EP3728813A1 - Ensemble moteur à combustion interne à allumage commandé réalisant l'injection d'un agent anti-cliquetis pulvérisé dans un répartiteur d'admission - Google Patents

Ensemble moteur à combustion interne à allumage commandé réalisant l'injection d'un agent anti-cliquetis pulvérisé dans un répartiteur d'admission

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EP3728813A1
EP3728813A1 EP18816095.6A EP18816095A EP3728813A1 EP 3728813 A1 EP3728813 A1 EP 3728813A1 EP 18816095 A EP18816095 A EP 18816095A EP 3728813 A1 EP3728813 A1 EP 3728813A1
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EP
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assembly
agent
plenum
rattling
neck
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • 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
    • 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
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • 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
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/14—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding anti-knock agents, not provided for in subgroups F02M25/022 - F02M25/10
    • 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
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like

Definitions

  • Spark ignition internal combustion engine unit injecting an anti-rattling spray agent into an intake manifold
  • the invention relates to a spark ignition internal combustion engine assembly for the injection of a powdered anti - rattling agent into an intake manifold or intake manifold of the engine.
  • car manufacturers offer different methods for increasing the power of the engine while driving the vehicle.
  • One of these methods is to inject compressed air into combustion chambers in order to improve their filling rate.
  • the compressed air is sent from a compressor driven by the engine or from a turbocharger driven by the exhaust gas flow. This method is still called the engine boost.
  • an anti-rattling agent is a fuel that has a higher octane number than the fuel (eg gasoline) that is primarily consumed in the engine for fuel. couple production.
  • the anti-knock agents commonly used are ethanol, methyl tert-butyl ether (MTBE), tert-butyl ethyl ether (ETBE).
  • the anti-knock agent is either introduced directly into the combustion chambers or premixed with gasoline, the mixture thus obtained then being sent into the combustion chambers.
  • an object of the invention is to provide an internal combustion engine assembly for a homogeneous distribution of the anti-rattling agent in the combustion chambers, thus an optimal efficiency to prevent or prevent knocking.
  • Another object of the invention is to provide such a set which is economical and reliable to install.
  • the invention relates to an internal combustion engine assembly comprising
  • the plenum comprises a Venturi neck disposed upstream of the main entrance.
  • the reservoir of spray anti-knock agent opens into the plenum at the level of the Venturi neck.
  • the assembly further includes a forced circulation system moving sprayed anti-rattling agent to the plenum.
  • the forced circulation system forces the spray anti-rattling agent to move to the plenum.
  • the presence of the Venturi neck in the plenum makes it possible to lower the pressure at this level, which facilitates the entry of the spray anti-rattling agent into the plenum.
  • the pulverized anti-rattling agent can be introduced into the plenum despite a high pressure of the compressed air circulating therein.
  • the anti-rattling agent being sprayed, the mixture thereof with compressed air in the tubular, is made homogeneously.
  • the anti-rattling agent opens into the Venturi neck upstream of the main inlet, the homogeneous mixture of the anti-rattling agent with compressed air is produced before it is dispensed to all intake ducts from the plenum.
  • the inlet ducts of the distributor open into corresponding combustion chambers of the engine.
  • the homogeneous mixture of the anti-rattling agent with compressed air is sent into each of the combustion chambers, which allows a homogeneous distribution of the anti-rattling agent in each combustion chamber, thus an optimal performance. anti-rattling agent to prevent rattling.
  • the assembly does not require much change in the structure of the engine itself, including the structure of the cylinder head of the engine, because it does not need an individual injection system cylinder.
  • a distributor whose tubular plenum is equipped with a collar of Venturi is sufficient to serve the homogeneous mixture to all the inlet ducts of the distributor and then to all the combustion chambers.
  • the assembly comprises a butterfly valve preceding the tubular distributor.
  • the Venturi neck is preferably arranged in alignment with the butterfly valve.
  • the shorter the path of the gas stream between the butterfly valve and the neck the higher the dynamics of this vein.
  • a large distance between the butterfly valve and the neck tends to slow the dynamics of the gas stream, which results in a degradation of the behavior of the engine in transient.
  • the forced circulation system comprises
  • connection duct connecting the first quilting to the second quilting
  • a non-return valve installed in the connection duct so as to allow the circulation of the compressed air from the first tapping to the second tapping.
  • the pressure at the second tapping that is to say at the level of the bore in the anti-knocking agent reservoir, is substantially equal to the pressure of the compressed air in the plenum.
  • the tank opens into the plenum at the level of the Venturi neck where the pressure is lower than the pressure of the compressed air flow in the plenum.
  • the pressure difference at the second stitching and at the Venturi neck thus displaces the spray anti-rattling agent into the plenum of the manifold.
  • the forced circulation system comprises a pump connected to the spray anti-rattling agent reservoir and arranged in such a way as to be able to inject the pulverized anti-rattling agent under pressure.
  • the forced circulation system comprises a deformable membrane wall constituting one of the walls of the spray anti-rattling agent reservoir, and an actuating member for deforming the deformable membrane wall.
  • the wall can be deformed so as to reduce the volume of the tank and thus increase the pressure in the tank so that it is greater than the pressure at the Venturi neck.
  • the set comprises
  • a solenoid valve installed in a pipe leading from the anti-rattling agent to the plenum of the distributor;
  • control unit for controlling the solenoid valve to introduce a quantity of anti-rattling agents adapted according to the signal of the knock sensor and the compressed air flow estimator.
  • control unit allows economical management of the motor assembly according to the invention. Indeed, it can operate the motor assembly only in case of need.
  • the motor assembly comprises an ultrasonic spray apparatus and an additional pump preceding the anti-tank agent reservoir. rattling sprayed.
  • the additional pump introduces liquid anti-rattling agent into the ultrasonic spray apparatus which then transforms it into liquid spray form.
  • FIG. 1 schematically represents a perspective view of an engine assembly according to the invention
  • Figure 2 shows schematically a top view of the motor assembly of Figure 1;
  • FIG. 3 schematically represents a cross-sectional view illustrating constituent elements of the motor assembly of FIG. 1.
  • the engine assembly 1 comprises an intake manifold 2, also called intake manifold 2, composed of several intake ducts 21 each opening into a cylinder of the engine and a plenum 3 serving air in all intake ducts 21 of the distributor.
  • intake manifold 2 also called intake manifold 2
  • plenum 3 serving air in all intake ducts 21 of the distributor.
  • Plenum 3 is tubular in shape, oblong, generally cylindrical.
  • the intake ducts 21 are arranged parallel to each other along an intake face (not shown) of the engine.
  • the tubular plenum 3, hereinafter called plenum, extends parallel to the intake face and communicates with each intake duct 21 via an opening
  • the distributor consists of two separate parts: a first part which comprises the intake ducts 21 and a first half-cylindrical portion of the plenum 3, and a second part which consists of the Another half-cylindrical portion of the plenum 3.
  • the two parts are previously made of injected plastic, and they are then welded together at a joint plane which connects the two semi-cylindrical portions of the plenum 3.
  • the distributor can be made in one piece, for example by molding the plastic part around a fuse metal core whose shape corresponds to the volume of the plenum and ducts, and then melting the core.
  • the compressed air is sent into the cylinders via the intake manifold 2.
  • a butterfly valve 4 is installed upstream of the distributor 3 to regulate the flow Compressed air admitted first to manifold 3 of intake manifold 2.
  • the terms "before” and “after”, “upstream” and “downstream” are defined in relation to the direction of flow. air in the engine assembly 1.
  • the compressed air comes from an air intake circuit comprising a compressor which can be driven by the engine or by a source of electrical energy, or by a turbocharger whose turbine drives the exhaust gases and transfers the fuel. energy of the expansion of the gases to the compressor.
  • the opening diameter of the butterfly valve 4 can be modified by means of a motorized control box 41 shown in FIG. 1 and FIG.
  • the motor assembly 1 further comprises a reservoir 5 which contains an anti-knock agent, for example ethanol as a sprayed liquid.
  • an anti-knock agent for example ethanol as a sprayed liquid.
  • the anti-rattling agent is in very fine droplets forming a so-called mist or mist, as the state of a liquid dispensed by a nebulizing nozzle.
  • an ultrasonic spray apparatus 51 is used, in this example, next to the tank 5.
  • the liquid anti-rattling agent is sent into the spray apparatus 51 by means of an additional pump.
  • the anti-rattling agent thus sprayed is sent into the tank 5 for storage.
  • the anti-knocking agent is introduced into a portion 33 of the plenum 3 located between the butterfly valve 4 and a main inlet 30.
  • the main entrance 30 is understood to mean the location of the plenum of the plenum. distributor through which the airflow passes before being distributed in each intake duct of the distributor.
  • the main entrance 30 can be considered as a section 30 of the distributor 2, more precisely the plenum 3 of the distributor 2, located before the first lateral opening 31 opening into the intake duct 21 which is located closest to 4.
  • the intake duct 21 located closest to the butterfly valve 4 is the rightmost one in FIG. 2.
  • the main inlet is illustrated by a line denoted 30.
  • the tank 5 opens into the plenum
  • the spray anti-rattling agent enters the plenum 3 via an orifice 32 made on a wall 34 of the plenum, the orifice 32 being placed at the level of the neck of the Venturi 6.
  • the purpose of the establishment of the Venturi neck 6 is to lower the pressure locally in the plenum 3 in order to facilitate the introduction of the spray anti-rattling agent.
  • the spray anti-rattling agent is stored in the tank 5 at atmospheric pressure P atm .
  • the pressure in the plenum Pi of the distributor becomes higher than the atmospheric pressure P atm . It is therefore necessary to find a means for locally lowering the pressure in the plenum 3 of the distributor to be able to introduce the anti rattling agent pulverized.
  • the means proposed by the motor assembly 1 according to the invention is to arrange the Venturi neck 6 between the butterfly valve 4 and the main inlet 30, because in a manner known per se, the velocity of the fluid at the level of the Venturi neck 6 increases, which has the effect of lowering the pressure of the fluid at this point to a pressure P2 less than the pressure Pi of the flow of compressed air in the plenum 3. In other words, the local decrease of the pressure sucks the anti-rattling agent sprayed in the plenum 3.
  • the ratio of the diameter of the Venturi neck di and the diameter d2 of the other non-narrowed sections of the plenum 3 can be determined by the following equation:
  • the ratio of diameters will be chosen so that the following two conditions are fulfilled simultaneously:
  • the flow velocity remains in the subsonic domain, i.e. vi ⁇ Mach 1.
  • the neck of the Venturi 6 is advantageously placed in alignment with the butterfly valve 4, or more exactly the opening 42 of the butterfly valve 4, so as to improve the dynamics of the air stream.
  • the engine assembly 1 provides a forced circulation system 7.
  • this system 7 comprises a first sewing 71 on the plenum 3 upstream of the neck of the Venturi 6, a second stitching 72 on the tank and a connecting pipe 73 connecting the first stitching 71 to the second stitching 72.
  • the forced circulation system 7 further comprises a non-return valve 74 installed so as to allow only the displacement of the fluid in the direction of the plenum 3 towards the reservoir 5.
  • the forced circulation system 7 thus allows a part of the compressed air flow at pressure Pi to go to the second stitching 72.
  • the pressure at the second stitching P3 is relatively close to the pressure of the flow. This is in addition to the effect of the suction created by the Venturi neck 6 to move the mist consisting of the sprayed agent to the plenum 3.
  • the forced circulation system 7 makes it possible to reduce or even eliminate the effect of the friction of the anti-pinging agent sprayed against the walls of the tank 5, this friction being unfavorable to the flow of the fog towards the plenum 3 .
  • the motor assembly 1 further comprises a knock detector, a flow meter measuring the amount of compressed air fed into the distributor 2, a solenoid valve 8 acting on the flow rate of the spray anti-rattling agent sent into the distributor 2.
  • the knock detector is for example a piezoelectric sensor fixed on a crankcase (or engine block) of the engine so as to be able to measure the vibration frequency of the crankcase.
  • rattling is a detonating inflammation that generates vibrations propagated in the crankcase. So, one of the ways to detect rattling is to measure vibration frequencies.
  • the solenoid valve 8 is installed in a pipe 52 connecting the tank 5 to the plenum 3. Precisely, the solenoid valve 8 is arranged, in this example, before the orifice 32 made on the wall 34 of the plenum 3 at the Venturi neck .
  • the term "before” here is defined with respect to the direction of flow of the spray anti-rattling agent.
  • the engine assembly 1 also includes a control unit is able to control, control one or more electronic components.
  • the control unit is also able to receive data measured by at least one of these electronic components and give a decision based on these data. The decision is generally the actuation or adjustment of one of the parameters of the electronic components.
  • the control unit is connected to the knock detector, the flow meter and the solenoid valve 8.
  • the knock detector measures the crankcase vibration frequency and determines whether the measured frequency is in a predefined rattling spectrum. This spectrum is a range of frequencies in which rattling is believed to be present. If this is the case, the knock detector translates the measured frequency into an electrical signal, for example in voltage, and sends this signal to the control unit. This last determines, based on the signal reported, the degree of severity of the detected knock. For example, it is slow or nascent type rattling and franc type rattling. Slow rattling is less severe than straight rattling.
  • the control unit acts on the solenoid valve 8 so that it introduces the amount of the anti-rattling agent adapted. For example, a large quantity of the anti-ping agent sprayed in the case of free rattling is required. It should be noted that the control unit may also be required to reduce the ignition advance immediately in order to protect the motor.
  • the amount of the anti-rattling agent also depends on the amount of air admitted into the distributor 2 and the amount of fuel that is injected into the engine, for example directly into the engine cylinders.
  • the quantity of air is measured and sent to the control unit by the flowmeter.
  • the amount of fuel can be determined by the fuel injection time determined by the control unit.
  • a spark-ignition type engine operates at richness 1, i.e., in stoichiometric proportions.
  • the ratio air: fuel is substantially equal to 14.7: 1, that is to say that the engine admits 14.7 g of air to burn 1 gram of fuel.
  • the ratio of air to fuel is only 9: 1, that is to say, it is necessary to admit 9 g of air to burn 1 g fuel .
  • the proportion of compressed air and pulverized anti-knock agent may be 0.9: 1, with simultaneous adaptation of the ratio air: gasoline to the value 13,23: 1, which corresponds to the introduction of 10% introduction of ethanol.
  • this proportion air: ethanol can be 3, 6: 1, the ratio air: petrol being equal to 8,82: 1, which corresponds to the introduction of ethanol up to 40 %.
  • the anti-knock agent is pulverized in a suitable amount in the plenum 3.
  • the stirring of the anti-rattling agent sprayed with compressed air from the air intake circuit is carried out using the air flow rate in the plenum 3 of the distributor 2, in particular at the Venturi neck 6 where the spray anti-rattling agent opens.
  • the mixture thus obtained is homogeneous and ready to be sent into the intake ducts 21, then into the combustion chambers to participate in the thermodynamic cycle of the engine, that is to say to the combustion.
  • the forced circulation system 7 may comprise, in addition to the connecting duct 73 and the taps 71, 72 previously described, a deformable membrane wall forming part of the walls of the tank 5. An actuating member deforms this wall by to change the pressure in the tank.
  • the forced circulation system may comprise only the deformable membrane wall and the actuating member.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble moteur (1) à combustion interne comprenant - un répartiteur d'admission (2) comprenant. plusieurs conduits d'admission (21);. un plénum tubulaire (3) desservant de l'air comprimé dans tous les conduits d'admission (21) via une entrée principale (30); - un réservoir (5) contenant un agent anti-cliquetis pulvérisé. Selon l'invention, le plénum tubulaire (3) comprend un col du Venturi disposé en amont de l'entrée principale. Le réservoir (5) d'agent anti-cliquetis pulvérisé débouche dans le plénum tubulaire (3) au niveau du col du Venturi. L'ensemble comprend en outre un système de circulation forcée faisant déplacer de l'agent anti-cliquetis pulvérisé vers le plénum tubulaire (3).

Description

Ensemble moteur à combustion interne à allumage commandé réalisant l'injection d'un agent anti-cliquetis pulvérisé dans un répartiteur d'admission
L' invention se rapporte à un ensemble moteur à combustion interne à allumage commandé conçu pour l'injection d'un agent anti-cliquetis pulvérisé dans un répartiteur d'admission, ou collecteur d'admission, du moteur.
De manière connue, des constructeurs automobiles proposent différentes méthodes pour augmenter la puissance du moteur pendant la conduite du véhicule. Une de ces méthodes consiste à injecter de l'air comprimé dans des chambres de combustion en vue d'améliorer leur taux de remplissage. L'air comprimé est envoyé à partir d'un compresseur entraîné par le moteur ou à partir d'un turbocompresseur entraîné par le flux de gaz d'échappement. Cette méthode est encore appelée la suralimentation du moteur.
Cependant, pour un moteur à allumage commandé (du type fonctionnant par exemple à l'essence), la suralimentation du moteur rend ce dernier plus sensible au cliquetis, un phénomène de combustion non contrôlée du combustible dans la chambre de combustion avant que la combustion ne soit déclenchée par la bougie d'allumage. Le cliquetis se produit généralement à des endroits où la pression et la température sont importantes, notamment au niveau des parois de la chambre de combustion. Le cliquetis se manifeste par un bruit métallique, perceptible à l'oreille ou peut être détecté par un capteur piézo-électrique . Le cliquetis peut dégrader sévèrement le piston ainsi que les cylindres .
Afin de réduire le risque de cliquetis, une des solutions existantes consiste à introduire d'un agent anti cliquetis dans des chambres de combustion. Par définition, un agent anti-cliquetis est un carburant qui présente un indice d'octane plus élevé que le carburant (par exemple de l'essence) qui est principalement consommé dans le moteur pour la production du couple. Les agents anti-cliquetis couramment utilisés sont de l'éthanol, du méthyle tert-butyle éther (MTBE ) , de l'éther éthyle tertiobutyle (ETBE).
Cette solution est décrite dans le document US 2006/0102146. Dans ce document, l'agent anti-cliquetis est soit introduit directement dans les chambres de combustion, soit mélangé au préalable avec de l'essence, le mélange ainsi obtenu étant ensuite envoyé dans les chambres de combustion.
Cependant, cette solution reste encore perfectible, notamment en termes de répartition de l'agent anti-cliquetis dans les chambres de combustion. Un mélange non homogène de l'agent anti-cliquetis réduit la performance de celui-ci.
Par ailleurs, il faut installer un système d'injection par cylindre, soit pour l'agent anti-cliquetis seul, soit pour le mélange de l'agent anti-cliquetis avec le carburant, ce qui complique la structure, donc la fabrication, du moteur et ajoute une source potentielle de panne dans le moteur.
Ainsi, un objectif de l'invention est de proposer un ensemble moteur à combustion interne permettant une répartition homogène de l'agent anti-cliquetis dans les chambres de combustion, donc une efficacité optimale pour éviter ou prévenir le cliquetis.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel ensemble qui est économique fiable et simple à installer.
A cet effet, l'invention concerne un ensemble moteur à combustion interne comprenant
— un répartiteur d'admission comprenant
• plusieurs conduits d'admission;
• un plénum tubulaire desservant de l'air comprimé dans tous les conduits d'admission via une entrée principale ;
— un réservoir contenant un agent anti-cliquetis pulvérisé . Selon l'invention, le plénum comprend un col du Venturi disposé en amont de l'entrée principale. Le réservoir d'agent anti-cliquetis pulvérisé débouche dans le plénum au niveau du col du Venturi. L'ensemble comprend en outre un système de circulation forcée faisant déplacer de l'agent anti-cliquetis pulvérisé vers le plénum.
D'une part, le système de circulation forcée oblige l'agent anti-cliquetis pulvérisé à se déplacer vers le plénum. D'autre part, la présence du col du Venturi dans le plénum permet de baisser la pression à ce niveau, ce qui facilite l'entrée de l'agent anti-cliquetis pulvérisé dans le plénum. Ainsi, l'agent anti-cliquetis pulvérisé peut être introduit dans le plénum malgré une pression élevée de l'air comprimé qui y circule.
En outre, l'agent anti-cliquetis étant pulvérisé, le mélange de celui-ci avec de l'air comprimé dans le tubulaire, est réalisé de manière homogène.
Etant donné que l'agent anti-cliquetis débouche dans le col du Venturi situé en amont de l'entrée principale, le mélange homogène de l'agent anti-cliquetis avec de l'air comprimé est réalisé avant qu' il ne soit distribué à tous les conduits d'admission en provenance du plénum. Les conduits d'admission du répartiteur débouchent dans des chambres de combustion correspondantes du moteur. Ainsi, le mélange homogène de l'agent anti-cliquetis avec de l'air comprimé est envoyé dans chacune des chambres de combustion, ce qui permet une répartition homogène de l'agent anti-cliquetis dans chaque chambre de combustion, donc une performance optimale de l'agent anti-cliquetis pour prévenir le cliquetis.
Par ailleurs, l'ensemble ne demande pas beaucoup de changement de la structure du moteur proprement dit, notamment la structure de la culasse du moteur, car il n'a pas besoin d'un système d'injection individuel par cylindre. Un répartiteur dont le plénum tubulaire est équipé d'un col du Venturi suffit pour desservir le mélange homogène à tous les conduits d'admission du répartiteur, puis à toutes les chambres de combustion.
Selon une caractéristique de l'invention, l'ensemble comprend une vanne papillon précédant le répartiteur tubulaire. Le col de Venturi est de préférence disposé dans l'alignement de la vanne papillon. En effet, plus le parcours de la veine de gaz entre la vanne papillon et le col est court, plus la dynamique de cette veine est élevée. Inversement, une grande distance entre la vanne papillon et le col a tendance à ralentir la dynamique de la veine de gaz, ce qui se traduit par une dégradation du comportement du moteur en transitoire.
Selon une caractéristique de l'invention, le système de circulation forcée comprend
— un premier piquage sur le plénum du répartiteur en amont du col du Venturi ;
— un deuxième piquage sur le réservoir d'agent anti cliquetis pulvérisé ;
— un conduit de connexion reliant le premier piquage au deuxième piquage ; et
— un clapet anti-retour installé dans le conduit de connexion de manière à autoriser la circulation de l'air comprimé du premier piquage vers le deuxième piquage.
De cette manière, d'une part, la pression au niveau du deuxième piquage, c'est-à-dire au niveau du perçage dans le réservoir d'agent anti-cliquetis, est sensiblement égale à la pression de l'air comprimé dans le plénum. D'autre part, le réservoir débouche dans le plénum au niveau du col du Venturi où la pression est inférieure à la pression du flux d'air comprimé dans le plénum. La différence de pression au niveau du deuxième piquage et au niveau du col du Venturi fait déplacer ainsi l'agent anti-cliquetis pulvérisé dans le plénum du répartiteur. Selon une caractéristique de l'invention, le système de circulation forcée comprend une pompe reliée au réservoir d'agent anti-cliquetis pulvérisé et agencée de manière à pouvoir injecter sous pression l'agent anti-cliquetis pulvérisé .
Selon une caractéristique de l'invention, le système de circulation forcée comprend une paroi à membrane déformable constituant une des parois du réservoir d'agent anti-cliquetis pulvérisé, et un organe d' actionnement destiné à déformer la paroi à membrane déformable. Ainsi, la paroi peut être déformée de manière à réduire le volume du réservoir et donc à augmenter la pression dans le réservoir de sorte qu'elle soit supérieure à la pression au niveau du col du Venturi .
Selon une caractéristique de l'invention, l'ensemble comprend
- un détecteur de cliquetis ;
- un estimateur de débit d'air comprimé;
- une électrovanne installée dans un tuyau conduisant de l'agent anti-cliquetis vers le plénum du répartiteur ;
une centrale de commande destinée à contrôler l'électrovanne pour introduire une quantité d'agents anti cliquetis adaptée en fonction du signal du détecteur de cliquetis et de l'estimateur de débit d'air comprimé.
Ainsi, tous ces éléments permettent d'introduire la quantité adéquate de l'agent anti-cliquetis en fonction du type de cliquetis détecté en vue d'une efficacité optimale pour éviter le cliquetis. Par ailleurs, la centrale de commande permet une gestion économique de l'ensemble moteur selon l'invention. En effet, elle peut actionner l'ensemble moteur seulement en cas de besoin.
Selon une caractéristique de l'invention, l'ensemble moteur comprend un appareil de pulvérisation à ultrasons et une pompe additionnelle précédant le réservoir d'agent anti- cliquetis pulvérisé. La pompe additionnelle fait entrer de l'agent anti-cliquetis liquide dans l'appareil de pulvérisation à ultrasons qui le transforme ensuite sous forme liquide pulvérisée.
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, de manière schématique, une vue en perspective d'un ensemble moteur selon l'invention
- la figure 2 représente, de manière schématique, une vue de dessus de l'ensemble moteur de la figure 1 ;
- la figure 3 représente, de manière schématique, une vue de coupe transversale illustrant des éléments constitutifs de l'ensemble moteur de la figure 1.
Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques, présents dans plusieurs figures distinctes, sont affectés d'une seule et même référence numérique ou alphanumérique .
En référence à la figure 1, un exemple de réalisation d'un ensemble moteur 1 selon l'invention est illustré. L'ensemble moteur 1 comprend un répartiteur d'admission 2, dit aussi collecteur d'admission 2, composé de plusieurs conduits d'admission 21 débouchant chacun dans un cylindre du moteur et d'un plénum 3 desservant de l'air dans tous les conduits d'admission 21 du répartiteur.
Le plénum 3 est de forme tubulaire, à section oblongue, généralement cylindrique.
Ici, les conduits d'admission 21 sont disposés parallèles entre eux le long d'une face d'admission (non illustrée) du moteur. Le plénum tubulaire 3, appelée ci-après plénum, s'étend parallèlement à la face d'admission et communique avec chaque conduit d'admission 21 via une ouverture
31 pratiquée sur son côté latéral. Dans un exemple de réalisation de l ' invention le répartiteur est constitué de deux pièces distinctes : une première pièce qui comprend les conduits d'admission 21 et une première portion demi-cylindrique du plénum 3, et une seconde pièce qui est constituée de l'autre portion demi-cylindrique du plénum 3. Par exemple, les deux pièces sont au préalable réalisées en plastique injecte, et elles sont ensuite soudées entre elles au niveau d'un plan de joint qui relie les deux portions demi-cylindriques du plénum 3. Alternativement, le répartiteur peut être réalisé en une seule pièce, par exemple en moulant la pièce en plastique autour d'un noyau de métal fusible dont la forme correspond au volume du plénum et des conduits, et en faisant ensuite fondre le noyau.
Selon l'invention et dans cet exemple, afin d'augmenter la puissance du moteur, l'air comprimé est envoyé dans les cylindres via le répartiteur d'admission 2. Une vanne papillon 4 est installée en amont du répartiteur 3 pour réguler le flux d'air comprimé admis d'abord dans le plénum 3 du répartiteur d'admission 2. Sauf indications contraires, les termes «avant» et «après», «en amont» et «en aval» sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans l'ensemble moteur 1.
L'air comprimé provient d'un circuit d'admission d'air comportant un compresseur qui peut être entraîné par le moteur ou par une source d'énergie électrique, ou par un turbocompresseur dont la turbine entraîne les gaz d'échappement et transfère l'énergie de la détente des gaz au compresseur .
Dans l'exemple illustré, le diamètre d'ouverture de la vanne papillon 4 peut être modifié au moyen d'un boîtier de commande motorisé 41 représenté à la figure 1 et à la figure
2.
L'ensemble moteur 1 comprend en outre un réservoir 5 qui contient d'un agent anti-cliquetis, par exemple de l'éthanol, sous forme de liquide pulvérisé. Dans cet état, l'agent anti-cliquetis est en très fines gouttelettes formant un ensemble dit de brouillard ou de brume, comme l'état d'un liquide distribué par une buse de nébulisation. Pour obtenir ce brouillard, on utilise un appareil de pulvérisation 51 à ultrasons placé, dans cet exemple, à côté du réservoir 5. Dans un premier temps, l'agent anti-cliquetis en liquide est envoyé dans l'appareil de pulvérisation 51 au moyen d'une pompe additionnelle. Dans un deuxième temps, l'agent anti-cliquetis ainsi pulvérisé est envoyé dans le réservoir 5 pour stockage.
Sur la figure 2 et sur la figure 3, l'agent anti cliquetis est introduit dans une portion 33 du plénum 3 située entre la vanne papillon 4 et une entrée principale 30. On entend par l'entrée principale 30 l'endroit du plénum du répartiteur par lequel passe le flux d'air avant d'être distribué dans chaque conduit d'admission du répartiteur. Autrement dit, l'entrée principale 30 peut être considérée comme une section 30 du répartiteur 2, plus précisément du plénum 3 du répartiteur 2, située avant la première ouverture latérale 31 débouchant dans le conduit d'admission 21 qui est situé le plus proche de la vanne papillon 4. Dans cet exemple, le conduit d'admission 21 situé le plus proche de la vanne papillon 4 est celui le plus à droite sur la figure 2. L'entrée principale est illustrée par un trait référencé 30.
Sur la figure 3, le réservoir 5 débouche dans le plénum
3 au niveau d'un col du Venturi 6 placé entre la vanne papillon
4 et l'entrée principale 30. L'agent anti-cliquetis pulvérisé rentre dans le plénum 3 via un orifice 32 pratiqué sur une paroi 34 du plénum, l'orifice 32 étant placé au niveau du col du Venturi 6.
Le but de la mise en place du col du Venturi 6 est de faire baisser localement la pression dans le plénum 3 afin de faciliter l'introduction l'agent anti-cliquetis pulvérisé. En effet, l'agent anti-cliquetis pulvérisé est stocké dans le réservoir 5 à une pression atmosphérique Patm. Lorsque l'air comprimé est envoyé dans le répartiteur d'admission 2, la pression dans le plénum Pi du répartiteur devient plus élevée que la pression atmosphérique Patm. Il faut donc trouver un moyen pour faire baisser localement la pression dans le plénum 3 du répartiteur pour pouvoir y introduire l'agent anti cliquetis pulvérisé.
Le moyen proposé par l'ensemble moteur 1 selon l'invention est de disposer le col de Venturi 6 entre la vanne papillon 4 et l'entrée principale 30, car de manière connue en soi, la vitesse du fluide au niveau du col du Venturi 6 augmente, ce qui a pour conséquence de baisser la pression du fluide à cet endroit à une pression P2 inférieure à la pression Pi du flux d'air comprimé dans le plénum 3. En d'autres termes, la baisse locale de la pression aspire l'agent anti-cliquetis pulvérisé dans le plénum 3.
Le rapport entre le diamètre du col de Venturi di et le diamètre d2 des autres sections non rétrécies du plénum 3 (i.e. les autres sections tubulaires du plénum avant et après le col) peut être déterminée grâce à l'équation suivante :
(Equ.l) Pi - P2 = ½· p · V12 · [ (d2/di) 2 - 1]
Avec
Pi la pression statique en amont du col
- P2 : la pression statique dans le col
— p : la masse volumique du mélange air-agent, calculée à partir du rat) o air-agent qui est prévu
— vi : la vitesse du flux d'air en amont du col
Le rapport des diamètres sera choisi de telle sorte que les deux conditions suivantes soient remplies simultanément :
Pi P2 > 0 Et
La vitesse de l'écoulement reste dans le domaine subsonique, i.e. vi < Mach 1.
Dans cet exemple, le col du Venturi 6 est placé avantageusement dans l'alignement de la vanne papillon 4, ou plus exactement de l'ouverture 42 de la vanne papillon 4, de manière à améliorer la dynamique de la veine d'air.
En vue de forcer la circulation de l'agent anti cliquetis pulvérisé vers le répartiteur 3, l'ensemble moteur 1 selon l'invention prévoit un système de circulation forcée 7. Dans l'exemple illustré, ce système 7 comprend un premier piquage 71 sur le plénum 3 en amont du col du Venturi 6, un deuxième piquage 72 sur le réservoir et un conduit de connexion 73 reliant le premier piquage 71 au deuxième piquage 72. Le système de circulation forcée 7 comprend en outre un clapet anti-retour 74 installé de manière à autoriser seulement le déplacement du fluide dans le sens du plénum 3 vers le réservoir 5.
Le système de circulation forcée 7 permet ainsi à une partie du flux d'air comprimé à pression Pi d'aller vers le deuxième piquage 72. En conséquence, la pression au niveau du deuxième piquage P3 est relativement proche de la pression du flux d'air comprimé Pi. Cela vient s'ajouter à l'effet de l'aspiration crée par le col de Venturi 6 pour faire déplacer le brouillard constitué de l'agent pulvérisé vers le plénum 3.
Par ailleurs, le système de circulation forcée 7 permet de réduire, voire supprimer, l'effet du frottement de l'agent anti-cliquetis pulvérisé contre des parois du réservoir 5, ce frottement étant défavorable à l'écoulement du brouillard vers le plénum 3.
Selon l'invention et dans cet exemple, l'ensemble moteur 1 comprend en outre un détecteur de cliquetis, un débitmètre mesurant la quantité d' air comprimé envoyé dans le répartiteur 2, une électrovanne 8 agissant sur le débit de l'agent anti-cliquetis pulvérisé envoyé dans le répartiteur 2.
Le détecteur de cliquetis est par exemple un capteur piézo-électrique fixé sur un carter-cylindres (ou bloc moteur) du moteur de manière à pouvoir mesurer la fréquence de vibration du carter. En effet, le cliquetis est une inflammation détonante qui génère des vibrations propagées dans le carter. Donc, un des moyens pour détecter le cliquetis est de mesurer des fréquences de vibration.
L'électrovanne 8 est installée dans un tuyau 52 reliant le réservoir 5 au plénum 3. Précisément, l'électrovanne 8 est disposée, dans cet exemple, avant l'orifice 32 pratiqué sur la paroi 34 du plénum 3 au niveau du col du Venturi . Le terme «avant» ici est définir par rapport à au sens de circulation de l'agent anti-cliquetis pulvérisé.
L'ensemble moteur 1 comprend également une centrale de commande est capable de contrôler, piloter un ou plusieurs composants électroniques. La centrale de commandes est aussi capable de recevoir des données mesurées par au moins un de ces composants électroniques et donner une décision en fonction de ces données. La décision est de manière générale l' actionnement ou le réglage d'un des paramètres des composants électroniques. Dans cet exemple, la centrale de commande est connectée au détecteur de cliquetis, au débitmètre et à l'électrovanne 8.
Nous allons maintenant décrire le fonctionnement de l'ensemble moteur.
Le détecteur de cliquetis mesure la fréquence de vibration du carter et détermine si la fréquence mesurée est dans un spectre prédéfini de cliquetis. Ce spectre est une fourchette de fréquences dans laquelle le cliquetis est estimé présent. Si c'est le cas, le détecteur de cliquetis traduit la fréquence mesurée en signal électrique, par exemple en tension et envoie ce signal à la centrale de commande. Cette dernière détermine, en se basant sur le signal reporté, le degré de gravité du cliquetis détecté. A titre d'exemple, il s'agit de cliquetis de type lent ou naissant et de cliquetis de type franc. Le cliquetis lent est moins sévère que le cliquetis franc .
Une fois que le type de cliquetis est déterminé, la centrale de commande agit sur l'électrovanne 8 pour que celle- ci introduise la quantité de l'agent anti-cliquetis adaptée. Il faut, par exemple, une quantité importante de l'agent anti cliquetis pulvérisé dans le cas du cliquetis franc. On notera que la centrale de commande peut aussi être amenée à réduire l'avance à l'allumage de manière immédiate afin de protéger le moteur .
La quantité de l'agent anti-cliquetis dépend également de la quantité de l'air admis dans le répartiteur 2 et de la quantité de carburant qui est injectée dans le moteur, par exemple directement dans les cylindres du moteur. La quantité d'air est mesurée et envoyée à la centrale de commande par le débitmètre. La quantité de carburant peut être déterminée par le temps d'injection de carburant déterminé par la centrale de commande .
Sur la plupart de ses points de fonctionnement régime- charge, un moteur du type à allumage commandé fonctionne à richesse 1, c'est-à-dire dans des proportions stœchiométriques . Par exemple, pour un moteur fonctionnant avec un carburant qui est de l'essence pure, le ratio air : carburant est sensiblement égal à 14,7 : 1, c'est-à-dire que le moteur admet 14,7 g d'air pour brûler 1 g de carburant. Pour un moteur fonctionnant avec un carburant qui est de l'éthanol pur, le ratio air : carburant n'est que de 9 : 1, c'est-à-dire qu'il faut admettre 9 g d'air pour brûler 1 g de carburant .
Dans le cas d'un moteur fonctionnant avec un carburant principal qui est de l'essence et avec un agent anti-cliquetis qui est de l'éthanol pur, à titre d'exemple, dans le cas du cliquetis lent, la proportion de l'air comprimé et de l'agent anti-cliquetis pulvérisé peut être de 0,9 : 1, avec une adaptation simultanée du rapport air : essence à la valeur 13,23 : 1, ce qui correspond à l'introduction de 10% d'introduction d'éthanol. Dans le cas du cliquetis franc, cette proportion air : éthanol peut être de 3, 6 : 1, le ratio air : essence étant égal à 8,82 : 1, ce qui correspond à l'introduction de l'éthanol à hauteur de 40%.
Dans les deux cas, l'agent anti-cliquetis se retrouve pulvérisé en quantité adaptée dans le plénum 3. Le brassage de l'agent anti-cliquetis pulvérisé avec de l'air comprimé provenant du circuit d'admission d'air se fait en utilisant la vitesse d'écoulement de l'air dans le plénum 3 du répartiteur 2, en particulier au niveau du col du Venturi 6 où débouche l'agent anti-cliquetis pulvérisé. Le mélange ainsi obtenu est homogène et prêt à être envoyé dans les conduits d'admission 21, puis dans les chambres de combustion pour participer au cycle thermodynamique du moteur, c'est-à-dire à la combustion.
Bien entendu, il est possible d'apporter à l'invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.
Par exemple, le système de circulation forcée 7 peut comprendre, en plus du conduit de connexion 73 et des piquages 71, 72 décrits précédemment, une paroi à membrane déformable faisant partie des parois du réservoir 5. Un organe d' actionnement déforme cette paroi en vue de modifier la pression dans le réservoir. Alternativement, le système de circulation forcée peut comprendre uniquement la paroi à membrane déformable et l'organe d' actionnement .

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble moteur (1) à combustion interne comprenant
- un répartiteur d'admission (2) comprenant
• plusieurs conduits d'admission (21) ;
• un plénum tubulaire (3) desservant de l'air comprimé dans tous les conduits d'admission (21) via une entrée principale (30) ;
- un réservoir (5) contenant un agent anti-cliquetis pulvérisé ;
ledit ensemble étant caractérisé en ce que
- le plénum tubulaire (3) comprend un col du Venturi (6) disposé en amont de l'entrée principale (30) ;
- le réservoir (5) d'agent anti-cliquetis pulvérisé débouche dans le plénum tubulaire (3) au niveau du col du Venturi (6) ;
- l'ensemble comprend un système de circulation forcée (7) faisant déplacer de l'agent anti-cliquetis pulvérisé vers le plénum tubulaire (3) .
2. Ensemble (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (1) comprend une vanne papillon (4) précédant le plénum tubulaire (3) et en ce que le col du Venturi (6) est disposé dans l'alignement de la vanne papillon (4) .
3. Ensemble selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre (di) du col du Venturi (6) et le diamètre (d2) de la partie radialement non rétrécie du plénum tubulaire (3) est déterminé de telle sorte que la pression (P2)au niveau du col de Venturi soit inférieure à la pression (Pi) au niveau de la partie radialement non rétrécie du plénum et que l'écoulement gazeux dans le col reste dans le domaine subsonique.
4. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de circulation forcée (7) comprend
- un premier piquage (71) sur le plénum tubulaire (3) en amont du col du Venturi (6) ;
- un deuxième piquage (72) sur le réservoir (5) d'agent anti-cliquetis pulvérisé;
- un conduit de connexion (73) reliant le premier piquage (71) au deuxième piquage (72) ; et
- un clapet anti-retour (74) installé dans le conduit de connexion (73) de manière à autoriser la circulation de l'air comprimé du premier piquage (71) vers le deuxième piquage (72) .
5. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système de circulation forcée (7) comprend une paroi à membrane déformable constituant une des parois du réservoir (5) d'agent anti-cliquetis pulvérisé, et un organe d' actionnement destiné à déformer la paroi à membrane déformable .
6. Ensemble (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble comprend
- un détecteur de cliquetis ;
- un estimateur de débit d'air comprimé;
- une électrovanne (8) installée dans un tuyau (52) conduisant l'agent anti-cliquetis vers le plénum tubulaire (3) ;
- une centrale de commande destinée à contrôler l'électrovanne (8) pour introduire une quantité d'agents anti- cliquetis adaptée en fonction du signal du détecteur de cliquetis et de l'estimateur de débit d'air comprimé.
7. Ensemble (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de pulvérisation à ultrasons (51) et une pompe additionnelle précédant le réservoir (5) d'agent anti-cliquetis pulvérisé.
8. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble moteur (1) selon l'une des revendications précédentes .
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