FR2940669A1 - Systeme de recirculation de gaz d'echappement - Google Patents

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air
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Makoto Otsubo
Fumiaki Aoki
Jun Yamada
Tadashi Komiyama
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Denso Corp
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Abstract

Dans le système de recirculation de gaz d'échappement (RGE) de l'invention, un dispositif de commande de RGE (66a-66d) est prévu dans une portion de conduit dérivée (65a-65d) d'un conduit de recirculation (61). La vanne de commande de RGE est ouverte pendant une période de RGE, qui est une partie d'une période d'ouverture de soupape d'une soupape d'admission, de sorte que des gaz d'échappement sont recirculés dans une chambre de combustion (12a-12d) pendant la période de RGE. Il en résulte que l'écoulement tourbillonnant, dit de « swirl », des gaz d'échappement recirculés qui se forme dans la chambre de combustion est augmenté afin d'améliorer l'inflammabilité et de faciliter la combustion du mélange air-carburant.

Description

SYSTEME DE RECIRCULATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT
La présente invention concerne un moteur à combustion interne comportant des chambres de combustion, chacune étant opérationnellement en communication avec un passage d'admission d'air ouvert/fermé par une soupape d'admission et avec un passage de gaz d'échappement ouvert/fermé par une soupape d'échappement, et concerne un appareil de recirculation de gaz d'échappement pour la recirculation d'une partie des gaz d'échappement (évacués depuis les chambres de combustion) depuis le passage de gaz d'échappement au passage d'admission d'air. Un système de recirculation de gaz d'échappement est connu dans la technique, par exemple, ainsi que cela est décrit dans la publication de brevet japonais H10-252486, selon lequel un orifice d'échappement de l'une des chambres de combustion est raccordé à un orifice d'admission d'une autre chambre de combustion, de telle sorte qu'une partie des gaz d'échappement de la chambre de combustion qui est dans une phase d'échappement soit recirculée dans l'autre chambre de combustion qui est dans une phase d'admission.
Selon l'art antérieur comportant la structure qui précède, la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement tourbillonnant dans la chambre de combustion autour d'un axe central de celle-ci est augmentée (c'est-à-dire que le tourbillonnement des gaz d'échappement est augmenté), parce que les gaz d'échappement depuis la chambre de combustion en phase d'échappement sont injectés dans la chambre de combustion en phase d'admission. Etant donné qu'un appareil de purification de gaz d'échappement, un pot d'échappement, et d'autres dispositifs sont généralement disposés dans un tuyau d'échappement d'un moteur, la pression dans le tuyau d'échappement entre les chambres de combustion et ces dispositifs est supérieure à la pression dans un tuyau d'admission du moteur. Dans un moteur à plusieurs cylindres, plusieurs orifices d'échappement raccordés aux chambres de combustion convergent dans le tuyau d'échappement. Par conséquent, même quand l'une des chambres de combustion n'est pas en phase d'échappement, l'autre chambre de combustion est en phase d'échappement, de telle sorte que la pression dans le tuyau d'échappement est toujours maintenue à une pression élevée.
Par conséquent, dans le cas où l'une des chambres de combustion en phase d'échappement est raccordée à l'autre chambre de combustion en phase d'admission par des tuyaux de recirculation respectifs, le gaz d'échappement peut être recirculé depuis l'orifice d'échappement jusqu'à l'orifice d'admission à travers le tuyau de recirculation même pendant une période dans laquelle l'autre chambre de combustion est dans des phases autres que la phase d'admission. Quand le gaz d'échappement est toujours recirculé dans le tuyau d'admission (c'est-à-dire recirculé dans les orifices d'admission respectifs non uniquement en phase d'admission mais aussi pendant les autres phases), la quantité de gaz d'échappement dans le tuyau d'admission est augmentée. Par conséquent, un rapport d'air d'admission dans le gaz devant être introduit depuis le tuyau d'admission dans la chambre de combustion pendant la phase d'admission est relativement réduit. L'inflammabilité pour le gaz (mélange de l'air d'admission, du carburant injecté, et de gaz d'échappement) est négativement affectée. Par conséquent, il est inévitable dans l'art antérieur de disposer une vanne de commande dans le tuyau de recirculation pour limiter la quantité de gaz d'échappement devant être recirculé. Quand une telle vanne de commande est disposée dans le tuyau de recirculation, une quantité suffisante de gaz d'échappement peut ne pas être recirculée dans la chambre de combustion en phase d'admission, même dans le cas où le gaz d'échappement est recirculé de force dans la chambre de combustion en phase d'admission en utilisant la pression élevée dans l'orifice d'échappement pour la chambre de combustion en phase d'échappement. Cela est dû au fait que la quantité de gaz d'échappement devant être recirculé à travers le tuyau de recirculation est limitée par la vanne de commande. Comme expliqué ci-dessus, si une grande quantité de gaz d'échappement est recirculée dans la chambre de combustion en phase d'admission, l'inflammabilité peut être détériorée. Selon l'art antérieur ci-dessus, la quantité suffisante de gaz d'échappement ne peut pas être recirculée dans les chambres de combustion au vu de l'inflammabilité. Par conséquent, il n'est pas possible d'augmenter le tourbillonnement des gaz d'échappement dans les chambres de combustion. On ne peut pas s'attendre, selon l'art antérieur, à faciliter la combustion du mélange air-carburant par la formation du tourbillonnement du gaz d'échappement recirculé dans la chambre de combustion.
La présente invention est réalisée au vu des problèmes qui précèdent. Un objet de la présente invention concerne un système de recirculation de gaz d'échappement comportant un appareil de Recirculation des Gaz d'Echappement (RGE), dans lequel l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée pour faciliter la combustion de celui-ci. Selon une caractéristique de l'invention, un système de recirculation de gaz d'échappement est appliqué à un moteur à combustion interne comportant plusieurs cylindres. Le système de recirculation de gaz d'échappement comporte une unité de tuyau de recirculation comportant un orifice d'entrée de gaz raccordé à un passage de gaz d'échappement du moteur. L'unité de tuyau de recirculation comporte également plusieurs portions de conduit dérivées, une extrémité de chacune des portions de conduit dérivées étant en communication avec l'orifice d'entrée de gaz et l'autre extrémité de chacune des portions de conduit dérivées étant, raccordée à l'un respectivement des orifices d'injection s'ouvrant chacun sur l'un respectivement des orifices d'admission du moteur, de telle sorte que du gaz d'échappement injecté dans les orifices d'admission respectifs s'écoule dans les chambres de combustion respectives et s'écoule le long d'une paroi intérieure de la chambre de combustion correspondant de façon à former un écoulement tourbillonnant dans celle-ci.
Le système de recirculation de gaz d'échappement comporte plusieurs dispositifs de commande de RGE, respectivement disposés, dans chacune des portions de conduit dérivées. Dans le système de recirculation de gaz d'échappement qui précède, chacun des dispositifs de commande de RGE ouvre chacune des portions de conduit dérivées correspondantes pendant une période de recirculation de gaz d'échappement qui est une partie d'une période d'ouverture de soupape d'une soupape d'admission correspondante, de telle sorte que du gaz d'échappement est recirculé depuis le passage de gaz d'échappement dans les chambres de combustion respectives pour lesquelles la soupape d'admission correspondante est ouverte. Et chacun des dispositifs de commande de RGE ferme les portions de conduit dérivées correspondantes au moins pendant une période de fermeture de soupape de la soupape d'admission correspondante.
Le gaz d'échappement recirculant à travers l'unité de tuyau de recirculation est introduit dans la chambre de combustion pendant la période de recirculation de gaz d'échappement, qui est commandée par le dispositif de commande de RGE. Le gaz d'échappement introduit dans la chambre de combustion s'écoule le long d'une paroi intérieure de celle-ci pour tourbillonner autour d'un axe central de la chambre de combustion. Le mouvement tourbillonnant est donné par l'écoulement de gaz d'échappement, à l'air d'admission introduit dans la chambre de combustion à travers l'orifice d'admission, de telle sorte que l'air d'admission tourbillonne également dans la chambre de combustion. Etant donné que le gaz d'échappement s'écoule le long de la paroi intérieure de la chambre de combustion, la densité du gaz d'échappement à proximité de l'axe central de la chambre de combustion est inférieure à celle à proximité de la paroi intérieure. L'inflammabilité du mélange air-carburant est ainsi améliorée pour le moteur, dans lequel une bougie d'allumage est disposée à proximité de l'axe central de la chambre de combustion.
Selon la caractéristique qui précède, étant donné que la portion de conduit dérivée de l'unité de recirculation est fermée par le dispositif de commande de RGE au moins pendant la période de fermeture de soupape de la soupape d'admission, la quantité de gaz d'échappement injecté dans l'orifice d'admission pour un temps unitaire est augmentée. Par conséquent, la vitesse de tourbillonnement du gaz d'échappement dans la chambre de combustion est augmentée pour faciliter la combustion du mélange air-carburant. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, selon l'invention, l'inflammabilité est améliorée pour faciliter la combustion du mélange air-carburant. Dans la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission, il existe une période d'admission d'air pendant laquelle le gaz de fonctionnement tel que l'air d'admission dans l'orifice d'admission s'écoule dans la chambre de combustion et une période de reflux vers l'admission pendant laquelle une partie du gaz de fonctionnement introduit dans la chambre de combustion retourne à l'orifice d'admission. Il est connu dans l'état de la technique que cette période d'admission d'air et cette période de reflux vers l'admission peuvent changer selon les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission. Selon une autre caractéristique de l'invention, la période de recirculation de gaz d'échappement est une partie d'une période d'admission d'air commençant à un point auquel l'entrée d'air d'admission dans la chambre de combustion commence et se terminant à un point auquel l'entrée de l'air d'admission dans la chambre de combustion se termine, et les dispositifs de commande de RGE ferment la portion de conduit dérivée correspondante au moins pendant une période autre que la période d'admission d'air. Selon la caractéristique qui précède, étant donné que la portion de conduit dérivée de l'unité de tuyau de recirculation est ouverte uniquement pendant la période de recirculation de gaz d'échappement, qui est dans la période d'admission d'air, le gaz d'échappement injecté dans l'orifice d'admission peut ne pas rester dans l'orifice d'admission mais est introduit immédiatement et sûrement dans la chambre de combustion. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs de commande de RGE ouvrent la portion de conduit dérivée correspondante uniquement pendant la période de recirculation de gaz d'échappement, de telle sorte que la portion de conduit dérivée correspondante est fermée pendant une période autre que la période de recirculation de gaz d'échappement. Selon une autre caractéristique de l'invention, une période de reflux vers l'admission n'est pas incluse dans la période de recirculation de gaz d'échappement, de telle sorte que la portion de conduit dérivée est fermée par le dispositif de commande de RGE correspondant pendant la période de reflux vers l'admission. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacun des dispositifs de commande de RGE est composé d'une vanne ou soupape électromagnétique fonctionnant avec une alimentation électrique, et le système de recirculation de gaz d'échappement comprend également une unité de commande électronique pour commander les opérations d'ouverture et de fermeture de la vanne ou soupape électromagnétique. Selon cette caractéristique, étant donné que le dispositif de commande de RGE est commandé électroniquement pour ouvrir et fermer le tuyau ramifié, le gaz d'échappement peut être recirculé dans l'orifice d'admission à des moments plus appropriés. La période d'admission d'air pour la chambre de combustion peut être mesurée en détectant un changement du flux d'air dans l'orifice d'admission à proximité de la chambre de combustion. Il est toutefois difficile de fournir un dispositif pour détecter un changement du flux d'air dans une position proche de la chambre de combustion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande électronique comprend une partie de détection de période d'ouverture de soupape pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante, et une partie d'estimation pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape, dans laquelle l'unité de commande électronique commande l'ouverture et la fermeture de la vanne ou soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air.
Ainsi que cela est décrit ci-dessus, il est connu dans l'art antérieur que la période d'admission d'air change selon les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission. Selon l'invention, la période d'admission d'air est estimée sur la base des informations concernant les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission. Par conséquent, il est possible d'obtenir facilement la période d'admission d'air, sans prévoir de dispositif pour détecter un changement du flux d'air dans une position proche de la chambre de combustion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande électronique comprend une partie de détection de période d'ouverture de soupape pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante, une partie de détection de la vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation d'un vilebrequin du moteur, et une partie d'estimation pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape et la vitesse de rotation du vilebrequin. Ensuite, l'unité de commande électronique commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la vanne ou soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air. Quand la vitesse de rotation du vilebrequin est modifiée, la vitesse de changement du volume de la chambre de combustion pendant la phase d'admission est modifiée de façon correspondante. Ensuite, les vitesses d'écoulement de l'air d'admission, du carburant injecté, et du gaz d'échappement recirculé, qui s'écoulent à travers l'orifice d'admission, sont également modifiées. Etant donné que le gaz de fonctionnement (tel que l'air d'admission, le carburant atomisé injecté et le gaz d'échappement) a une masse dans une certaine mesure, la force d'inertie du gaz de fonctionnement est modifiée quand la vitesse d'écoulement du gaz de fonctionnement est modifiée. Par conséquent, la période de reflux vers l'admission est modifiée. Selon l'invention, cependant, la partie d'estimation estime la période d'admission d'air sur la base de la vitesse de rotation du vilebrequin en plus des informations concernant la période d'ouverture de soupape (les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape) de la soupape d'admission, de telle sorte que la précision de l'estimation pour la période d'admission d'air peut être encore améliorée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande électronique comprend une partie de détection de période d'ouverture de soupape pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante, une partie de détection d'ouverture de papillon des gaz pour détecter le degré d'ouverture de papillon des gaz d'un papillon des gaz du moteur, et une partie d'estimation pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape et du degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz. Ensuite, l'unité de commande électronique commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air. Dans le moteur comportant un dispositif de papillon des gaz, la quantité d'air d'admission s'écoulant à travers un passage d'admission d'air est modifiée selon le degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, quand la quantité d'écoulement de l'air d'admission (l'un des gaz de fonctionnement ) est modifiée, la force d'inertie du gaz de fonctionnement est modifiée. Par conséquent, la période de reflux vers l'admission est modifiée. Selon l'invention, cependant, la partie d'estimation estime la période d'admission d'air sur la base du degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz en plus des informations concernant la période d'ouverture de soupape (les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape) de la soupape d'admission, de telle sorte que la précision de l'estimation pour la période d'admission d'air peut être encore améliorée.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande électronique comprend une partie de détection de période d'ouverture de soupape pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante, une partie de détection de la vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation d'un vilebrequin du moteur, une partie de détection d'ouverture de papillon des gaz pour détecter le degré d'ouverture de papillon des gaz d'un papillon des gaz du moteur, et une partie d'estimation pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape, la vitesse de rotation du vilebrequin, et le degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz. Ensuite, l'unité de commande électronique commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air. Selon l'invention, cependant, la partie d'estimation estime la période d'admission d'air sur la base non uniquement de la vitesse de rotation du vilebrequin mais également du degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz, les deux ayant une influence sur la force d'inertie du gaz de fonctionnement (tel que l'air d'admission, etc.), en plus des informations concernant la période d'ouverture de soupape (les moments d'ouverture et de fermeture de la soupape) de la soupape d'admission. Par conséquent, la précision de l'estimation pour la période d'admission d'air peut être encore améliorée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la partie de détection de période d'ouverture de soupape détecte la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante, sur la base d'un angle de vilebrequin d'un vilebrequin et d'un angle d'arbre à cames d'un arbre à cames du moteur. Selon la caractéristique qui précède, il est possible de détecter facilement la période d'ouverture de soupape, c'est-à-dire les moments d'ouverture et de fermeture de soupape de la soupape d'admission sur la base de la différence de phase de rotation entre l'angle de vilebrequin du vilebrequin et l'angle d'arbre à cames de l'arbre à cames du moteur. Dans le moteur dans lequel une vanne de commande d'admission d'air est disposée dans le passage d'admission d'air pour commander la quantité de l'air d'admission ou commander l'écoulement d'air de l'air d'admission dans la chambre de combustion, une pression différentielle est générée entre un côté amont et un côté aval de la vanne de commande d'admission d'air pendant une période dans laquelle l'air d'admission est introduit dans la chambre de combustion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système de recirculation de gaz d'échappement comporte : un dispositif de détection de pression différentielle pour détecter la pression différentielle, qui est une différence entre la pression sur un côté amont et la pression sur un côté aval d'une vanne de commande d'admission d'air disposée dans chacun des passages d'admission d'air du moteur respectivement, raccordés aux orifices d'admission, dans lequel la vanne de commande d'admission d'air est composée d'un papillon des gaz pour commander la quantité d'air d'admission devant être alimentée dans la chambre de combustion, ou composée d'une vanne de commande d'écoulement d'air pour commander l'écoulement d'air de l'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion ; et une unité de commande électronique comportant une partie d'estimation pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la pression différentielle. Ensuite, l'unité de commande électronique commande l'opération d'ouverture et de fermeture des dispositifs de commande de RGE sur la base de cette période estimée d'admission d'air.
Selon la caractéristique qui précède, étant donné que le dispositif de détection de pression différentielle est prévu pour détecter la pression différentielle entre le côté amont et le côté aval de la vanne, la précision de l'estimation pour la période d'admission d'air peut être encore améliorée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chacune des vannes ou soupapes électromagnétiques des dispositifs de commande de RGE est mise en oeuvre par une commande en marche/arrêt de l'alimentation électrique, et un facteur de charge de la mise en marche/arrêt est commandé par l'unité de commande électronique. Selon la caractéristique qui précède, il est possible de modifier librement la quantité de recirculation de gaz d'échappement s'écoulant à travers le dispositif de commande de RGE en modifiant le facteur de charge pour la vanne ou soupape de commande de RGE. Par conséquent, il est possible de commander avec précision la temporisation de recirculation ainsi que la quantité de recirculation de gaz d'échappement au moyen du dispositif de commande de RGE.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chacun des dispositifs de commande de RGE est un dispositif de soupape à commande mécanique, qui ouvre et ferme la portion de conduit dérivée correspondante selon la pression différentielle, qui est une différence entre la pression sur un côté amont et la pression sur un côté aval d'une vanne de commande d'admission d'air disposée dans chacun des passages d'admission d'air du moteur respectivement raccordés aux orifices d'admission, et la vanne de commande d'admission d'air est composée d'un papillon des gaz pour commander la quantité d'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion, ou composée d'une vanne de commande d'écoulement d'air pour commander l'écoulement d'air de l'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion. Selon la caractéristique qui précède, étant donné que le dispositif de soupape à commande mécanique fonctionne grâce à la pression différentielle entre le côté amont et le côté aval de la vanne de commande d'admission d'air, de telle sorte que le conduit de recirculation est ouvert par la pression différentielle pendant la période d'admission d'air, le conduit de recirculation est ouvert automatiquement par la pression différentielle générée dans la période d'admission d'air. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'estimer la période d'admission d'air sur la base des signaux de détection de divers types de capteurs, moyennant quoi le système de recirculation de gaz d'échappement est simplifié. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de soupape à commande mécanique comprend : un corps de logement comportant une partie d'accueil pour accueillir de manière mobile un élément de soupape ; et une première et une seconde chambres de pression formées dans le corps de logement sur les côtés opposés de l'élément de soupape. Dans un tel dispositif de soupape à commande mécanique, la première chambre de pression est raccordée à un côté amont de la vanne de commande d'admission d'air de telle sorte que la pression dans la portion de conduit dérivée sur le côté amont de la vanne de commande d'admission d'air est introduite dans la première chambre de pression, et la seconde chambre de pression est raccordée à un côté aval de la vanne de commande d'admission d'air de telle sorte que la pression dans la portion de conduit dérivée sur le côté aval de la vanne de commande d'admission d'air est introduite dans la seconde chambre de pression.
Selon la caractéristique qui précède, étant donné que les pressions sur le côté amont et le côté aval de la vanne de commande d'admission d'air sont, respectivement, introduites dans la première et la seconde chambres de pression formées dans le corps de logement sur les côtés opposés de l'élément de soupape, le conduit de recirculation est ouvert automatiquement par la pression différentielle générée dans la période d'admission d'air. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, une vanne de commande de débit est disposée dans l'unité de tuyau de recirculation de façon à commander le débit d'écoulement du gaz d'échappement devant être recirculé à travers l'unité de tuyau de recirculation. Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention qui précèdent, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit donnée, à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur, auquel un appareil de recirculation de gaz d'échappement (appareil de RGE) selon un premier mode de réalisation de la présente invention est appliqué ; la figure 2 est une vue schématique illustrant la structure du moteur illustrée sur la figure 1, observée depuis le côté d'une culasse de celui-ci ; la figure 3 est un organigramme illustrant un procédé de commande de l'appareil de RGE ; la figure 4 est un chronogramme illustrant le fonctionnement d'une soupape 20 d'admission et d'une vanne ou soupape de commande de RGE ; la figure 5 illustre des cartes de relations entre la vitesse de rotation du moteur, la position angulaire ou angle du vilebrequin, et la période d'admission d'air, pour des valeurs d'angles d'avance respectives et degrés d'ouverture de papillon des gaz, utilisé(e)s pour estimer la période d'admission d'air ; 25 la figure 6 est un graphique illustrant la relation entre la position angulaire ou angle du vilebrequin et la quantité d'écoulement ou débit de gaz de RGE ; la figure 7 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur, à laquelle l'appareil de RGE selon le premier mode de réalisation de la présente invention est appliqué, dans lequel un dispositif de 30 commande d'écoulement d'air n'est pas disposé dans le moteur ; la figure 8 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur à laquelle un appareil de RGE selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention est appliqué ; la figure 9 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur à laquelle l'appareil de RGE selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention est appliqué, dans lequel le dispositif de commande d'écoulement d'air n'est pas disposé dans le moteur ; la figure 10 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur à laquelle un appareil de RGE selon un troisième mode de réalisation de la présente invention est appliqué ; la figure 11 est un chronogramme illustrant le fonctionnement d'une soupape d'admission et d'une vanne ou soupape de commande de RGE selon le troisième 10 mode de réalisation ci-dessus ; et la figure 12 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur à laquelle l'appareil de RGE selon le troisième mode de réalisation de la présente invention est appliqué, dans lequel le dispositif de commande d'écoulement d'air n'est pas disposé dans le moteur. 15 Des modes de réalisation de la présente invention sont expliqués ci-dessous en référence aux dessins. Les mêmes chiffres de référence sont utilisés dans plusieurs modes de réalisation pour les composants ou parties qui sont identiques ou similaires les uns aux autres, de telle sorte qu'il est possible d'omettre une double explication.
20 Premier mode de réalisation Un premier mode de réalisation de la présente invention est expliqué en référence aux dessins. La figure 1 est une vue en coupe transversale illustrant schématiquement une structure d'un moteur à combustion interne 1 (ci-dessous, simplement appelé "moteur"), auquel un appareil de recirculation de gaz 25 d'échappement 60 selon le premier mode de réalisation de la présente invention est appliqué. Le moteur 1 est un moteur à essence du type à quatre temps, et à quatre cylindres en ligne. Sur la figure 1, seul le premier cylindre 1 (parmi les premier à quatrième cylindres 1 à 4) est illustré. La figure 2 est une vue schématique illustrant la structure du moteur 1 illustré sur la figure 1, observée depuis le côté d'une culasse 30 20 de celui-ci. Le moteur 1 comporte une structure principale du moteur 2 et une unité de commande électronique (UCE) 80 pour commander la structure principale du moteur 2.
La structure principale du moteur 2 est composée d'un bloc-cylindres 10, de la culasse 20, d'une tubulure d'admission 30, d'une tubulure d'échappement 40, de l'appareil de recirculation de gaz d'échappement 60 (ci-dessous, également appelé "appareil de RGE"), et ainsi de suite.
Le bloc-cylindres 10 comporte quatre alésages de cylindre lla à lld. Dans la présente description, chacun des suffixes a à d, qui est le suffixe des chiffres de référence respectifs, correspond respectivement, aux premier à quatrième cylindres 1 à 4. Un côté supérieur de chaque alésage de cylindre lla à lld est ouvert. La culasse 20 est fixée à un côté supérieur du bloc-cylindres 10 par des moyens de fixation, tels que des boulons (non représentés), de façon à fermer les extrémités ouvertes des alésages de cylindre lla à 11d. Chacune des chambres de combustion 12a à 12d correspondant aux premier à quatrième cylindres 1 à 4 est, respectivement, formée par chacun des alésages de cylindre lla à lld, un piston 14 et la culasse 20.
Un piston 14 est disposé dans chacune des chambres de combustion 12a à 12d, de telle sorte que le piston 14 effectue des va-et-vient le long d'un axe central C de la chambre de combustion 12a à 12d respective, dans laquelle le piston 14 est en contact coulissant avec une paroi intérieure 13a à 13d de l'alésage de cylindre lla à lld respectif. Le piston 14 effectue des va-et-vient dans l'alésage de cylindre lla à 11d respectif, à réception de l'énergie générée quand le carburant alimenté dans les chambres de combustion 12a à 12d respectives est brûlé. Le mouvement de va-et-vient du piston 14 est transmis à un vilebrequin 16 par l'intermédiaire d'une bielle 15. Le vilebrequin 16 convertit le mouvement de va-et-vient du piston 14 en mouvement de rotation, de façon à produire ce mouvement rotation à l'extérieur du moteur.
La culasse 20 comporte des orifices d'admission 21a à 21d pour fournir le gaz de fonctionnement (qui est composé d'air d'admission, de carburant, et de gaz d'échappement pour la RGE) dans les chambres de combustion 12a à 12d, et des orifices d'échappement 25a à 25d pour évacuer le gaz de combustion (qui est brûlé dans les chambres de combustion 12a à 12d) à l'extérieur du moteur sous la forme de gaz d'échappement. L'orifice d'admission 21a est divisé en deux passages d'écoulement d'air et comporte une extrémité ouverte 22a sur un côté amont des passages d'écoulement d'air, de telle sorte que l'extrémité ouverte 22a est raccordée à la tubulure d'admission 30. L'orifice d'admission 21a comporte deux extrémités ouvertes 23a et 24a sur un côté aval des passages d'écoulement d'air respectifs, de telle sorte que les extrémités ouvertes 23a et 24a sont opérationnellement en communication avec la chambre de combustion 12a. Les autres orifices d'admission 21b à 21d comportent également des extrémités ouvertes 22b à 22d sur les côtés amont de ceux-ci et des extrémités ouvertes 23b à 23d et 24b à 24d sur les côtés aval respectifs de ceux-ci. Les soupapes d'admission 51a à 51d sont, respectivement, montées sur la culasse 20, de façon à ouvrir et fermer les extrémités ouvertes 23a à 23d et 24a à 24d des orifices d'admission 21a à 21d respectifs.
Chacune des soupapes d'admission 51a à 51d est entraînée par une came 56 fixée à un arbre à cames 55, qui est mis en rotation en association avec le vilebrequin 16, de telle sorte que les soupapes d'admission 51a à 51d ouvrent et ferment les extrémités ouvertes 23a à 23d et 24a à 24d des orifices d'admission 21a à 21d respectifs.
Un dispositif de commande de temporisation de soupape 50 est disposé sur la culasse 20 de façon à avancer ou retarder un moment d'ouverture et/ou de fermeture des soupapes d'admission 51a à 51d par rapport à un angle de rotation du vilebrequin 16. L'orifice d'échappement 25a est formé de telle sorte que deux passages d'écoulement de gaz soient rassemblés dans un passage d'écoulement de gaz. Par conséquent, l'orifice d'échappement 25a comporte deux extrémités ouvertes 26a et 27a sur les côtés amont des passages d'écoulement de gaz, qui sont opérationnellement en communication avec la chambre de combustion 12a, et comporte une extrémité ouverte 28a sur un côté aval du passage d'écoulement de gaz, qui est raccordé à la tubulure d'échappement 40. Les autres orifices d'échappement 25b à 25d comportent de façon similaire des extrémités ouvertes 26b à 26d et 27b à 27d sur les côtés amont de ceux-ci et des extrémités ouvertes 28b à 28d sur les côtés aval respectifs de ceux-ci. Des soupapes d'échappement 53a à 53d sont, respectivement, montées sur la culasse 20, de façon à ouvrir et fermer les extrémités ouvertes 26a à 26d et 27a à 27d des orifices d'échappement 25a à 25d respectifs. Chacune des soupapes d'échappement 53a à 53d est entraînée par une came 58 fixée à un arbre à cames 57, qui est mis en rotation en association avec le vilebrequin 16, de telle sorte que les soupapes d'échappement 53a à 53d ouvrent et ferment les extrémités ouvertes 26a à 26d et 27a à 27d des orifices d'échappement 25a à 25d respectifs. Des bougies d'allumage 70a à 70d sont montées sur la culasse 20, de telle sorte que chacune des parties d'allumage soit exposée aux chambres de combustion 12a à 12d respectives. La partie d'allumage de chacune des bougies d'allumage 70a à 70d est disposée dans une position proche de l'axe central C des chambres de combustion 12a à 12d respectives. Les bougies d'allumage 70a à 70 enflamment le gaz de fonctionnement alimenté dans les chambres de combustion 12a à 12d respectives en générant des étincelles par les parties d'allumage.
Des injecteurs de carburant 71a à 71d sont montés sur la culasse 20, de telle sorte que chacune des parties d'injection est exposée dans les orifices d'admission 21a à 21d respectifs de façon à injecter du carburant vers les chambres de combustion 12a à 12d respectives. Les injecteurs de carburant 71a à 71d peuvent être disposés dans la culasse 20 de telle sorte que chacune des parties d'injection soit exposée dans la chambre de combustion 12a à 12d respective, de façon à injecter directement le carburant dans les chambres de combustion 12a à 12d. La tubulure d'admission 30 est fixée à la culasse 20 pour alimenter l'air d'admission dans les orifices d'admission 21a à 21d respectifs. La tubulure d'admission 30 comporte un réservoir d'équilibre ou plenum 31 dans lequel l'air d'admission étant passé à travers un filtre à air (non représenté) est alimenté, et des parties fourchues 32a à 32d pour être, respectivement, raccordées aux orifices d'admission 21a à 21d. Un dispositif à papillon des gaz 90 est disposé sur un côté amont du réservoir d'équilibre 31 pour commander la quantité d'air d'admission devant être alimentée dans les chambres de combustion 12a à 12d respectives.
Le dispositif à papillon des gaz 90 comporte un papillon des gaz 91 pour faire varier une section du passage d'admission d'air et une partie d'entraînement (non présentée) pour entraîner le papillon des gaz 91 en rotation. Dans une condition dans laquelle la section du passage d'admission d'air (raccordé au réservoir d'équilibre 31) est contrôlée par le papillon des gaz 91, au moins l'une des soupapes d'admission 51a à 51d ouvre les orifices d'admission 21a à 21d correspondants, de telle sorte que l'air d'admission ainsi que le carburant injecté (carburant atomisé) sont introduits dans les chambres de combustion 12a à 12d correspondantes. Par conséquent, une différence de pression apparaît entre un côté amont et un côté aval du papillon des gaz 91. Dans une telle période de fonctionnement, la pression sur le côté aval du papillon des gaz 91 devient inférieure à celle sur le côté amont. Des dispositifs de commande d'écoulement d'air 92 sont disposés au niveau des parties fourchues 32a à 32d respectives. Chacun des dispositifs de commande d'écoulement d'air 92 change l'écoulement d'air d'admission s'écoulant à travers les parties fourchues 32a à 32d, de façon à générer un tourbillon transversal dans une direction longitudinale (axe central C) de la chambre de combustion quand l'air d'admission est introduit dans les chambres de combustion 12a à 12d. Chacun des dispositifs de commande d'écoulement d'air 92 comporte une vanne de commande d'écoulement d'air 93a (à 93d) pour la fermeture d'une partie du passage d'admission d'air de la partie fourchue 32a (à 32d) et une partie d'entraînement (non représentée) pour entraîner la vanne de commande d'écoulement d'air 93a (à 93d). Dans une condition dans laquelle la vanne de commande d'écoulement d'air 93a (à 93d) est utilisée pour fermer la partie du passage d'air d'admission de la partie fourchue 32a (à 32d), au moins l'une des soupapes d'admission 51a à 51d ouvre les orifices d'admission 21a à 21d correspondants, de telle sorte que l'air d'admission ainsi que le carburant injecté (carburant atomisé) sont introduits dans les chambres de combustion 12a à 12d correspondantes. Par conséquent, une différence de pression apparaît entre un côté amont et un côté aval des soupapes de commande d'écoulement d'air 93a à 93d respectives. Dans une telle période de fonctionnement, la pression sur chaque côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a à 93d devient inférieure à celle sur chaque côté amont. Les orifices d'admission 21a à 21d et la tubulure d'admission 30 sont également appelés "passage d'air d'admission", et le dispositif de papillon des gaz 90 et les dispositifs de commande d'écoulement d'air 92 sont également appelés "vanne de commande pneumatique" ou vanne de commande d'admission d'air . La tubulure d'échappement 40 fixée à la culasse 20 pour guider le gaz d'échappement évacué à partir des orifices d'échappement 25a à 25d respectifs vers un dispositif de purification de gaz d'échappement (non représenté), qui est disposé dans un tuyau d'échappement raccordé à un côté aval de la tubulure d'échappement 40. La tubulure d'échappement 40 comporte des parties fourchues 41a à 41d, respectivement, raccordées aux orifices d'échappement 25a à 25d, et une partie formant collecteur d'échappement 42 dans laquelle les parties fourchues 41a à 41d débouchent. Les orifices d'échappement 25a à 25d et la tubulure d'échappement 40 sont également appelés "passage de gaz d'échappement".
L'appareil de recirculation de gaz d'échappement 60 recircule une partie du gaz d'échappement évacué depuis les chambres de combustion dans les orifices d'échappement 25a à 25d en retour dans les orifices d'admission 21a à 21d sous la forme de gaz de RGE. L'appareil de recirculation de gaz d'échappement 60 est composé de conduits de recirculation 61 pour guider le gaz d'échappement jusqu'aux orifices d'admission 21a à 21d, d'orifices d'injection 62a à 62d raccordés aux conduits de recirculation 61 et injectant le gaz de RGE vers les orifices d'admission 21a à 21d respectifs, et de soupapes de commande de RGE 66a à 66d pour l'ouverture et la fermeture des conduits de recirculation 61 respectifs à des moments prédéterminés.
Selon le présent mode de réalisation, chacun des conduits de recirculation 61 est formé par un tuyau de RGE 63 et un passage d'injection 29a (à 29d) formé dans la culasse 20 et en communication avec les orifices d'admission 21a à 21d respectifs. Les orifices d'injection 62a à 62d correspondent aux extrémités ouvertes des passages d'injection 29a à 29d respectifs formés dans la culasse 20.
Le tuyau de RGE 63 comporte un orifice commun d'entrée de gaz 64 raccordé à la tubulure d'échappement 40 et des portions de conduit dérivées 65a à 65d, qui sont divisées à partir de l'orifice d'entrée de gaz 64 et raccordées aux vannes ou soupapes de commande de RGE 66a à 66d respectives pour distribuer le gaz d'échappement à partir de l'orifice d'entrée de gaz 64 dans les soupapes de commande de RGE 66a à 66d respectives. Le tuyau de RGE 63 fait partie du conduit de recirculation à l'intérieur de celui-ci. Chacun des orifices d'injection 62a à 62d est dirigé vers chacune des extrémités ouvertes 23a à 23d et 24a à 24d pour les orifices d'admission 21a à 21d respectifs. Chacune des soupapes de commande de RGE 66a à 66d est agencée entre la portion de conduit dérivée 65a à 65d respective et le passage d'injection 29a à 29d respectif. Chacune des soupapes de commande de RGE 66a à 66d comporte une partie d'injection 67a (à 67d). Chacune des parties d'injection 67a à 67d est agencée dans le passage d'injection 29a à 29d respectif.
Chacune des soupapes de commande de RGE 66a à 66d comporte un corps de soupape ou obturateur (non représenté) pour l'ouverture et la fermeture du conduit de recirculation 61, et une partie d'entraînement (non représentée) pour entraîner le corps de soupape ou obturateur à réception d'une alimentation électrique. La partie d'entraînement comporte un actionneur électromagnétique pour générer une force électromagnétique quand l'alimentation électrique est alimentée à celui-ci. Le corps de soupape ou obturateur est formé de matériau magnétique et déplacé dans une direction d'ouverture de la soupape (ou dans une direction de fermeture de la soupape) par la force électromagnétique générée à la partie d'entraînement de façon à ouvrir et/ou fermer le conduit de recirculation 61. La partie d'entraînement fonctionne grâce à l'unité de commande électronique (UCE) 80 ainsi que cela est expliqué ci-dessous. Les soupapes de commande de RGE 66a à 66d injectent le gaz de RGE, qui est alimenté depuis le tuyau de RGE 63, à travers les parties d'injection 67a à 67d. Le gaz de RGE injecté depuis les parties d'injection 67a à 67d s'écoule dans les chambres de combustion 12a à 12d respectives à travers les passages d'injection 29a à 29d, les orifices d'injection 62a à 62d et les extrémités ouvertes 23a à 23d. Le gaz de RGE alimenté dans les chambres de combustion 12a à 12d respectives s'écoule le long de la paroi intérieure 13a (à 13d), de telle sorte que le gaz de RGE tourbillonne autour de l'axe central C selon un écoulement dit de swirl . L'air d'admission alimenté dans la chambre de combustion 12a (à 12d) tourbillonne de la même façon autour de l'axe central C, étant donné que l'air d'admission est aspiré par le gaz de RGE tourbillonnant. Le tuyau de RGE 63 et la culasse 20 sont également appelés "passage de RGE". Les soupapes de commande de RGE 66a à 66d et PUCE 80 sont également appelés "dispositif d'ouverture/fermeture". Les soupapes de commande de RGE 66a à 66d sont également appelées "soupapes d'ouverture/fermeture". L'UCE 80 est également appelé "unité de commande". L'UCE 80 commande le fonctionnement des injecteurs de carburant 71a à 71d, du dispositif de commande de temporisation de soupape 50, du dispositif de papillon des gaz 90, des dispositifs de commande d'écoulement d'air 92, des bougies d'allumage 70a à 70d, de l'appareil de RGE 60, et ainsi de suite. L'UCE 80 est composé d'un micro-ordinateur comportant une UC, une ROM, une RAM, et ainsi de suite, et des circuits conducteurs. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1, divers types de capteurs, tel qu'un capteur de position de vilebrequin 81 pour détecter la vitesse de rotation et la position angulaire ou angle du vilebrequin 16, un capteur de position de came 82 pour détecter l'angle d'arbre à cames de l'arbre à cames 55, un capteur de position de papillon des gaz 83 pour détecter le degré d'ouverture du papillon des gaz 91, et ainsi de suite, sont raccordés à PUCE 80. L'UCE 80 comporte un circuit d'entrée pour recevoir des signaux des divers types de capteurs qui précèdent. L'UCE 80 comporte également un circuit de sortie pour envoyer des signaux de commande aux injecteurs de carburant 71a à 71d, au dispositif de commande de temporisation de soupape 50, au dispositif de papillon des gaz 90, aux dispositifs de commande d'écoulement d'air 92, aux bougies d'allumage 70a à 70d, et à l'appareil de RGE 60, dans lequel les signaux de commande respectifs correspondent à chaque signal de commande calculé par le micro-ordinateur selon un programme stocké dans un dispositif de mémoire, tel qu'une ROM, et ainsi de suite. L'UCE 80 commande le fonctionnement du moteur 1 sur la base des conditions d'utilisation du véhicule. Par exemple, PUCE 80 calcule un couple cible du moteur sur la base du besoin de couple d'un conducteur du véhicule, la condition de charge du moteur 1, et ainsi de suite. Ensuite, PUCE 80 commande les quantités d'injection de carburant devant être injectées par les injecteurs de carburant 71a à 71d pour les cylindres 1 à 4 respectifs, les moments d'injection de carburant, les moments d'ouverture/fermeture pour les soupapes d'admission 51a à 51d destinées à être commandées par le dispositif de commande de temporisation de soupape 50, le degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz 91 destiné à être entraîné par le dispositif de commande de papillon des gaz 90, le fonctionnement des soupapes de commande d'écoulement d'air 93a à 93d destinées à être entraînées par le dispositif de commande d'écoulement d'air 92, les moments d'allumage pour les bougies d'allumage 70a à 70d, la quantité de gaz de RGE devant être utilisée par l'appareil de RGE 60, et le moment d'alimentation en gaz de RGE, de telle sorte que le couple moteur correspondant au couple cible du moteur puisse être produit à partir du vilebrequin 16.
Selon le présent mode de réalisation, PUCE 80 commande les dispositifs et/ou composants 50, 60, 70a à 70d, 71a à 71d, 90 et 92 qui précèdent, de telle sorte que la phase d'expansion puisse être réalisée dans les cylindres 1 à 4 respectifs, c'est-à-dire dans l'ordre du premier cylindre 1, du troisième cylindre 3, du quatrième cylindre 4 et du second cylindre 2. Ci-dessous, un fonctionnement de l'appareil de RGE 60, et en particulier un fonctionnement des soupapes de commande de RGE 66a à 66d, est expliqué. L'UCE 80 commande l'appareil de RGE 60. Ainsi que cela est expliqué précédemment, l'appareil de RGE 60 est composé du tuyau de RGE 63 et des soupapes de commande de RGE 66a à 66d, et ainsi de suite. Chacune des soupapes de commande de RGE 66a à 66d, ainsi que cela est également expliqué ci-dessus, comporte le corps de soupape ou obturateur et la partie d'entraînement électromagnétique. L'alimentation électrique de la partie d'entraînement électromagnétique est contrôlée par PUCE 80. Plus exactement, les soupapes de commande de RGE 66a à 66d sont de manière répétitive et alternativement ouvertes et fermées par PUCE 80, tant que les soupapes de commande de RGE 66a à 66d sont utilisées. Un rapport d'une période d'ouverture de la soupape sur une période totale (qui est la somme de la période d'ouverture de la soupape et de la période de fermeture de la soupape) est contrôlé de façon à contrôler la quantité de gaz de RGE. L'UCE 80 fait varier un facteur de charge, qui est un rapport de période d'alimentation électrique sur une période totale (qui est la somme de la période d'alimentation électrique et d'une période sans alimentation électrique), de façon à commander le rapport de la période d'ouverture de la soupape. Quand le facteur de charge se rapproche de 0 %, le rapport de la période d'ouverture de la soupape diminue, de telle sorte que la quantité de gaz de RGE diminue. D'autre part, quand le facteur de charge se rapproche de 100 %, le rapport de la période d'ouverture de la soupape augmente, de telle sorte que la quantité de gaz de RGE augmente. Ainsi que cela est expliqué ci-dessus, PUCE 80 commande le facteur de 30 charge pour les soupapes de commande de RGE 66a à 66d, de façon à commander le moment d'alimentation en gaz de RGE et la quantité de gaz de RGE.
Un fonctionnement (commande) de l'appareil de RGE 60 est expliqué. La figure 3 est un organigramme illustrant un procédé de commande de l'appareil de RGE 60. A l'étape S10, PUCE 80 lit les signaux concernant les conditions de fonctionnement du moteur, tels qu'un signal de position du vilebrequin 16 qui est transmis à PUCE 80 à partir du capteur de position de vilebrequin 81, un signal de position d'arbre à cames de l'arbre à cames 55 qui est transmis à PUCE 80 à partir du capteur de position de came 82, un signal de position de papillon des gaz du papillon des gaz 91 qui est transmis à PUCE 80 à partir du capteur de position de papillon des gaz 83, et ainsi de suite. A l'étape S20, sur la base des signaux transmis ainsi que cela est expliqué ci-dessus pour les conditions de fonctionnement du moteur, PUCE 80 détecte les conditions de fonctionnement du moteur, telle que la position angulaire ou angle du vilebrequin et la vitesse de rotation du vilebrequin 16, le degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz 91, l'angle d'arbre à cames de l'arbre à cames 55, une valeur de l'angle d'avance qui est une différence de phase de rotation de l'angle d'arbre à cames par rapport à l'angle du vilebrequin, et ainsi de suite. Le procédé de l'étape S20 est également appelé "partie de détection de période d'ouverture de soupape", "partie de détection de la vitesse de rotation", et "partie de détection d'ouverture de papillon des gaz". A l'étape S30, PUCE 80 détermine si une condition pour le fonctionnement de l'appareil de RGE 60 est satisfaite ou pas. Selon le présent mode de réalisation, la détermination à l'étape S30 est réalisée sur la base de la condition de charge du moteur. C'est-à-dire que PUCE 80 détermine que la condition pour faire fonctionner l'appareil de RGE 60 est satisfaite quand la condition de charge du moteur est faible ou intermédiaire. D'autre part, PUCE 80 détermine que la condition pour faire fonctionner l'appareil de RGE 60 n'est pas satisfaite quand la condition de charge du moteur est élevée. La condition de charge du moteur est calculée sur la base des conditions de fonctionnement du moteur détectées à l'étape S20 et de divers signaux de commande émis à partir du circuit de sortie. A l'étape S30, il n'est pas toujours nécessaire de calculer la condition de charge du moteur sur la base de toutes les conditions de fonctionnement du moteur et de tous les signaux de commande. C'est-à-dire qu'il peut être possible de calculer la condition de charge du moteur sur la base de certaines des conditions de fonctionnement du moteur et de certains des signaux de commande. En variante, il peut être possible de calculer la condition de charge du moteur sur la base des conditions de fonctionnement du moteur et d'une quantité de course de pédale d'une pédale d'accélération. Dans le cas où PUCE 80 détermine à l'étape S30 que la condition de fonctionnement de l'appareil de RGE 60 est satisfaite, le processus passe à l'étape S40. Dans le cas où la condition du fonctionnement de l'appareil de RGE 60 n'est pas satisfaite, le processus retourne à l'étape S10.
A l'étape S40, PUCE 80 estime une période d'admission d'air, pendant au moins une partie de laquelle le gaz de RGE est alimenté dans les cylindres 1 à 4 respectifs. La période d'admission d'air est définie comme une période allant d'un point de départ d'admission d'air à un point final d'admission d'air. Au point de départ d'admission d'air, le gaz de fonctionnement étant composé de l'air d'admission et du carburant injecté (et du gaz de RGE, selon les cas) commence à s'écouler dans les cylindres 1 à 4 respectifs à travers la tubulure d'admission 30 et les orifices d'admission 21a à 21d respectifs. Au point final d'admission d'air, l'écoulement du gaz de fonctionnement dans les cylindres se termine. Par exemple, la figure 4 illustre des périodes d'ouverture des soupapes d'admission 51a à 51d respectives et des périodes d'ouverture des soupapes de commande de RGE 66a à 66d respectives. Ainsi que cela est illustré sur la figure 4, pendant la période d'ouverture de soupape dans laquelle la soupape d'admission 51a (à 51d) est ouverte, il n'y a pas uniquement une période d'admission pendant laquelle le gaz de fonctionnement s'écoule dans la chambre de combustion 12a (à 12d), mais également une période de reflux vers l'admission pendant laquelle une partie du gaz de fonctionnement s'étant écoulé dans la chambre de combustion 12a (à 12d) peut retourner dans l'orifice d'admission 21a (à 21d). La période de reflux vers l'admission pour le premier cylindre 1 est expliquée ci-après. Sur la figure 4, l'avale du vilebrequin pour le piston 14 du premier cylindre 1 est indiqué comme étant de 0 degré, quand le piston 14 est à son point mort haut (PMH). Ainsi que cela est illustré sur la figure 4, un point de fermeture de soupape de la soupape d'admission 51a est à un angle de vilebrequin de plus de 180 degrés. C'est-à-dire que, quand le point de fermeture de soupape de la soupape d'admission 51a est après un point mort bas (PMB) du piston 14, la partie du gaz de fonctionnement s'étant écoulée dans la chambre de combustion 12a peut refluer dans l'orifice d'admission 21a. La période de reflux vers l'admission varie selon les points d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission 51a et la vitesse de rotation du vilebrequin 16 (c'est-à-dire la vitesse de rotation du moteur). Par exemple, la période de reflux vers l'admission diminue quand la vitesse de rotation du moteur augmente, dans le cas où le point de fermeture de soupape de la soupape d'admission 51a est après le point mort bas (PMB) du piston 14. Quand la vitesse de rotation du moteur augmente, la vitesse de déplacement du piston 14 est augmentée de manière correspondante, de telle sorte que la vitesse d'écoulement du gaz de fonctionnement s'écoulant dans la chambre de combustion 12a est augmentée de manière similaire. Par conséquent, la force d'inertie du gaz de fonctionnement est également augmentée. Dans la phase de compression, dans laquelle le piston 14 est déplacé de son point mort bas (PMB) à son point mort haut (PMH), le volume de la chambre de combustion 12a est réduit, de telle sorte que le phénomène de reflux vers l'admission peut être généré. Le gaz de fonctionnement s'écoulant dans la chambre de combustion 12a (pour laquelle la phase de compression a commencé) comporte la force d'inertie, et la force d'inertie augmente quand la vitesse de rotation du moteur augmente. Par conséquent, l'instant auquel le phénomène de reflux vers l'admission est généré est retardé étant donné la force d'inertie supérieure du gaz de fonctionnement . Par conséquent, la période de reflux vers l'admission se réduit quand la vitesse de rotation du moteur augmente, ainsi que cela est décrit ci-dessus. La période d'admission d'air est une période obtenue en soustrayant la période 25 de reflux vers l'admission de la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission 51a. A l'étape S40, PUCE 80 estime la période d'admission d'air sur la base de cartes mémorisées dans la ROM de PUCE 80. Ainsi que cela est illustré sur la figure 5, les cartes illustrent des relations entre la vitesse de rotation du moteur, la position 30 (l'angle) du vilebrequin, et la période d'admission d'air pour les valeurs d'angle d'avance (Xl, X2, Xn) respectives, et les degrés d'ouverture de papillon des gaz (Y1, Y2, Yn). La valeur d'angle d'avance est la différence de phase de rotation de l'angle d'arbre à cames par rapport à l'angle de vilebrequin prédéterminé, et indique de quel angle l'arbre à cames est en avance par rapport à l'angle prédéterminé du vilebrequin. Par conséquent, plus la valeur de l'angle d'avance est grande, plus l'angle d'arbre à cames est déplacé vers le côté de l'avance par rapport à l'angle du vilebrequin. Par conséquent, le point de fermeture de soupape de la soupape d'admission 51a (à 51d) est avancé de la valeur de l'angle d'avance. Les cartes pour les périodes d'admission d'air par rapport à l'angle du vilebrequin sont préparées pour les valeurs de l'angle d'avance X1 à Xn respectifs. Cela est dû au fait que le point de fermeture de soupape de la soupape d'admission 51a (à 51d) est modifié par le dispositif de commande de temporisation de soupape 50 et donc les périodes d'admission d'air sont modifiées de manière correspondante. La valeur de l'angle d'avance peut être calculée sur la base de la différence de phase de rotation entre l'angle d'arbre à cames et l'angle du vilebrequin. Les cartes sont préparées à l'avance sur la base de résultats expérimentaux. L'UCE 80 estime les périodes d'admission d'air pour les cylindres 1 à 4 respectifs sur la base des cartes.
Ainsi que cela est illustré ci-dessus, les périodes d'admission d'air peuvent être facilement estimées sans fournir de dispositifs spécifiques de mesure pour détecter les changements d'écoulement d'air dans des espaces proches des chambres de combustion 12a à 12d respectives. Dans les cartes pour estimer les périodes d'admission d'air du présent mode de réalisation, la vitesse de rotation du moteur est prise en compte. En d'autres termes, les changements des forces d'inertie pour le gaz de fonctionnement qui sont causés par les changements de la vitesse de rotation du moteur sont pris en compte. Par conséquent, la précision pour estimer les périodes d'admission d'air est améliorée.
En outre, selon le présent mode de réalisation, les cartes pour les périodes d'admission d'air par rapport à l'angle du vilebrequin sont préparées pour les degrés d'ouverture de papillon des gaz Y1 à Yn respectifs. Par conséquent, des changements des forces d'inertie de l'air d'admission, qui peuvent être causés par des changements de la quantité d'écoulement de l'air d'admission s'écoulant à travers les orifices d'admission 21a à 21d, sont également pris en compte. La précision pour estimer les périodes d'admission d'air est améliorée. Ainsi que cela est illustré ci-dessus, selon le présent mode de réalisation, la vitesse de rotation du moteur ainsi que le degré d'ouverture de papillon des gaz sont pris en compte pour estimer les périodes d'admission d'air. Par conséquent, la précision pour estimer les périodes d'admission d'air peut être encore améliorée en comparaison avec les premier et second cas ci-dessous. Dans le premier cas, la période d'admission d'air est estimée sur la base de la seule période d'ouverture de soupape des soupapes d'admission 51a à 51d. Dans le second cas, la période d'admission d'air est estimée sur la base d'une combinaison de la période d'ouverture de soupape des soupapes d'admission et de la vitesse de rotation du moteur, ou une combinaison de la période d'ouverture de soupape des soupapes d'admission et du degré d'ouverture de papillon des gaz.
Dans le mode de réalisation qui précède, l'invention est expliquée en référence à l'exemple dans lequel le point d'ouverture de soupape de la soupape d'admission 51a coïncide avec l'angle de vilebrequin de 0 (zéro) degré (c'est-à-dire que le piston 14 est à son point mort haut), ainsi que cela est illustré sur la figure 4. Cependant, les phénomènes de reflux vers l'admission du gaz de fonctionnement peuvent également survenir dans le cas où le point d'ouverture de soupape de la soupape d'admission précède le point mort haut du piston 14, ou dans le cas où le point d'ouverture de soupape de la soupape d'admission est après le point mort haut du piston 14 mais la soupape d'échappement 53a est toujours ouverte. Par conséquent, il peut être préférable de préparer les cartes pour les périodes d'admission d'air, dans lesquelles les phénomènes possibles de reflux vers l'admission précités sont additionnellement pris en compte, de mémoriser de telles cartes dans le dispositif de mémoire, tel qu'une ROM, et d'estimer les périodes d'admission d'air sur la base de ces cartes. A l'étape S50, PUCE 80 calcule et décide d'une quantité du gaz de RGE devant être recirculé dans la chambre de combustion (12a à 12d) sur la base de la condition de charge du moteur. A l'étape S60, PUCE 80 calcule et décide d'une période de fonctionnement de soupape et d'un facteur de charge pour la vanne ou soupape de commande de RGE (66a à 66d), sur la base des informations pour la période d'admission d'air et la quantité du gaz de RGE obtenues aux étapes S40 et S50, de telle sorte que la quantité calculée du gaz de RGE est recirculée pendant la période de fonctionnement de soupape (qui est une partie de la période d'admission d'air) de la soupape d'admission (51a à 51d).
Ainsi que cela est illustré ci-dessus, PUCE 80 commande la vanne ou soupape de commande de RGE (66a à 66d) selon la période de fonctionnement de soupape et le facteur de charge. C'est-à-dire que la vanne de commande de RGE (66a à 66d) ouvre le conduit de recirculation 61 pendant la période de fonctionnement de soupape (qui est dans la période d'admission d'air). Le gaz de RGE est injecté à partir du passage d'injection (29a à 29d) pendant la période de fonctionnement de soupape, de telle sorte que le gaz de RGE s'écoulant dans la chambre de combustion (12a à 12d) s'écoule le long de la paroi intérieure (13a à 13d) ainsi que cela est indiqué par les flèches illustrées sur la figure 2 pour générer le tourbillonnement de Swirl dans chacune des chambres de combustion (12a à 12d). Le mouvement tourbillonnant de Swirl est donné par l'écoulement du gaz de RGE dans l'air d'admission ainsi que le carburant injecté (carburant atomisé), qui s'écoule dans la chambre de combustion (12a à 12d) à travers l'orifice d'admission (21a à 21d) avec le gaz de RGE. Par conséquent, l'air d'admission ainsi que le carburant injecté tourbillonnent également dans les chambres de combustion respectives (12a à 12d). Etant donné que le gaz de RGE s'écoule le long de la paroi intérieure (13a à 13d) de la chambre de combustion (12a à 12d), la densité du gaz de RGE à proximité de l'axe central C de la chambre de combustion (12a à 12d) devient inférieure à la densité du gaz de RGE adjacent à la paroi intérieure (13a à 13d). En d'autres termes, étant donné que la densité du gaz de RGE à proximité de l'axe central C, qui est à proximité de la bougie d'allumage (70a à 70d) diminue, l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée. De plus, selon le présent mode de réalisation, la vanne ou soupape de commande de RGE (66a à 66d) ouvre le conduit de recirculation 61, de telle sorte que le gaz de RGE est recirculé dans l'orifice d'admission (21a à 21d) non pas pendant que la soupape d'admission (51a à 51d) est fermée, mais pendant que la soupape d'admission (51a à 51d) est ouverte. La figure 6 illustre la relation entre l'angle de vilebrequin et la quantité d'écoulement ou débit de gaz de RGE. Sur la figure 6, une ligne pleine illustre une quantité du gaz de RGE qui est recirculé pendant une période prédéterminée, c'est-à-dire une période d'angle de vilebrequin s'étendant de 90 à 180 degrés dans le cas du premier cylindre 1. La période d'angle de vilebrequin (90 à 180 degrés) est une plage de l'angle du vilebrequin mesurée dans la condition dans laquelle l'angle de vilebrequin est fixé à zéro quand le piston pour le premier cylindre 1 est placé à son point mort haut. Une ligne en pointillés sur la figure 6 illustre la quantité du gaz de RGE pour un système traditionnel, dans lequel le gaz de RGE est recirculé dans l'orifice d'admission pendant la totalité de la période (une période d'angle de vilebrequin de 0 à 720 degrés). La quantité totale du gaz de RGE recirculé pour le présent mode de réalisation et pour le système traditionnel est la même dans tous les cas. Ainsi que cela est illustré sur la figure 6, la quantité du gaz de RGE pour le présent mode de réalisation qui est injectée à partir du passage d'injection (29a à 29d) par unité de temps, est très supérieure à celle pour le système traditionnel (ligne en pointillés). Par conséquent, la vitesse d'écoulement du tourbillonnement de Swirl formé par le gaz de RGE dans la chambre de combustion (12a à 12d) augmente. C'est-à-dire que l'écoulement tourbillonnant de Swirl devient plus fort. Par conséquent, la combustion du mélange air-carburant est facilitée pour raccourcir la période de combustion et pour réaliser cette combustion ayant un rendement de combustion élevé. Ainsi que cela est illustré ci-dessus, l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée par l'appareil de RGE 60 de la présente invention, pour faciliter ainsi la combustion. Plus le gaz de RGE reste longtemps dans l'orifice d'admission (21a à 21d), plus le gaz de RGE est mélangé de manière homogène avec le mélange air-carburant. Dans le cas où le tourbillonnement de Swirl est généré dans la chambre de combustion (12a à 12d) une fois que le gaz de RGE a été mélangé de manière homogène avec le mélange air-carburant, la densité du gaz de RGE (couche stratifiée du gaz de RGE dans le mélange) à proximité de la bougie d'allumage (70a à 70d) augmente. Selon le présent mode de réalisation, la période pendant laquelle le gaz de RGE est injecté à partir du passage d'injection (29a à 29d), c'est-à-dire la période de fonctionnement de soupape pour la vanne de commande de RGE (66a à 66d), est comprise dans la période pendant laquelle la soupape d'admission (51a à 51d) est ouverte, et plus particulièrement, dans la période d'admission d'air. En d'autres termes, le gaz de RGE n'est pas injecté pendant une période autre que la période d'admission d'air. Par conséquent, le gaz de RGE ne peut pas être recirculé pendant la période de reflux vers l'admission. Le gaz de RGE ne peut pas rester dans l'orifice d'admission (21a à 21d) et il est sûrement recirculé dans la chambre de combustion (12a à 12d), de telle sorte qu'il est possible de maintenir la densité du gaz de RGE à proximité de la bougie d'allumage (70a à 70d) à une valeur inférieure. Etant donné que la densité du gaz de RGE à proximité de la bougie d'allumage (70a à 70d) est maintenue à la valeur inférieure par l'appareil de RGE 60, davantage de gaz de RGE peut être recirculé dans la chambre de combustion (12a à 12d), sans réduire l'inflammabilité du mélange air-carburant. Par conséquent, la quantité absolue du gaz de fonctionnement peut être augmentée pour améliorer l'efficacité thermique du moteur 1.
Selon l'appareil de RGE du présent mode de réalisation, il est possible de recirculer davantage de gaz de RGE dans la chambre de combustion (12a - 12d), de telle sorte que la pression dans l'orifice d'admission (21a - 21d) est augmentée. Cette augmentation a tendance à empêcher l'air d'admission de s'écouler dans la chambre de combustion (12a à 12d). Ensuite, PUCE 80 commande le papillon des gaz 91 de façon à augmenter le degré d'ouverture de celui-ci, afin d'obtenir la quantité nécessaire d'air d'admission correspondant au couple cible. Par conséquent, la perte de pompage du moteur 1 peut être réduite. Ainsi que cela est illustré ci-dessus, quand l'appareil de RGE 60 est appliqué au moteur 1, la perte mécanique peut être réduite pour augmenter ainsi l'efficacité mécanique du moteur 1.
En outre, selon le présent mode de réalisation, la recirculation du gaz de RGE dans l'orifice d'admission (21a à 21d) est opérée par la vanne de commande de RGE (66a à 66d), dont l'alimentation électrique est contrôlée par PUCE 80. Il est possible de recirculer facilement le gaz de RGE dans l'orifice d'admission (21a à 21d) au moment le plus approprié. De plus, il est également possible de changer librement une période de recirculation (c'est-à-dire la période de fonctionnement de soupape pour la vanne de commande de RGE) dans la période d'admission d'air. En outre, il est possible de changer librement la quantité de recirculation du gaz de RGE par unité de temps en changeant le facteur de charge pour la vanne de commande de RGE. Par conséquent, il est possible de changer librement la force du flux tourbillonnant de Swirl .
Modification du premier mode de réalisation Selon une modification du premier mode de réalisation ci-dessus, l'appareil de RGE 60 du premier mode de réalisation est appliqué à un moteur la, qui ne comporte aucune partie correspondant aux dispositifs de commande d'écoulement d'air 92. La figure 7 est une vue schématique illustrant une structure du moteur la, auquel l'appareil de RGE 60 selon le premier mode de réalisation de la présente invention est appliqué. Le moteur la est également un moteur à essence du type à quatre cylindres en ligne. Selon le moteur la, des dispositifs de papillon des gaz 90 sont disposés dans les parties fourchues 32a à 32d respectives en communication avec les premier à quatrième cylindres 1 à 4. La figure 7 illustre uniquement le premier cylindre 1. Selon la modification, PUCE 80 réalise le processus de la figure 3 pour estimer la période d'admission d'air sur la base des cartes, de telle sorte que le corps de soupape de la vanne de commande de RGE (66a à 66d) est ouvert et fermé pendant la période estimée d'admission d'air. Selon la modification, par conséquent, l'écoulement tourbillonnant de Swirl dans la chambre de combustion (12a à 12d) devient également plus fort. Et l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée pour faciliter la combustion de celui-ci.
Deuxième mode de réalisation Un appareil de RGE 601 selon un deuxième mode de réalisation est une modification de l'appareil de RGE 60 du premier mode de réalisation. L'appareil de RGE 601 est appliqué au moteur 1, qui comporte le dispositif de papillon des gaz 90 et les dispositifs de commande d'écoulement d'air 92, chacun disposé dans la tubulure d'admission 30, de la même manière que dans le premier mode de réalisation. Le deuxième mode de réalisation (appareil de RGE 601) est différent du premier mode de réalisation (appareil de RGE 60), dans un procédé pour estimer la période d'admission d'air. Selon le deuxième mode de réalisation (appareil de RGE 601), PUCE 80 estime la période d'admission d'air sur la base d'une différence de pression entre les pressions sur un côté amont et sur un côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air (93a à 93d) du dispositif de commande d'écoulement d'air 92.
La figure 8 est une vue schématique illustrant la structure du moteur 1, auquel l'appareil de RGE 601 selon le deuxième mode de réalisation est appliqué. Le moteur 1 est également le moteur à essence du type à quatre cylindres en ligne. La figure 8 illustre uniquement le premier cylindre 1. Etant donné que les structures pour les second au quatrième cylindres sont sensiblement les mêmes que pour le premier cylindre, leur explication est omise. Un capteur de pression différentielle 84 est disposé sur la partie fourchue 32a de la tubulure d'admission 30 pour détecter la pression différentielle entre les pressions sur un côté amont et sur un côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a. Le capteur de pression différentielle 84 est prévu pour chacune des parties fourchues 32a à 32d. Quand la vanne de commande d'écoulement d'air (93a à 93d) ferme une partie du passage d'écoulement formé par la partie fourchue (32a à 32d), la pression différentielle est générée entre le côté amont et le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air (93a à 93d) pendant une période dans laquelle l'air d'admission s'écoule dans la chambre de combustion (12a à 12d). Le capteur de pression différentielle 84 est également appelé "dispositif de détection de pression différentielle". Le capteur de pression différentielle 84 est composé d'une partie de détection 85, d'une première partie d'introduction de pression 86 pour introduire la pression sur le côté amont de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a jusqu'à la partie de détection 85, d'une seconde partie d'introduction de pression 87 pour introduire la pression sur le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a jusqu'à la partie de détection 85, et ainsi de suite. La partie de détection 85 est formée par un élément déformable ayant la forme d'une plaque, un extensomètre (une jauge de contraintes) formé sur l'élément déformable, et ainsi de suite. La pression sur le côté amont de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a est appliquée sur une surface latérale de l'élément déformable à travers la première partie d'introduction de pression 86, alors que la pression sur le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a est appliquée à l'autre surface latérale de l'élément déformable à travers la seconde partie d'introduction de pression 87. L'élément déformable est cintré en fonction de la pression différentielle. Quand l'élément déformable est cintré, l'extensomètre est cintré de manière correspondante de façon à générer un signal selon une amplitude de cintrage (c'est-à-dire la pression différentielle). L'UCE 80 estime la période d'admission d'air sur la base du résultat détecté du capteur de pression différentielle 84, de telle sorte que le corps de soupape de la vanne de commande de RGE (66a à 66d) est ouvert et fermé pendant la période estimée d'admission d'air. Selon le deuxième mode de réalisation, l'écoulement tourbillonnant de Swirl dans la chambre de combustion (12a à 12d) devient également plus fort. Et l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée pour faciliter la combustion de celui-ci.
Selon le présent mode de réalisation, le capteur de pression différentielle 84 détecte la pression différentielle qui est générée entre le côté amont et le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a, qui est toujours générée pendant la période d'admission d'air, et PUCE 80 estime la période d'admission d'air sur la base du résultat détecté du capteur de pression différentielle 84. Par conséquent, la précision de l'estimation pour la période d'admission d'air est améliorée. Le capteur de pression différentielle n'est pas limité au type expliqué ci-dessus. Par exemple, le type de capteur selon lequel la pression différentielle est détectée sur la base des changements de capacité électrostatique entre une paire d'électrodes peut être utilisé. En variante, des capteurs de pression sont disposés sur les côtés amont et aval de la vanne de commande du flux pneumatique, de telle sorte que la pression différentielle peut être calculée à partir des sorties des deux capteurs de pression.
Modification du deuxième mode de réalisation Selon une modification du deuxième mode de réalisation qui précède, l'appareil de RGE 601 du deuxième mode de réalisation est appliqué à un moteur la, qui ne comporte aucune partie correspondant aux dispositifs de commande d'écoulement d'air 92. La figure 9 est une vue schématique illustrant une structure du moteur la, auquel l'appareil de RGE 601 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention est appliqué. Le moteur la est également un moteur à essence du type à quatre cylindres en ligne. Selon le moteur la, les dispositifs de papillon des gaz 90 sont disposés dans les parties fourchues 32a à 32d respectives en communication avec les premier à quatrième cylindres 1 à 4. La figure 9 illustre uniquement le premier cylindre 1. Ci-dessous, une explication est donnée uniquement pour le premier cylindre 1. Etant donné que les structures pour les second à quatrième cylindres 2 à 4 sont sensiblement les mêmes que pour le premier cylindre 1, leur explication est omise.
Le capteur de pression différentielle 84 est disposé sur la partie fourchue 32a de la tubulure d'admission 30 pour détecter la pression différentielle entre les pressions sur un côté amont et sur un côté aval du papillon des gaz 91. Le capteur de pression différentielle 84 est prévu pour chacune des parties fourchues 32a à 32d. Quand le papillon des gaz 91 est entraîné en rotation, de telle sorte que le dispositif de papillon des gaz 90 commande la quantité d'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion (12a à 12d), la pression différentielle est générée entre le côté amont et le côté aval du papillon des gaz 91 pendant une période dans laquelle l'air d'admission s'écoule dans la chambre de combustion (12a à 12d). Le capteur de pression différentielle 84 de la modification est le même que celui du deuxième mode de réalisation. L'UCE 80 estime la période d'admission d'air sur la base du résultat détecté du capteur de pression différentielle 84, de telle sorte que le corps de soupape de la vanne de commande de RGE (66a à 66d) est ouvert et fermé pendant la période estimée d'admission d'air. Selon la modification du deuxième mode de réalisation, l'écoulement tourbillonnant de Swirl dans la chambre de combustion (12a à 12d) devient également plus fort. Et l'inflammabilité du mélange air-carburant est améliorée pour faciliter la combustion de celui-ci.
Troisième mode de réalisation Un appareil de RGE 602 selon un troisième mode de réalisation est une modification des appareils de RGE 60 et 601 du premier et du deuxième mode de réalisation. L'appareil de RGE 602 est appliqué au moteur 1 qui comporte le dispositif de papillon des gaz 90 et les dispositifs de commande d'écoulement d'air 92, chacun étant disposé dans la tubulure d'admission 30, de la même manière que pour le premier et le deuxième mode de réalisation. L'appareil de RGE 602 comporte des soupapes de commande de RGE 661a (à 661d), respectivement, raccordées aux passages d'injection 29a à 29d. Chacune des soupapes de commande de RGE 661a (à 661d) comporte un élément de soupape 110 pour l'ouverture et la fermeture du conduit de recirculation 61 selon et au moyen de la pression différentielle qui est générée entre un côté amont et un côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a du dispositif de commande d'écoulement d'air 92. La figure 10 est une vue schématique illustrant la structure du moteur 1 auquel l'appareil de RGE 602 selon le troisième mode de réalisation est appliqué. Le moteur 1 est également le moteur à essence du type à quatre cylindres en ligne. La figure 10 illustre uniquement le premier cylindre 1. Etant donné que les structures pour les second à quatrième cylindres 2 à 4 sont sensiblement les mêmes que pour le premier cylindre 1, leur explication est omise.
La vanne de commande de RGE 661a est composée de l'élément de soupape 110, d'un corps de logement 100 comportant une partie d'accueil 101 pour accueillir l'élément de soupape 110 qui est mobile en va-et-vient, une partie d'introduction de pression 108 du côté amont pour introduire la pression d'un côté amont de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a à la partie d'accueil 101, une partie d'introduction de pression 109 du côté aval pour introduire la pression d'un côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a à la partie d'accueil 101, et ainsi de suite. L'élément de soupape 110 présente une forme cylindrique, et la partie d'accueil 101 accueille l'élément de soupape 110 de telle sorte qu'il puisse être déplacé dans une direction axiale de celui-ci. Une rainure annulaire 111 est formée sur une partie périphérique extérieure intermédiaire de l'élément de soupape 110. Une longueur de la partie d'accueil 101 dans sa direction axiale est supérieure à celle de l'élément de soupape 110, de telle sorte que la partie d'accueil 101 est divisée en une première chambre de pression 106 et une seconde chambre de pression 107 quand l'élément de soupape 110 est accueilli dans la partie d'accueil 101. Sur la figure 10, la première chambre de pression 106 est formée sur un côté gauche de l'élément de soupape 110, alors que la seconde chambre de pression 107 est formée sur un côté droit de l'élément de soupape 110. En plus de la partie d'accueil 101, le corps de logement 100 comporte également un passage 102 pour raccorder la première chambre de pression 106 avec un élément de tuyau 113 en communication avec le côté amont de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a, un passage 103 pour raccorder la seconde chambre de pression 107 avec le passage d'injection 29a, une partie d'ouverture 105 raccordée au tuyau de RGE 63, et un passage 104 pour raccorder la partie d'ouverture 105 avec le passage 103 par l'intermédiaire de la rainure annulaire 111 quand l'élément de soupape 110 est déplacé axialement dans une position dans laquelle la rainure annulaire 111 est amenée en communication avec la partie d'ouverture 105.
La partie d'introduction de pression 108 du côté amont est formée par l'élément de tuyau 113 et le passage 102, alors que la partie d'introduction de pression 109 du côté aval est formée par le passage d'injection 29a et le passage 103. Quand l'élément de soupape 110 est déplacé vers la première chambre de pression 106, la communication entre la partie d'ouverture 105 et le passage 104 est coupée par une partie périphérique extérieure de l'élément de soupape 110 qui est formée sur un côté droit de la rainure annulaire 111. Quand l'élément de soupape 110 est déplacé vers la seconde chambre de pression 107, le passage 104 est amené en communication avec la partie d'ouverture 105. Quand l'élément de soupape 110 coupe la communication entre la partie d'ouverture 105 et le passage 104, la pression sur le côté amont de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a est introduite dans la première chambre de pression 106 par l'intermédiaire de l'élément de tuyau 113 et le passage 102, alors que la pression sur le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a est introduite dans la seconde chambre de pression 107 par l'intermédiaire du passage d'injection 29a et du passage 103. Un ressort 112 est agencé dans la seconde chambre de pression 107 de façon à pousser l'élément de soupape 110 vers la première chambre de pression 106. Selon la vanne de commande de RGE 661a, une force de poussée est générée sur l'élément de soupape 110 pour pousser celui-ci dans la direction vers la seconde chambre de pression 107 (ou vers la première chambre de pression 106), quand la pression différentielle est produite entre les pressions dans la première et la seconde chambre de pression 106 et 107. Quand la pression dans la seconde chambre de pression 107 est inférieure à celle dans la première chambre de pression 106, la force de poussée vers la seconde chambre de pression 107 est générée sur l'élément de soupape 110. Quand la pression dans la seconde chambre de pression 107 est supérieure à celle dans la première chambre de pression 106, la force de poussée vers la première chambre de pression 106 est générée sur l'élément de soupape 110. La force de poussée dépend de la pression différentielle entre la première et la seconde chambre de pression 106 et 107. Quand la pression dans la première chambre de pression 106 est supérieure à celle dans la seconde chambre de pression 107, et la pression différentielle est supérieure à une première valeur prédéterminée, c'est-à-dire quand la force de poussée vers la seconde chambre de pression 107 est supérieure à la force de rappel du ressort 112, l'élément de soupape 110 est déplacé axialement dans la direction de la seconde chambre de pression 107. Quand la rainure annulaire 111 de l'élément de soupape 110 est amenée en communication avec la partie d'ouverture 105, le passage 104 est amené en communication avec la partie d'ouverture 105. D'autre part, quand la pression différentielle devient inférieure à une seconde valeur prédéterminée, qui est inférieure à la première valeur prédéterminée, c'est-à-dire que quand la force de poussée vers la seconde chambre de pression 107 devient inférieure à la force de rappel du ressort 112, l'élément de soupape 110 est déplacé axialement dans la direction de la première chambre de pression 106. Par conséquent, la communication entre la partie d'ouverture 105 et le passage 104 est coupée par la partie périphérique extérieure de l'élément de soupape 110 qui est formée sur le côté droit de la rainure annulaire 111. Le passage 102 et l'élément de tuyau 113 sont également appelés la première partie d'introduction de pression, et le passage 103 et le passage d'injection 29a sont également appelé la seconde partie d'introduction de pression, dans lequel la seconde partie d'introduction de pression fait partie du conduit de recirculation. Une vanne de commande de quantité d'écoulement ou débit 120 est disposée dans le tuyau de RGE 63 de façon à commander le débit ou la quantité d'écoulement du gaz de RGE s'écoulant à travers le tuyau de RGE 63. La vanne de commande de quantité ou débit d'écoulement 120 est mise en fonctionnement par PUCE 80. La partie d'ouverture 105, le passage 104, la rainure annulaire 111, et le tuyau de RGE 63 sont conçus de telle sorte qu'ils permettent l'écoulement du gaz de RGE même quand la vanne de commande de quantité d'écoulement 120 fonctionne dans sa position totalement ouverte, de telle sorte qu'une quantité maximale du gaz de RGE puisse être recirculée à travers le conduit de recirculation 61. Un fonctionnement de l'appareil de RGE 602 du présent mode de réalisation est expliqué en référence aux figures 10 et 11. Un fonctionnement pour le premier cylindre 1 est expliqué. Etant donné que le fonctionnement pour les second au quatrième cylindres 2 à 4 est sensiblement le même que celui du premier cylindre 1, son explication est omise. Quand la soupape d'admission 51a pour le premier cylindre 1 est ouverte pendant une condition dans laquelle la vanne de commande d'écoulement d'air 93a du dispositif de commande d'écoulement d'air 92 ferme une partie du passage d'admission d'air (la soupape d'admission 51a commence à s'ouvrir pour l'angle de vilebrequin de 0 (zéro) degré), la pression différentielle est générée entre le côté amont et le côté aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a.
En conséquence du fait que la pression différentielle est générée sur la vanne de commande d'écoulement d'air 93a, la pression différentielle entre la première et la seconde chambre de pression 106 et 107 est générée de manière correspondante. Quand la pression différentielle est supérieure à la première valeur prédéterminée, l'élément de soupape 110 est déplacé vers la seconde chambre de pression 107.
Quand la rainure annulaire 111 est amenée en communication avec la partie d'ouverture 105 en conséquence du mouvement de l'élément de soupape 110, le gaz de RGE dans le tuyau de RGE 63 est introduit dans le passage d'injection 29a, de telle sorte que le gaz de RGE est injecté à partir du passage d'injection 29a jusqu'à l'orifice d'admission. Selon le présent mode de réalisation, la quantité du gaz de RGE injecté à partir du passage d'injection 29a est contrôlée par la vanne de commande de débit ou quantité d'écoulement 120. Les phénomènes de reflux vers l'admission peuvent survenir selon une position du piston 14 pendant une période dans laquelle la soupape d'admission 51a est ouverte, ainsi que cela est illustré sur la figure 11. Quand le reflux vers l'admission survient, la pression différentielle sur la vanne de commande d'écoulement d'air 93a diminue. La pression différentielle entre la première et la seconde chambres de pression 106 et 197 est réduite de manière correspondante. Quand la pression différentielle devient inférieure à la seconde valeur prédéterminée, l'élément de soupape 110 est déplacé vers la première chambre de pression 106. Par conséquent, la communication entre la partie d'ouverture 105 et le passage 104 est coupée par la partie périphérique extérieure de l'élément de soupape 110, de telle sorte que l'injection du gaz de RGE à partir du passage d'injection 29a est arrêtée. En d'autres termes, la vanne de commande de RGE 661a est fermée automatiquement selon la réduction de la pression différentielle, quand le reflux vers l'admission survient, ainsi que cela est illustré sur la figure 11. Ainsi que cela est illustré ci-dessus, selon l'appareil de RGE 602 du troisième mode de réalisation, le gaz de RGE est uniquement autorisé à s'écouler dans la chambre de combustion pendant la période d'admission d'air, de telle sorte que le même effet que celui du premier mode de réalisation peut être obtenu. Selon le troisième mode de réalisation, il n'est pas nécessaire pour PUCE 80 d'estimer la période d'admission d'air et de faire fonctionner électriquement la vanne de commande de RGE 66la. C'est-à-dire que, selon le troisième mode de réalisation, la vanne de commande de RGE 661a fonctionne automatiquement avec la pression différentielle qui est générée entre les côtés amont et aval de la vanne de commande d'écoulement d'air 93a, de telle sorte que la vanne de commande de RGE 661a est ouverte uniquement pendant la période d'admission d'air de façon à recirculer le gaz de RGE dans la chambre de combustion 12a. Par conséquent, il n'est pas nécessaire dans le troisième mode de réalisation de fournir un dispositif d'entraînement électrique pour faire fonctionner la vanne de commande de RGE 661a et divers types de capteurs pour estimer la période d'admission d'air. La structure de l'appareil de RGE 602 devient plus simple.
Modification du troisième mode de réalisation Selon une modification du troisième mode de réalisation, l'appareil de RGE 602 du troisième mode de réalisation est appliqué à un moteur la, qui ne comporte pas de partie correspondant aux dispositifs de commande d'écoulement d'air 92. La figure 12 est une vue schématique illustrant une structure du moteur 1 a auquel l'appareil de RGE 602 selon le troisième mode de réalisation de la présente invention est appliqué. Le moteur la est également le moteur à essence du type à quatre cylindres en ligne. Selon le moteur la, des dispositifs de papillon des gaz 90 sont disposés dans les parties fourchues 32a à 32d respectives en communication avec les premier à quatrième cylindres 1 à 4. La figure 12 illustre uniquement le premier cylindre 1. Ci-dessous, une explication est donnée uniquement pour le premier cylindre 1. Etant donné que les structures pour les second à quatrième cylindres 2 à 4 sont sensiblement les mêmes que pour le premier cylindre 1, leur explication est omise.
La vanne de commande de RGE 661a est disposée sur la partie fourchue 32a de la tubulure d'admission 30 afin que la pression différentielle générée sur les côtés amont et aval du papillon des gaz 91 soit introduite dans la vanne de commande de RGE 661a. L'élément de tuyau 113 est raccordé au passage 102 de la vanne de commande de RGE 66la, et le passage d'injection 29a est raccordé au passage 103. L'élément de soupape 110 de la vanne de commande de RGE 661a ouvre le conduit de recirculation 61 pendant la période d'admission d'air, selon et au moyen de la pression différentielle qui est générée entre un côté amont et un côté aval du papillon des gaz 91 quand le papillon des gaz 91 est mis en rotation pour commander la quantité d'écoulement ou débit de l'air d'admission dans la chambre de combustion 12a. Selon la modification du troisième mode de réalisation, le gaz de RGE peut être automatiquement recirculé dans la chambre de combustion 12a uniquement pendant la période d'admission d'air, en utilisant la pression différentielle générée sur les côtés amont et aval du papillon des gaz 91. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Système de Recirculation de Gaz d'Echappement (RGE) pour un moteur à combustion interne (1, la) comportant plusieurs cylindres (1 à 4), comprenant : une unité de tuyau de recirculation (61, 63, 65a à 65d) comportant un orifice d'entrée de gaz (64) raccordé à un passage de gaz d'échappement (40, 41a à 41d, 42) du moteur (1, la), l'unité de tuyau de recirculation comportant également plusieurs portions de conduit dérivées (65a à 65d), une extrémité de chacune des portions de conduit dérivées (65a à 65d) étant en communication avec l'orifice d'entrée de gaz (64) et l'autre extrémité de chacune des portions de conduit dérivées (65a à 65d) étant raccordée à l'un respectivement, des orifices d'injection (62a à 62d) ouverts chacun sur l'un respectivement des orifices d'admission (21a à 21d) du moteur (1, la), de telle sorte que du gaz d'échappement injecté dans les orifices d'admission respectifs (21a à 21d) s'écoule dans les chambres de combustion respectives (12a à 12d) et s'écoule le long d'une paroi intérieure de la chambre de combustion correspondante de façon à former un écoulement tourbillonnant dans celle-ci ; et plusieurs dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 661a), respectivement disposés dans chacune des portions de conduit dérivées (65a à 65d), dans lequel chacun des dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 66la) ouvre chacune des portions de conduit dérivées correspondantes (65a à 65d) pendant une période de recirculation de gaz d'échappement qui est une partie d'une période d'ouverture de soupape d'une soupape d'admission correspondante (51a à 51d), de telle sorte que du gaz d'échappement est recirculé depuis le passage de gaz d'échappement (40, 41a à 41d, 42) dans les chambres de combustion respectives (12a à 12d) pour lesquelles la soupape d'admission correspondante (51a à 51d) est ouverte, et chacun des dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 66la) ferme les portions de conduit dérivées correspondantes (65a à 65d) au moins pendant une période de fermeture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 51d).
  2. 2. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, dans 30 lequella période de recirculation de gaz d'échappement est une partie d'une période d'admission d'air commençant à un point auquel l'entrée d'air d'admission dans la chambre de combustion (12a à 12d) commence et se terminant à un point auquel l'entrée de l'air d'admission dans la chambre de combustion (12a à 12d) se termine, et les dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 661a) ferment la portion de conduit dérivée correspondante (65a à 65d) au moins pendant une période autre que la période d'admission d'air.
  3. 3. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1 ou 2, dans 10 lequel les dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 661a) ouvrent la portion de conduit dérivée correspondante (65a à 65d) uniquement pendant la période de recirculation de gaz d'échappement, de telle sorte que la portion de conduit dérivée correspondante (65a à 65d) est fermée pendant une période autre que la période de recirculation de 15 gaz d'échappement.
  4. 4. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une période de reflux de gaz vers l'admission n'est pas incluse dans la période de 20 recirculation de gaz d'échappement, de telle sorte que la portion de conduit dérivée (65a à 65d) est fermée par le dispositif de commande de RGE correspondant (66a à 66d, 661a) pendant la période de reflux de gaz vers l'admission.
  5. 5. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 4, dans lequel chacun des dispositifs de commande de RGE (66a à 66d, 661a) est composé d'une soupape électromagnétique fonctionnant avec une alimentation électrique, et dans lequel le système de recirculation de gaz d'échappement comprend également 30 une unité de commande électronique (80) pour commander les opérations d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique.
  6. 6. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande électronique (80) comprend : une partie de détection de période d'ouverture de soupape (S20) pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 5 51d) ; et une partie d'estimation (S40) pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape, dans lequel l'unité de commande électronique (80) commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée 10 d'admission d'air.
  7. 7. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande électronique (80) comprend : une partie de détection de période d'ouverture de soupape (S20) pour détecter la 15 période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 51d) ; une partie de détection de la vitesse de rotation (S20) pour détecter la vitesse de rotation d'un vilebrequin (16) du moteur (1, 1 a) ; et une partie d'estimation (S40) pour estimer la période d'admission d'air sur la base de 20 la période d'ouverture de soupape et la vitesse de rotation du vilebrequin (16), dans lequel l'unité de commande électronique (80) commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air. 25
  8. 8. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande électronique (80) comprend : une partie de détection de période d'ouverture de soupape (S20) pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 51d) ; 30 une partie de détection d'ouverture de papillon des gaz (S20) pour détecter le degré d'ouverture de papillon des gaz d'un papillon des gaz (91) du moteur (1, la) ; etune partie d'estimation (S40) pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape et du degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz (91), dans lequel l'unité de commande électronique (80) commande l'opération d'ouverture 5 et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air.
  9. 9. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande électronique (80) comprend : 10 une partie de détection de période d'ouverture de soupape (S20) pour détecter la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 51d) ; une partie de détection de la vitesse de rotation (S20) pour détecter la vitesse de rotation d'un vilebrequin (16) du moteur (1, la) ; 15 une partie de détection d'ouverture de papillon des gaz (S20) pour détecter le degré d'ouverture de papillon des gaz d'un papillon des gaz (91) du moteur (1, la) ; et une partie d'estimation (S40) pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la période d'ouverture de soupape, de la vitesse de rotation du vilebrequin (16), et du degré d'ouverture de papillon des gaz du papillon des gaz (91), 20 dans lequel l'unité de commande électronique (80) commande l'opération d'ouverture et de fermeture de la soupape électromagnétique sur la base de cette période estimée d'admission d'air.
  10. 10. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des 25 revendications 6 à 9, dans lequel la partie de détection de période d'ouverture de soupape (S20) détecte la période d'ouverture de soupape de la soupape d'admission correspondante (51a à 51d), sur la base de la différence de phase de rotation entre un angle de vilebrequin d'un vilebrequin (16) et un angle d'arbre à cames d'un arbre à cames (55) du moteur (1, 30 la).
  11. 11. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 1, comprenant également :un dispositif de détection de pression différentielle (84) pour détecter une pression différentielle qui est une différence entre la pression sur un côté amont et la pression sur un côté aval d'une vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) disposée dans chacun des passages d'admission d'air (32a à 32d) du moteur (1, la), respectivement, raccordés aux orifices d'admission (21a à 21d), dans lequel la vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) est composée d'un papillon des gaz (91) pour commander la quantité d'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion (12a à 12d), ou composée d'une vanne de commande d'écoulement d'air (93a à 93d) pour commander l'écoulement d'air de l'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion (12a à 12d) ; et une unité de commande électronique (80) comportant une partie d'estimation (S40) pour estimer la période d'admission d'air sur la base de la pression différentielle, dans lequel l'unité de commande électronique (80) commande l'opération d'ouverture et de fermeture des dispositifs de commande de RGE (66a à 66d) sur la base de cette période estimée d'admission d'air.
  12. 12. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel chacune des soupapes électromagnétiques des dispositifs de commande de RGE (66a 20 à 66d, 66la) est mise en oeuvre par une commande en marche/arrêt de l'alimentation électrique, et un facteur de charge de mise en marche/arrêt est commandé par l'unité de commande électronique (80). 25
  13. 13. Système de recirculation de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chacun des dispositifs de commande de RGE (661a) est un dispositif de soupape à commande mécanique, qui ouvre et ferme la portion de conduit dérivée correspondante (65a à 65d) selon la pression différentielle qui est une différence 30 entre la pression sur un côté amont et la pression sur un côté aval d'une vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) disposée dans chacun des passages d'admission d'air (32a à 32d) du moteur (1, la) respectivement raccordés aux orifices d'admission (21a à 21d), etla vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) est composée d'un papillon des gaz (91) pour commander la quantité d'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion (12a à 12d), ou composée d'une vanne de commande d'écoulement d'air (93a à 93d) pour commander l'écoulement d'air de l'air d'admission devant être alimenté dans la chambre de combustion (12a à 12d).
  14. 14. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 13, dans lequel le dispositif de soupape à commande mécanique (661a) comprend : un corps de logement (100) comportant une partie d'accueil (101) pour accueillir de manière mobile un élément de soupape (110) ; et une première et une seconde chambres de pression (106, 107) formées dans le corps de logement (100) sur les côtés opposés de l'élément de soupape (110), dans lequel la première chambre de pression (106) est raccordée à un côté amont de la vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) de telle sorte que la pression dans la portion de conduit dérivée (65a à 65d) sur le côté amont de la vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) est introduite dans la première chambre de pression (106), et dans lequel la seconde chambre de pression (107) est raccordée à un côté aval de la vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) de telle sorte que la pression dans la portion de conduit dérivée (65a à 65d) sur le côté aval de la vanne de commande d'admission d'air (91, 93a à 93d) est introduite dans la seconde chambre de pression (107).
  15. 15. Système de recirculation de gaz d'échappement selon la revendication 13, comprenant également : une vanne de commande de débit (120) disposée dans l'unité de tuyau de recirculation de façon à commander le débit d'écoulement du gaz d'échappement devant être recirculé à travers l'unité de tuyau de recirculation.
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