits par la combustion via un simple catalyseur 3~veies évitant ainsi le recours à de coûteux, lourds et encombrants pièges à NOx ou dispositifs de réduction eatalytique sélective (SCR) ;
« D'élargir fortement la plage de charge de fonctionnement et d 'effet vertueux sur le rendement de la stratification, depuis les plus basses charges jusqu'à des charges relativement élevées voire très élevées ;
* Do réduire signlficativement la consommation de carburant de tous véhicules automobiles, y-compris ceux peu puissants ou ceu hybrides thermique-électrique sur lesquels des stratégies telles que la réduction de cylindrée connue sous l'appellation anglo-saxonne « downsfcing », on la désaetivation de cylindres n'ont que peu ou pas d'effet positif sur la performance énergétique, et ladite réduction de consommation n'étant, pas o tenue selon l'Invention grâce à la reloeaisatioo du fonctionnement du moteur sur ses plages de régime-charge offrant le meilleur rendement énergétique, mais grâce à l'augmentation du rendement énergétique de la quasi totalité de la plage de fonctionnement dudit moteur ;
» De rendre moins nécessaire les taux de downsi lng élevés des moteurs pour réduire la consommation moyenne des véhicules automobiles, lesdits taux de downsizing élevés augmentant significa¾ven¾ent le prix de revient desdits véhicules notamment â cause des systèmes de suralimentation à hautes performances qui sont alors nécessaires ;
* De permettre la réalisation de moteurs de très petit cylindrée unitaire à haut rendement énergétique, notamment en réduisant l'effet néfaste sur leur rendement thermodynamique du rapport surface/volume élevé de leur chambre de combustion ledit rapport conduisant à des pertes thermiques élevées, ceci étant obtenu selon l'invention grâce â une réduction significative de fa température moyenne de la charge desdits moteurs Ind te par fa forte dilution de ladite charge avec de TEGR externe refroidie, ladite dilution réduisant naturellement lesdites pertes thermiques desdits moteurs ;
De permettre un fonctionnement à taux de compression élevé des moteurs afin d'en augmenter le rendement thermodynamique, ceci étant rendu possible d'une part, grâce à une résistance au cliquetis élevée de la charge principale vu son taux de dilution élevé avec de l'EG externe refroidie, et d'autre part, grâce à une résistance au cliquetis élevée de la charge pilote vue sa proximité avec le point d'allumage et sa combustion rapide qui en découle ;
De réduire naturellement les pertes par pompage des moteurs, l'introduction massive d'EG'R externe refroidie dan leur(s) cy!lndre(s) ayant pour effet d'augmenter la pression d'admission desdits moteurs et donc, d'ouvrir davantage leur papillon des gaz sur un même point de fonctionnement, et ladite réduction naturelle des pertes par pompage rendant moins impérieux le recours â de complexes et coûteux dispositifs de levée variable de soupapes d'admission pour réduire lesdites pertes
D'éviter l'injection d'essence tardive durant fa phase de compression qui caractérise le fonctionnement des moteurs a c arge stratifiée fonctionnant en excès d'air, de sorte â évite fa production massive de particules fines durant la combustion et ainsi, de sorte à éviter le recours à un coûteux et encombrant filtre à particules pour assurer le post- traftemenf desdites particules fines ;
De rendre possible fa stratification de la charge avec un système d'injection d'essence muiti points en alternative à finjeetion directe d'essence ordinairement utilisée pour siratifie la charge,, cette dernière injection étant plus complexe et plus onéreuse ;
De s'affranchir des contraintes géométriques internes à la chambre de combustion et aulx) conduites) d'admission et/ou de s'affranchir des contraintes de positionnement et de forme de jet dlnjecteur qu'induit nécessairement la mise en oeuvre de la charge stratifiée selon l'état de l'art, lesdites contraintes découlant de la nécessité de réaliser une poche hrûlahie approximativement centré autour du point d'allumage et conduisant à diverses stratégies d'aérodynamique interne à la chambre de combustion et an(x) conduits) d'admission principalement connues soys les termes anglo-saxon « wall-guided »t « air-gukSed » su « spray- guided », et la quasi disparition de ces contraintes grâce au dispositif d'allumage selon l'invention laissant plus de liberté pour dessiner ladite chambre et lesdifs conduits ;
* De rendre possible la stratification de charges fortement diluées avec de l'EGR externe refroidie sur des moteurs de petite cylindrée unitair dent premièrement le petit alésage est difficilement compatible voire non compatible avec l'injection directe qui nécessite une distance minimale entre la source du jet d'injection et les parois de la chambre de combustion, dont deuxièmement; la charge moyenne en utilisation courante est potentiellement trop élevée pour tirer un énéfice suffisant des avantages de la charge stratifiée opérant en excès d'oxygène dont le fonctionnement est trop circonscrit aux basses charges, ou dont troisièmement le prix de revient global de ladite charge stratifiée et des dispositifs de post-traitement associés est trop élevé par rapport à la catégorie de véhicules â laquelle s'adressent lesdits moteurs ;
* D'engendrer un montée en température rapide des moteurs notamment grâce au refroidissement des gaz d'échappement reeireuiés via un éeh a geur de température air/eau lequel réchauffe l'eau de refroidissement desdits moteurs, et ladite montée en température rapide permettant notamment de réduire la viscosité de l'huile de lubrification desdits moteurs et les pertes par frottement associées ceci ayant pour effet de réduire la consommation de carburant des véhicules automobiles lorsqu'ils sont utilisés pour effectuer des parcoure courts commencés par un démarrage â froid desdits moteurs, ladite montée en température rapide ayant aussi pour avantage d'améliorer le confort des passagers desdits véhicules grâce à une montée en température plus rapide de l'habitacle desdits véhicules en période hivernale ;
« De réduire fortement la consommation d'essence et les émissions associées de dioxyde de carbone d tous véhicules automobiles, à ri de revient maîtrisé.
Il est précisé que le dispositif d'allumage selon l'invention peut également être utilisé sur des moteurs non-stœchiométriques opérant en excès d'oxygène.
Il est également précisé que le dispositif d'allumage selon l'Invention est applicable à tout moteur alternatif à combustion interne à taux de compression et/ou cylindrée fixe(s) ou vartabie(s)s maïs qu'il offre un fonctionnement plus optimal lorsqu'il est mis en oeuvre sur un moteur ayant au moins un taux de compression variable, ce type de moteur permettant simultanément de bénéficier d'un taux de do nsizing élevé grâce à une excellent rendement à très fortes charges et grâce à une capacité particulière à opérer iesdites très fortes charges y-compris sans EGR: externe refroidie au moyen d'un faux de compression temporal renient faible, et de bénéficier d'un taux d'EGR externe refroidie très élevé à charges faibles et intermédiaires dont la combustion est rendue possible grâce à un taux de compression temporairement élevé. Sans exclure toute autre application, le dispositif d'allumage selon l'invention est particulièrement adapté au moteurs à combustion interne alternatifs utilisés pour propulser les automo iles.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la présente Invention comprend :
* au moins une soupape de stratification logée dans la culasse d moteur à combustion interne, ladite soupape étant maintenue en contact avec un siège par au moins on ressort et ladite soupape f&rm&ni une première extrémité d'au moins un conduit de stratification qui débouche dans une préehamhre de stratification tandis qu'une deuxième extrémité que comporte ledit conduit débouche dans une chambre de stratification ; cette dernière étant reliée par au moins un conduit dlnjecton de stratification à la chambre de combustion du moteur à combustion interne, ledit conduit dlnjection débouchant dans ladite chambre de combustion au voisinage d'électrodes protubérantes d'une bougie d'allumage fixée dans la culasse du moteur â combustion interne, Iesdites électrodes étant positionnées dans la ebambre de combustion é éû' moteur ; * au moins un acf sonneur de stratification piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion interne, ledit aetionneur assurant la levée de son siège, le maintient en ouverture et la repose sur son siège de la soupape de stratification ; au moins une rampe de stratification reliant: la préchambre de stratification à la sortie d'un compresseur de stratification dont l'entrée est reliée directement ou indirectement à un conduit d'alimentation en air atmosphérique de stratification, ledit conduit d'alimentation, ledit com resseur et son entrée «t sa sortie, ladite rampe, ladite préc amére, et le cendiiit de stratification formant com ném nt un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification, et ;ta f£ chambre faisant elle-même partie intégrante ûu<M circuit ;
* au moins un injecteur de carburant de stratification piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion interne, ledit Injeeteur pouvant produire un Jet de carbiirauf soit à l'intérieur du circuit d'alimentation en air atmosphéri ue de l chambre de stratification en un endroit uelcon ue dudit circuit, soit a l'intérieur du conduit dlnjection de stratification, soit à l'Intérieur dudit circuit et dudit conduit ;
* au moin des moyens de reciroulation de gaz d'échappement préalablement refroidis dits « EG externe refroidie » pilotés par le calculateur ECO de moteur â combustion interne, lesdits moyens permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d'échappement dudit moteur puis de réintroduire lesdits gm à l'admission dudit moteur après avoir préalablement refroidi lesdits gaz au moyen d'au moins un refroidisseur,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un siège de la soupape de stratification qui présente une portée est orientée vers l'extérieur de la préchanibre de stratification de sorte que l'actionneur de stratificatio ne peut lever ladite soupape -dudit siège qu'en éloignant ladite soupape de ladite prêchambre.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présent invention comprend un siège de la soupape de stratification qui présente une portée ui est orientée vers l'Intérieur de la préchambre do stratification de sorte que l'actionneur de stratification ne peut lever ladite soupape dudit: siège qu'en rapprochant ladite soupape de ladite préchambre.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionneur de stratification qui est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur solidaire de la culasse du moteur à combustion interne, ladite bobine attirant un noyau ou palette magnétique lorsque ladite bobine est traversée par un courant électrique, de sotte que ledit un noyau ou palette déplace en translation longitudinale la soupape de strafifcalon avec u lle II est relié par des moyens de poussée ou do traction de bobine.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un aerionneu de stratification ui est constitué d'au mo ns on empilement de couches piézoélectriques dont l'épaisseur varie lorsque lesdltes souches sont soumises au passage d'un courant électrique, de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la soupape de stratification avec laquelle II est relié par des moyens de poussée ou de traction d'empilement
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un empilement de couches piézoélectriques qui est relié à la soupape de stratification par l'intermédiaire d'au moins un levier qui multiplie le déplacement imprimé par ledit empilement â ladite soupape,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend un actlonneur de stratification qui est constitué d'un vérin pneumatique de stratification comprenant une chambra pneumatique réceptrice de stratification et un piston pneumatique récepteur de stratification ; ledit piston étant solidaire de la soupape d stratification ou étant relié à cette dernière par des moyens de poussée ou de traction de piston pneumatique, tandis que ladite chambre pneumatique peut être mise en relation soit avec une réserve d'air haute pression soif à l'air libre ou avec une réserve d'air basse pression par au moins une êleetrovanne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification h ute-pression suivant la présente invention comprend un actlonneur de stratification qui est constitué d'un vérin hydraoiique de stratification comprenant une chambre hydraulique réceptrice de stratification et un piston hydraulique récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratificatio t ou étant relié à cette dernière par des mo ens de poussée ou de traction de piston hydraulique.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une chambre hydraulique réceptrice de stratification qui peut être reliée soif à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression, soif à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression par au moins une électrovanne aute pression et/ou par au mo ns une éfeofrovanne basse pression.
L dispositf d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un réservoir de fluide h draulique diasserwssement haute pression qui est mis sous pression par une pompe hydraulique d'asservissement, ladite pompe transférant un fluide hydraulique prélevé dans le rêservelr de fluide hydraulique d'asservissement basse pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluide hydraulique d'asservissement aute pression»
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un Iniecteur de carburant de stratification qui est relié à un réservoi de gaz combustible sous pression.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de■stratification qui comporte un circulafeur d'homogénéisation, ledit eireulafeur étant placé en un point quelconque dudit circuit et brassant un air atmosphérique ou un mélange gazeux que contient ledit circuit en faisant circuler ledit air ou ledit mélange au travers dudit circuit.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation e air atmosphérique de la chambre de stratification qui comporte un échangeur de température air-air de chauffage du circuit d'alimentation qui réchauffe u air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en puisant de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, ledit air ou mélange gazeux et lesdits gaz d'échappement passant simultanément au travers dudit échangeur sans se mélanger entre eux.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique do la chambre de stratification qui comporte au moins une résistance électrique de chauffage du circuit d'alimentation qui réchauffe un air tmosphérique en un mélange gazeux contenu dans ledit cl rouit Le dis sai d' llumée par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une surface intérieure du circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambra de stratification qui es! eu tout ou partie revêtue d'un matériau d'isolation t ermique.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification qui comporte un échangeur de température air-eau de refroidissement du circuit d'alimentation qui refroidit un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en cédant de la chaleur contenue dans ledit air atmosphérique ou mélange gazeux à un fluide caloporteur que contient le circuit de refroidissement du moteur à combustion interne,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend chambre de stratification gui comporte au moins une entrée et/su au moins une sortie tangentielles.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atrnosphénque de la chambre de stratification qui comporte au moins une chambre de brassage qui imprime un mouvement turbulent à un mélange gazeux qui est en mouvement dans ledit circuit ou qui fait subir de rapides variations de pression audit mélange ga eux. Le dispositif d'allumage pa étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une rampe de stratification qui comporte au moins une soupape de décharge qui s'ouvre au delà d'une certaine pression régnant dans ladite rampe. Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une rampe de stratification et/ou une sortie du compresseur de stratification et/ou une préchambre de stratification qui comporte au moins une èleotrovanne de décharge dont la sortie débouche à l'admission du moteur à combustion interne, ou dans un oanisier, ou dan un réservoir de stockage. La dis ositif «.'allumage par étincelle et stratification haute-presefon suivant la présente nven ion comprend une sortie du compresseur de stratification qui est reliée â on accumulateur de pression ui stocke un air atmosphérique on un mélange gazeux préalablement mis sous pression par ledit eo press&ur, led t S accumulateur communiquant également directement ou indirectement avec la rampe de stratification et la préehanihre de stratification de sorte à maintenir sous pression ladite rampe. et ladite préchambre.
Le dispositif d'allum ge par étincelle et stratification haute-pression suivant la0 présente invention comprend des moyens de recirculation de gaz d'échappement préala lement refroidis dits « EGR externe refroidie » qui sont constitués d'au malus une soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle eu d'au moins un volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle ou d'au moins un boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle positionnée sur le collecteur§ ^échappement du moteur à combustion interne, ladite soupape ou ledit volet ou ledit boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avec un conduit d'alimentation en EGR externe dont l'extrémité opposée à celle qui débouche dans ledit collecteur débouche dans le plénum d'admission du moteur à combustion interne,
0
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une soupape de piquage d'EO a levée proportionnelle ou un volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle ou un boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle positionné sur le collecteur6 d'échappement qui coopère avec au moins une soupape de confrepression échappement à levée proportionnelle ou avec un volet de contrepressioo échappement à rotation proportionnelle ou avec un boisseau de confrepression échappement à rotation proportionnelle que comporte Tune au moins des sorties dudit collecteur.
0
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un refroidlssenr d'EGR de stratification qui est un échanqeu haute température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement du5 moteur à combustion interne, iesdits gaz d'échappement cédant une partie de leur chaleur à un fluide oaloporteur que contient le circuit de refroidissement û M moteur à combustion interne. Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la résente invention comprend un refroidisseur d'EGR de stratification qui est n échangeur basse température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe ui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement du moteur à combustion interne, lesdits gaz d'échappement cédant une partie de leur chaleur à un fluide caloporteur que contient un circuit d'eau froide indépendant que comporte ledit moteur â combustion interne. te dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une chambre de stratification qui est constituée d'un évidemenî annulaire aménagé dans un trou cylindrique dans lequel est engagé un nez cylindrique d'éianehéïté que comporte la bougie d'allumage, ledit trou débouchant dans la chambre de combustion du moteur à combustion Interne. te dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un conduit d'injection de stratification qui est constitué d'au moins un canal d'injection de stratification dont une première extrémité communique avec la chambre de stratification et dont un deuxième extrémité débouche entre l'intérieur du nez cylindrique d'êtanc éité et un cône d'Isolation central que comporte la bougie d'allumage. te dispositif d'allumage pa étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un conduit d'injection de stratification qui est constitué d'au moins un capillaire d'injection de stratification ménagée à l'intérieur d'une électrode centrale que comporte la bougie d'allumage de sorte que la première extrémité dudit capillaire communique avec la chambre de stratification et que la deuxième extrémité dudit capillaire débouche au niveau de l'extrémité de ladit électrode centrale,
Le dispositif d'allumage par étincelle ai stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un conduit d'injection de stratification qui est constitué d'au moins une buse périphérique de stratification dont une première extrémité communique avec la chambre de stratification et dont une deuxième extrémité débouche en périphérie de la bougie d'allumage, ladite deuxième extrémité étant dirigée approximativement vers le électrodes que comporte ladite bougie. Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression s i a t la présente■invention comprend au moins la soupape de stratification, te siège, le ressert, toutou partie du conduit de stratification, la préchamfere de stratification, eî l'acf sonneur de stratification qui sont communément intégrés dans au moins une cartouche fixée sur ou vissée dans fa culasse du moteur â combustion interne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente inventio comprend une rampe de stratification et/ou une sortie du compresseur d stratification et/ou une préchambre de stratification gui com orte au moins une soupape, vanne ou sojecteur de mélange air-carburant permettant de maintenir en température le catalyseur de post traitement des polluants, ladite sou ape* vanne ou injecteur pouvant transférer un mélange air-carburant depuis ladite rampe, ou depuis ladite sortie ou depuis ladite préchambre vers le conduit d*échappems du moteur â combustion interne, ledit mélange étant introduiLpar ladite soupape, vanne ou injecteur dans ledit conduit en un point quelconque dudit conduit placé entre la soupape d'échappement dudit moteur et ledit catalyseur dudit moteur;
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend une soupape, vanne ou injecteur de mélange air- carburant de maintien en température du catalyseur qui est reliée au conduit d'échappement du moteur à combustion interne par un conduit de mélange air- carburant de maintien en températur de catalyseur.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiguee qu'elle présente, et les avantages qu'elle est suscepti le d procurer :
Figure 1 est une vue en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention monté sur un moteur thermique à combustion interne alternatif.
Figures 2 et 3 sont des vues en coupe schématique du disposif if d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention, soupape de stratification respectivement en position fermée puis ouverte, ladite soupape pouvant ét levée de son siège par u actionneur de stratification constitué d'une bobine de fil conducteur pouvant attirer un noyau magnétique relié â ladite soupape par des moyens de poussée ou de fraction de bobine. Figures 4 est une vue en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention dont la soupape de stratification peut être levée de son siège par un actionneur de stratification constitué d'un empilemenf de couches piézoélectriques relié â ladite soupape par des moyens de poussée on de traction d'empilement
Figures δ est une vue en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention dont la soupape de stratification peut être levée de son siège par un actionneur de stratification constitué d'un vérin hydraulique de stratification dont le piston hydraulique récepteur de stratification est relié à ladite soupape par des moyens de poussée on de fraction de piston hydraulique.
Figure 6 illustre une première variante d'agencement des différents composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention, ledit dispositif étant appliqué à un moteur thermique à combustion interne alternatif à quatre cylindre en ligne suralimenté par turbocompresseur, et ladite variante comportant notamment un cireulateur d'homogénéisation, une soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle et une soupape de oontrepression échappement à levée proportionnelle.
Figure 7 illustre une deuxième variante d'agencement des différents composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention, ledit dispositif étant appliqué à un moteur thermique à combustion interne alternatif â quatre cylindres en ligne suralimenté par turbocompresseur, et ladite variante comportant notamment un accumulateur de pression qui stocke l'air atmosphérique on le mélange g leu mis sous pression par le compresseur de stratification, un injecteur de carburant de stratification relié s un réservoir de gaz combustible sous pression, un volet de piquage d'EGR à levée proportionnelle, et un volet de oontrepression échappement à levée proportionnelle.
Figure 8 Illustre une troisième variante d'agencement des différents composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon !lnvenfiors, tedlt dispositif étant appliqué à un moteur thermique à eos bustlon interne alternatif à quatre cylindres en ligne suralimenté par tur ocompresseur, et ladite variante comportant notamment un échangeur de température air-air de chauflag du circuit d'alimentation en air atmosphérique, un boisseau de piquage d¾G à levée proportionnelle, et un boisseau de confreprassîon écha em nt à levée proportionnelle.. On a montré en figure 1 un moteur thermique à combustion interne 1 comportant un dispositif d'allumage par étincelle et stratification hayte-pression 2 suivant la présente Invention,
Le moteur à combustion interne 1 comporte un nloc moteur ou carter cylindre 3 qui comprend au moins un cylindre de combustion 4 fermé par une culasse § et dans lequel sa déplace un piston de combustion 5.
Le piston de combustion 5 est monté articulé sur une bielle 6 reliée à un vilebrequin 7 ladite bielle 6 transmettant le mouvement ûuûtt piston de combustion 6 m tt vilebre ui ? lorsque ledit piston 5 se déplace à I érieur du c lindre de compystion 4.
La culasse 8 du moteur à combustion interne 1 comprend une chambre de combustion 9 dans laquelle débouche d'une part, un conduit d'admission 11 obturé ou non par une soupape d'admission 13 et communiquant avec un plénu d'admission 19 et d'autre part, un conduit d'échappement 10 .obturé- ou non par une soupape d'échappement 12 et communiquant avec un collecteur d'échappement 18 et avec un catalyseur de post traitement des polluant 75. Le moteur â combustion interne 1 comprend en outre un circuit de refroidissement 17 et un calculateur ECU,
On a représenté en figures 1 â 8 le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 suivant la présente Invention, Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 com rend au m i s une soupape de stratification 20 logée dans la culasse 8 du moteur à combustion interne. Ladite soupape est maintenue en contact avec un siège 21 par au moins un ressort 22, ladite soupape fermant une première extrémité d'au moins un conduit de stratification 23 qui débouche dans une préchambre de stratification 79 tandis qu'une deuxième extrémité que comporte ledit conduit débouche dans une chambre de stratification 24.
La chambre de stratification 24 est reliée par au moins un conduit d'injection de stratification 39 à la chambre de combustion 9 du moteur à combustion interne 1 , ledit conduit d'injection 39 débouchant dans ladite chambre de combustion 9 au voisinage d'électrodes protubérantes 28 d'une bougie d'allumage 25 fixée dans la culasse 8 du moteur â combustion interne 1 lesdites électrodes étant positionnées dans la chambre de combustion 9 dudft moteur 1.
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 selon l'invention, ladite bougie d'allumage 25 peut être identique ou similaire à celles équipant les moteurs a combustion Interne à allumage commandé telles que connues de l'homme de l'art,
On remarque que le ressort 22 peut agir directement ou indirectement par le biais d'un solide ou d'un fluide sur la soupape de stratification 20, tandis qu'il peut être mécanique quelle qu'en soit la matière... travailler en flexion, en torsion ou en traction, et être par exemple une rondelle « Belleville », un ressort hélicoïdal ou â lama, une rondelle élastique ondulée ou de foute autre géométrie et être de fout type connu de l'homme de l'art, Selon un mode particulier de réalisation, ledit ressort. 22 peut é alement être pneumatique eu utilisant les propriétés de compresslbiiité d'un gaz, ou hydraulique en exploitant les propriétés de compressibilitê d'un fluide.
On note que le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins un actionneur de stratification 27 piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion interne 1 , ledit actionneur assurant la levée de son siège 3
21 le maintient en ouverture et la repose sur son siège de la soupape de strafiieafien 20, te dispositif d'allumage par étincelle et stratification enîo- ression 2 comprend aussi au moins une ramp de stratification 2$ reliant la prêehambre de stratification 70 à la sortie d'un com resseur de stratification 20 dont : l'entrée est reliée directement ou indirectement à un conduit cl 'alimentation en air atmosphérique de stratification 30, Ledit conduit d'alimentation, ledit compresseur et son entrée et sa sortie, ladite rampe, ladite préehamhre, et le conduit de stratification 23 formant communément un circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24, et ladite chambre faisant elle-même partie intégrante dudit circuit, On note que le compresseur de stratification 29 peut être de tout type connu de l'homme de l'art, que ledit compresseur soit à cylindrée fixe ou à cylindrée variable, à pïston{s), à palettes, à vis lubrifiées ou non, mono-étage, bi-éiagé ou mufti étagé, avec refroidissement intermédiaire ou non. Selon le mode choisi pour réaliser le dispositif d'allumag par étincelle: et stratification haute-pression 2 selon l'invention, ledit compresseur de sîrafitloation 2 peut notamment être fixé directement ou indirectement sur le moteur à combustion interne 1 et être entraîné mécaniquement par le vilebrequin ? que comporte ledit moteur par au moins un pignon ou par au moins une chaîne ou par a moins une courroie 32 par l'intermédiaire d'une transmission â rapport fixe pu variable, eu électriquement via un alternateur entraîné par ledit vilebrequin qui produit le courant nécessaire à un moteur électrique entraînant ledit compresseur, l'énergie électrique produite par ledit alternateur étant ou non préalablement stockée dans une foa erle.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression comprend en outre au moins un injecteur de carburant de stratification 33 piloté par ie calculateur ECU du moteur à combustion interne 1 , ledit injecteur pouvant produire un jet de carburant soit â l'intérieur du circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 en un endroit uelconqu dudit circuit, soit à l'inférieur du conduit d'Injection de stratification 30, soit i l'Intérieur dudit circuit et dudit conduit. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif selon iinyenfiom ledit snjecteur de carburant de stratification 33 peu! Injecter un carburant liquide ou gazeux et peut être â étage simple ou à étages multiples, à so énolde ou piézoélectrique., ou - de manière générale■-· de tout type connu de l'homme de l'art
Comme on lJa montré en figures 6, 7 et 8, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins des moyens de reclrculation de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « d'EG externe refroidie » pilotés par le calculateur ECU, lesdlts moyens de reciroulafion de ga d'échappement préalablement refroidis 40 permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d échappement 10 du moteur â combustion interne 1 puis de réintroduire lesdlts gaz à l'admissio dudlf moteur après avoir préalablement refroidi lesdlts gaz au moyen d'au moins un refîoldisseur 41,
Selon un certain mode de réalisation, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend une soupape de stratification 21) dont le siège 21 présente une portée qui est orientée vers l'extérieur de la préchambre de stratification 79 de sorte que f actlonneur de stratification 27 ne peut lever ladite soupape dudlf siège qu'en éloignant ladite soupape de ladite préohamhre (figures
Selon un autre mode d réalisation, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend une soupape de stratification 20 dont le siège 21 présente une portée qui est orientée vers l ntérieur de la préchambre de stratification 79 de sorte que facfionneur de stratification 27 ne peut lever ladite soupape dudlf siège qu'en rapprochant ladite soupape de ladite préchambre.
Comme on l'a montré en figures 2 et 3, l'ectionneur de stratification 27 peut être constitué d'au moins une bobine de fil conducteur 50 solidaire de la culasse B du moteur à combustion Interne 1 s ladite bobine attirant un noyau ou palette magnétique 51 lorsque ladite bobine est traversée par un courant électrique, de sort que ledit un noyau ou palete déplace en translation longitudinale la soupape de stratification 20 avec laquelle II est relié par des moyens de poussée ou de fraction de bobine 42. En figure 4, en a montré ue i'actkmneur de stratification 2 peut être constitué d'au moins yn empilement de couches piézoélectriques 52 dont lïêpaîssêur varie lorsque lesdites couches sont soumises au passage d'un courant électrique, de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la so¾ ape de stratification 20 avec laquelle il est relié par des moyens de poussée au de; traction
Selon une variante du dispositif selon l'invention, l'empilement de couches piézoélectriques 52 peut être relié à la soupape de stratification 20 par l'intermédiaire d "au moins un levier (non représenté) qui multiplie le déplacement imprimé par ledit empilement à ladite soupape.
Ledit levier peu être constitué par exemple d'une rondelle elle-même constituée d'une succession de petits leviers reliés entre eux eirculairement, cha ue petit levier prenant, appui sur le sommet de l'empilement de couches piézoélectriques 52 d'une part, et sur la soupape de stratification 20 d'autre part directement ou par l'intermédiaire des moyens de poussée ou de traction d'empilement 88.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2, faetionneur de stratification 27 peut être constitué d'un vérin pneumatique de stratification (non représenté) comprenant une c ambre pneumatique réceptric de stratification et un piston pneumatique récepteu de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification 20 ou étant relié â cette dernière par des moyens de poussée ou de fraction de piston pneumatique, tandis que ladite chambre pneumatse;ye peut être mise en relation soit avec une réserve d'air haute pression soit à l'air libre ou avec une réserve d'air basse pression par au moins une êlectrovanna
Selon une autre variante que Ton a montré en figure S, le d spos t d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 peut comporter un aetionnecr de stratification 27 constitué d'un vérin hydraulique de stratification 36 et comprenant une chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 et un piston hydraulique récepteu de stratification 33, ledit piston étant solidaire de la soupap de stratification 20s ou étant relié â cette dernière par des moyens de poussée ou d traction de pisto hydraulique 53, Ledit piston hydraulique récepteur de stratification 38 peut comporter des joints pour réaliser une étanchétté avec un c lindre avec lequel I! coopère et la chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 peut être reliée soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression, soit â un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement, basse pression par au moins une élecfrevan e haute pression et/ou par au moins une électrovanne basse pression.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 peut comporter un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression non représenté qui est mis sou pression par une pomp hydraulique d'asservissement, ladite pompe transférant un fluide hydraulique prélevé dans le réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression, Selon un mod particulier de réalisation, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 œmpor e un injecte de carburant de stratification 33 qui peut être relié à un réservoir de gaz combustible sous pression 56 (figure 7), ledit ga pouvant être injecté par ledit injectenr 33 et pouvant être par exemple du gaz naturel comprimé., ou tout autre ga combustible utilisable par les moteurs thermiques à combustion interne alternatifs.
Le circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 peut comporter un circulataur d'homogénéisation 56 qui est placé en un point quelconque àuéà circuit et. qui brasse un ai atmosphérique ou un mélange gazeux que confient ledit circuit en faisant circuler ledit air ou ledit mélange au travers ùuùit circuit.
En figures 6 et 8, on a montré un circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambr d stratification 24 qui comporte un échangeur de température air-air de chauffage 57 dudrt circuit 31 qui réchauffe un air abïtôsphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit 31 en puisant de la chaleur contenue dans les g d'éc appement du moteur à combustion interne 1 , ledit ai ou mélange gazeux et lesdifs gm d'échappement passant simultanément au travers dudit échangeur 57 sans se mélanger entre eux.
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif d'allumage par étincelle et. stratification haute-pression 2, le circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la eharnfere de stratification 24 comporte au moins «ne résistance électri ue de cnauffage du circuit d'alimentation qui réchauffe un air atmosphérique ou un mé nge gazeux contenu dans ledit circuit (non représenté), Qn note que possiblement la surface inférieure du circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 peut en tout ou partie être revêtue d'un matériau d'Isolation thermique pouvant être de la céramique, de ialr, ou tout autre mo en d'isolation thermique connu de l'homme de l'art, Ladite surface Intérieure peut également être revêtue d'un matériau anti-adhérent comme par exemple du téflon ou tout autre revêtement connu de l'homme de l'art et permettant d'éviter la fixation sur ladite surface d'éventuels produits Issus de ia polymérisation du carburant circulant dans ledit circuit d'alimentation 31, On a montré en figure 7 le circuit d'alimentation e air atmosphérique 31 de la cnarnore de stratification 24 qui comporte un éc angeur de température air-eau de refroidissement du circuit d'alimentation 58 qui refroidit un ai atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en cédant de la chaleur contenue dans ledit air atmosphérique ou mélange gazeux à on fluide caleporteur que contient le circuit de refroidissement 17 du moteu à combustion interne 1 ,
Selon m mode de réalisation non représenté, la chambre de stratification 24 comporte au moins une entrée et/ou au moins une sortie fanqentlelles de sorte que ladite entrée et/ou sortie permette dlmprimer un mouvement tourbillon naire à l'air atmosphérique ou au mélange gazeux provenant de la rampe de sfrafiScatlen 28 lorsqu ledit air ou mélange est introduit dan ladite chambre.
Le circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambra -de stratification 24 peut également comporter au moins une chambre de brassage, non représentée, qui imprime un mouvement turbulent â un mélange g zeux qui esien mcuve ept dans ledit circuit ou qui fait subir d rapides variations de pression audit mélange gazeux, ladite chamore de brassage pouvant par exemple réaliser un effet « Ventuh & de sorte à favorise Févaporation du carburant contenu dans ledit mélange d'une pari, et le brassage dudif mélange d'autre part,
Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif d'allumage par étincelle et stratification baute-pression 2 comprend une rampe de stratification 2S qui peut 28 comporter au moins une soupape rte décharge 59 qui s'o vre au delà d'une certaine pression régnant dans adite rampa, ta sortie de ladite soupape de décharge 60 pouvant déboucher » selon un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention - dans le plénum d'admission 18 ou dans le circuit d'échappement 10 du moteur à combustion interne 1 , ou à l'air libre (f igure 8).,
La rampe de stratificatio 28 et/ou la sortie du compresseur de stratification 29 et/ou la préchambre de stratification 79 peut également comporter au moins une éieotrovanne de décharge dont (a sortie débouche à l'admission du moteur à combustion interne, ou dans un caosstar non représenté, ou dans un réservoir de stockage également non représenté.
On note que ladite ëlectrovanne peut être actionnée en ouverture fors de l'arrêt du moteur à combustion interne 1 de sorte ue ledit canisier ou ledit réservoir stocke l'essentiel des vapeurs d'hydrocarbures contenues dans ladite rampe de stratification 28 et/ou ladite sortie du compresseur de stratification 29 et/ou ladite préchambre d stratification 79, lesdifes vapeurs étant ensuite brûlées lors d'un redémarrage ultérieur dudiî moteur, ou de sorte que iesdlfes vapeurs soient brûlées immédiatement par ledit moteur lorsqu'elles sont expulsées à l'admission dudlt moteur par ladite étecfrovanne..
On a montré en figure 7 que la sortie du compresseur de stratification 28 peut être reliée à un accumulateur de pression 60 qui stocke un ai atmosphérique ou un mélange gazeux préalablement mis sous pression par ledit compresseur, ledit accumulateur communiquant également directement ou indirectement avec la rampe de stratification 28 et la préchambre de stratification 79 de sorte à maintenir sous pression ladite rampe et ladite préchambre.
Ledit accumulateur de pression 60 permet notamment de stabiliser la pression régnant dans ces organes dans le cas où - par exemple - le compresseur de stratification 20 comporte un piston unique tournant à vitesse réduite» cette configuration générant des ondes de pression de forte amplitude à l'inférieur desdlfs organes, Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comporte des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « EGR externe refroidie » qui sont constitués d'au moins une soupape de piquage d'EGR à le ée proportionnelle 83 (Figure 6) ou d'au moins un volet de piquage d'EGR â rotation proportionnelle 84 (Figure 7} ou d'au moins un boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle 85 (Figure 8} positionnée sur le collecteur d'échappement 18 du moteur à combustion interne 1. ladite soupape ou ledit volet ou ledit boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avee un conduit d 'alimentation en EGR externe 68 dont ('extrémité opposée à celle qui dénoncée dans ledit collecteur débouche dans le plénum d'admission 19 du moteur à combustion Interne, La soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle 83 ou le volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle 64 ou le boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle 85 positionné sur le collecteur d'échappement 18 coopère avec au moins une soupape de contrepresslon échappement à levée proportionnelle S? (Figure 8} ou avec un volet de contrepression échappement à rotation proportionnelle 88 (Figure ?} ou avec un boisseau de confrepressien éenappemant à rotation proportionnelle 69 (Figure 8) que comporte l'une au moins des sorties dud collecteur.
On a montré en figures 6 à 8 un refroldlsseur d'EGR de stratification 41 qui est un écnangeur haute température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dan le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne i , iesdits gaz d'échappement cédant une partie de leur chaleur à un fluide catoporteur que contient le circuit de refroidissement 17 dudit moteur à combustion interne.
On a également montré en figures 6 à 8 un refroidisseur d'EGR de stratiloation 41 qui est un êobangpyr basse température air-eau du conduit d'alimentation en Ëi3R externe gui refroidit les gaz dPêcheppemenf prélevés dans le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne 1 , Iesdits §a¾ d 'échappement cédant une parti de leur chaleur à un fluide calopodeur que contient un circuit d'eau froide indépendant que comporte ledit moteur â combustion Interne. On observe que ledit circuit d'eau froide peut être celui du refroldlsseur d'air de suralimentation que comporte ledit moteur, un tel circuit étant connu de fhomme de l'art.
On a Illustré sur les figures 3 à 5 que la chambre de stratification 24 est constituée d'un évidemment annulaire 4S aménagé dans un trou c lindrique 4δ dans lequel est engagé un nez cylindrique d'étanchêrté 44 que comporta la bougie d'allumage 25, ledit trou 48 débouchant dans la chambre de combustio 8 du moteur à combustion interne 1 , Comme représenté en figures 2 et 3S le conduit d'injection de stratification 39 peut être constitué d 'au moins tin canal d'injection de stratification 16 dont une première extrémité communique avec la chambre de stratification 24 et dont une deuxième extrémité débouche entre l'intérieur du nez cylindrique d'étaoehélîê 44 et un cône d'Isolation central 43 que comporte la bougie d'allumage 25.
Cependant on a montré en figure 4 que je conduit d'injection de stratification 39 est constitué d'au moins un capillaire d'injection de stratification 16 ménagée à l'intérieur d'une électrode centrale 47 que comporte la bougie d'allumage 25 de sorte ue la première extrémité dudit capillaire communique avec la chambre de stratification 24 et que la deuxième extrémité dudft capillaire débouche au niveau de f extrémité de ladite électrode ntrate 47.
On a illustré en figure S que ie dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend un conduit d'injection de stratification 39 qui est constitué d'au moins une buse périphérique de stratification 48 dont une première extrémité communique avec la chambre de stratification 24 et dont une deuxième extrémité débouche on ériphérie de la bougie d'allumage 2S, ladite deuxième extrémité étant dirigée approximativement vers les électrodes 28 que comporte ladite bougie.
On remarque qu'au moins la soupape de stratification 20, le siège 21 ; le ressort 22, tout ou partie .du conduit de stratification 23, la préchambre de stratification 79, et f acticnneur de stratification 27 peuvent être communément intégrés dans au moins une cartouche fixée sur ou vissée dans la culasse S du moteur à combustion interne 1.
On a montré en figure 8 que la rampe de stratification 28 et/ou la sortie du compresseur de stratification 29 et/ou la pfécharn re de stratification 79 peut comporter au moins une soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant 78 permettant de maintenir en température le catalyseur de posf traitement des pollua ts 75. Ladite soupape, vanne ou injecteur 76 peut transférer un mélange air¾e rduranf depuis ladite rampa 28, ou depuis ladite sortie ou depuis adite prèehambre 79 vers le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne , ledit mélange étant introduit par ladite soupape, vanne ou iojeeteur 76 dans ledit G0.nd.uit 10 en un point quelconque à éit conduit placé entr la soupape d'échappement 12 dudit moteur et ledit catalyseur 75 c udit moteur 1.
Ledit mélang peut ainsi et si nécessaire être introduit dans ledit conduit d'échappement 10 une fois qu ledit catalyseur de pes traitement des polluants 75 a atteirït une température de fonctionnement lui permettant au moins d'opérer avec un rendement suffisant, et cec afin que ledit mélange soit bril dans ledit catalyseur 75 de sorte que ce dernier soit maintenu â une température suffisante peur pull conserve un bon rendement de conversion des gaz polluants en gaz non-polluants.
En ce cas, la soupape, vanne ou injecteur de mélange alr~carduranf 76 de maintien en température du catalyseur 76 peut être reliée au conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne 1 par un conduit de mélange air«car yrant de maintien en température de catalyseur 77 ledit conduit de mélange 77 pouvant également comporter une canule ou bride d'isolation 78 qui évite que ledit conduit 77 n'atteigne une température trop élevée,
Fotïc o i i s ie de Jirtweritlcm Le dispositif d'allumage selon l'Invention opère selon au moins les modes suivants :
* Combustion d'une charge pilote sîœchiornétrlque seule, la charge principale n contenant en pratique ni oxygène ni carburant meis seulement de l'EGR externe refroidie et/eu de l'EGR interne chaude ;
* Combustion d'une charge pilote stœchioméfrique qui ensuite allume une charge principale stcechiométripue fortement diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR interne chaude ;
* Combustion d'une charge pilote sfoschiomêfrlque qui ensuite allume une charge principale st ehiométoque peu ou pas diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR interne chaude ; * Combustion d'une charge stœchiométnque principale seule qui est fortement, peu ou pas diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR intern chaude.
Selon un mode particulier de sa réalisation et de son utilisation, le dispositif d'allumage selon {Invention fonctionne comme suif,, par exempl lorsque il est mis en œuvre sur un moteur thermique â combustion interne alternatif à quatre cylindres, comme illustré sur les Figures 6 à 8 :
Phase de pressurisation de la rampe de stratification 28 : le démarrage du moteur 1 s'effectue comme s'il s'agissait d'un moteur à l'étal de l'art a injection mulflpoinfs, le dispositif d'allumage 2 selon l'invention n'étant, pas utilisé à ce stade, sauf s'agi ent de la bougie d'allumage 25 qu'il comporte»
Etant directement entraîné par le vilebrequin 7 du moteur selon cet exemple, le compresseur de stratification 29 est mis en action en même temps que ledit vilebrequin et aspire de Ï ÏT propre prélevé en sortie du boîtier de iftration d'ai 70 d dit moteur.
Selon ce mode partioyiier de réalisation, un injeeteur 33 pulvérise du carburant à l'admission û ùïi compresseur de stratification 28 dans de telles proportions qu'un mélange air-essence sfeechioméirique est refoulé à la sortie dqdif compresseur, directement dans la rampe de stratification 28.
Parallèlement à l'action du compresseur de stratification 29, le circulateur d'homogénéisation 58 fait circuler ie mélange air-essence stoecbloméfnqu successivement au travers de la rampe de stratification 28, au travers des différentes précharnhres de stratification 79 que comport chaque cylindre de combustion 4 du moteur à combustion interne 1 comme prévu par l'invention, pui au travers du conduit retour d'homogénéisation 71 de sorte à revenir audi circulateur et à recommencer ce même circuit tant que ladite rampe 28 est pressurisée et que le moteur i combustion interne est en marche,
Le brassage opéré par le circulateur d'homogénéisation 56 sert ê réduire la condensation de l'essence conten ue dans le mélange air-essence steohiométi'aue sur les parois internes de la rampe de stratification 28 et des ©hsrnbres .de stratification 24, ledit mélange étant sous pression et donc, peu favorable au maintie de l'essence à l'état vapeur. ledit brassag a également peur fonction de force le mélange air-essence stoschiométri ue â rester liomogène et â température proc e de celle desdites parois ladite température étant inférieure à la température d'auto-inflânin atîe dusHt mélange, et de nettoyer lesdites parois notamment re~diiuant les éventuels résidus d'essence fixés sur lesdites parois et résultant d'usages précédent du dispositif d'allumage selon l'invention.
Sous l'action du compresseur de stratification 28, la rampe de stratification 28 monte en pression jus u'à atteindre «ne pression supérieure à la pression qui règne dans la chambre de combustion 9 du moteur a combustion intern 1 lorsque le piston 5 de ce dernier atteint sa fin de course de compression, juste avant l'allumage de la charge contenue dans ladite chambre. One fois ladite rampe pressurisée, le dispositif d'allumage selon l'invention est prêt â stratifier la charge dudit moteur, ce qui s'opère comme suit ;
Phase de démarrage Je .i ^stratifcalgn.,.:.
Quelques degrés de rotation de vilebrequin 7 du moteur avant le déclenchement de l'allumage par étincelle de la charge stoschlométrtque principale contenue dans la chambre de combustion 9 dudit moteur au moyen de la bougie d'allumage 25, un courant électrique est envoyé aux bornes de la bobine 50 de iaeiionneur électrique de stratification 27 (figure 3).
Le noyau magnétique 51 dudit actonneu est alors attiré par ladite bobine et se délace en direction de celle-ci en tirant sur les moyens de poussée ou de traction de bobine 42 qui le relient à la soupape de stratification 2¾ de sorte à lever ladite soupape de son siège 21, et de sorte â ce qu'une faction du mélange oarburé sous pression contenu dans la rampe de stratification 28 et plus précisément dan la orêchambre de stratification 79 s'éc appe vers la chambre de combustion S du moteur 1 via respectivement la chambre de stratification 24 et le conduit d'Injection de stratification 39,
En s'êohappant par le conduit d'injection de stratification 38, ledit mélange pénètre à vitesse élevée entre le nez cylindrique d'étanchéitè 44 de la bougie d'allumage 25 et te cône d'Isolation central 43 de ladite bougie. Ce taisant, ledit mélange est agité d'un mouvement turbulent fout en restant confiné dans un petit volume centré autour des électrodes 26 de la bougie d'allumage 25, ledit mélange constituant ainsi la charge pilote stœohiornêtnque (figure 3).
Une fois que la quantité de mélange recherchée a été transférée depuis la rampe de stratification 28 vers la chambre de combustion 9 de sorte à former la charge pilote, la bobine 50 de factlonneur de stratification 2? cesse d'être alimentée en courant électrique par l'ECU du moteur â combustion interne 1, le noyau magnétique Si û éit actionneur revient dan sa positio Initiale repoussé par le ressort 22 de la soupape de stratification 2.0 laquelle est simultanément reposée sur son siège 21, c'est à dire en position fermée.
L'allumage de la charge pilote intervient alors, un courant haute tension étant appliqué aux bornes de la bougie d?allumage 25 de sorte à former m arc électrique entre les électrodes 28 de ladite bougie, La charge pilote étant st ebiométrique et animée d'un fort mouvement turbulent, celle-ci s'enflamme rapidement, puis constitue un volume sensiblement sphérlque chaud qui se dilate rapidement sous reflet de la température pour former un front de flamme sensiblement froncosphérique de grande surface e contact avec la charge principale, laquelle s'enflamme également rapidement car la distance restante à parcourir par la flamme pour brûler intégralement ladite charge principale est courte. Une fois établi ce mode de combustion par charge pilote et charge principale, les moyens de recirculation de gai d'échappement préalablement refroidis 40 dits « EG externe refroidie » entrent en action comme suit :
Pour recirculer les gaz d'échappement, les moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 selon l nvention et selon le présent exemple de réalisation peuvent comporter une soupape de piquage d'ECS â levée proportionnelle 83 positionnée sur un collecteur d'échappement 13 qui réunit les sorties d'échappement des cylindres  et 8 du moteur â combustion interne 1 et que comporte ledit moteur., ladite soupape de piquage 63 coopérant avec une soupape de contrepression échappement à levée proportionnelle 8? positionnée à la sortie dudrt collecteur 18. Lors ue la soupape de pi uage ΰΈ&Η 83 est entièrement ouverte et ladite soupape de oonirepresslon échappement 8? entièrement fermée, intégralité des gaz d'échappement des cylindres A et B est. réintroduite dans le plénum d'admission 19 du moteur à combustion: interne 1 via la soupape de piquage 63 et le conduit d'alimentation en EGR externe 66 c dernier comportant un refroldlsseur air/eau d'EGR externe à eau chaude 72 ~ c'est à dire dont Peau est celle qui refroidit ledit moteur lui-même— dans lesquels passent lesdits gaz pour subir une première baisse de température, ces derniers passant ensuite dans un refroidisseur air/eau à eau froide 73 que contient le pl num d'admission 19 pour subir une deuxième baisse de température, ce dernier refroidisseur servant également à refroidir l'air de suralimentation dudt moteur lorsque celui-ci est suralimenté par son turbocompresseur 74 {Figure 6),
Selon cette configuration et ce réglage, l'air admis â l'entrée du moteur 1 contient approximativement cinquante pourcent d'EG et est à température supérieur de quelques degrés seulement à celle de Tair ambiant
On déduit aisément de cet arrangement qu'il est possible de taire fonctionner le moteur entre zéro et cinquante pourcent d'EGR externe refroidie en faisant varier la levée respectiv des soupape de piquage d'EGR 63 et de confrepression échappement 6? que comporte le collecteur d'échappement 18 des sorties d*êchappemenf des cylindres A et Bi le faux d'EGR approprié étant â fout montent réglé par le calculateur de gestion du moteur ECU sur un critère de meilleur rendement énergétique et de limite de stabilité d combustion éuàll moteur.
On remarque que lorsque le turbocompresseur 74 du moteur 1 est utilisé pour suralimenter ce dernier, le soupapes de piquage d'EGR 63 et de confrepression échappement 67 sont réglées de sorte que suffisamment d'énergie soif laissée dans les gaz d'échappement pour que l turbine du turbocompresseur entraîne le compresseur centrifuge que comporte ledit les conditions recherchées.
Cette nécessité de réduire le faux d'EGR pour privilégier l'énergie disponible pour ladite turbine a d'autant moins dïmpact négatif sur le rendement final du moteur si celui-ci est à taux de compression variable car en ce cas ledit moteur n nécessite que peu ou pas d'EGR externe refroidie à pleine charge pour maîtriser le cliquetis de sa combustion et/ou pour délivrer un rendement énergétique élevé.
On remarque que lorsque 1e moteur 1 fonctionne sous de forts taux d'EGR externe refroidie, la combustion ordinairement difficile voire impossible à Inifialiser en 'absence du dispositif d'allumage 2 selon l'invention est rendue possible dans de bonnes conditions par ledit dispositif.
E n effet , l'initialisation de la combustion de la charge pri ncipale stcsc iomêtrique fortement diluée à GS . externe refroidie est assurée par le front de flamme de grande surface développé en périphérie de la charge pilote et mis en contact avec ladite cbarge principale.
Dans ce contexte, ladite charge principale brûle rapidement sous l'effet premièrement, de la compression générée par la combustion de la charge pilote ladite compression augmentant fenthalpie de ladite charge principale restant à brûler, deuxièmement; de la surface de contact large exposée à la flamme et troisièmement rie la distance faible restant à parcourir par ladite flamme pour brûler l'Intégralité de ladite charge principale.
Etant fortement diluée avec de l'ECSR externe fro% la température moyenne de la cbarge durant la combustion est fortement abaissée réduisant simultanément la sensibilité au cliquetis du moteur et les pertes thermiques aux parois, il est alors possible de déclencher le début de combustion de la charge au moment optimal sur un critère de rendement maximal, et d'augmenter le taux de compression du moteur que celui-ci soit fixe ou variable, pour augmenter le rendeme t thermodynamique de la détente des gaz.
On note que dans le cas d'un moteur à faux de compression variable, la teneur moyenne en EG externe refroidie de la charge peut avantageusement être augmentée parallèlement au taux de compression, l'augmentation dud¾ taux étaot simultanément favorable à la stabilité de la oo busto sous fort: taux d'EGR externe refroidie et au rendement thermodynamique de détente des gaz,
11 est à noter qu'une fois réalisée la phase de pressurisation de la rampe de straiieation 28, les phases de stratification puis de dilution de la charge avec de l'EGR externe refroidie peuvent être différées dans le temps de sorte à laisser le earkutant stocké dans ladite rampe fors du dernier «sage du moteur à combustion interne 1 repasser à l'état de vapeur consécutivement à la montée en température des parois internes de ladite rampe et au brassage opéré par le cirouiateur d'homogénéisation 58.
Ce différé permet également de réserver temporairement toute l'énergie contenue dans les gaz d'échappement du moteu au réchauffage du catalyseur 3~voies dudît moteur avant de diluer la charge dudit moteur avec de i'EGR externe refroidie. ûo observe que le dispositif d'allumage 2 selon l'invention peut autoriser le déclenchement de la combustion d'un même cycle moteur selon deux modes distincts, le premier mode étant un allumage commandé par étincelle et ^adressant à la charge pilote, tandis que le second mode est un allumage déclenché par compression selon les principes proposés par la GAI et HCCI et s'adresse à la charge principale.
Selon cette stratégie d'utilisation du dispositif d'allumage 2 selon l'invention, I'EGR externe refroidie peut être en tout ou partie remplacée par de ΙΈ&& Interne chaude de sorte ue soit réunies pour la charge principale les conditions de température, de pression et de composition nécessaires au bon déclenchement de sa combustion en CÂI ou HCCI.
On note que ledit déclenchement de la combustion d'un même cycle moteur selon lesdlts deux modes distincts est mieux maîtrisable s'il est mis en oeuvre sur un moteur à taux de compression variable.
Selon un mode particulier d'utilisation du dispositif d'allumage 2 selon l'invention, le moteur à combustion interne peut avantageusement comporter un dispositif pour piloter l'ouverture et/ou la fermeture et/eu la levée de ses soupapes d'admission 13 et/ou d'échappement 12, en plus ou non du taux de compression variable.
Ce mode particulier d'utilisation permet notamment d'anticiper la fermeture de la soupape d'admission 13 iors de la course d'admission du piston de combustion S dudit moteur 1 afin d'en réduire les pertes par pompage résiduelles à faibles charges. Cette dernière str égie permet par exemple de prévoir un rapport vot méfri ue très élevé pour ledit moteur 1 , dont le taux le taux de détente très élevé des g est favorable à un rendement thermodynamique élevé.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle n limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.

Claims

Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion Interne (1), ledit moteur comprenant une culasse (8) pourvue d'au moins une chambre de combustion (9) dans laquelle débouch un conduit d'admission (11) communiquant avec un plénum d'admission (19), et un conduit d'échappement (10) communiquant avec un collecteur d'échappement (18) et un catalyseur de post traitement des polluants (7-5), ledit moteur comprenant en outre un circuit de refroidissement (17) et un calculateur ECU, caractérisé en ce u'il comprend :
* au moins une soupape de stratification (20) logée dans la culasse (8) du
* au moins un actionneur de stratification (27) piloté par te calculateur ECU du moteur à combustion interne (1), ledit actionneur assurant la levée de son siège (21), le maintient en ouverture et la repose sur son siège de la soupape de stratification (20) ;
* au moins une rampe de stratification (28) reliant la préchambre de stratification (79) à la sortie d'un compresseur de stratification (29) dont l'entrée est reliée directement ou indirectement à un conduit d'alimentation en air atmosphérique de stratification (30), ledit conduit d'alimentation, ledit compresseur et son entrée et sa sortie, ladite rampe, ladite préchambre, et le conduit de stratification (23) formant communément un circuit d'alimentation en a r atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24), et ladite chambre faisant elle-même partie intégrante û âti circuit ;
« au moins un injecteur de carburant de stratification (33) piloté par ie calculateur ECO du moteur à combustion intern (1), ledit injecteur pouvant produire n jet de carburant soit à l'intérieur du circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) en un endroit quelconque dudlt circuit, soit à V intérieur du conduit d'infection de stratification (39), soit à l'intérieur dudii circuit et û ùû' condui ;
* au moins des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis (40) dits « EGI¾ externe refroidie » pilotés par le calculateur ECU du moteu a combustion interne ( I ) , lesdîts moyens permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d'échappement. (10) dudlt moteur puis de réintroduire lesdi s gaz à l'admission dudit moteur après avoir préalablement refroidi iesdi s gaz au moyen d'au moins on refroidîsseur (41).
2. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification naute-pression pour moteur à combustion interne suivant: la revendication 1, caractérisé en ce u le siège (21) de la soupape de stratification (20) présente une portée qui est orientée vers l'extérieur de la préchambre de stratification (79) de sorte que l'actionneur de stratification (2?) ne peut lever ladite soupap dudit si ge qu'en éloignant ladite soupape de ladite prèchambre.
3.. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pou moteur a combustion Interne suivant la revendication t, caractérisé en ce m le siège (21) de la soupape de stratification (20) présente une portée qui est orientée vers l'Intérieur de la préchambre de stratification (79) de sorte que l'actionneur de stratification (27) ne peut lever ladite soupape àudit siège qu'en rapprochant ladite soupape de ladite prèchambre,
4. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ço que l'actionneur de stratification (2?) est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur (50) solidaire de la culasse (8) du moteur à combustion mi& m (1), ladite o ine attirant un noyau ou palette magnétique (51) lorsque ladite Do in est traversée par un courant électrique, de sorte que ledit un noyau ou palette déplace en translation longitudinale la soupape rie stratification (28) avec laquelle il est relié par des moyens d poussée ou de traction de bobine , Dispositif d'allumage pa étincelle et sfratitication haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caraetérlsé en ce spe l'actionneur de stratification (27) est constitué d'au moins un empilement de uches- piézoélectriques (52) dont l'épaisseur varie lorsque lesdites couches sont soumises au passage d'un courant électrique, de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la soupape de stratification il est relié par des moyens de poussée ou de traction , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'empilement de couches piézoélectriques (52) est relié à la soupape de stratification (20) par int rmédiaire d'au moins un levier qui multiplie le déplacement imprimé par ledit empilement à ladite soupape. , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur de stratification (2?) est constitué d'un vérin pneumatique de stratification comprenant une chambre pneumatique réceptrice de stratification et un piston pneumatique récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification (20) ou étant relié à cett dernière par ies moyens de poussée ou de traction de piston pneumatique, tandis que ladite chambre pneumatique peut être mise en relation soit avec une réserve d'air haute pression soit à Pair libre ou avec une réserve d'air basse pression par au moins une électrovanne. , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1. caractérisé en ce y l'actionneur de stratification (2?) est constitué d'un vérin hydraulique de stratification (3i) comprenant une chambre hydraulique réceptrice de stratification (3?) et un piston hydraulique récepteur de stratification (38) , ledit piston étant solidaire de là soupape de stratiication (20), ou étant relié à cette derniè e par des moyens de poussée ou de traction de piston hydraulique (53),
8. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant ia revendication 8, caractérisé en qm la chambre hydraulique réceptrice de stratificat o (3?) peut être reliée soit a un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression,, soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression par au moins une éleetfovârsne haute pression et/ou par au moins une étectrovanne basse pression,
10. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute -pression pour moteur â combustion interne suivant la revendication 9, caractérisé en ce qm le réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression est mis sous press on par une pompe hydraulique d'asservissement, ladite pompe transférant un fluide hydraulique prélevé dans le réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluid hydraulique d'asservissement haute pression. 11„ Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce oe l'injecteur de carburant de stratification (33) est relié à un réservoir de gaz combustible sous pression (55), 12. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1. caractérisé en ce q le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte un circufaieur d'homogénéisation (56}î ledit circulateur étant placé en un point quelconque âuûii circuit et brassant un air atmosphérique ou un mélange gazeux que contient ledit circuit en faisant circule ledit air ou ledit mélange au travers dudit circuit.
13. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne suivant la revendication 1. caractérisé m c qm le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte un éc angeur de température air-air de chauffage (δ?) du circuit d'alimentation (31) qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en puisant de la chaleur contenu dans les gaz d'éehapperrienf du moteur à combustion interne (1), ledit air eu mélange gazeux et lasdits g d'échappement passant simultanément au travers çfudit échangeur (57) sans s mélanger entre eux.
S
14. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification naute-pressron pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , earactérîsê en ce que le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte au moins une résistance électrique de chauffage du circuit
15. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendicatio 1, caractérisé on ce ue laδ· surface intérieure du circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) est en tout ou partie revêtue d'un matériau disfôlatson thermique.
18. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à0 combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce u© le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la cham re de stratification (24) comporte un échangeur de température air-eau de refroidissement du circuit d'alimentation (58) qui refroidit un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit e cédant de la chaleur contenue dans ledit air5 atmosphérique ou mélange gazeux à un fluide catopcrteur que contrent le circuit de refroidissement (17) du moteur â combustion interne (1).
17. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustio interne suivant la revendication 1 , caractérisé en c q«e la0 chambre de stratification (24) comporte au moins un entrée et/ou au moins une sortie t ngenfielie(s).
18, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1s caractérisé en ce ¾ e l circuit6 d'alimentation en air atmosphérique (31) d la chambre de stratification (24) comporte au moins une chambre de brassage qui imprime un mouvement turbulent à un mélange gazeux qui est en mouvement dans ledit circuit ou qui fait subir de rapides variations de pression audt mélange gazeu .
19, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 s caractérisé an ce q la rampe de stratification (28) comporte au moins une soupape de déc arge (§9) qui s'ouvre au delà d'une certaine pression régnant dans ladite rampe,
20, Dispositif d'al umée par étincelle et stratification haute-pression peur moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu la rampe de stratification (28) et/ou la sortie du compresseur de stratification (29) et/ou la préchambre de stratification (79) comporte au moins une électrovanne de décharge dont la sortie débouche à l'admission du moteur à combustion interne, ou dans un canister, ou dans un réservoir de stockage,
21. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qm® la sortie du compresseur de stratification {29} est reliée à un accumulateur de pression (80) qui stocke un air atmosphérique ou un mél ge gazeux préalablement mis sous pression par ledit compresseur, ledit accumulateur comrmiRï yant également directement ou Indirectement avec la rampe de stratification (2 ) et la prêcharnbre de stratification (79) de sorte à maintenir sous pression ladite rampa et ladit prêchambre.
22. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication i t caractérisé en ce ue les moyens de reeircuiabon de gaz d'échappement préalablement refroidis (40) dits EGR externe refroidie » sont constitués d'au moins une soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle (63) ou d'au moins un volet d piquage d'EGR â rotation proportionnelle (64) ou d'au moins un boisseau de piquage d ' EGR à rotation proportionnelle (65) positionnée sur le collecteur d'échappement (18) du moteur â combustion interne fi), ladite soupape ou ledit volet ou ledit boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avec un conduit d'alimentation en EGR externe (66) dont l'extrémité opposée à celle qui débouche dans ledit collecteur débouche dans le plénum d'admission (19) du moteur â combustion interne. 23, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant l revendication 22, caractérisé e« ce «pe la soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle (83) ou le volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle (64) ou le boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle {85) positionné sur le collecteur d'échappement (18) coopère avec au moins une soupape de contrepres lon échappement a levée proportionnelle (87) ou avec un volet de contrepression échappement à rotation proportionnelle (68) ou avec un boisseau de contrepression échappement à rotation proportionnelle (69) que comporte Tune au moins des sorties dudit collecteur.
24. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé m qm le refroidisseur d'EGR de stratification {41} est un échangeur haute température5 air-eau .du conduit d'alimentation en EOR externe qui refroidit les g i d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1), lesdifs gaz d'échappement cédant une partie de leu chaleur à un fluide caloporteur que contient le circuit de refroidissement (17) dudit moteur à combustion interne.
0
25, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pou moteur à combustion Interne suivant la revendication 1, caractérisé m qm le refroidisseur d'EGR de stfatification (41) est un échangeur basse température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz$ d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement (10) du moteur â combustion Interne (1), lesdits gaz d'échappement cédant une partie de leur chaleur à un fluide caloporteur que contient un circuit d'eau froide Indépendant que comporte ledit moteur à combustion interne, 0 26, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteu â combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé ers ce qm la chambre de stratification (24) est constituée d'un èvldement annulaire (45) aménagé dans un trou cylindrique (46) dans lequel est engagé un nez cylindrique d'étanchéité (44) que comporte la bougie d'allumage (25), ledit trou6 (46) débouchant dans la chambre de combustion (9) du moteur à combustion interne (1). 4? , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification hante-pression pou moteur à combustion interne suivant tes revendications 1 et 26; caractérisé en se qm le conduit d'injection de stratification (39) est constitué d'au moins un canal d'if¾ediofi de stratification (15) dont une première extrémité communiqu avec la chambre de stratification (24) et dont une deuxième extrémité débouche entre l'intérieur du nez. cylindrique d'éfanehéité (44) et un cône d'Isolation central (43) que comporte la bougie d'allumage (25), , Dispositif d'allumage par étincelle el stratification haute-pression pour moteur à com ustion interne suivant (a revendication 1 , caractérisé en ce ue le conduit d'Injection de stratification (39) est constitué d'au moins un capillaire d'injection de stratification (16) ménagée à l'Intérieur d'une électrode centrale {47} que comporte la bougie d'allumage (25) de sorte que la premièf extrémité dudi capillaire communique avec la chambre de stratification (24) et que la deuxième extrémité dudit capillaire débouche au niveau de l'extrémité de ladite électrod centrale (47). , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ca que le conduit d'injection de stratification (39) est constitué d'au moins une buse périphérique de stratification (48) dont une première extrémité communique avec la chambre de stratification (24) et dont une deuxième extrémité débouche en périphérie de la bougie d'allumage (25), ladite deuxième extrémité étant .dirigée approxlmaflvenient vers les électrodes (28) que comporte ladite bougie, , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification baute-preseion pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1. caractérisé en ce qu'au moins la soupape de stratification (20) f le siège (21), le ressert (22)s tout ou partie du conduit: de stratification (23), la préchambre de stratification (79), et factlonneur de stratification (27) sont communément intégrés dans au moins une cartouche fixée sur ou vissée dans la culasse (8) du moteur à combustion interne (1). , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la rampe de stratification (28) et/ou la sortie du compresseur de stratification (29) et/ou la préchambre de stratification (79) comporte au moins une soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant {76} permettant de mainteni e température le catalyseur de post traitement des polluants (75), ladite soupape, vanne ou injecteur {78} pouvant transférer un mélange air-carburant depuis ladite rampe (2B), ou depuis ladite sortie ou depuis ladite préchamhre {?§) vers le conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1), ledit mélange étant introduit par ladite soupape, vanne ou injecteyr (78) dans ledit conduit (10) en un point quelconque dudlt conduit placé entre l soupape d'échappement (12) ûuéll moteur et ledit catalyseur (75) dodit moteur (1). 32v Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion Interne suivant la revendication 31 eame érisê m q la soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant (76) de maintien en température du catalyseur (75) est reliée au conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1) par un conduit de mélange air-carburant de maintien en température de catalyseur (77).
EP13708199.8A 2012-02-06 2013-02-05 Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne Withdrawn EP2812547A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1251078A FR2986564B1 (fr) 2012-02-06 2012-02-06 Dispositif d'allumage par etincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne
PCT/FR2013/050246 WO2013117857A2 (fr) 2012-02-06 2013-02-05 Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2812547A2 true EP2812547A2 (fr) 2014-12-17

Family

ID=47843328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13708199.8A Withdrawn EP2812547A2 (fr) 2012-02-06 2013-02-05 Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2812547A2 (fr)
JP (3) JP6083615B2 (fr)
KR (3) KR20160103149A (fr)
CN (3) CN104254678B (fr)
AU (1) AU2013217440A1 (fr)
CA (1) CA2863474A1 (fr)
FR (1) FR2986564B1 (fr)
IN (1) IN2014DN07318A (fr)
WO (1) WO2013117857A2 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115023541A (zh) * 2020-02-14 2022-09-06 V·拉比 具有反向燃烧的阀控点火预燃室

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2986564B1 (fr) * 2012-02-06 2014-02-28 Vianney Rabhi Dispositif d'allumage par etincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne
CN105756824B (zh) * 2016-04-21 2018-01-19 哈尔滨工程大学 组合式压电喷油‑增压电磁喷气混合燃料喷射装置
US10605153B2 (en) * 2016-10-27 2020-03-31 Ford Global Technologies, Llc Fuel injector having three stages
FR3060222B1 (fr) * 2016-12-09 2019-05-17 Vianney Rabhi Bougie d'allumage a electrode-navette
CN106640430A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 南京世界村汽车动力有限公司 六缸内燃机废气再循环系统
US10550757B2 (en) 2017-01-12 2020-02-04 Vianney Rabhi Valve ignition prechamber
FR3061743B1 (fr) 2017-01-12 2019-08-16 Vianney Rabhi Prechambre d'allumage a clapet
FR3061932B1 (fr) 2017-01-19 2021-02-19 MCE 5 Development Dispositif et procede d’injection d’une charge dans la chambre de combustion d’un moteur a combustion interne et a allumage commande
CN107100712B (zh) * 2017-03-23 2019-05-07 江苏盛源燃气动力机械有限公司 大缸径单缸燃气内燃机以及多缸燃气内燃机
KR102586330B1 (ko) * 2018-09-19 2023-10-06 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량의 배기가스 재순환 쿨러 냉각시스템
GB2581398B (en) * 2019-02-18 2021-03-31 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Seal and method for a fuel gas supply to a pre-combustion chamber
CN110454301A (zh) * 2019-07-23 2019-11-15 江苏理工学院 一种喷射角度可变的气体燃料喷射器
CN110425525B (zh) * 2019-07-30 2020-09-08 华中科技大学 一种加压平面火焰燃烧装置
US11326509B2 (en) 2020-02-14 2022-05-10 Vianney Rabhi Valve ignition prechamber with a reversed directon of combustion
US11473551B1 (en) 2021-08-31 2022-10-18 Saudi Arabian Oil Company Flexible ignition device for gasoline compression ignition combustion in internal combustion engines
CN114562398B (zh) * 2022-03-09 2022-10-28 哈尔滨工程大学 一种高动态响应低反弹的永磁-电磁协同耦合高速电磁阀
JP2023131577A (ja) * 2022-03-09 2023-09-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
CN114658571B (zh) * 2022-05-18 2023-05-23 四川中能西控低碳动力装备有限公司 一种氢燃料发动机及其控制方法
CN115007091B (zh) * 2022-06-06 2024-02-09 杨文丽 一种用于精细化工生产的管道反应器
US12152555B2 (en) 2022-12-20 2024-11-26 Saudi Arabian Oil Company Air pressure energy recovery and air/fuel/reformate storage during vehicle deceleration for active prechamber operation

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2231849A1 (en) * 1973-05-29 1974-12-27 Shell Int Research Sparkplug for dpoor mixtures - has hollow compartment in body of plug
JPS534109A (en) * 1976-06-30 1978-01-14 Mitsubishi Motors Corp Gas injecting device for internal combustion engine
JPS5332217U (fr) * 1976-08-26 1978-03-20
JPS53165135U (fr) * 1977-05-31 1978-12-25
JPS5729916Y2 (fr) * 1979-04-23 1982-06-30
DE2930669C2 (de) * 1979-07-28 1983-04-14 Institut für Motorenbau Prof. Huber e.V., 8000 München Brennkraftmaschine mit Fremdzündung
JPS56136133U (fr) * 1980-03-13 1981-10-15
JPS57361A (en) * 1980-06-03 1982-01-05 Nissan Motor Co Ltd Igniter in internal combustion engine
JPS5756655A (en) * 1980-09-22 1982-04-05 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas reflux system of internal combustion engine
US4574754A (en) * 1982-08-16 1986-03-11 Rhoades Jr Warren A Stratified charge combustion system and method for gaseous fuel internal combustion engines
JPS63183371U (fr) * 1987-05-12 1988-11-25
JPH0192514A (ja) * 1987-10-01 1989-04-11 Toyota Motor Corp ２サイクル内燃機関
JP2971191B2 (ja) * 1990-06-13 1999-11-02 ヤマハ発動機株式会社 燃料噴射式２サイクルエンジンの燃焼室
US5105795A (en) * 1990-06-13 1992-04-21 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel injection system for engine
JPH05202753A (ja) * 1992-01-29 1993-08-10 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
JP3040024B2 (ja) * 1992-01-29 2000-05-08 マツダ株式会社 エンジンの燃料供給方法およびその装置
TW374826B (en) * 1997-05-23 1999-11-21 Honda Motor Co Ltd Fuel injection internal combustion engine with sub-combustion chamber
JP3325232B2 (ja) * 1997-09-29 2002-09-17 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジン
LU90498B1 (fr) * 1999-12-30 2001-07-02 Art & S Automotie Technology & Dispositif d'injection d'un carburant - l'int-rieur d'une chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur - combustion interne
JP4415497B2 (ja) * 2000-03-29 2010-02-17 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
JP2002138908A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Toyota Motor Corp 筒内噴射火花点火式内燃機関
JP4134708B2 (ja) * 2002-04-24 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃焼補助装置
JP4140400B2 (ja) * 2003-02-27 2008-08-27 株式会社デンソー Ｅｇｒ冷却装置
US7355997B2 (en) * 2004-05-07 2008-04-08 Cisco Technology, Inc. Data rate shifting methods and techniques
CA2505455C (fr) * 2005-05-18 2007-02-20 Westport Research Inc. Moteur a carburant gazeux a injection directe et methode de commande de la pression d'injection du carburant
JP4342481B2 (ja) * 2005-06-28 2009-10-14 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP2007138874A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Denso Corp 燃料噴射弁
CN101529075B (zh) * 2006-06-13 2012-07-18 孟山都技术公司 重整醇动力系统
JP5363969B2 (ja) * 2009-12-22 2013-12-11 富士重工業株式会社 筒内噴射エンジン
US8020538B2 (en) * 2010-05-28 2011-09-20 Ford Global Technologies, Llc Cooled EGR system for coolant heating during cold engine start
FR2986564B1 (fr) * 2012-02-06 2014-02-28 Vianney Rabhi Dispositif d'allumage par etincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2013117857A3 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115023541A (zh) * 2020-02-14 2022-09-06 V·拉比 具有反向燃烧的阀控点火预燃室

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140133567A (ko) 2014-11-19
JP6083615B2 (ja) 2017-02-22
FR2986564A1 (fr) 2013-08-09
JP2015521243A (ja) 2015-07-27
IN2014DN07318A (fr) 2015-04-24
KR20160103149A (ko) 2016-08-31
FR2986564B1 (fr) 2014-02-28
CN106401773A (zh) 2017-02-15
CN104254678B (zh) 2017-10-24
WO2013117857A2 (fr) 2013-08-15
WO2013117857A3 (fr) 2013-12-19
CN106368838A (zh) 2017-02-01
KR20160104078A (ko) 2016-09-02
CN104254678A (zh) 2014-12-31
CA2863474A1 (fr) 2013-08-15
AU2013217440A1 (en) 2014-09-18
JP2017078427A (ja) 2017-04-27
JP2017078426A (ja) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2812547A2 (fr) Dispositif d&#39;allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne
FR3061743B1 (fr) Prechambre d&#39;allumage a clapet
EP3560049B1 (fr) Bougie d&#39;allumage a electrode-navette
US20170191405A1 (en) High-pressure spark-ignition and stratification device for an internal combustion engine
WO2013107972A1 (fr) Dispositif d&#39;allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne
EP3516195A1 (fr) Réduction de particules d&#39;essence à l&#39;aide d&#39;un système optimisé d&#39;injection de carburant dans un conduit d&#39;admission et d&#39;injection directe
FR2864578A1 (fr) Moteur deux temps a injection directe
EP1790841A1 (fr) Procédé pour contrôler l&#39;admission et/ou l&#39;échappement d&#39;au moins un cylindre désactivé d&#39;un moteur à combustion interne
FR3064676A1 (fr) Moteur a combustion interne a injection d’air en phase de compression
EP3462006B1 (fr) Moteur a combustion interne a deux soupapes
FR2912465A1 (fr) Moteur a combustion interne alimente par un melange gazeux homogene pauvre.
WO2025237728A1 (fr) Procédé d&#39;injection d&#39;un mélange gazeux comburant-carburant
FR2891309A1 (fr) Procede de gestion d&#39;un moteur a combustion
CA3218839A1 (fr) Cycle a base d&#39;air comprime par compresseur auxiliaire pour les moteurs a combustion interne
RU2573062C1 (ru) Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания
WO2023004487A1 (fr) Utilisation d&#39;un fluide comme un piston virtuel de compression secondaire pour un moteur à combustion interne
FR3041702A1 (fr) Dispositif moteur comportant une turbine, notamment pour automobiles
FR3034467A1 (fr) Procede de combustion d&#39;un melange carbure d&#39;un moteur a combustion interne
FR2835879A1 (fr) Moteur a combustion interne a allumage par compression
FR2995027A1 (fr) Moteur a combustion interne ameliore

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20140829

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160331

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180901