FR2892767A1

FR2892767A1 - Motor vehicle internal combustion engine has inlet for additional fresh gas into combustion chamber to scavenge combustion gases

Info

Publication number: FR2892767A1
Application number: FR0510994A
Authority: FR
Inventors: Johann William; Sami Belhalfaoui
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-04
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: FR2892767B1

Abstract

The engine consists of at least one cylinder (2) and cylinder head forming a combustion chamber containing a piston reciprocating between top and bottom positions, and cylinder head inlet (3) and exhaust (4) ports. It has an auxiliary circuit (8) with a compressor (9) to deliver additional fresh gas through a port (12) in each cylinder when its exhaust port is opened to scavenge the combustion gases. In a variant of the design the auxiliary circuit can have main and additional turbines on one drive shaft.

Description

1 Moteur à combustion interne pour véhicule automobile pourvu d'un1 Internal combustion engine for a motor vehicle provided with a

dispositif d'admission additionnel de gaz frais et procédé associé. additional fresh gas admission device and associated method.

La présente invention concerne le domaine automobile et plus particulièrement le fonctionnement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, qu'il soit du type à allumage commandé ou du type Diesel. Un moteur à combustion interne comprend généralement un carter dans lequel est formé au moins un cylindre, une culasse fermant une extrémité supérieure du cylindre, et un piston délimitant avec la culasse une chambre de combustion, ledit piston étant destiné à coulisser dans le cylindre selon un mouvement alternatif de va-et-vient entre deux positions extrêmes supérieure et inférieure. The present invention relates to the automotive field and more particularly to the operation of an internal combustion engine for a motor vehicle, whether of the spark-ignition type or of the Diesel type. An internal combustion engine generally comprises a casing in which is formed at least one cylinder, a cylinder head closing an upper end of the cylinder, and a piston defining with the cylinder head a combustion chamber, said piston being intended to slide in the cylinder according to a reciprocating back and forth between two extreme upper and lower positions.

La culasse comprend généralement au moins un orifice d'admission d'air et au moins un moyen d'injection de carburant. La culasse comprend également au moins un orifice d'échappement des gaz de combustion permettant le refoulement du mélange de carburant et d'air admis, après combustion du carburant. The cylinder head generally comprises at least one air intake port and at least one fuel injection means. The cylinder head also includes at least one combustion gas exhaust port for discharging the mixture of fuel and intake air, after combustion of the fuel.

Les moteurs à allumage commandés offrent la possibilité d'un fonctionnement avec des mélanges dits homogènes , c'est-à-dire des mélanges carburés contenant une quantité d'air par rapport à la quantité de carburant uniforme dans tout le cylindre, ou avec des mélanges dits hétérogènes ou stratifiés , c'est-à-dire des mélanges carburés contenant une quantité d'air par rapport à la quantité de carburant non-uniforme dans le cylindre. Dans le cas d'un moteur à allumage commandé à aspiration suralimentée, des niveaux de températures élevées peuvent limiter les performances du moteur. En effet, la présence de gaz brûlés résiduels à haute température subsistant à l'intérieur des chambres de Controlled ignition engines offer the possibility of operation with so-called homogeneous mixtures, that is to say carbureted mixtures containing an amount of air with respect to the uniform quantity of fuel throughout the cylinder, or with so-called heterogeneous or stratified mixtures, that is to say carbureted mixtures containing an amount of air relative to the amount of non-uniform fuel in the cylinder. In the case of a supercharged positive ignition engine, high temperature levels can limit the performance of the engine. Indeed, the presence of high temperature residual burned gases remaining inside the chambers of

2 combustion après la phase d'échappement d'un cycle de fonctionnement, provoque après l'introduction d'un mélange air-essence lors du cycle suivant, l'apparition de phénomènes de cliquetis. Ces phénomènes obligent à dégrader le réglage de la combustion du moteur, ce qui limite sensiblement ses performances et son rendement. Ainsi, dans le but d'obtenir de meilleures performances du moteur, il est souhaitable de réduire le taux de gaz brûlés résiduels présents dans les chambres de combustion après la phase d'échappement, et la température des gaz d'échappement issus de la combustion. A cet égard, il est possible de faire recirculer une partie des gaz d'échappement issus de la combustion au moyen d'une conduite de recirculation partielle des gaz d'échappement (EGR) apte à permettre un refroidissement des gaz recirculés. En effet, la réintroduction des gaz d'échappement à l'admission du moteur permet notamment de diminuer la température de combustion à l'intérieur des cylindres. Une autre stratégie permettant également la diminution de la température de combustion consiste à imprimer à l'air introduit dans la chambre de combustion un mouvement de rotation, qui peut s'effectuer autour d'un axe parallèle à l'axe du cylindre. On parle alors de swirl . C'est ainsi que le document FR-A-2 854 651 décrit un moteur à combustion interne dans lequel on combine l'utilisation du swirl à une injection de gaz comprimés à l'intérieur de la chambre de combustion à une pression supérieure à celle régnant dans ladite chambre. On connaît encore, par le document DE-A-41 02 037, un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre et une culasse obturant le cylindre, la culasse étant pourvue de soupapes d'admission d'air frais et de soupapes d'échappement des gaz de combustion. Le moteur comprend également un conduit d'admission additionnel d'air frais débouchant au voisinage de l'extrémité inférieure du cylindre. Ledit conduit est apte à favoriser l'évacuation des gaz présents dans la chambre de combustion, lorsque le piston est proche d'une position extrême inférieure, appelée point mort bas. Les solutions décrites dans ces documents ne proposent pas un agencement permettant de réduire de façon significative le taux de gaz brûlés résiduels présents à l'intérieur de la chambre de combustion et la température des gaz d'échappement issus de la combustion. 2 combustion after the exhaust phase of an operating cycle, causes after the introduction of an air-fuel mixture in the next cycle, the occurrence of knock phenomena. These phenomena make it necessary to degrade the control of the engine combustion, which substantially limits its performance and efficiency. Thus, in order to obtain better engine performance, it is desirable to reduce the rate of residual burnt gases present in the combustion chambers after the exhaust phase, and the temperature of the combustion exhaust gases. . In this regard, it is possible to recirculate a portion of the exhaust gas from the combustion by means of a partial exhaust gas recirculation (EGR) capable of allowing cooling of the recirculated gases. Indeed, the reintroduction of the exhaust gas at the engine intake allows in particular to reduce the combustion temperature inside the cylinders. Another strategy which also makes it possible to reduce the combustion temperature consists in printing with air introduced into the combustion chamber a rotational movement, which can take place around an axis parallel to the axis of the cylinder. We are talking about swirl. Thus, the document FR-A-2 854 651 describes an internal combustion engine in which the use of the swirl is combined with an injection of compressed gases into the combustion chamber at a pressure greater than that prevailing in said chamber. DE-A-41 02 037 discloses an internal combustion engine comprising at least one cylinder and a cylinder head closing off the cylinder, the cylinder head being provided with fresh air intake valves and pressure relief valves. exhaust of combustion gases. The engine also includes an additional intake duct fresh air opening adjacent the lower end of the cylinder. Said duct is able to promote the evacuation of the gases present in the combustion chamber, when the piston is close to a lower extreme position, called bottom dead center. The solutions described in these documents do not provide an arrangement for significantly reducing the rate of residual burnt gases present inside the combustion chamber and the temperature of the exhaust gases from combustion.

La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Selon un aspect de l'invention, un moteur à combustion interne pour véhicule automobile comprend au moins un cylindre, une culasse délimitant intérieurement avec le cylindre une chambre de combustion, un piston déplaçable dans le cylindre entre des positions extrêmes supérieure et inférieure, la culasse comprenant au moins un orifice d'admission de gaz frais dans la chambre de combustion muni d'une soupape d'admission et au moins un orifice d'échappement des gaz de combustion muni d'une soupape d'échappement. Le moteur est pourvu, en outre, d'un dispositif d'admission additionnel de gaz frais configuré pour injecter, pendant l'ouverture de la soupape d'échappement, des gaz frais lors des déplacements du piston d'une position extrême à l'autre de manière à permettre une vidange des gaz de combustion présents dans la chambre de combustion. The present invention therefore aims to remedy these drawbacks. According to one aspect of the invention, an internal combustion engine for a motor vehicle comprises at least one cylinder, a cylinder head delimiting internally with the cylinder a combustion chamber, a piston displaceable in the cylinder between extreme upper and lower positions, the cylinder head comprising at least one fresh gas inlet in the combustion chamber provided with an intake valve and at least one combustion gas exhaust port provided with an exhaust valve. The engine is further provided with an additional fresh gas intake device configured to inject, during the opening of the exhaust valve, fresh gases as the piston moves from an extreme position to the other so as to allow emptying of the combustion gases present in the combustion chamber.

Avec une telle disposition, il devient dès lors possible d'obtenir une vidange particulièrement efficace des gaz brûlés résiduels présents à l'intérieur de la chambre de combustion. En effet, il peut être possible de prévoir une admission significative d'air frais à l'intérieur de la chambre de combustion du With such an arrangement, it becomes possible to obtain a particularly efficient emptying of the residual burnt gases present inside the combustion chamber. Indeed, it may be possible to provide a significant admission of fresh air inside the combustion chamber of the

4 moteur, ce qui permet de refroidir ladite chambre et d'augmenter le débit d'échappement du moteur. En d'autres termes, la prévision d'un dispositif apte à assurer une admission additionnelle de gaz frais dans la chambre de combustion, et ce, quel que soit la position du piston à l'intérieur du cylindre, permet d'accroître la fiabilité des éléments qui constituent le moteur. En outre, l'amélioration de la vidange des gaz brûlés présents à l'intérieur de la chambre de combustion permet ainsi d'obtenir de la garde à l'apparition de phénomènes de cliquetis, ce qui rend possible l'augmentation des pressions de combustion. Dans un mode de réalisation, le moteur comprend un circuit principal d'admission de gaz frais relié à l'orifice d'admission et un circuit auxiliaire d'admission de gaz frais monté en dérivation sur ledit circuit principal et relié au dispositif d'admission. Avantageusement, les circuits principal et auxiliaire d'admission comprennent respectivement des compresseurs principal et auxiliaire montés sur un même arbre d'entraînement mécanique. De préférence, le moteur comprend un turbocompresseur comprenant le compresseur principal et une turbine de détente disposée dans un circuit d'échappement et montée sur ledit arbre d'entraînement mécanique. Préférentiellement, le circuit auxiliaire d'admission de gaz frais comprend un échangeur de chaleur thermique traversé par lesdits gaz et par un fluide caloporteur. Dans un mode de réalisation, le dispositif d'admission débouche dans la chambre de combustion au moins à proximité de la culasse. 4 engine, which allows to cool said chamber and increase the exhaust flow of the engine. In other words, the provision of a device capable of providing additional admission of fresh gas into the combustion chamber, regardless of the position of the piston inside the cylinder, increases the reliability elements that constitute the engine. In addition, the improvement of the flue gas discharge present inside the combustion chamber and allows to obtain the guard at the onset of rattling phenomena, which makes possible the increase of combustion pressures . In one embodiment, the engine includes a main fresh gas intake circuit connected to the intake port and a fresh gas intake auxiliary circuit branched on said main circuit and connected to the intake device. . Advantageously, the main and auxiliary intake circuits respectively comprise main and auxiliary compressors mounted on the same mechanical drive shaft. Preferably, the engine comprises a turbocharger comprising the main compressor and an expansion turbine disposed in an exhaust circuit and mounted on said mechanical drive shaft. Preferably, the auxiliary fresh gas intake circuit comprises a thermal heat exchanger through which said gas and a heat transfer fluid. In one embodiment, the inlet device opens into the combustion chamber at least near the cylinder head.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif d'admission débouche dans le circuit principal d'admission au voisinage de l'orifice d'admission. L'invention concerne également un procédé d'admission de gaz frais dans au moins un cylindre d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile à l'intérieur duquel se déplace un piston entre des positions extrêmes supérieure et inférieure, dans lequel on effectue une admission supplémentaire de gaz frais dans le cylindre lors de l'ouverture d'une soupape d'échappement et pendant des déplacements du piston entre les positions extrêmes supérieure et inférieure de manière à permettre une vidange des gaz de combustion résiduels présents dans le cylindre. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, on effectue l'admission supplémentaire de gaz frais lorsqu'une soupape d'admission est fermée. Avantageusement, on effectue une admission supplémentaire de gaz frais pendant un temps au moins égal à la moitié de la durée d'ouverture de la soupape d'échappement. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, on effectue l'admission de gaz frais lorsque sont ouvertes simultanément la soupape d'échappement et une soupape d'admission. On peut continuer l'admission de gaz frais après fermeture de la soupape d'échappement. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titres d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un moteur à combustion interne selon des premier et second modes de réalisation de l'invention, In another embodiment, the intake device opens into the main intake circuit in the vicinity of the intake port. The invention also relates to a method for admitting fresh gas into at least one cylinder of an internal combustion engine for a motor vehicle inside which a piston moves between upper and lower end positions, in which a additional admission of fresh gas into the cylinder upon opening of an exhaust valve and during piston movements between the upper and lower end positions so as to allow emptying of the residual combustion gases present in the cylinder. In one embodiment of the method, the additional admission of fresh gas is carried out when an inlet valve is closed. Advantageously, an additional intake of fresh gas is performed for a time at least equal to half the opening time of the exhaust valve. In one embodiment of the method, the admission of fresh gas is carried out when the exhaust valve and an intake valve are simultaneously open. Fresh gas can be continued after closing the exhaust valve. The present invention will be better understood on studying the detailed description of embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIGS. 1 and 2 schematically illustrate an internal combustion engine according to first and second embodiments of the invention,

6 les figures 3 et 4 sont des graphiques représentant les phases d'ouverture de soupapes d'admission, de soupapes d'échappement, et d'un dispositif d'admission additionnel de gaz frais du moteur des figures 1 et 2 en fonction de l'angle de rotation d'un vilebrequin, la figure 5 illustre schématiquement un moteur à combustion interne selon un troisième mode de réalisation de l'invention, et la figure 6 est un graphique représentant les phases d'ouverture de soupapes d'admission, de soupapes d'échappement, et d'un dispositif d'admission additionnel de gaz frais du moteur de la figure 5 en fonction de l'angle de rotation d'un vilebrequin. En référence aux figures 1, 2 et 5, on va maintenant décrire différents modes de réalisation d'un moteur à combustion interne, désigné par la référence numérique générale 1. Sur l'exemple de réalisation de la figure 1, le moteur 1 est pourvu de quatre cylindres 2 en ligne à l'intérieur de chacun desquels coulisse un piston se déplaçant entre des positions extrêmes inférieure et supérieure, appelées points morts bas et haut, et d'une culasse obturant les cylindres 2 et délimitant avec les pistons des chambres de combustion. Bien entendu, il est envisageable de prévoir un moteur 1 présentant un nombre différent de cylindres 2. Chaque cylindre 2 comprend un orifice d'admission 3 et un orifice d'échappement 4 pouvant être obturés respectivement par des soupapes d'admission et d'échappement qui sont commandées par des cames portées par un arbre à cames. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir d'autres types d'actionnement des soupapes, par exemple par commande électromagnétique. Figures 3 and 4 are graphs showing the opening phases of intake valves, exhaust valves, and an additional fresh gas intake device of the engine of Figures 1 and 2 as a function of the 5 illustrates schematically an internal combustion engine according to a third embodiment of the invention, and FIG. 6 is a graph showing the opening phases of intake valves, exhaust valves, and an additional fresh gas intake device of the engine of Figure 5 according to the rotation angle of a crankshaft. With reference to FIGS. 1, 2 and 5, various embodiments of an internal combustion engine designated by the general reference numeral 1 will now be described. In the embodiment of FIG. 1, the engine 1 is provided with of four cylinders 2 in line within each of which slides a piston moving between extreme lower and upper positions, called low and high dead spots, and a cylinder head 2 closing and delimiting with pistons chambers of combustion. Of course, it is conceivable to provide a motor 1 having a different number of cylinders 2. Each cylinder 2 comprises an inlet port 3 and an exhaust port 4 which can be closed respectively by intake and exhaust valves. which are controlled by cams carried by a camshaft. Of course, it is also conceivable to provide other types of valve actuation, for example by electromagnetic control.

7 De l'air frais est admis au niveau des cylindres 2, lors de l'ouverture des soupapes d'admission, par l'intermédiaire du circuit principal 5 d'admission connecté à chacun des orifices d'admission 3. Une conduite d'échappement 6 amène les gaz d'échappement issus de la combustion vers l'extérieur. De manière à permettre une admission supplémentaire d'air frais à l'intérieur des cylindres 2, 1,e moteur 1 comprend également un piquage 7 prévu sur le circuit principal 5 pour un circuit auxiliaire 8 apte à alimenter en air frais lesdits cylindres. Sur le circuit auxiliaire 8 est monté un compresseur 9 auxiliaire. En variante et tel que représenté à la figure 2, le moteur 1 peut également comprendre un turbocompresseur pourvu d'un compresseur 10 principal pour le circuit d'admission 5 de manière à faire transiter dans ledit circuit un flux d'air comprimé, et d'une turbine 11 de détente disposée sur la conduite d"échappement 6. La turbine 11 est montée sur un même arbre d'entraînement mécanique (non représenté) que le compresseur 10 de sorte que ladite turbine puisse entraîner en rotation le compresseur. L'arbre d'entraînement mécanique peut être relié à un moteur électrique. 7 Fresh air is admitted at the level of the cylinders 2, at the opening of the intake valves, via the main intake circuit 5 connected to each of the intake orifices 3. A pipe of Exhaust 6 brings the exhaust gases from combustion to the outside. In order to allow additional intake of fresh air inside the cylinders 2, 1, e engine 1 also comprises a stitching 7 provided on the main circuit 5 for an auxiliary circuit 8 able to supply fresh air to said cylinders. On the auxiliary circuit 8 is mounted an auxiliary compressor 9. Alternatively and as shown in Figure 2, the engine 1 may also comprise a turbocharger provided with a main compressor 10 for the intake circuit 5 so as to pass through said circuit a flow of compressed air, and d an expansion turbine 11 arranged on the exhaust pipe 6. The turbine 11 is mounted on the same mechanical drive shaft (not shown) as the compressor 10 so that said turbine can drive the compressor in rotation. Mechanical drive shaft can be connected to an electric motor.

Avantageusement, le compresseur auxiliaire 9 du circuit 8 est également monté sur ledit arbre d'entraînement mécanique, de manière à réduire l'encombrement. Toutefois, il est également envisageable de prévoir un entraînement en rotation spécifique pour chacun des compresseurs. Advantageously, the auxiliary compressor 9 of the circuit 8 is also mounted on said mechanical drive shaft, so as to reduce the bulk. However, it is also conceivable to provide a specific rotational drive for each of the compressors.

En se référant de nouveau à la figure 1, chaque cylindre 2 du moteur 1 comprend au moins un orifice d'admission 12 relié au circuit auxiliaire 8 et apte à permettre une admission additionnelle d'air frais à l'intérieur des chambres de combustion. Referring again to Figure 1, each cylinder 2 of the engine 1 comprises at least one inlet port 12 connected to the auxiliary circuit 8 and adapted to allow additional admission of fresh air within the combustion chambers.

Chaque orifice d'admission 12 est ménagé au niveau d'une face feu de la culasse et débouche ainsi dans la chambre de combustion du moteur. En variante, il est également envisageable de disposer les orifices d'admission 12 au niveau d'une paroi latérale des cylindres 2 à proximité de la culasse de manière qu'ils soient situés entre les faces supérieures des pistons et la culasse, lorsque les pistons sont au point mort haut. Le moteur 1 comprend également des moyens de commande du débit d'air disposés au niveau des orifices d'admission 12, par exemple des électrovannes, et pilotés par des moyens de contrôle pouvant ajuster le débit d'air additionnel ainsi injecté dans les cylindres. Avantageusement, les moyens de contrôle sont constitués par le système électronique de contrôle du moteur 1. Le compresseur 9, les orifices 12 et les moyens de commande du débit d'air forment ainsi un dispositif d'admission d'air frais à l'intérieur des cylindres 2 relié au circuit auxiliaire 8 et apte à injecter l'air frais, lorsque les pistons se trouvent au point mort bas, au point mort haut, ou entre ces deux points. Le compresseur 9 du circuit 8 est adapté pour permettre une admission d'air frais à une pression supérieure à celle des gaz d'échappement présents dans les cylindres 2 de manière à obtenir une vidange efficace des gaz d'échappement résiduels. En fonctionnement, la rotation d'un vilebrequin du moteur 1 générée par les déplacements alternatifs des pistons à l'intérieur des cylindres 2, entraîne notamment l'arbre à cames dudit moteur qui commande l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement. Sur la figure 3, les courbes 13 et 14 illustrent respectivement le coefficient d'ouverture des soupapes d'échappement et d'admission en Each intake port 12 is formed at a fire side of the cylinder head and thus opens into the combustion chamber of the engine. Alternatively, it is also conceivable to arrange the intake ports 12 at a side wall of the cylinders 2 near the cylinder head so that they are located between the upper faces of the pistons and the cylinder head, when the pistons are at the top dead center. The engine 1 also comprises air flow control means arranged at the intake ports 12, for example solenoid valves, and controlled by control means that can adjust the additional air flow thus injected into the cylinders. Advantageously, the control means are constituted by the electronic engine control system 1. The compressor 9, the orifices 12 and the air flow control means thus form a fresh air intake device inside. cylinders 2 connected to the auxiliary circuit 8 and adapted to inject fresh air, when the pistons are at the bottom dead center, at the top dead center, or between these two points. The compressor 9 of the circuit 8 is adapted to allow admission of fresh air at a pressure greater than that of the exhaust gases present in the cylinders 2 so as to obtain effective emptying of the residual exhaust gas. In operation, the rotation of a crankshaft of the engine 1 generated by the reciprocating displacements of the pistons inside the cylinders 2, causes in particular the camshaft of said engine which controls the opening and closing of the intake valves and exhaust. In FIG. 3, the curves 13 and 14 respectively illustrate the opening coefficient of the exhaust and intake valves.

9 fonction de l'angle de rotation du vilebrequin, la courbe 15 représentant la pression régnant à l'intérieur de la chambre de combustion en fonction dudit angle. A partir d'un angle de rotation du vilebrequin sensiblement égal à 115 après le point mort haut de combustion, la soupape d'échappement commence à coulisser pour libérer progressivement l'orifice d'échappement jusqu'à obtenir l'ouverture totale dudit orifice approximativement pour un angle de rotation de 250 après le point mort haut de combustion. La fermeture progressive de l'orifice d'échappement 4 est ensuite obtenue par coulissement inverse de la soupape d'échappement, l'obturation complète étant obtenue pour un angle de rotation du vilebrequin de l'ordre de 385 après le point mort haut de combustion. D'une manière analogue, l'orifice d'admission 3 est progressivement ouvert puis progressivement fermé entre 315 et 450 , après le point mort haut de combustion, puis entre 450 et 585 , après le point mort haut de combustion par coulissement de la soupape d'admission. De manière à permettre une vidange efficace des gaz brûlés résiduels présents à l'intérieur des chambres de combustion ainsi qu'un refroidissement par convection des soupapes d'échappement et des éléments du moteur disposés en aval desdites soupapes, en considérant le sens de circulation dies gaz d'échappement, le système électronique de contrôle du moteur 1 commande, lorsque les soupapes d'échappement sont ouvertes, l'ouverture totale des orifices 12 (figures 1 et 2) de manière à introduire de l'air frais à l'intérieur des cylindres 2 et chasser vers l'extérieur les gaz d'échappement issus de la combustion. A titre indicatif, on peut alimenter en air les cylindres 2, par l'intermédiaire des orifices d'admission 12 lorsque l'angle de rotation 0 du vilebrequin est compris entre 200 et 335 , après le point mort haut de combustion, tel qu'illustré par la courbe 16. Ainsi, on effectue une admission significative d'air frais dans chacun des cylindres pendant la phase d'échappement du cycle de fonctionnement du moteur. 9 function of the rotation angle of the crankshaft, the curve 15 representing the pressure prevailing inside the combustion chamber according to said angle. From an angle of rotation of the crankshaft substantially equal to 115 after the top dead center of combustion, the exhaust valve begins to slide to gradually release the exhaust port until the total opening of said orifice approximately for a rotation angle of 250 after the top dead center of combustion. The progressive closing of the exhaust port 4 is then obtained by inverse sliding of the exhaust valve, the complete shutter being obtained for a crank angle of rotation of the order of 385 after the top dead point of combustion. . In a similar way, the inlet orifice 3 is progressively opened then progressively closed between 315 and 450, after the top dead point of combustion, then between 450 and 585, after the top dead center of combustion by sliding of the valve intake. In order to allow an effective emptying of the residual burnt gases present inside the combustion chambers as well as a convection cooling of the exhaust valves and the engine elements arranged downstream of said valves, considering the direction of flow dies exhaust gas, the electronic control system of the engine 1 control, when the exhaust valves are open, the total opening of the orifices 12 (Figures 1 and 2) so as to introduce fresh air inside cylinders 2 and to drive out the exhaust gases from the combustion. By way of indication, the cylinders 2 can be supplied with air via the intake orifices 12 when the crank angle 0 is between 200 and 335, after the top dead point of combustion, such as illustrated by the curve 16. Thus, a significant intake of fresh air is made in each of the cylinders during the exhaust phase of the engine operating cycle.

Pendant l'admission additionnelle d'air frais, les pistons se déplacent ainsi à l'intérieur des cylindres d'une position proche du point mort bas vers le point mort haut. Bien entendu, de manière à accroître l'efficacité de la vidange, il est possible de prévoir une admission d'air frais supplémentaire pendant toute la durée de la phase d'échappement, lors du déplacement des pistons du point mort bas jusqu"au point mort haut. A contrario, il est également envisageable de prévoir une admission d'air frais, lors de la phase d'échappement, pendant une durée sensiblement réduite mais étant toutefois supérieure à la moitié du temps d'ouverture des soupapes d'échappement de manière à obtenir une vidange efficace des cylindres. Ainsi, le moteur 1 permet d'effectuer une injection supplémentaire d'air frais dans les chambres de combustion pendant la phase d'échappement dans les chambres de combustion, de manière à permettre un contrôle de la température des gaz de combustion en fonction du débit d'air amené par le circuit auxiliaire 8. L'admission d'air frais supplémentaire est ici arrêtée avant le début de la nouvelle phase d'admission d'air à l'intérieur des chambres de combustion par les orifices 3. Toutefois, avec un tel moteur 1, il est également envisageable de continuer l'admission d'air frais par l'intermédiaire des orifices 12 à l'intérieur des cylindres 2 lors de l'ouverture des soupapes d'admission pour accroître la quantité d'air présente à l'intérieur des chambres de combustion, ce qui permet d'augmenter les performances du moteur. Il est par exemple possible de maintenir en position ouverte les orifices d'admission 12 jusqu'à ce que l'angle de rotation du vilebrequin soit égal à environ 450 après le point mort haut de combustion. Avec un tel moteur 1, il est également envisageable de réaliser, pendant certains cycles de fonctionnement du moteur, une vidange des chambres de combustion par admission d'air supplémentaire lors du recouvrement des périodes d'ouvertures des soupapes d'admission et d'échappement, puis de maintenir l'admission d'air supplémentaire lors de la phase d'admission desdits cycles de fonctionnement, comme illustré à la figure 4. Dans une variante de réalisation représentée à la figure 5, le moteur 1 comprend un circuit 8 auxiliaire débouchant directement dans le circuit principal 5 d'admission. Les orifices d'admission 12 sont ici situés à proximité des orifices d'admission 3. Comme on le conçoit aisément, cette disposition permet, lors de la phase d'échappement, une injection supplémentaire d'air frais à l'intérieur des cylindres 2 uniquement lorsque les soupapes d'admission et d'échappement sont simultanément ouvertes, tel qu'illustré à la figure 6. De manière à obtenir une vidange prolongée des gaz d'échappement résiduels présents dans les cylindres, il est possible de prévoir des cames de commande des soupapes d'admission et d'échappement permettant un important recouvrement des périodes d'ouvertures desdites soupapes, par exemple pour obtenir un croisement de 80 de l'arbre à cames. During the additional admission of fresh air, the pistons thus move inside the cylinders from a position close to the bottom dead center towards the top dead center. Of course, in order to increase the efficiency of the emptying, it is possible to provide an additional fresh air intake throughout the duration of the exhaust phase, when moving the pistons from the bottom dead center to the point On the other hand, it is also conceivable to provide an intake of fresh air, during the exhaust phase, for a substantially reduced period but being however greater than half the opening time of the exhaust valves of the exhaust system. In this way, the engine 1 makes it possible to inject fresh air into the combustion chambers during the exhaust phase in the combustion chambers, so as to allow control of the combustion chamber. the temperature of the combustion gases as a function of the air flow brought by the auxiliary circuit 8. The additional fresh air intake is here stopped before the beginning of the new phase of ad. However, with such a motor 1, it is also conceivable to continue the admission of fresh air through the orifices 12 inside the combustion chambers. cylinders 2 when opening the intake valves to increase the amount of air present inside the combustion chambers, which increases the performance of the engine. For example, it is possible to keep the intake ports 12 in the open position until the angle of rotation of the crankshaft is equal to about 450 after the top dead point of combustion. With such a motor 1, it is also conceivable to achieve, during certain operating cycles of the engine, an emptying of the combustion chambers by additional air intake during the recovery of the opening periods of the intake and exhaust valves , and then to maintain the additional air intake during the intake phase of said operating cycles, as illustrated in FIG. 4. In an alternative embodiment represented in FIG. 5, the engine 1 comprises an auxiliary circuit 8 opening directly into the main intake circuit. The intake ports 12 are here located near the intake ports 3. As is easily conceived, this arrangement allows, during the exhaust phase, an additional injection of fresh air inside the cylinders 2 only when the intake and exhaust valves are simultaneously open, as shown in Figure 6. In order to obtain a prolonged emptying of the residual exhaust gases present in the cylinders, it is possible to provide control of the intake and exhaust valves allowing a significant overlap of the opening periods of said valves, for example to obtain a cross of 80 of the camshaft.

D'une manière analogue au mode de réalisation précédent, l'air admis dans les cylindres 2 par l'intermédiaire des orifices d'admission 12 présente une pression supérieure à celle des gaz d'échappement de manière à obtenir une vidange efficace des gaz d'échappement résiduels. In a similar manner to the previous embodiment, the air admitted into the cylinders 2 through the intake ports 12 has a higher pressure than the exhaust gas so as to obtain an effective emptying of the exhaust gases. residual exhaust.

Le dispositif selon l'invention permet ainsi une admission additionnelle de gaz frais dans la chambre de combustion pendant la phase d'échappement, et ce, de manière à permettre une vidange des cylindres dans le but de réduire sensiblement la présence de gaz résiduels dans lesdits cylindres et de refroidir les soupapes d'échappement et les éléments du moteur situés en aval, en considérant le sens d'écoulement des gaz de combustion. De manière à obtenir un refroidissement amélioré desdits éléments, il pourrait également être envisageable de prévoir un échangeur de chaleur thermique monté au niveau du circuit auxiliaire d'amission et traversé par l'air frais additionnel et par un fluide caloporteur. The device according to the invention thus allows an additional admission of fresh gases into the combustion chamber during the exhaust phase, so as to allow the cylinders to be emptied in order to substantially reduce the presence of residual gases in said cylinders and to cool exhaust valves and downstream engine components, considering the flow direction of the flue gases. In order to obtain improved cooling of said elements, it could also be possible to provide a thermal heat exchanger mounted at the auxiliary supply circuit and crossed by the additional fresh air and a heat transfer fluid.

Claims

1. Internal combustion engine for a motor vehicle comprising at least one cylinder (2), a cylinder head internally defining with the cylinder a combustion chamber, a piston displaceable in the cylinder between extreme upper and lower positions, the cylinder head comprising at least one fresh gas intake port (3) having an intake valve and at least one exhaust gas outlet (4) provided with an exhaust valve, the engine being further provided; an additional fresh gas admission device in the combustion chamber, characterized in that said intake device is configured to inject, during the opening of the exhaust valve, fresh gases during the movements of the piston from one extreme position to the other so as to allow emptying of the combustion gases present in the combustion chamber.

2. Engine according to claim 1, wherein it comprises a main circuit (5) fresh gas inlet connected to the inlet port (3) and an auxiliary circuit (8) fresh gas intake mounted in derivation on said main circuit and connected to the additional inlet device.

3. Engine according to claim 2, wherein the main and auxiliary fresh gas intake circuits respectively comprise main and auxiliary compressors (10, 9) mounted on the same mechanical drive shaft.

4. Engine according to claim 3, wherein it is provided with a turbocharger comprising the main compressor (10) and an expansion turbine (11) disposed in an exhaust circuit (6) and mounted on said drive shaft. mechanical.

5. Engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the auxiliary fresh gas intake circuit comprises a heat exchanger traversed by said gas and a heat transfer fluid.

6. Engine according to any one of the preceding claims, wherein the inlet device opens into the combustion chamber at least near the cylinder head.

7. Engine according to any one of claims 2 to 5, wherein the inlet device opens into the main intake circuit in the vicinity of the inlet port.

8. A method for admitting fresh gas into at least one cylinder of an internal combustion engine for a motor vehicle inside which a piston moves between upper and lower extreme positions, characterized in that an admission is made. additional fresh gas in the cylinder during the opening of an exhaust valve and during displacement of the piston from one extreme position to the other so as to allow emptying of the combustion gases present in the cylinder.

9. The method of claim 8, wherein the additional admission of fresh gas is performed when an inlet valve is closed.

10. The method of claim 8 or 9, wherein an additional intake of fresh gas is performed for a time at least equal to half the opening time of the exhaust valve.

11. The method of claim 8, wherein the intake of fresh gas is performed when are simultaneously open the exhaust valve and an intake valve.

12. A method according to any one of claims 9 to 11, wherein the admission of fresh gas is continued after closure of the exhaust valve.