EP2873844A1 - Moteur a réintroduction de gaz d'échappement à répartition des gaz reintroduits - Google Patents

Moteur a réintroduction de gaz d'échappement à répartition des gaz reintroduits Download PDF

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EP2873844A1
EP2873844A1 EP20140189414 EP14189414A EP2873844A1 EP 2873844 A1 EP2873844 A1 EP 2873844A1 EP 20140189414 EP20140189414 EP 20140189414 EP 14189414 A EP14189414 A EP 14189414A EP 2873844 A1 EP2873844 A1 EP 2873844A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
engine
combustion
exhaust gas
intermediate storage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20140189414
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Novati
Arnaud Dupuis
Romain Tarallo
Marc JAN
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • 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
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    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F02B47/10—Circulation of exhaust gas in closed or semi-closed circuits, e.g. with simultaneous addition of oxygen
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    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters

Definitions

  • the invention relates to combustion engines of a motor vehicle equipped with a system for recirculating the exhaust gases from the cylinders to the air inlet of the cylinders.
  • Such systems are well known under the acronym EGR corresponding to the Anglo-American Exhaust Gas Recirculation.
  • the invention particularly relates to engines for the reintroduction of exhaust gases at the intake in which the exhaust gases reintroduced at the intake are charged with hydrogen gas because of an operation in which the cylinder or cylinders operate with a rich air-fuel mixture.
  • Such engines are known as D-EGR for Dedicated Exhaust Gas Recirculation in English or a dedicated system for reintroduction or recirculation of exhaust gas in French.
  • the exhaust gases are typically reintroduced from a single cylinder to the intake.
  • the D-EGR concept makes it possible to generate hydrogen-doped EGR gases by operating a cylinder in rich mode, advantageously a richness of the order of 1.5.
  • the enrichment of the dedicated cylinder (s) causes the production of H 2 , which makes it possible to tolerate even more EGR and to increase the potential for improving the thermodynamic efficiency.
  • This hydrogen makes it possible to improve the stability of the combustion and therefore the tolerance to the EGR.
  • the D-EGR engine reduces pump-out losses at the engine intake for partial load points, and pushes back the limit at which a knock for full load points occurs. It is advantageous to have a supercharging machine sufficiently powerful to restore the necessary air flow and thus maintain or even increase the performance of the engine.
  • the reintroduction of the exhaust gases on admission also makes it possible to improve the thermodynamic efficiency of the engine by reducing heat transfer, delaying the onset of rattling, decreasing the enrichment associated with the temperature of the engine. exhaust, decrease in pumping losses and increase in the compression ratio.
  • the EGR is delivered at a much lower frequency than on a conventional engine.
  • the EGR burst is delivered in only x pulses per engine cycle, where x is the number of dedicated cylinder (s), on top of high dead points, where y is the number of cylinders.
  • x is the number of dedicated cylinder (s)
  • y is the number of cylinders.
  • the combustions will not be repeatable from one cylinder to another, this will result in a degradation of the approval service by the dispersion of product cylinder to cylinder torque as well only by an increase in pollutant emissions linked to differences in cylinder to cylinder richness.
  • a system of multiple EGR connections in a volume corresponding to a displacement engine requires a large volume equivalent to a unit cubic capacity of the engine considered. This large volume is difficult to implant and impacts the response time of the engine.
  • a splitter system is difficult to implement and has a high impact in terms of pump losses on the dedicated cylinder.
  • the wall position adjustment system has a limited result in terms of the distribution of EGR pulsations.
  • the object of the invention is to provide an engine with exhaust gas reintroduction, including a D-EGR-type engine, which has a distribution of reintroduced gases that is more homogeneous on the various combustion cylinders.
  • a motor vehicle combustion engine with exhaust gas reintroduction comprising an engine block which engine block is made in the form of a single continuous block of material, the engine comprising a series of combustion cylinders made in / consisting of cavities of the engine block, a fresh air intake member towards one or more combustion cylinders and an exhaust gas reintroduction line extending from at least one combustion cylinder to the intake member, the engine comprising an intermediate exhaust gas storage chamber emitted by said minus a combustion cylinder whose exhaust gas is reintroduced into the intake member, which intermediate storage enclosure is in gas connection / in fluid connection with the exhaust gas reintroduction line, the enclosure of intermediate storage having a movable wall, the intermediate storage chamber being made in / is a cavity of the engine block.
  • the movable wall is driven in cyclic movements of the same rate as the combustions of said at least one combustion cylinder whose exhaust gases are reintroduced into the intake member.
  • the movable wall is constituted by a piston.
  • the engine comprises a camshaft driving valves of the combustion cylinders and the movable wall is driven by the camshaft.
  • the engine comprises at least one cylinder whose exhaust gases are completely reintroduced into the intake member.
  • the combustion cylinder whose exhaust gases are completely reintroduced into the intake member is arranged in such a way that no combustion cylinder is present in the engine block between the combustion cylinder whose combustion gases exhaust are fully reintroduced into the inlet member and said intermediate storage enclosure.
  • the intermediate storage chamber is arranged in such a way that all of the combustion cylinders of the engine are located on the same side of the intermediate storage enclosure, so that the intermediate storage enclosure (90) is disposed at one end of the motor unit.
  • the intermediate storage chamber is made in a cylindrical cavity.
  • the motor is configured such that the intermediate storage enclosure describes an increase in volume simultaneously with an exhaust phase of the at least one combustion cylinder whose exhaust gases are reintroduced into the combustion chamber. 'admission.
  • said at least one cylinder whose exhaust gases are reintroduced into the intake member is a cylinder operation rich greater than 1, especially so that it produces hydrogen-laden exhaust gases.
  • the subject of the invention is the same type of engine, but where the intermediate storage enclosure is not integrated in the engine block.
  • the mobile wall may be a closing wall of the intermediate storage chamber so that the mobile wall produces an effect of maintaining the pressurized gases in the intermediate storage chamber by enclosing the gases in the enclosure .
  • the movable wall can be moved under the effect of a pressure of the exhaust gas in the intermediate storage chamber so that the volume of the intermediate storage chamber varies by displacement of the mobile wall according to the pressure in the intermediate storage enclosure.
  • the movable wall may be elastomeric.
  • the intermediate storage chamber may comprise a tank, a tank and the movable wall is a wall slidably mounted in the tank. The movable wall can then have a first face exposed to an exhaust gas pressure and a second face in a gas connection / fluid connection with an intake pipe of the engine.
  • the engine shown in the figure is a four-stroke supercharged gasoline engine running on D-EGR.
  • This engine comprises a motor unit consisting of a monoblock motor unit 10 and a cylinder head here not detailed.
  • the engine is provided with three combustion cylinders 11, 12, 13 extending into cavities of the engine block 10.
  • Such an engine block consists of a block of continuous material in which the cavities delimiting the combustion cylinders are arranged. 11, 12, 13.
  • the engine further comprises an intake manifold 20 opening into each of the cylinders 11, 12, 13.
  • An exhaust manifold 30 collects the exhaust gases emanating from the cylinders 11 and 12.
  • the cylinder 13 is associated with a line 40 of reintroduction of exhaust gas at the intake.
  • the line 40 takes the exhaust gases from the cylinder 13 and directs them to the intake of the engine. More specifically, the exhaust gases from the cylinder 13 are conveyed by the line 40 to the intake manifold 20 passing through a hydrogen production catalyst 41, a cooling exchanger 42, and a mixer 50 where the exhaust gas is mixed with the fresh air arriving through an intake pipe 55. The exhaust gas is then conveyed through a first valve 60 and an inlet valve 70 or "throttle" according to the English terminology.
  • the present engine further comprises a turbocharger 80 driven by the exhaust gases emanating from the cylinders 11 and 12 and pressurizing a flow of fresh air which arrives at the intake of the engine once compressed.
  • the cylinder 13 is here a cylinder of D-EGR type.
  • An engine control module controls an air and / or fuel supply of the cylinder 13 so that the cylinder 13 is the seat of a rich mixture combustion, that is to say in excess fuel relative to in the air, here according to a wealth of about 1.5. Due to the richness of the air-fuel mixture, the cylinder 13 produces hydrogen gas H2.
  • the H2 gas thus produced is found in the exhaust gases emitted by the cylinder 13 which are then, according to the principle of the D-EGR engine, reintroduced into the intake of at least one cylinder of the engine, here at the intake of the set of cylinders 11 to 13.
  • the engine according to the present embodiment has only one cylinder whose exhaust gases are reintroduced to the intake, which produces hydrogen according to the principle D-EGR .
  • the motor may comprise several of them.
  • a device for adjusting the time distribution of a pulsed EGR flow On the circuit 40 of reintroduction of exhaust gas at the inlet is a device for adjusting the time distribution of a pulsed EGR flow.
  • This device is constituted by a cylinder 90 of the engine, which cylinder is made in the engine block 10 and here has a similar arrangement, in volume and orientation, to that of the combustion cylinders 11 to 13.
  • An exhaust manifold 95 collects the exhaust gases of the dedicated cylinder 13 and returns them to the timing cylinder 90.
  • the cylinder 90 is in permanent communication with the exhaust manifold 95 of the dedicated cylinder 13.
  • the timing cylinder 90 is a cylinder initially configured to be a combustion cylinder but in which no intake valve and no exhaust valve is implemented and wherein the conduits initially intended for intake air intake were sentenced.
  • the ducts of the cylinder 90 initially intended for the exhaust are here two in number. One of these two ducts is used to receive the exhaust gases from the dedicated cylinder 13 via the manifold 95. The other of these two ducts is used to return the exhaust gases to the reintroduction line 40 , also through the collector 95 in this example.
  • the exhaust gas distribution cylinder 90 is equipped with a piston which is driven so as to take the exhaust gas from the dedicated cylinder 13 at the moment when the dedicated cylinder expels them and to return these exhaust gases to suitably admitting for homogeneous distribution thereof to the combustion cylinders 11,12,13.
  • the redistribution cylinder 90 thus constitutes an intermediate storage chamber having a variable volume that is additional to that of the exhaust manifold 95, which variable volume evolves over time and thus makes it possible to attenuate the emission pulsations of the cylinder exhaust gases. dedicated 13.
  • This variation of the volume of the cylinder 90 is here achieved by the displacement of a piston forming a movable wall in the cylinder which piston is here driven mechanically by the rotation of the engine.
  • the piston of the cylinder 90 is here driven by the camshaft.
  • the piston can be driven by an actuator controlled by the engine computer.
  • the cylinder 90 has a variable volume by moving a movable wall in the cylinder which wall is not driven by the engine but simply moved by the pressure of the exhaust gas pressure.
  • a movable wall may for example be constituted by a passive piston or by a deformable wall, which are for example returned to a rest position by a spring or by a back pressure.
  • the volume of the distribution cylinder 90 can here vary during an engine cycle between a zero volume and a volume corresponding to 75% of the maximum volume of the dedicated cylinder 13.
  • variable volume will increase to mitigate the peak pressure created in this phase. It will then act as a buffer by storing part of the expelled EGR gas.
  • the volume will then gradually be reduced until it reaches a zero volume at the next opening of the exhaust valves of the dedicated cylinder 13. The volume is progressively reduced over the three phases of the engine. consecutive to the expulsion phase of the cylinder 13 so as to continuously push the EGR gas contained in the variable collector constituted by the cylinder 90 in the direction of the distributor 20.
  • the volume law is thus defined by the orientation of the cams so as to ensure a flow of EGR gas which is constant towards the admission over the entire engine cycle.
  • Such a device makes it possible to improve the temporal distribution of the EGR pulse and to overcome the risk of disparity in the rate of reintroduced cylinder exhaust gas. cylinder and eliminates the risks of torque acyclism, pollutant emissions and fuel consumption. Such a device also makes it possible to eliminate the air and EGR gas mixer on the reintroduction line, thus making it possible to further reduce the cost of producing the engine.

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion de véhicule automobile à réintroduction de gaz d'échappement, le moteur comprenant une enceinte de stockage intermédiaire (90) de gaz d'échappement en connexion fluidique avec la ligne de réintroduction de gaz d'échappement (40), l'enceinte de stockage intermédiaire (90) une cavité du bloc moteur.

Description

  • L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicule automobile dotés d'un système de recirculation des gaz d'échappement issus des cylindres vers l'admission d'air des cylindres. De tels systèmes sont bien connus sous le sigle EGR correspondant à la locution anglo-américaine Exhaust Gas Recirculation.
  • On a notamment proposé, dans les moteurs à plusieurs cylindres, de dédier un cylindre à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ce cylindre étant totalement ou partiellement réintroduits dans le collecteur d'admission du moteur.
  • L'invention concerne notamment les moteurs à réintroduction de gaz d'échappement à l'admission dans lesquels les gaz d'échappement réintroduits à l'admission sont chargés en gaz dihydrogène du fait d'un fonctionnement dans lequel le ou les cylindres fonctionnent avec un mélange air-carburant de type riche.
  • De tels moteurs sont connus sous l'appellation D-EGR pour Dedicated Exhaust Gas Recirculation en anglais ou à système dédié de réintroduction ou recirculation de gaz d'échappement en français. Dans de tels moteurs, on réintroduit typiquement les gaz d'échappement d'un seul cylindre vers l'admission. Le concept D-EGR permet de générer des gaz EGR dopés en hydrogène en faisant fonctionner un cylindre en mode riche, avantageusement une richesse de l'ordre de 1,5. L'enrichissement du (des) cylindre(s) dédié(s) entraîne la production de H2, ce qui permet de tolérer encore plus d'EGR et d'augmenter le potentiel d'amélioration du rendement thermodynamique. Cet hydrogène permet d'améliorer la stabilité de la combustion et donc la tolérance à l'EGR.
  • Le moteur D-EGR permet de réduire les pertes par pompage à l'admission du moteur pour les points de charge partielle, et de repousser la limite à partir de laquelle apparait un cliquetis pour les points de pleine charge. Il est avantageux d'avoir une machine de suralimentation suffisamment performante pour rétablir le débit d'air nécessaire et ainsi conserver voire augmenter les performances du moteur.
  • La réintroduction des gaz d'échappement à l'admission permet en outre d'améliorer le rendement thermodynamique du moteur de par la réduction des transferts thermiques, le retardement de l'apparition du cliquetis, la diminution de l'enrichissement lié à la température d'échappement, la diminution des pertes par pompage et l'augmentation du taux de compression.
  • Dans les moteurs à réintroduction de gaz d'échappement, il est nécessaire de s'assurer de l'homogénéité des taux d'EGR cylindre à cylindre. C'est le cylindre présentant le plus faible taux d'EGR qui limitera le potentiel d'amélioration du rendement thermodynamique. Il faut donc s'assurer de répartir équitablement l'EGR entre les cylindres.
  • De par l'architecture d'un moteur D-EGR où une partie seulement des cylindres voit ses gaz d'échappement réintroduits, l'EGR est délivré à une fréquence beaucoup plus faible que sur un moteur classique. En effet la bouffée EGR est délivrée en seulement x pulsations par cycle moteur, x étant le nombre de cylindre(s) dédié(s), sur y points morts hauts, y étant le nombre de cylindres. Au contraire sur un moteur doté d'un EGR classique, il existe une pulsation EGR par point mort haut. Il en résulte classiquement une distribution temporelle de l'EGR différente entre cylindres dans le cas d'un EGR ayant une partie seulement de ses cylindres dédiés à l'EGR. Si le mélange gazeux n'est pas homogène au niveau du répartiteur, les combustions ne seront pas répétables d'un cylindre à l'autre, cela se traduira par une dégradation de la prestation agrément de par la dispersion de couple produit cylindre à cylindre ainsi que par une augmentation des émissions polluantes liée aux écarts de richesse cylindre à cylindre.
  • On a proposé un système de piquages EGR multiples dans un volume correspondant à une cylindrée moteur dans le document US 2012/0204845 . On a également proposé un répartiteur spécifique d'EGR dans le document US 4 131 095 . On a également proposé une chambre d'amortissement des pulsations à réglage de position de paroi interne dans le document DE 197 17 846 .
  • Un système de piquages EGR multiples dans un volume correspondant à une cylindrée moteur nécessite un volume important équivalent à une cylindrée unitaire du moteur considéré. Ce volume important est difficilement implantable et impacte le temps de réponse du moteur. Un système à répartiteur est quant à lui difficilement implantable et a un fort impact en termes de pertes par pompage sur le cylindre dédié. Le système à réglage de position de paroi présente lui un résultat limité en termes de répartition des pulsations d'EGR.
  • Le but de l'invention est de proposer un moteur à réintroduction de gaz d'échappement, notamment un moteur de type D-EGR, lequel présente une répartition des gaz réintroduits qui soit plus homogène sur les différents cylindres de combustion.
  • Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile à réintroduction de gaz d'échappement, le moteur comprenant un bloc moteur lequel bloc moteur est réalisé sous la forme d'un seul bloc continu de matière, le moteur comprenant une série de cylindres de combustion réalisés dans des /constituées de cavités du bloc moteur, un organe d'admission d'air frais en direction d'un ou plusieurs cylindres de combustion et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement s'étendant depuis au moins un cylindre de combustion jusqu'à l'organe d'admission, le moteur comprenant une enceinte de stockage intermédiaire de gaz d'échappement émis par ledit au moins un cylindre de combustion dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission, laquelle enceinte de stockage intermédiaire est en liaison de gaz / en connexion fluidique avec la ligne de réintroduction de gaz d'échappement, l'enceinte de stockage intermédiaire présentant une paroi mobile, l'enceinte de stockage intermédiaire étant réalisée dans / est une cavité du bloc moteur.
  • Avantageusement, la paroi mobile est entraînée selon des mouvements cycliques de même cadence que les combustions dudit au moins un cylindre de combustion dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission.
  • Avantageusement, la paroi mobile est constituée par un piston.
  • Avantageusement, le moteur comporte un arbre à cames entraînant des soupapes des cylindres de combustion et la paroi mobile est entrainée par l'arbre à cames.
  • Avantageusement, le moteur comporte au moins un cylindre dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission.
  • Avantageusement, le cylindre de combustion dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission est disposé de telle sorte qu'aucun cylindre de combustion n'est présent dans le bloc moteur entre le cylindre de combustion dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission et ladite enceinte de stockage intermédiaire.
  • Avantageusement, l'enceinte de stockage intermédiaire est disposée de telle sorte que l'ensemble des cylindres de combustion du moteur se situe d'un même côté de l'enceinte de stockage intermédiaire, de sorte que l'enceinte de stockage intermédiaire (90) est disposée à une extrémité du bloc moteur.
  • Avantageusement, l'enceinte de stockage intermédiaire est réalisée dans une cavité de forme cylindrique.
  • Avantageusement, le moteur est configuré de telle sorte que l'enceinte de stockage intermédiaire décrit une augmentation de volume de manière simultanée à une phase d'échappement dudit au moins un cylindre de combustion dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission.
  • Avantageusement, ledit au moins un cylindre dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1, notamment de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène.
  • Selon une autre variante, l'invention a pour objet un même type de moteur, mais où l'enceinte de stockage intermédiaire n'est pas intégrée dans le bloc moteur. Dans cette variante, la paroi mobile peut être une paroi de clôture de l'enceinte de stockage intermédiaire de sorte que la paroi mobile produit un effet de maintien des gaz sous pression dans l'enceinte de stockage intermédiaire par enfermement des gaz dans l'enceinte. La paroi mobile peut être mue sous l'effet d'une pression des gaz d'échappement dans l'enceinte de stockage intermédiaire de telle sorte que le volume de l'enceinte de stockage intermédiaire varie par déplacement de la paroi mobile en fonction de la pression dans l'enceinte de stockage intermédiaire. La paroi mobile peut être en élastomère. Elle peut faire partie d'une enveloppe en élastomère, laquelle est disposée en liaison gazeuse/connexion fluidique avec la ligne de réintroduction, de telle manière que l'enveloppe en élastomère recueille les gaz d'échappement et se dilate sous l'effet d'une pression des gaz d'échappement. L'enceinte de stockage intermédiaire peut comporter une cuve, un réservoir et la paroi mobile est une paroi montée coulissante dans la cuve. La paroi mobile peut alors présenter une première face exposée à une pression de gaz d'échappement et une seconde face en liaison gazeuse/ connexion fluidique avec une conduite d'admission du moteur.
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée qui représente un moteur selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Le moteur représenté sur la figure est un moteur à essence de type quatre-temps suralimenté fonctionnant en D-EGR. Ce moteur comporte un bloc-moteur constitué d'un bloc moteur monobloc 10 et d'une culasse ici non détaillée.
  • Le moteur est muni de trois cylindres de combustion 11, 12, 13 s'étendant dans des cavités du bloc moteur 10. Un tel bloc moteur est constitué d'un bloc de matière continue au sein duquel sont disposées les cavités délimitant les cylindres de combustion 11, 12, 13. Le moteur comporte en outre un collecteur d'admission 20 débouchant dans chacun des cylindres 11, 12, 13. Un collecteur d'échappement 30 collecte les gaz d'échappement émanant des cylindres 11 et 12.
  • Le cylindre 13 est associé à une ligne 40 de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission. Ainsi la ligne 40 prélève les gaz d'échappement du cylindre 13 et les dirige vers l'admission du moteur. Plus spécifiquement, les gaz d'échappement du cylindre 13 sont véhiculés par la ligne 40 vers le collecteur d'admission 20 en passant à travers un catalyseur de production d'hydrogène 41, un échangeur de refroidissement 42, et un mélangeur 50 où les gaz d'échappement sont mélangés avec l'air frais arrivant par une conduite d'admission 55. Les gaz d'échappement sont ensuite véhiculés à travers une première vanne 60 puis une vanne d'admission 70 ou « throttle » selon la terminologie anglo-saxonne.
  • Le présent moteur comporte en outre un turbocompresseur 80 entrainé par les gaz d'échappement émanant des cylindres 11 et 12 et mettant en pression un flux d'air frais lequel arrive à l'admission du moteur une fois compressé.
  • Le cylindre 13 est ici un cylindre de type D-EGR. Un module de contrôle du moteur pilote une alimentation en air et/ou en carburant du cylindre 13 de telle sorte que le cylindre 13 est le siège d'une combustion à mélange riche, c'est-à-dire en excès de carburant par rapport à l'air, ici selon une richesse d'environ 1,5. De par la richesse du mélange air-carburant, le cylindre 13 produit du gaz dihydrogène H2. Le gaz H2 ainsi produit se retrouve dans les gaz d'échappement émis par le cylindre 13 lesquels sont ensuite, selon le principe du moteur D-EGR, réintroduits à l'admission d'au moins un cylindre du moteur, ici à l'admission de l'ensemble des cylindres 11 à 13. Le moteur selon le présent exemple de réalisation ne comporte qu'un seul cylindre dont les gaz d'échappement sont réintroduits à l'admission, lequel produit de l'hydrogène selon le principe D-EGR. En variante le moteur peut en comporter plusieurs.
  • Sur le circuit 40 de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission se trouve un dispositif permettant de régler la distribution temporelle d'un débit EGR pulsé. Ce dispositif est ici constitué par un cylindre 90 du moteur, lequel cylindre est réalisé dans le bloc moteur 10 et présent ici une disposition similaire, en volume et en orientation, à celle des cylindres de combustion 11 à 13.
  • Un collecteur d'échappement 95 collecte les gaz d'échappement du cylindré dédié 13 et les renvoie dans le cylindre de distribution temporelle 90. Pour cela le cylindre 90 est en communication permanente avec le collecteur d'échappement 95 du cylindre dédié 13. Dans le présent exemple de réalisation, le cylindre de distribution temporelle 90 est un cylindre configuré initialement pour être un cylindre de combustion mais dans lequel aucune soupape d'admission et ni soupape d'échappement n'est implémentée et dans lequel les conduits initialement destinés à l'arrivée d'air d'admission ont été condamnés. Les conduits du cylindre 90 initialement destinés à l'échappement sont ici au nombre de deux. L'un de ces deux conduits est utilisé pour recevoir les gaz d'échappement du cylindre dédié 13 par l'intermédiaire du collecteur 95. L'autre de ces deux conduits est utilisé pour renvoyer les gaz d'échappement dans la ligne de réintroduction 40, également par l'intermédiaire du collecteur 95 dans le présent exemple. Le cylindre 90 de distribution des gaz d'échappement est équipé d'un piston lequel est entrainé de manière à prélever le gaz d'échappement issu du cylindre dédié 13 au moment où le cylindre dédié les expulse et pour renvoyer ces gaz d'échappement vers l'admission de manière adaptée pour une distribution homogène de ceux-ci sur les cylindres de combustion 11,12,13. Le cylindre de redistribution 90 constitue ainsi une enceinte de stockage intermédiaire ayant un volume variable additionnel à celui du collecteur d'échappement 95 lequel volume variable évolue dans le temps et permet ainsi d'atténuer les pulsations d'émission des gaz d'échappement du cylindre dédié 13.
  • Cette variation du volume du cylindre 90 est ici réalisée par le déplacement d'un piston formant une paroi mobile dans le cylindre lequel piston est ici entraîné mécaniquement par la rotation du moteur. Le piston du cylindre 90 est ici entraîné par l'arbre à cames. En variante le piston peut être entraîné par un actionneur commandé par le calculateur moteur. En variante encore, le cylindre 90 présente un volume variable par déplacement d'une paroi mobile dans le cylindre laquelle paroi n'est pas entrainée par le moteur mais simplement mue par la poussée de la pression des gaz d'échappement. Une telle paroi mobile peut par exemple être constituée par un piston passif ou encore par une paroi déformable, lesquels sont par exemple rappelés vers une position de repos par un ressort ou encore par une contre-pression.
  • Le volume du cylindre de distribution 90 peut ici varier au cours d'un cycle moteur entre un volume nul et un volume correspondant à 75% du volume maximum du cylindre dédié 13.
  • Lors de la phase d'échappement du cylindre dédié 13, le volume variable va augmenter afin d'atténuer le pic de pression créé dans cette phase. Il va alors jouer un rôle de tampon en stockant une partie des gaz EGR expulsés. Une fois la phase d'échappement du cylindre 13 terminée, le volume va alors progressivement être réduit jusqu'à atteindre un volume nul à la prochaine ouverture des soupapes d'échappement du cylindre dédié 13. Le volume est progressivement réduit sur les trois phases moteur consécutives à la phase d'expulsion du cylindre 13 de sorte à pousser continuellement les gaz EGR contenus dans le collecteur variable constitué par le cylindre 90 en direction du répartiteur 20. La loi de volume est définie ainsi par l'orientation des cames de manière à assurer un débit de gaz EGR qui est constant vers l'admission sur l'ensemble du cycle moteur.
  • Un tel dispositif permet d'améliorer la répartition temporelle de la pulsation EGR et de s'affranchir du risque de disparité de taux de gaz d'échappement réintroduit de cylindre à cylindre et élimine ainsi les risques d'acyclisme de couple, les émissions de polluants et la consommation de carburant. Un tel dispositif permet en outre de supprimer le mélangeur d'air et de gaz EGR sur la ligne de réintroduction, permettant ainsi de réduire encore le coût de réalisation du moteur.

Claims (10)

  1. Moteur à combustion de véhicule automobile à réintroduction de gaz d'échappement, le moteur comprenant un bloc moteur (10) lequel bloc moteur (10) est réalisé sous la forme d'un seul bloc continu de matière, le moteur comprenant une série de cylindres de combustion constituant des cavités du bloc moteur, un organe d'admission d'air frais (20) en direction d'un ou plusieurs cylindres de combustion (11,12,13) et une ligne de réintroduction de gaz d'échappement (40) s'étendant depuis au moins un cylindre de combustion (13) jusqu'à l'organe d'admission (20), le moteur comprenant une enceinte de stockage intermédiaire (90) de gaz d'échappement émis par ledit au moins un cylindre de combustion (13) dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20), laquelle enceinte de stockage intermédiaire (90) est en connexion fluidique avec la ligne de réintroduction de gaz d'échappement (40), l'enceinte de stockage intermédiaire (90) présentant une paroi mobile, caractérisé en ce que l'enceinte de stockage intermédiaire est une cavité du bloc moteur.
  2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi mobile (95) est entraînée selon des mouvements cycliques de même cadence que les combustions dudit au moins un cylindre de combustion (13) dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20).
  3. Moteur à combustion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi mobile est constituée par un piston.
  4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur comporte un arbre à cames entraînant des soupapes des cylindres de combustion (11,12,13) et la paroi mobile est entraînée par l'arbre à cames.
  5. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur comporte au moins un cylindre (13) dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission (20).
  6. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cylindre de combustion (13) dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission (20) est disposé de telle sorte qu'aucun cylindre de combustion n'est présent dans le bloc moteur (10) entre le cylindre de combustion (13) dont les gaz d'échappement sont entièrement réintroduits dans l'organe d'admission (20) et ladite enceinte de stockage intermédiaire (90).
  7. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte de stockage intermédiaire (90) est disposée de telle sorte que l'ensemble des cylindres de combustion (11,12,13) du moteur se situe d'un même côté de l'enceinte de stockage intermédiaire (90), de sorte que l'enceinte de stockage intermédiaire (90) est disposée à une extrémité du bloc moteur (10).
  8. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte de stockage intermédiaire (90) est réalisée dans une cavité de forme cylindrique.
  9. Moteur à combustion selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est configuré de telle sorte que l'enceinte de stockage intermédiaire (90) décrit une augmentation de volume de manière simultanée à une phase d'échappement dudit au moins un cylindre de combustion (13) dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20).
  10. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un cylindre (14) dont des gaz d'échappement sont réintroduits dans l'organe d'admission (20) est un cylindre à fonctionnement à richesse supérieure à 1, notamment de sorte qu'il produit des gaz d'échappement chargés en hydrogène.
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