EP3580442A1 - Culasse comprenant un ensemble d'injection de gaz d'échappement - Google Patents

Culasse comprenant un ensemble d'injection de gaz d'échappement

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Publication number
EP3580442A1
EP3580442A1 EP18706803.6A EP18706803A EP3580442A1 EP 3580442 A1 EP3580442 A1 EP 3580442A1 EP 18706803 A EP18706803 A EP 18706803A EP 3580442 A1 EP3580442 A1 EP 3580442A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder head
filling chamber
recirculated
exhaust gas
intake
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18706803.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno CHALMETTE
Matthieu JALADE
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP3580442A1 publication Critical patent/EP3580442A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
    • 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
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4235—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of intake channels
    • 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
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19—Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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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
    • F02M26/41—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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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
    • F02M26/44—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 a main EGR passage is branched into multiple passages

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation system.
  • This system often called by its English name “Exhaust Gas Recirculation” (EGR) reduces polluting emissions, including nitrogen oxides (NOx).
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • NOx nitrogen oxides
  • the invention relates to a cylinder head and an exhaust gas injection assembly forming part of the recirculation system.
  • the exhaust gas recirculation system (EGR) is installed to take a portion of exhaust gas from the engine exhaust and introduce them into the exhaust ducts. admitting the engine by mixing them with fresh compressed air from the output of a compressor which can be the compressor of a turbocharger. Said fresh compressed air can then pass via a cooler to be conveyed to the intake ducts by an intake manifold fixed against the cylinder head.
  • EGR exhaust gas recirculation system
  • the HP EGR system generally includes a conveying conduit and an exhaust gas injection assembly.
  • the conveying duct makes it possible to bring exhaust gases from the exhaust manifold to the engine intake side. Then, the exhaust gas is injected at the inlet distributor, placed upstream of the intake ducts, by means of the injection system. Thus, the recirculated exhaust gas is mixed with the fresh air in a mixing zone of the intake manifold. This mixing zone is otherwise called “plenum" according to the vocabulary of a person skilled in the art.
  • a first structure in the form of stitching, introduces recirculated exhaust gas into the intake manifold, via the injection assembly comprising an intrusive connection (or quilting) in the air inlet duct.
  • the injection assembly of such a structure is inefficient and has a problem of homogeneous distribution of recirculated gases injected from one cylinder to another and significant pressure drops in the intake circuit of air.
  • a second EGR-HP structure comprises an injection assembly which consists of a distribution rail integrated with the intake distributor.
  • this structure has a disadvantage in that the injection assembly, being integrated in the distributor, increases the weight of the latter and the size of said distributor thus impacting the space available in the engine compartment which is the space of the vehicle where the engine is housed with its accessories.
  • an object of the invention is to provide an internal combustion engine comprising an exhaust gas injection assembly having a compact structure. Another object of the invention is to propose an exhaust gas injection assembly that does not weigh down the intake manifold and simplifies this distributor.
  • the invention provides a cylinder head for an internal combustion engine having at least one cylinder and comprising a compressed fresh air filling chamber.
  • the cylinder head further comprises an exhaust gas injection assembly comprising a recirculated gas filling chamber.
  • the recirculated gas filling chamber is arranged in the cylinder head and connected to gas intake ducts in the at least one cylinder by at least one injection channel.
  • the at least one injection channel is part of the exhaust gas injection assembly.
  • all or part of the exhaust gas injection assembly is integrated in the cylinder head. Therefore, the injection assembly is less cumbersome compared to conventional devices.
  • the injection assembly is not integrated in the intake distributor, which allows to lighten and simplify the structure of the latter.
  • the recirculated gas filling chamber is covered by a removable cover.
  • the exhaust gas injection assembly comprises a conveying conduit connected to the exhaust manifold and a recirculated gas filling chamber arranged in the cylinder head.
  • Said refilling gas filling chamber has a wall dug in the cylinder head.
  • each or the injection channel is connected upstream to said recirculated gas filling chamber and downstream to a mixing zone between fresh compressed air and recirculated gas.
  • the inside of the or each injection channel is easily accessible to an operator to allow the cleaning of the injection assembly in case of fouling and limit the cost of labor for the maintenance of the injection assembly.
  • the recirculated gas filling chamber is separated from the compressed air filling chamber.
  • the term "separated" means that the filling chambers of recirculated gases and compressed air are delimited by at least one wall of material arranged between the two chambers.
  • the cylinder head comprising intake ducts which are distributed in a first direction
  • the exhaust gas injection assembly comprises the injection channel or several distributed injection channels. (s) following said first direction.
  • the exhaust gases introduced into the or each of these injection channels are distributed homogeneously in a mixing zone located upstream of each intake duct.
  • the intake ducts receive exhaust gases equally, which ensures an identical combustion quality for each of the engine cylinders into which the intake ducts open.
  • a cylinder is connected to the recirculated gas filling chamber by a single injection channel.
  • the number of injection channels corresponds to the number of cylinders of the engine. Said injection channels are connected to the delivery ducts. Thus, the intake ducts are served with exhaust gas to optimize the depollution.
  • the recirculated gases and the fresh air are mixed in a mixing zone arranged upstream of the intake ducts.
  • the compressed air coming from a compression system which may be the compressor part of a turbocharger is mixed with the recirculated gases only in a mixing zone arranged at the upstream edge of the intake ducts of the cylinder head.
  • said recirculated gases are conducted from the recirculated gas filling chamber to said mixing zone through the channels injection which preserve the cooler pollution caused by the recirculated gas in case of reflux of said gas from the cylinder head.
  • the mixing zone is placed immediately in front of the entrance of the intake ducts.
  • the mixing zone may be a part of the intake duct: the recirculated gas injection channel may indeed open into said intake duct.
  • the necessary time of displacement of the exhaust gases to the interior of the intake ducts is reduced.
  • the exhaust gas injection assembly comprises the at least one injection channel opening into the mixing zone and communicating with the gas filling chamber. exhaust on the other hand.
  • the removable cover covers an opening opening into the recirculated gas filling chamber.
  • the opening opening into the recirculated gas filling chamber is formed on a part of the or each injection channel which is located inside the cylinder head.
  • access to the injection channel is further facilitated.
  • the removable cover has a curved profile defining a volume V of exhaust gas filling.
  • the removable hood has a curved shape which defines a volume V in which the exhaust gas is fed.
  • the shape of the hood can be modified so that it can contain a desired volume of exhaust gas. This conditions the amount of gas sent to each of the intake ducts and therefore the depollution efficiency in each of these conduits.
  • the removable cover comprises a flat plate for guiding the recirculated gases.
  • the invention also relates to an internal combustion engine comprising a cylinder head having one of the features presented above.
  • the invention further relates to a motor vehicle comprising said internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a cylinder head according to a first embodiment of the invention comprising an exhaust gas injection assembly and an intake manifold;
  • FIG. 2 represents the same view as FIG. 1 but in the absence of the intake distributor
  • FIG. 3 shows a sectional view along the plane III-III illustrated in Figure 1;
  • FIG. 4 shows a perspective view of a cylinder head according to a second embodiment of the invention comprising an exhaust gas injection assembly and an intake manifold;
  • FIG. 5 represents the same view as FIG. 4 but in the absence of the intake distributor
  • FIG. 6 shows a rear view of the cylinder head of Figure 4.
  • FIG. 7 represents a sectional view along the plane VII-VII illustrated in FIG. 6.
  • an intake manifold 41 is connected to a cylinder head 31 on the intake side thereof.
  • a removable cover 13 is located above the inlet distributor 31. This removable cover 13 defines a recirculated gas filling chamber 16 dug in the cylinder head 31 and connected with an inlet 12 of exhaust gas.
  • These elements belong to an injection assembly 1 of exhaust gas according to the invention, hereinafter abbreviated hereinafter the injection assembly.
  • the exhaust gas inlet 12 is connected to a conveying duct (not shown in the figures) which makes it possible to bring exhaust gases from an exhaust manifold (not shown) to the exhaust duct. injection assembly 1.
  • an orthogonal reference R associated with all the elements illustrated in FIG. 1 is defined.
  • This reference R consists of three axes X, Y and Z perpendicular to each other. the first and second horizontal axes X and Y and the vertical axis Z pointing upwards in FIG. 1.
  • the terms “above”, “below”, “below” and “above” are defined with respect to the axis vertical Z, the terms “behind”, “front” or “front”, “back” are defined relative to the second horizontal axis Y.
  • a lower compartment 33 it is seen inputs 51 of the intake ducts 5 of the cylinder head 31.
  • the engine comprises four cylinders each of which has two inputs. intake and two exhaust inlets.
  • the intake ducts 5 are distributed along the first horizontal axis X.
  • the lower compartment 33 further comprises a compressed fresh air filling chamber 19 which communicates with the enclosure 43 of the inlet distributor 41.
  • the compressed fresh air filling chamber 19 is also shown in FIG.
  • a distribution channel 14 is formed in the yoke 31 with its axis L parallel to the first horizontal axis X.
  • the distribution channel 14 is part of the recirculated gas filling chamber 16 and has an opening 15.
  • the distribution channel 14 intersects the inlet ports 110 of the exhaust gas injection channels 11.
  • the injection channels 11 are distributed along the distribution channel 14.
  • the injection channels 11 are four in number, the same number as the cylinders.
  • the volume of this recirculated gas filling chamber 16 is filled with exhaust gases which are then injected into the injection channels 11 shown in Figure 3.
  • the recirculated gas filling chamber 16 being located at the upper compartment 34, is separated from the compressed fresh air filling chamber 19.
  • the exhaust gas along the injection channels 11, arrive in a mixing zone 17 of exhaust gas and intake gas.
  • the distribution channel 14 extends in the same direction of distribution as the intake ducts 5, the exhaust gases are distributed homogeneously in the same direction and are sent upstream of each duct. 'admission 11'means' upstream of each of these intake ducts »the location located near the inlet 51 inlet ducts 5 in the direction of gas flow.
  • the injection channels 11 are inclined relative to the vertical axis Z, in the same direction Y ', so as to have their outlet orifice 18 as close as possible to the inlet 51 of the ducts. admission.
  • the mixing zone 17 is located very close, in the immediate vicinity of the inlet 51 of the inlet ducts 5.
  • Figures 4 to 7 show an injection assembly 2 according to a second embodiment of the invention.
  • An intake distributor 42 is mounted on a cylinder head 32.
  • the distributor 42 may for example include a cooler.
  • the cylinder head 32 further comprises a compressed fresh air filling chamber 29 which communicates with the intake distributor 42.
  • the injection assembly 2 comprises a single exhaust gas inlet 22 located above the intake manifold 42.
  • the location of the exhaust gas inlet 22 may be different in that of the exhaust manifold 22.
  • Entrance 22 communicates with a distribution channel 14 extending substantially in the horizontal direction X.
  • Said distribution channel 14 is hollowed in the wall of the cylinder head and has openings opening into the injection channels 21.
  • an engine cylinder may comprise a single intake duct connected with a distribution channel to allow uniform diffusion of the EGR gases in the intake ducts.
  • each injection channel 21 opens into a mixing zone 27 which is located near the inlet 51 of the intake ducts. They can also lead directly into the intake duct.
  • each injection channel 21 comprises an opening 25 which is situated inside the cylinder head 32.
  • the distribution channel 14 communicates with the injection channels 21 which are each closed by a removable cover 23.
  • the entire distribution channel 14 and injection channels 21 thus forms a recirculated gas filling chamber 26.
  • said chamber 26 is separated from the compressed fresh air filling chamber 29 by said hood removable 23.
  • the removable cover 23 is for example a sheet metal plate and which can be screwed to the cylinder head.
  • the air coming from the intake distributor 42 is guided by the wall of the hood 23. Therefore, it is preferred here to have a flat guide surface to promote the internal airflow performance of the cylinder head and avoid losses.
  • the operator simply removes the intake distributor 42 and the removable cover 23, to access the injection channels 21 and clean them.
  • Another advantage of the removable cover 23 according to the second embodiment is to prevent the escape of the exhaust gas to the inlet distributor 42, especially when the latter comprises a cooler. Indeed, since the exhaust gases contain harmful and corrosive components, they can damage the cooler by passing through it. For this reason, the removable hood 23 is an effective means for protecting the exhaust gas cooler.
  • the injection channels 21 may be arranged to have their opening 25 located outside of the cylinder head 32. In this way, the removable cover 23 will be outside. of the cylinder head 32. Thus, it is no longer necessary to disassemble the intake distributor 42 to access the removable cover 23.

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Abstract

L'invention concerne une culasse (31) pour moteur à combustion interne présentant au moins un cylindre, comprenant une chambre de remplissage d'air frais compressé (19) et un ensemble d'injection (1) de gaz d'échappement comportant une chambre de remplissage de gaz recirculés (16). Selon l'invention, la chambre de remplissage de gaz recirculés (16) est agencée dans la culasse (31)et connectée à des conduits d'admission (5) des gaz dans le au moins un cylindre par au moins un canal d'injection (11).

Description

CULASSE COMPRENANT UN ENSEMBLE D ' INJECTION DE GAZ
D ' ECHAPPEMENT
La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne comportant un système de recirculation de gaz d'échappement. Ce système, souvent appelé par sa dénomination anglophone « Exhaust Gaz Recirculation » (EGR) , permet de réduire les émissions polluantes, notamment d'oxydes d'azotes (NOx) . Plus particulièrement, l'invention concerne une culasse et un ensemble d'injection de gaz d'échappement faisant partie du système de recirculation.
De manière classique, sur les moteurs à combustion, et notamment les moteurs Diesel, le système de recirculation de gaz d'échappement (EGR) est installé pour prélever une partie de gaz brûlés à l'échappement du moteur et les introduire dans les conduits d'admission du moteur en les mélangeant avec de l'air frais compressé issu de la sortie d'un compresseur qui peut être le compresseur d'un turbocompresseur. Ledit air frais compressé peut passer ensuite via un refroidisseur pour être amené vers les conduits d'admissions par un répartiteur d'admission fixé contre la culasse.
En fonction de l'endroit où sont prélevés les gaz d'échappement, on a différents systèmes de diffusion des gaz EGR dont un récupère une partie de gaz d'échappement juste après le collecteur d'échappement. Ces gaz sont encore très chauds et donc sous haute pression, d'où le nom système EGR Haute Pression (EGR HP) .
Le système d'EGR HP comprend généralement un conduit d'acheminement et un ensemble d'injection de gaz d'échappement. Le conduit d'acheminement permet d'amener des gaz d'échappement du collecteur d'échappement vers le côté d'admission du moteur. Ensuite, les gaz d'échappement sont injectés au niveau du répartiteur d'admission, placé en amont des conduits d'admission, au moyen du système d'injection. Ainsi, le gaz d'échappement recirculé est mélangé avec l'air frais dans une zone de mélange du répartiteur d'admission. Cette zone de mélange est autrement appelé « plénum » selon le vocabulaire d'un homme du métier.
Il existe de manière connue des structures de systèmes de diffusion d'EGR-HP différentes mais intégrées au répartiteur d'admission. Une première structure, sous forme de piquage, introduit des gaz d'échappement recirculés dans le répartiteur d'admission, via l'ensemble d'injection comportant un raccordement (ou piquage) intrusif dans la veine d'arrivée d'air. Cependant, l'ensemble d'injection d'une telle structure est peu performant et présente un problème de répartition homogène des gaz recirculés injectés d'un cylindre à l'autre et des pertes de charge importantes au niveau du circuit d'admission d'air.
Une deuxième structure d'EGR-HP comprend un ensemble d'injection qui est constituée d'un rail de distribution intégré au répartiteur d'admission. Cependant, cette structure présente un inconvénient par le fait que l'ensemble d'injection, étant intégré au répartiteur, fait augmenter le poids de ce dernier et l'encombrement dudit répartiteur impactant de ce fait l'espace disponible dans le compartiment moteur qui est l'espace du véhicule où est logé le moteur avec ses accessoires.
Ainsi, un objectif de l'invention est de proposer un moteur à combustion interne comprenant un ensemble d'injection de gaz d'échappement ayant une structure compacte. Un autre objectif de l'invention est de proposer un ensemble d'injection de gaz d'échappement qui n'alourdit pas le répartiteur d'admission et qui simplifie ce répartiteur .
A cet effet, l'invention propose une culasse pour moteur à combustion interne présentant au moins un cylindre et comprenant une chambre de remplissage d'air frais compressé. La culasse comprend en outre un ensemble d'injection de gaz d'échappement comportant une chambre de remplissage de gaz recirculés.
Selon l'invention, la chambre de remplissage de gaz recirculés est agencée dans la culasse et connectée à des conduits d'admission des gaz dans le au moins un cylindre par au moins un canal d'injection.
Le au moins un canal d'injection fait partie de l'ensemble d'injection de gaz d'échappement. Ainsi, tout ou partie de l'ensemble d'injection de gaz d'échappement est intégré dans la culasse. Par conséquent, l'ensemble d'injection est donc moins encombrant par rapport aux dispositifs conventionnels. Par ailleurs, l'ensemble d'injection n'est pas intégré dans le répartiteur d'admission, ce qui permet d'alléger et simplifier la structure de ce dernier.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la chambre de remplissage des gaz recirculés est recouverte par un couvercle amovible.
A titre d'exemple, l'ensemble d'injection de gaz d'échappement comporte un conduit d'acheminement connecté au collecteur d'échappement et à une chambre de remplissage des gaz recirculés agencée dans la culasse. Ladite chambre de remplissage de gaz recirculés comporte une paroi creusée dans la culasse.
Ainsi, chaque ou le canal d'injection est connecté en amont à ladite chambre de remplissage de gaz recirculés et en aval à une zone de mélange entre d'air frais compressé et de gaz recirculés. Grâce au capot amovible, l'intérieur du ou de chaque canal d'injection est facilement accessible à un opérateur pour permettre le nettoyage de l'ensemble d'injection en cas d'encrassement et limiter le coût de main d'œuvre pour l'entretien de l'ensemble d'injection. En effet, au cours du fonctionnement du moteur, il peut y avoir un dépôt plus ou moins important de particules de suie et d'hydrocarbure, portés par les gaz d'échappement, dans le système de recirculation, et notamment dans l'ensemble d'injection. Ce phénomène, appelé l'encrassement, réduit la performance du système de recirculation et un nettoyage du système peut s'avérer nécessaire. A la différence du ou de chaque canal injection de l'invention, dans le cas d'un ensemble d'injection intégré au répartiteur, il faut démonter le répartiteur de la culasse et nettoyer le rail de distribution qui n'est parfois pas facile à atteindre, voire inatteignable . Dans ce cas de figure, en cas de dysfonctionnement, on est obligé de remplacer le répartiteur en entier, ce qui coûte cher au niveau de la main-d'œuvre et du coût de garantie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de remplissage des gaz recirculés est séparée de la chambre de remplissage d'air compressé. On entend par « séparée » le fait que les chambres de remplissage des gaz recirculés et d'air compressé sont délimitées par au moins une paroi de matière agencée entre les deux chambres.
La séparation de la chambre de remplissage des gaz recirculés de la chambre de remplissage d'air compressé permet de restreindre la pollution des gaz recirculés à la zone de remplissage des gaz recirculés sans toucher à la chambre de remplissage d'air compressé. Selon un mode de réalisation de l'invention, la culasse comprenant des conduits d'admission qui sont répartis selon une première direction, l'ensemble d'injection de gaz d'échappement comprend le canal d'injection ou plusieurs canaux d'injection réparti (s) suivant ladite première direction. Ainsi, les gaz d'échappement introduits dans le ou chacun de ces canaux d'injection sont distribués de manière homogène dans une zone de mélange située en amont de chaque conduit d'admission. En conséquence, les conduits d'admission reçoivent des gaz d'échappement à part égale, ce qui assure une qualité de combustion identique pour chacun des cylindres du moteur, dans lesquels débouchent les conduits d' admission .
Selon un mode de réalisation de l'invention, un cylindre est connecté à la chambre de remplissage des gaz recirculés par un unique canal d'injection.
Selon une caractéristique de l'invention, le nombre de canaux d'injection correspond au nombre de cylindres du moteur. Lesdits canaux d'injection sont connectés aux conduits d'amission. Ainsi, les conduits d'admission sont desservis en gaz d'échappement pour optimiser la dépollution .
Selon une caractéristique de l'invention, les gaz recirculés et l'air frais sont mélangés dans une zone de mélange agencée en amont des conduits d'admission.
De cette manière, l'air compressé provenant d'un système de compression qui peut être la partie compresseur d'un turbocompresseur n'est mélangé aux gaz recirculés que dans une zone de mélange disposée aux abords amont des conduits d'admission de la culasse, lesdits gaz recirculés sont conduits depuis la chambre de remplissage des gaz recirculés jusqu'à ladite zone de mélange par les canaux d'injection qui permettent de préserver le refroidisseur des pollutions amenées par les gaz recirculés en cas de reflux desdits gaz depuis la culasse.
A titre d'exemple, la zone de mélange est placée immédiatement devant l'entrée des conduits d'admission. Alternativement, la zone de mélange peut être une partie du conduit d'admission : le canal d'injection des gaz recirculés peut en effet déboucher dans ledit conduit d'admission. Ainsi, le temps nécessaire de déplacement des gaz d'échappement jusqu'à l'intérieur des conduits d'admission est réduit.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'injection de gaz d'échappement comprend le au moins un canal d'injection débouchant dans la zone de mélange d'une part et communiquant avec la chambre de remplissage de gaz d'échappement d'autre part.
Selon une caractéristique de l'invention, le capot amovible couvre une ouverture débouchant dans la chambre de remplissage de gaz recirculés.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ouverture débouchant dans la chambre de remplissage de gaz recirculés est pratiquée sur une partie du ou de chaque canal d'injection qui est située à l'intérieur de la culasse. Ainsi, l'accès au canal d'injection est davantage facilité.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le capot amovible a un profil incurvé définissant un volume V de remplissage de gaz d'échappement. En d'autres termes, le capot amovible a une forme bombée qui délimite un volume V dans lequel les gaz d'échappement sont amenés. Ainsi, on peut modifier la forme du capot pour qu' il puisse contenir un volume de gaz d'échappement souhaité. Cela conditionne la quantité de gaz envoyé à chacun des conduits d'admission et donc le rendement de dépollution dans chacun de ces conduits .
Alternativement, le capot amovible comprend une plaque plane pour guider les gaz recirculés.
L' invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant une culasse ayant une des caractéristiques présentées précédemment. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant ledit moteur à combustion interne.
D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- La figure 1 représente une vue en perspective d'une culasse selon un premier mode de réalisation de l'invention comprenant un ensemble d'injection de gaz d'échappement et d'un répartiteur d'admission;
- La figure 2 représente la même vue que la figure 1 mais en absence du répartiteur d'admission ;
- La figure 3 représente une vue de coupe selon le plan III-III illustré sur la figure 1 ;
- La figure 4 représente une vue en perspective d'une culasse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention comprenant un ensemble d'injection de gaz d'échappement et d'un répartiteur d'admission;
- La figure 5 représente la même vue que la figure 4 mais en absence du répartiteur d'admission ;
- La figure 6 représente une vue arrière de la culasse de la figure 4 ;
- La figure 7 représente une vue de coupe selon le plan VII-VII illustré sur la figure 6. En référence à la figure 1 et à la figure 2, un répartiteur d'admission 41 est raccordé à une culasse 31 du côté d'admission de celle-ci. Un capot amovible 13 est situé au-dessus du répartiteur d'admission 31. Ce capot amovible 13 délimite une chambre de remplissage de gaz recirculés 16 creusée dans la culasse 31 et connectée avec une entrée 12 de gaz d'échappement. Ces éléments appartiennent à un ensemble d'injection 1 de gaz d'échappement selon l'invention, appelé en raccourci ci- après l'ensemble d'injection.
L'entrée 12 de gaz d'échappement est branchée à un conduit d'acheminement (non illustré sur les figures) qui permet d'amener des gaz d'échappement issus d'un collecteur d'échappement (non représenté) jusqu'à l'ensemble d'injection 1.
Afin de faciliter la compréhension de l'exemple, on définit un repère R orthogonal associé à l'ensemble des éléments illustré à la figure 1. Ce repère R est constitué de trois axes X, Y et Z perpendiculaires l'un à l'autre : les premier et deuxième axes horizontaux X et Y et l'axe vertical Z pointant vers le haut de la figure 1. Les termes « dessus », « dessous », « inférieur », « supérieur » sont définis par rapport à l'axe vertical Z, les termes « derrière », « devant » ou « avant », « arrière » sont définis par rapport au deuxième axe horizontal Y.
En référence à la figure 2 et à la figure 3, dans un compartiment inférieur 33, il est aperçu des entrées 51 des conduits d'admission 5 de la culasse 31. Dans cet exemple, le moteur comprend quatre cylindres dont chacun a deux entrées d'admission et deux entrées d'échappement. Les conduits d'admission 5 sont répartis selon le premier axe horizontal X. Ici, le compartiment inférieur 33 comprend en outre une chambre de remplissage d'air frais compressé 19 qui communique avec l'enceinte 43 du répartiteur d'admission 41. La chambre de remplissage d'air frais compressé 19 est représentée aussi à la figure 3.
Dans un compartiment supérieur 34, un canal de distribution 14 est réalisé dans la culasse 31 avec son axe L parallèle au premier axe horizontal X. Le canal de distribution 14 fait partie de la chambre de remplissage de gaz recirculés 16 et présente une ouverture 15.
Le canal de distribution 14 croise des orifices d'entrée 110 des canaux d'injection 11 de gaz d'échappement. Les canaux d'injection 11 sont répartis au long du canal de distribution 14. Dans cet exemple, les canaux d'injections 11 sont au nombre de quatre, le même nombre que les cylindres.
Le capot amovible 13, couvrant le canal de distribution 14 et les canaux d'injection 11, définit avec le canal de distribution 14, la chambre de remplissage de gaz recirculés 16. Ainsi, le volume de cette chambre de remplissage de gaz recirculés 16 est rempli par des gaz d'échappement qui sont ensuite injectés dans les canaux d'injection 11 représentés à la figure 3.
Ici, la chambre de remplissage de gaz recirculés 16, étant situé au niveau du compartiment supérieur 34, est séparée de la chambre de remplissage d'air frais compressé 19.
Sur la figure 3, les gaz d'échappement, suivant les canaux d'injection 11, arrivent dans une zone de mélange 17 de gaz d'échappement et de gaz d'admission. De plus, puisque le canal de distribution 14 s'étend selon la même direction de répartition que les conduits d'admission 5, les gaz d'échappement sont répartis de manière homogène dans cette même direction et sont donc envoyés en amont de chaque conduit d'admission 11. On entend par « en amont de chacun de ces conduits d'admission » l'emplacement situé à proximité des entrées 51 des conduits d'admission 5 selon le sens de circulation des gaz.
Dans cet exemple, les canaux d'injections 11 sont inclinés par rapport à l'axe vertical Z, selon une même direction Y' , de manière à avoir leur orifice de sortie 18 le plus proche possible de l'entrée 51 des conduits d'admission. Ici, la zone de mélange 17 est située très proche, à proximité immédiate de l'entrée 51 des conduits d'admission 5.
En cas d'encrassement des canaux d'injection 11 illustré dans les figures 1 à 3, il suffit d'enlever le capot amovible 13. Ainsi, un opérateur, avec les outils de nettoyage adaptées, peut atteindre l'intérieur des canaux d'injection 11 par leur orifice d'entrée 110 pour les nettoyer. Il n'a donc pas besoin de démonter le répartiteur d'admission 41 de la culasse et donc moins d'opérations complexes pour nettoyer l'ensemble d'injection selon le premier mode de réalisation de l'invention.
Les figures 4 à 7 représentent un ensemble d'injection 2 selon un deuxième mode de réalisation de 1 ' invention .
Un répartiteur d'admission 42 est monté sur une culasse 32. Le répartiteur 42 peut par exemple inclure un refroidisseur . Comme représenté sur les figures 5 et 7, la culasse 32 comprend en outre une chambre de remplissage d'air frais compressé 29 qui communique avec le répartiteur d'admission 42.
L'ensemble d'injection 2 comprend une unique entrée 22 de gaz d'échappement, située au-dessus du répartiteur d'admission 42. Bien entendu, l'emplacement de l'entrée 22 de gaz d'échappement peut être différent dans d'autres modes de réalisation de l'invention. L'entrée 22 communique avec un canal de distribution 14 s' étendant sensiblement selon la direction horizontale X. Ledit canal de distribution 14 est creusé dans la paroi de la culasse et présente des orifices débouchant dans des canaux d'injection 21.
Les canaux d'injection s'étendent sensiblement selon les directions Yl, Y2 et Y3, inclinées par rapport à la verticale, vers les conduits d'admission. Selon l'invention, un cylindre du moteur peut comporter un seul conduit d'admission connecté avec un canal de distribution pour permettre une diffusion uniforme des gaz EGR dans les conduits d'admission.
Une fois les gaz d'échappement sont introduits à l'intérieur de l'ensemble d'injection 2, ils se dirigent vers les canaux d'injection 21 intégrés dans la culasse 32. Ces derniers débouchent chacun à proximité des entrées 51 des conduits d'admission 5.
Selon ce deuxième mode de réalisation, comme illustré sur la figure 7, chaque canal d'injection 21 débouche dans une zone de mélange 27 qui est située à proximité de l'entrée 51 des conduits d'admission. Ils peuvent également déboucher directement dans le conduit d' admission .
Par ailleurs, chaque canal d'injection 21 comprend une ouverture 25 qui est située à l'intérieur de la culasse 32. Dans l'exemple illustré, le canal de distribution 14 communique avec les canaux d'injection 21 qui sont fermés chacun par un capot amovible 23. L'ensemble du canal de distribution 14 et des canaux d'injection 21 forme ainsi une chambre de remplissage des gaz recirculés 26. Ainsi ladite chambre 26 est séparée de la chambre de remplissage d'air frais compressé 29 par ledit capot amovible 23. Le capot amovible 23 est par exemple une plaque en tôle plane et qui peut être vissée à la culasse. Dans ce mode de réalisation, l'air provenant du répartiteur d'admission 42 est guidé par la paroi du capot 23. Par conséquent, il est préféré ici d'avoir une surface de guidage plane pour favoriser les performances aérauliques internes de la culasse et éviter des pertes de charge.
En cas d'encrassement, l'opérateur enlève simplement le répartiteur d'admission 42 et le capot amovible 23, pour pouvoir accéder aux canaux d'injection 21 et les nettoyer.
Une autre avantage du capot amovible 23 selon le deuxième mode de réalisation est d'empêcher la fuite des gaz d'échappement vers le répartiteur d'admission 42, en particulier lorsque ce dernier comprend un refroidisseur . En effet, puisque les gaz d'échappement contiennent de composants nocifs et corrosifs, ils peuvent endommager le refroidisseur en passant au travers celui-ci. C'est pour cette raison, le capot amovible 23 est un moyen efficace pour protéger le refroidisseur des gaz d'échappement.
Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, les canaux d'injection 21 peuvent être agencés de manière à avoir leur ouverture 25 située à l'extérieur de la culasse 32. De cette manière, le capot amovible 23 sera à l'extérieur de la culasse 32. Ainsi, il n'est donc plus nécessaire de démonter le répartiteur d'admission 42 pour avoir accès au capot amovible 23.

Claims

REVENDICATIONS
1. Culasse (31; 32) pour moteur à combustion interne présentant au moins un cylindre, comprenant, du côté d'admission, une chambre de remplissage d'air frais compressé (19 ; 29) et un ensemble d'injection (1, 2) de gaz d'échappement comportant une chambre de remplissage de gaz recirculés (16 ; 26) ; ladite culasse (31 ; 32) étant caractérisée en ce que :
- la chambre de remplissage de gaz recirculés (16 ;
26) est agencée dans la culasse (31 ;32) et connectée à des conduits d'admission (5) des gaz dans le au moins un cylindre par au moins un canal d'injection (11 ; 21) intégré dans la culasse (31 ; 32) ;
- la chambre de remplissage de gaz recirculés (16 ;
26) est située au-dessus des conduits d'admission ; et
- les gaz recirculés et l'air frais sont mélangés dans une zone de mélange (17 ; 27) agencée en amont des conduits d'admission (5).
2. Culasse (31 ; 32) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de remplissage des gaz recirculés (16, 26) est recouverte par un capot amovible (13 ; 23) .
3. Culasse (31 ; 32) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre de remplissage des gaz recirculés (16 ; 26) est séparée de la chambre de remplissage d'air frais (19; 29) .
4. Culasse (31 ; 32) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 avec les conduits d'admission étant répartis selon une première direction (X) , caractérisée en ce que le au moins un canal d'injection (11; 21) est réparti aux conduits d'admission (5) suivant ladite première direction (X) .
5. Culasse (31) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un cylindre est connecté à la chambre de remplissage des gaz recirculés (16) par un unique canal d'injection (11) .
6. Culasse (31 ; 32) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 lorsque les revendications 3 à 5 dépendent de la revendication 2, caractérisée en ce que le capot amovible (13 ; 23) couvre une ouverture (15; 25) débouchant dans la chambre de remplissage de gaz recirculés (16; 26) .
7. Culasse (31) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le capot amovible (13) a un profil incurvé définissant un volume V de remplissage de gaz d' échappement .
8. Culasse (32) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le capot amovible (23) comprend une plaque plane pour guider les gaz recirculés.
9. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend une culasse (31 ; 32) selon l'une des revendications précédentes.
10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un moteur selon la revendication 9.
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