EP3482057A1 - Moteur avec recirculation optionnelle de gaz d'échappement - Google Patents

Moteur avec recirculation optionnelle de gaz d'échappement

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Publication number
EP3482057A1
EP3482057A1 EP17740431.6A EP17740431A EP3482057A1 EP 3482057 A1 EP3482057 A1 EP 3482057A1 EP 17740431 A EP17740431 A EP 17740431A EP 3482057 A1 EP3482057 A1 EP 3482057A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder head
recirculation
duct
exhaust
egr
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Withdrawn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
EP17740431.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dimitri BASTAERT
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.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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 PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP3482057A1 publication Critical patent/EP3482057A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • 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
    • F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
    • 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
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/005—Plugs
    • 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
    • F02M26/41—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories characterised by the arrangement of the recirculation passage in relation to the engine, e.g. to cylinder heads, liners, spark plugs or manifolds; characterised by the arrangement of the recirculation passage in relation to specially adapted combustion chambers

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with an optional recirculation of exhaust gas, that is to say, allowing adaptation to such engine recirculation for equipping a motor vehicle.
  • Such an engine implements optional means of exhaust gas recirculation to move from a so-called “closed” state to recycling to a state called “open” to recycling, depending on the intended destination for this engine.
  • the antipollution standards induce an increased need for exhaust gas recirculation systems known as EGR (acronym for "Exhausted Gas Recirculation” in English terminology) and / or catalyst systems for limiting the oxides of nitrogen and soot (including for example particle filters).
  • EGR exhaust gas recirculation systems
  • catalyst systems for limiting the oxides of nitrogen and soot (including for example particle filters).
  • the invention relates to the use of EGR recirculation systems.
  • Exhaust gas recirculation is a known technique for cleaning up internal combustion engines by re-circulating the exhaust gas at the intake in order to reduce the nitrogen oxides. More specifically, this technique consists in reinjecting part of the exhaust gas containing NOx nitrogen oxides (N0 2, N0 3, N 2 0) in the engine combustion chambers. The oxygen content required for combustion is then reduced and the combustion temperature reduced because the nitrogen oxides have a higher heat capacity than oxygen, which reduces overall the amount of NOx produced as well as their emission.
  • the proportion of the exhaust gas recirculated is adapted to each engine and to each operating regime in order to respect the balance between the emissions of nitrogen oxides and particles.
  • EGR valve In order to inject the intake a specific amount of gas taken from the exhaust according to the operating conditions of the engine at each moment, a valve called EGR valve is controlled by the engine computer.
  • the EGR valve closes or opens the line connecting the exhaust gas manifold to the gas intake manifold in the engine.
  • Various embodiments of this EGR recirculation technique have been developed, for example by choosing a recirculation of the exhaust gas externally to the cylinder head or internally to this cylinder head.
  • Another option relates to the high or low pressure of recirculating gases in connection with a turbocharger turbine arranged at the outlet of the exhaust manifold of the cylinder head.
  • the recirculation is carried out by taking the gas upstream of the turbine, and by re-injecting it into the compressed air by the compressor downstream of this compressor.
  • the recirculation is carried out by sampling gases downstream of the turbine to reinject them into the air upstream of the supercharging air compressor.
  • Low pressure recirculation requires a longer circuit than high pressure recirculation and requires the installation of a particulate filter upstream of the sample. This filter prevents premature wear of the compressor and ensures a recycling of particulate free gases.
  • EGR recirculation makes it possible to limit the emission of gaseous pollutants and compliance with the anti-pollution standards of certain countries, but the recirculation circuit tends to become fouled by excess reinjected gas, which causes the release of black fumes. and engine fouling. As a result, EGR recirculation is not installed on all motor vehicles and the mandatory nature of this facility depends on national regulations on emission standards.
  • the main purpose of the invention is therefore to propose, in a given engine, a base yoke that can easily be adapted according to engine demand with or without EGR recirculation.
  • the invention provides a cylinder head internal EGR recirculation closed or not at the time of manufacture of the cylinder head.
  • the subject of the present invention is an internal combustion engine equipped with a cylinder head comprising cylinder heads, each cylinder head being connected on the one hand to an air intake duct and, on the other hand, to an outlet duct belonging to a gas exhaust part in which the outlet ducts are joined to form an exhaust manifold.
  • the cylinder head is traversed by an exhaust gas recirculation duct extending between an inner end formed in a wall of the exhaust part, and an outer end opening out of the cylinder head adapted to be connected to a circuit of recirculation in connection with the air intake ducts.
  • the exhaust gas recirculation duct is obstructed by at least one plug arranged integrally with the duct.
  • An advantage of a plug obstruction is to be easily removed and thus convert the cylinder head to a cylinder head adapted to an engine equipped with an EGR recirculation circuit.
  • a stopper is arranged in at least one inner and outer end zone of the recirculation duct;
  • the cap is made of a material selected from cast iron, steel and aluminum;
  • the plug is secured to the conduit by a selected technology between welding, sintering and gluing;
  • the cylinder head is formed of two adjoining blocks assembled mechanically, a cylinder block incorporating the cylinders and the inlet / outlet ducts and a manifold block incorporating the exhaust manifold, the recirculation duct passing through these two blocks.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with a motor as defined above, and to a method using such a motor. This process comprises the following steps:
  • the cylinder head body is directed either towards an obstruction line of the exhaust gas recirculation duct by at least one plug and machining of this at least one plug, or towards a line of cylinder head outlet to be mounted on an EGR type gas recirculation engine.
  • the method according to the invention can also be implemented with an initial plugging EGR conduit and, according to the order, the cylinder head body is directed either to a machining line of the at least one plug to remove it from the EGR conduit, to mount the cylinder head on an EGR type gas recirculation engine, either to the output line to be mounted on a motor without EGR recirculation.
  • the cylinder head body is directed either to a machining line of the at least one plug to remove it from the EGR conduit, to mount the cylinder head on an EGR type gas recirculation engine, either to the output line to be mounted on a motor without EGR recirculation.
  • the closure of the duct is made by machining material from the foundry at the inner and outer ends of the recirculation duct;
  • the casting of the cylinder head is carried out either in a one-piece body or by assembling two separately molded blocks, a cylinder block incorporating the cylinder heads and the inlet / outlet ducts and a manifold block incorporating the exhaust manifold;
  • the cylinder head and manifold blocks are assembled by a technique chosen between screwing, riveting and welding.
  • FIG. 1 is a schematic view of a motor portion without EGR recirculation and having a cylinder head sectional view having a closed recirculation duct according to the invention
  • FIG. 3 a logic diagram for implementing a method according to the invention.
  • a body 1 of the motor cylinder head 10 is traversed by three cylinder heads 4 aligned in the plane "P" in which the cylinder head 10 is a sectional view .
  • the cylinder heads 4 are connected to air intake ducts 2 and, in contrast, to exhaust outlet ducts 3.
  • Each intake duct 2 is arranged between a cylinder head 4 and a distributor intake 20 common to the three intake ducts 2 and arranged out of the cylinder head 10.
  • the ducts intake 2 enter the body 1 through an intake wall 2A.
  • the exhaust outlet ducts 3 are arranged between the cylinder heads 4 and an exhaust manifold 30 disposed substantially in the cylinder head 1.
  • the exhaust manifold 30 and its exhaust ducts 3 form an exhaust portion 31.
  • the cylinder head 1 is also traversed by an exhaust gas recirculation duct 50, said EGR duct, having an inner end 51, formed in the wall of the exhaust portion 31 - the wall of a exhaust duct 3 in the illustrated example - and an outer end 52 opening out of the cylinder head body 1 by the inlet wall 2A.
  • the EGR conduit 50 is obstructed by a plug 61 arranged in an end zone Z1 adjacent to the inner end 51 of the EGR conduit 50, and by a plug 62 arranged in an adjacent end zone Z2. at the outer end 52 of the EGR conduit 50.
  • the plugs 61 and 62 are arranged in the foundry in the two end zones Z1 and Z2 of the EGR conduit. They are therefore advantageously made of the same metal as the cylinder head 10 and are then fused to the cylinder head body 10.
  • these plugs 61 and 62 may be constituted by a metal or alloy different from that of the cylinder head 10, for example cast iron or steel if the cylinder head 10 is aluminum.
  • the plugs can then be secured to the cylinder head 10 by sintering, welding or gluing using a glue resistant to high temperatures.
  • the motor operation is provided here without EGR recirculation.
  • the cylinder head 10 is connected to an intake circuit C A and an exhaust circuit C E as described below.
  • the air (arrow F1) passes first into a filter 1 1 and then successively (arrow F2), via a conduit 13, in a compressor 14a of a turbocharger 14, a cooling exchanger 12 and in the inlet manifold 20 (arrow F3), before entering the air intake ducts 2.
  • An adjustment valve 17 is inserted in the duct 13 to regulate the air intake flow rate .
  • the cylinder head 10 'of the schematic view of Figure 2 shows the cylinder head 10 of Figure 1, this time formed of two contiguous assembled blocks - a cylinder block 1 A and a collector block 1 B - to facilitate operations demolding, as well as the intake circuits C A and exhaust C E of Figure 1.
  • the cylinder head operates in EGR recirculation mode.
  • the EGR conduit 50 is closed by no plug and is derived from the foundry of each of the blocks 1 A and 1 B.
  • a recirculation circuit, said EGR circuit, 55 complements the treatment equipment exhaust gases by recirculation to the inlet distributor 20.
  • the EGR circuit 55 comprises, besides the EGR conduit 50, an EGR valve 56 mounted at the outer end 52 of the conduit 50 and intended to regulate the flow of the recirculation gas coming from the EGR conduit 50. (arrow F4) in conjunction with a computer managing the engine.
  • the EGR circuit 55 also comprises a recirculation duct 57 which connects the outer end 52 of the EGR duct 50 to the inlet distributor 20 via a heat exchanger 58 intended to lower the temperature of the recycled gas.
  • the removal of the two plugs 61 and 62 makes it possible to transform a cylinder head intended for a motor without EGR recirculation into a cylinder head intended for a motor with EGR recirculation.
  • An example of a method implementing a yoke as defined above comprises the following steps, as illustrated by the logic diagram of FIG. 3.
  • the molding of a bolt body 10 is first made in FIG. casting from a mold in which fusible cores are arranged at dedicated locations to form volumes without material dedicated to equipment (step 100).
  • This recirculation duct EGR 50 extends into the cylinder head 10 between its inner end 51 formed in an outlet duct wall 3 (or exhaust manifold 30) and its outer end 52 opening into the intake wall 2A (see Figure 1).
  • the bolt body is directed:
  • the cylinder head is intended to be mounted on a motor without EGR recirculation equipment (line 140);
  • Another example of implementation of the method according to the invention comprises the following steps, as illustrated by the logic diagram of Figure 4.
  • the molding steps 100 'and demolding 1 10' with melting then withdrawal of cores are conducted identically to those of the previous implementation, with the exception of the formation of plugs at the ends of the EGR conduit 50 (see Figure 1) from the molding step.
  • the bolt body is directed:
  • the cylinder head being intended to be mounted on an EGR gas recirculation engine (step 140');
  • step 150 ' to a cylinder head output line to be mounted on a motor without gas recirculation (step 150 ').
  • this implementation mode uses a final machining step 130 'while the previous implementation mode uses a final stopper step 130 to allow, in both cases, to choose between a mounting of cylinder head EGR recirculation or breech assembly without EGR recirculation.
  • this cylinder head can also be used with an EGR duct clogged or not clogged.
  • the cylinder head can be equipped with the number of cylinder heads adapted to the engine, for example between 2 and 8 or more.
  • the plugs may be fixable by sintering or gluing.
  • the material constituting the cap may be any material fixable on the cylinder head and able to withstand the conditions of heat and pressure of the medium where they are arranged, in particular cast iron, steel, aluminum or equivalent.
  • the collector may be of a material different from that of the cylinder head, these materials being compatible for fixing the collector resistant to the operating conditions of the cylinder head.
  • the invention applies to any type of engine, running on diesel or gasoline, installed in a motor vehicle, but also in a means of transport by rail, sea, in an industrial machine or in a fixed generator.

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion interne muni d'une culasse (10) comportant des têtes de cylindres (4), chaque tête de cylindre (4) étant reliée d'une part à un conduit d'admission d'air (2) et, d'autre part, à un conduit de sortie (3) appartenant à une partie d'échappement des gaz (31) dans laquelle les conduits de sortie (3) sont réunis pour former un collecteur d'échappement (30). La culasse (10) est traversée par un conduit (50) de recirculation des gaz d'échappement s'étendant entre une extrémité interne (51) formée dans une paroi de la partie échappement (31), et une extrémité externe (52) débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation en liaison avec les conduits d'admission d'air (2). Le conduit de recirculation (50) des gaz d'échappement est obstrué par deux bouchons optionnels (61, 62) agencés solidairement au conduit (50).

Description

MOTEUR AVEC RECIRCULATION OPTIONNELLE DE GAZ D'ÉCHAPPEMENT
[0001] L'invention se rapporte à un moteur à combustion interne avec une recirculation optionnelle de gaz d'échappement, c'est-à-dire permettant une adaptation à une telle recirculation de moteur destiné à équiper un véhicule automobile. Un tel moteur met en œuvre des moyens optionnels de recirculation de gaz d'échappement permettant de passer d'un état dit « fermé » au recyclage à un état dit « ouvert» au recyclage, en fonction de la destination prévue pour ce moteur.
[0002] Les normes antipollution induisent un besoin accru en systèmes de recirculation des gaz d'échappement dits EGR (acronyme de « Exhausted Gaz Recirculation » en terminologie anglaise) et/ou en systèmes catalyseurs permettant de limiter les oxydes d'azotes et les suies (incluant par exemple des filtres à particules). L'invention concerne l'utilisation des systèmes de recirculation EGR.
[0003] La recirculation des gaz d'échappement est une technique connue de dépollution des moteurs à combustion interne par remise en circulation des gaz d'échappement à l'admission afin de diminuer les oxydes d'azote. Plus précisément, cette technique consiste à réinjecter une partie des gaz d'échappement contenant des oxydes d'azote NOx (N02, N03, N20) dans les chambres de combustion du moteur. Le taux d'oxygène nécessaire à la combustion est alors diminué et la température de combustion réduite car les oxydes d'azote ont une capacité calorifique plus élevée que l'oxygène, ce qui réduit globalement la quantité de Nox produits ainsi que leur émission. La proportion des gaz d'échappement remis en circulation est adaptée à chaque moteur et à chaque régime de fonctionnement afin de respecter l'équilibre entre les émissions d'oxydes d'azotes et de particules.
[0004] Afin d'injecter à l'admission une quantité déterminée de gaz prélevée à l'échappement selon les conditions de fonctionnement du moteur à chaque instant, une soupape appelée vanne EGR est pilotée par le calculateur du moteur. La vanne EGR ferme ou ouvre en conséquence la canalisation reliant le collecteur d'échappement des gaz au collecteur d'admission des gaz dans le moteur. [0005] Différents modes de réalisation de cette technique de recirculation EGR ont été développés, par exemple en choisissant une recirculation des gaz d'échappement de manière externe à la culasse ou de manière interne à cette culasse.
[0006] Une autre option concerne la pression haute ou basse des gaz en recirculation en liaison avec une turbine de turbocompresseur agencée en sortie du collecteur d'échappement de la culasse. A haute pression, la recirculation s'effectue en prélevant le gaz en amont de la turbine, et en le réinjectant dans l'air comprimé par le compresseur en aval de ce compresseur.
[0007] A basse pression, la recirculation s'effectue en prélevant des gaz en aval de la turbine pour les réinjecter dans l'air en amont du compresseur d'air de suralimentation. La recirculation à basse pression requiert un circuit plus long que la recirculation à haute pression et nécessite la mise en place d'un filtre à particules en amont du prélèvement. Ce filtre permet d'éviter une usure prématurée du compresseur et assure un recyclage de gaz exempts de particules.
[0008] La recirculation EGR permet de limiter l'émission de gaz polluants et le respect des normes antipollution de certains pays, mais le circuit de recirculation a tendance à s'encrasser par excès de gaz réinjecté, ce qui provoque le dégagement de fumées noires et un encrassement du moteur. En conséquence, la recirculation EGR n'est pas installée sur tous les véhicules automobiles et le caractère obligatoire de cette installation dépend des réglementations nationales sur les normes antipollution.
[0009] Un exemple de recirculation externe à la culasse et à haute pression améliorée est décrit dans le document de brevet CN1 046961 17A ou encore FR 2 892 770. Dans ce document, le système de recirculation EGR d'un moteur est agencé avec plusieurs vannes permettant un nettoyage de circuit de recirculation EGR pour éviter son encrassement, par action mécanique et/ou thermique, mais sans consommation d'électricité. Lesdites vannes, par leurs ouvertures et/ou fermetures, permettent d'organiser plusieurs modes de fonctionnement de recirculation EGR dans ce moteur: la recirculation EGR peut être désactivée, ou activé en phase de dépollution, ou encore activé en phase de décrassage. [0010] Un autre exemple de recirculation EGR est présenté dans le document de brevet FR 2 997 953. Selon ce document, la recirculation est interne à la culasse, ce qui apporte une économie de place et une simplification de la fabrication du moteur.
[0011] Cependant, le principe d'une recirculation EGR n'est pas toujours préconisé, ni obligatoire, voire interdit, et son installation sur un véhicule automobile est dès lors aléatoire en fonction des pays de marché, alors que le même véhicule automobile est vendu.
[0012] Or aucun des documents cités ne répond à ce problème d'adaptation de la fabrication des moteurs à recirculation EGR selon les besoins du marché. L'invention a donc pour objectif principal de proposer, dans un moteur donné, une culasse de base pouvant être aisément adaptée en fonction de la demande en moteur avec ou sans recirculation EGR. Pour ce faire, l'invention prévoit une culasse à conduit interne de recirculation EGR obturé ou non au moment de la fabrication de cette culasse.
[0013] A cet effet, la présente invention a pour objet un moteur à combustion interne muni d'une culasse comportant des têtes de cylindres, chaque tête de cylindre étant reliée d'une part à un conduit d'admission d'air et, d'autre part, à un conduit de sortie appartenant à une partie d'échappement des gaz dans laquelle les conduits de sortie sont réunis pour former un collecteur d'échappement. De plus, la culasse est traversée par un conduit de recirculation des gaz d'échappement s'étendant entre une extrémité interne formée dans une paroi de la partie échappement, et une extrémité externe débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation en liaison avec les conduits d'admission d'air. Dans cette culasse, le conduit de recirculation des gaz d'échappement est obstrué par au moins un bouchon agencé solidairement au conduit.
[0014] Un avantage d'une obstruction par bouchon est de pouvoir être retiré aisément et ainsi de convertir la culasse en une culasse adaptée à un moteur équipé d'un circuit de recirculation EGR.
[0015] Selon des formes de mise en œuvre avantageuses : - un bouchon est agencé dans au moins une zone d'extrémité interne et externe du conduit de recirculation ;
- le bouchon est constitué d'un matériau choisi entre fonte, acier et aluminium;
- le bouchon est solidarisé au conduit par une technologie choisie entre soudage, frittage et collage;
- la culasse est formée de deux blocs jointifs assemblés mécaniquement, un bloc culasse intégrant les cylindres et les conduits d'entrée / sortie et un bloc collecteur intégrant le collecteur des gaz d'échappement, le conduit de recirculation traversant ces deux blocs.
[0016] L'invention se rapporte également à un véhicule automobile équipé d'un moteur tel que défini ci-dessus, ainsi qu'à un procédé mettant en œuvre d'un tel moteur. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
- moulage en fonderie d'un corps de culasse de moteur à partir d'un moule comportant des noyaux fusibles disposés aux emplacements de cylindres et de conduits pour former des conduits d'admission d'air et de sortie reliés aux têtes de cylindres, les conduits de sortie étant réunis par un collecteur d'échappement pour constituer une partie d'échappement des gaz, et d'un conduit de recirculation des gaz d'échappement s'étendant dans la culasse avec une extrémité interne formée dans la paroi de la partie d'échappement et une extrémité externe débouchant hors de la culasse ;
- fusion des noyaux, démoulage du corps de culasse et retrait des noyaux;
- selon la commande de fabrication, le corps de culasse est dirigé soit vers une ligne d'obstruction du conduit de recirculation des gaz d'échappement par au moins un bouchon et d'usinage de ce au moins un bouchon, soit vers une ligne de sortie de culasse pour être montée sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR.
[0017] Le procédé selon l'invention peut également être mis en œuvre avec un bouchage initial de conduit EGR puis, selon la commande, le corps de culasse est dirigé soit vers une ligne d'usinage du au moins un bouchon pour le retirer du conduit EGR, afin de monter la culasse sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR, soit vers la ligne de sortie pour être montée sur un moteur sans recirculation EGR. [0018] Selon des modes de mise en œuvre avantageux:
le bouchage du conduit est réalisé par usinage de matière issue de fonderie aux extrémités interne et externe du conduit de recirculation;
le moulage en fonderie de la culasse est réalisé soit en un corps d'une seule pièce soit par l'assemblage de deux blocs moulés séparément, un bloc culasse intégrant les têtes de cylindre et les conduits d'entrée / sortie et un bloc collecteur intégrant le collecteur des gaz d'échappement;
les blocs culasse et collecteur sont assemblés par une technique choisie entre vissage, rivetage et soudage.
[0019] Dans le présent texte, les qualificatifs « interne » et « externe » se réfèrent à la position d'éléments par rapport à la culasse. Sur les figures, des éléments identiques ou analogues sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) de la description qui le cite(nt).
[0020] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :
- la figure 1 , une vue schématique d'une partie de moteur sans recirculation EGR et comportant une culasse vue en coupe ayant un conduit de recirculation obturé selon l'invention;
- la figure 2, la vue schématique en coupe de la figure 1 sans bouchon, la culasse étant alors adaptée à la recirculation des gaz d'un moteur possédant une recirculation EGR,
- la figure 3, un logigramme de mise en œuvre d'un procédé selon l'invention, et
- la figure 4, un logigramme d'une mise en œuvre alternative du procédé selon l'invention.
[0021] En référence à la vue schématique de partie de moteur de la figure 1 , un corps 1 de culasse de moteur 10 est traversé par trois têtes de cylindre 4 alignées dans le plan « P » dans lequel la culasse 10 est vue de coupe. Les têtes de cylindre 4 sont reliées à des conduits d'admission d'air 2 et, de manière opposée, à des conduits de sortie d'échappement 3. Chaque conduit d'admission 2 est agencé entre une tête de cylindre 4 et un répartiteur d'admission 20 commun aux trois conduits d'admission 2 et agencé hors de la culasse 10. Les conduits d'admission 2 pénètrent dans le corps 1 par une paroi d'admission 2A. De plus, les conduits de sortie d'échappement 3 sont agencés entre les têtes de cylindre 4 et un collecteur d'échappement 30 disposé sensiblement dans le corps de culasse 1 . Le collecteur d'échappement 30 et ses conduits d'échappement 3 forment une partie d'échappement 31 .
[0022] Le corps de culasse 1 est également traversé par un conduit de recirculation des gaz d'échappement 50, dit conduit EGR, comportant une extrémité interne 51 , formée dans la paroi de la partie d'échappement 31 - la paroi d'un conduit d'échappement 3 dans l'exemple illustré - et une extrémité externe 52 débouchant hors du corps de culasse 1 par la paroi d'admission 2A. Conformément à l'invention, le conduit EGR 50 est obstrué par un bouchon 61 agencé dans une zone d'extrémité Z1 adjacente à l'extrémité interne 51 du conduit EGR 50, et par un bouchon 62 agencé dans une zone d'extrémité Z2 adjacente à l'extrémité externe 52 du conduit EGR 50.
[0023] Les bouchons 61 et 62 sont disposés en fonderie dans les deux zones d'extrémité Z1 et Z2 du conduit EGR. Ils sont donc avantageusement constitués du même métal que la culasse 10 et sont alors soudés par fusion au corps de culasse 10. Alternativement, ces bouchons 61 et 62 peuvent être constitués par un métal ou un alliage différent de celui de la culasse 10, par exemple en fonte ou en acier si la culasse 10 est en aluminium. Les bouchons peuvent alors être solidarisés à la culasse 10 par frittage, soudage ou collage en utilisant une colle résistante aux hautes températures.
[0024] Le fonctionnement moteur est prévu ici sans recirculation EGR. La culasse 10 est reliée à un circuit d'admission CA et à un circuit d'échappement CE de la manière décrite ci-après. Dans le circuit d'admission CA, l'air (flèche F1 ) passe d'abord dans un filtre 1 1 puis successivement (flèche F2), via un conduit 13, dans un compresseur 14a d'un turbocompresseur 14, un échangeur de refroidissement 12 et dans le répartiteur d'admission 20 (flèche F3), avant d'entrer dans les conduits d'admission d'air 2. Une vanne de réglage 17 est insérée dans le conduit 13 pour réguler le débit d'admission d'air.
[0025] Dans le circuit d'échappement CE, les gaz d'échappement sortent du collecteur d'échappement 30 pour être détendus par la turbine 14b du turbocompresseur 14 puis, via un conduit 15, pour être traités par un équipement de dépollution 16 intégrant un catalyseur et un filtre à particules, avant d'être conduits à la ligne d'échappement LE.
[0026] La culasse 10' de la vue schématique de la figure 2 reprend la culasse 10 de la figure 1 , cette fois formée de deux blocs jointifs assemblés - un bloc culasse 1 A et un bloc collecteur 1 B - afin de faciliter les opérations de démoulage, ainsi que les circuits d'admission CA et d'échappement CE de la figure 1 . Dans cet exemple illustré, la culasse fonctionne en mode de recirculation EGR. Pour ce faire, le conduit EGR 50 n'est obturé par aucun bouchon et est issu de fonderie de chacun des blocs 1 A et 1 B. De plus, un circuit de recirculation, dit circuit EGR, 55 vient compléter l'équipement de traitement des gaz d'échappement par recirculation vers le répartiteur d'admission 20.
[0027] Dans l'exemple illustré, le circuit EGR 55 comporte, outre le conduit EGR 50, une vanne EGR 56 montée à l'extrémité externe 52 du conduit 50 et destinée à réguler le débit du gaz de recirculation venant du conduit EGR 50 (flèche F4) en liaison avec un calculateur gérant le moteur. Le circuit EGR 55 comporte également un conduit de recirculation 57 qui relie l'extrémité externe 52 du conduit EGR 50 au répartiteur d'admission 20 via un échangeur de chaleur 58 destiné à abaisser la température du gaz recyclé.
[0028] Ainsi le retrait des deux bouchons 61 et 62 permet de transformer une culasse destinée à un moteur sans recirculation EGR en une culasse destinée à un moteur avec recirculation EGR.
[0029] Un exemple de procédé mettant en œuvre une culasse telle que définie ci-dessus comporte les étapes suivantes, telles qu'illustrées par le logigramme de la figure 3. Le moulage d'un corps de culasse 10 est d'abord réalisé en fonderie à partir d'un moule dans lequel des noyaux fusibles sont agencés à des emplacements dédiés pour former des volumes sans matière dédiés aux équipements (étape 100).
[0030] Ces équipements sont constitués par les cylindres 4, les conduits d'admission 2 et de sortie d'échappement 3, le collecteur d'échappement 30 et le conduit de recirculation des gaz d'échappement 50. Ce conduit de recirculation EGR 50 s'étend dans la culasse 10 entre son extrémité interne 51 , formée dans une paroi de conduit de sortie 3 (ou du collecteur d'échappement 30) et son extrémité externe 52 débouchant dans la paroi d'admission 2A (cf. figure 1 ).
[0031] Puis l'opération de fusion du corps de culasse 1 en aluminium dans l'exemple est implémentée en fonderie, les noyaux étant ensuite démoulés afin de définir les équipements ci-dessus (étape 1 10). Selon le pavé de commande 120, le corps de culasse est dirigé :
soit vers une ligne d'obstruction du conduit de recirculation des gaz d'échappement (ligne 130) par l'intégration de deux bouchons d'aluminium aux extrémités 51 et 52 du conduit EGR 50 et l'usinage de ces bouchons;
- dans ce cas, la culasse est destinée à être montée sur un moteur sans équipement de recirculation EGR (ligne 140) ;
soit vers une ligne de sortie de la culasse 10 pour être montée sur un moteur à recirculation de gaz EGR (ligne 150).
[0032] Un autre exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes, telles qu'illustrées par le logigramme de la figure 4. Les étapes de moulage 100' et de démoulage 1 10' avec fusion puis retrait des noyaux sont conduites de manière identique à celles due la mise en œuvre précédente, à l'exception de la formation de bouchons aux extrémités du conduit EGR 50 (cf. figure 1 ) dès l'étape de moulage.
[0033] Selon le pavé de commande de fabrication 120', similaire au pavé 120, le corps de culasse est dirigé :
- soit vers une ligne d'usinage pour supprimer les bouchons du conduit de recirculation des gaz d'échappement (étape 130'), la culasse étant destinée à être montée sur un moteur à recirculation de gaz EGR (étape 140') ;
- soit vers une ligne de sortie de culasse pour être montée sur un moteur sans recirculation de gaz (étape 150').
[0034] Ainsi, ce mode de mise en œuvre utilise une étape finale d'usinage 130' alors que le mode de mise en œuvre précédent utilise une étape finale de bouchage 130 pour permettre, dans les deux cas, de choisir entre un montage de culasse en recirculation EGR ou un montage de culasse sans recirculation EGR.
[0035] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, dans le cas où le corps de culasse est formé de deux blocs, un bloc culasse et un bloc collecteur, cette culasse est utilisable également avec un conduit EGR bouché ou non bouché. La culasse peut être équipée du nombre de têtes de cylindre adapté au moteur, par exemple entre 2 et 8 voire plus.
[0036] Par ailleurs, on peut également fixer les bouchons par frittage ou par collage. De plus, le matériau constituant du bouchon peut être de toute matière fixable sur la culasse et capable de résister aux conditions de chaleur et de pression du milieu où ils sont agencés, en particulier en fonte, acier, aluminium ou équivalent. De même, le collecteur peut être d'un matériau différent de celui de la culasse, ces matériaux étant compatibles pour une fixation du collecteur résistant aux conditions de fonctionnement de la culasse.
[0037] En outre, l'invention s'applique à tout type de moteur, fonctionnant au diesel ou à l'essence, installé dans un véhicule automobile, mais aussi dans un moyen de transport ferré, maritime, dans une machine industrielle ou dans un groupe électrogène fixe.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Moteur à combustion interne muni d'une culasse (10, 10') comportant des têtes de cylindres (4), chaque tête de cylindre (4) étant reliée d'une part à un conduit d'admission d'air (2) et, d'autre part, à un conduit de sortie (3) appartenant à une partie d'échappement des gaz (31 ) dans laquelle les conduits de sortie (3) sont réunis pour former un collecteur d'échappement (30), la culasse (10, 10') étant traversée par un conduit (50) de recirculation des gaz d'échappement s'étendant entre une extrémité interne (51 ) formée dans une paroi de la partie échappement (31 ), et une extrémité externe (52) débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation (55) en liaison avec les conduits d'admission d'air (2), caractérisé en ce que, dans cette culasse (10, 10'), le conduit de recirculation (50) des gaz d'échappement est obstrué par au moins un bouchon (61 , 62) agencé solidairement au conduit (50).
2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1 , dans lequel le bouchon (61 , 62) est agencé dans au moins une zone d'extrémité interne (Z2) et externe (Z1 ) du conduit de recirculation (50).
3. Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le bouchon (61 , 62) est constitué d'un matériau choisi entre fonte, acier et aluminium.
4. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la culasse (10') est formée de deux blocs jointifs assemblés mécaniquement, un bloc culasse (1 A) intégrant les cylindres (4) et les conduits d'entrée / sortie (2, 3) et un bloc collecteur (1 B) intégrant le collecteur des gaz d'échappement (30), et le conduit de recirculation (50) traversant ces deux blocs (1 A, 1 B).
5. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
6. Procédé de réalisation de moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- moulage en fonderie (100) d'un corps (1 ; 1 A, 1 B) de culasse (10, 10') de moteur à partir d'un moule comportant des noyaux fusibles disposés aux emplacements de cylindres et de conduits pour former des conduits d'admission d'air (2) et de sortie (3) reliés aux têtes de cylindres (4), les conduits de sortie (3) étant réunis par un collecteur d'échappement (30) pour constituer une partie d'échappement des gaz (31 ), et d'un conduit de recirculation des gaz d'échappement (50) s'étendant dans la culasse (10, 10') avec une extrémité interne (51 ) formée dans la paroi de la partie d'échappement (31 ) et une extrémité externe (52) débouchant hors de la culasse (10, 10');
- fusion des noyaux, démoulage du corps de culasse (1 ; 1 A, 1 B) et retrait des noyaux (1 10) ;
- selon la commande de fabrication (120), le corps de culasse (1 ) est dirigé soit vers une ligne d'obstruction (130) du conduit de recirculation (50) des gaz d'échappement par au moins un bouchon (61 , 62) et d'usinage du au moins un bouchon (140), soit vers une ligne de sortie de culasse pour être montée sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR (150).
7. Procédé de réalisation de moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel des étapes de moulage (100') et de démoulage (1 10') sont conduites selon la revendication précédente avec un bouchage initial de conduit EGR (50) puis, selon une étape de commande de fabrication (120'), le corps de culasse est dirigé soit vers une ligne d'usinage du au moins un bouchon pour le retirer du conduit EGR (130'), afin de monter la culasse sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR (140'), soit vers une ligne de sortie pour être montée sur un moteur sans recirculation EGR (150').
8. Procédé de réalisation de moteur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le bouchage du conduit (50) est réalisé par usinage de matière issue de fonderie aux extrémités interne (Z2) et externe (Z1 ) du conduit de recirculation (50).
9. Procédé de réalisation de moteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le moulage en fonderie de la culasse (10, 10') est réalisé soit en un corps d'une seule pièce (1 ) soit par l'assemblage de deux blocs moulés séparément, un bloc culasse (1 A) intégrant les têtes de cylindre (4) et les conduits d'entrée / sortie (2, 3) et un bloc collecteur (1 B) intégrant le collecteur (30) des gaz d'échappement.
10. Procédé de réalisation de moteur selon la revendication précédente, dans lequel les blocs culasse (1 A) et collecteur (1 B) sont assemblés par une technique choisie entre vissage, rivetage et soudage.
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