FR3053737A1 - ENGINE WITH OPTIONAL EXHAUST GAS RECIRCULATION - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moteur à combustion interne muni d'une culasse (10) comportant des têtes de cylindres (4), chaque tête de cylindre (4) étant reliée d'une part à un conduit d'admission d'air (2) et, d'autre part, à un conduit de sortie (3) appartenant à une partie d'échappement des gaz (31) dans laquelle les conduits de sortie (3) sont réunis pour former un collecteur d'échappement (30). La culasse (10) est traversée par un conduit (50) de recirculation des gaz d'échappement s'étendant entre une extrémité interne (51) formée dans une paroi de la partie échappement (31), et une extrémité externe (52) débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation en liaison avec les conduits d'admission d'air (2). Le conduit de recirculation (50) des gaz d'échappement est obstrué par deux bouchons optionnels (61, 62) agencés solidairement au conduit (50).The invention relates to an internal combustion engine having a cylinder head (10) comprising cylinder heads (4), each cylinder head (4) being connected on the one hand to an air intake duct (2). ) and, on the other hand, an outlet duct (3) belonging to a gas exhaust portion (31) in which the outlet ducts (3) are joined to form an exhaust manifold (30). The cylinder head (10) is traversed by an exhaust gas recirculation duct (50) extending between an inner end (51) formed in a wall of the exhaust part (31), and an outer end (52) opening out of the cylinder head adapted to be connected to a recirculation circuit in connection with the air intake ducts (2). The recirculation duct (50) of the exhaust gas is obstructed by two optional plugs (61, 62) integrally arranged with the duct (50).
Description
Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extensionExtension request (s)
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Agent (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Public limited company.
Q4) MOTEUR AVEC RECIRCULATION OPTIONNELLE DE GAZ D'ECHAPPEMENT.Q4) ENGINE WITH OPTIONAL EXHAUST GAS RECIRCULATION.
FR 3 053 737 - A1 _ L'invention concerne un moteur à combustion interne muni d'une culasse (10) comportant des têtes de cylindres (4), chaque tête de cylindre (4) étant reliée d'une part à un conduit d'admission d'air (2) et, d'autre part, à un conduit de sortie (3) appartenant à une partie d'échappement des gaz (31 ) dans laquelle les conduits de sortie (3) sont réunis pour former un collecteur d'échappement (30). La culasse (10) est traversée par un conduit (50) de recirculation des gaz d'échappement s'étendant entre une extrémité interne (51) formée dans une paroi de la partie échappement (31), et une extrémité externe (52) débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation en liaison avec les conduits d'admission d'air (2). Le conduit de recirculation (50) des gaz d'échappement est obstrué par deux bouchons optionnels (61,62) agencés solidairement au conduit (50).FR 3 053 737 - A1 _ The invention relates to an internal combustion engine provided with a cylinder head (10) comprising cylinder heads (4), each cylinder head (4) being connected on the one hand to a duct air inlet (2) and, on the other hand, to an outlet duct (3) belonging to a gas exhaust part (31) in which the outlet ducts (3) are joined to form a manifold exhaust (30). The cylinder head (10) is traversed by an exhaust gas recirculation conduit (50) extending between an internal end (51) formed in a wall of the exhaust part (31), and an external end (52) opening out outside the cylinder head capable of being connected to a recirculation circuit in connection with the air intake ducts (2). The exhaust gas recirculation conduit (50) is obstructed by two optional plugs (61,62) arranged integrally with the conduit (50).
MOTEUR AVEC RECIRCULATION OPTIONNELLE DE GAZ D’ÉCHAPPEMENT [0001] L’invention se rapporte à un moteur à combustion interne avec une recirculation optionnelle de gaz d’échappement, c’est-à-dire permettant une adaptation à une telle recirculation de moteur destiné à équiper un véhicule automobile. Un tel moteur met en œuvre des moyens optionnels de recirculation de gaz d’échappement permettant de passer d’un état dit « fermé >> au recyclage à un état dit « ouvert» au recyclage, en fonction de la destination prévue pour ce moteur.ENGINE WITH OPTIONAL EXHAUST GAS RECIRCULATION The invention relates to an internal combustion engine with an optional exhaust gas recirculation, that is to say allowing an adaptation to such an engine recirculation intended to equip a motor vehicle. Such an engine implements optional exhaust gas recirculation means making it possible to go from a so-called "closed" state to recycling to a so-called "open" state to recycling, depending on the intended destination for this engine.
[0002] Les normes antipollution induisent un besoin accru en systèmes de recirculation des gaz d’échappement dits EGR (acronyme de « Exhausted Gaz Recirculation » en terminologie anglaise) et/ou en systèmes catalyseurs permettant de limiter les oxydes d'azotes et les suies (incluant par exemple des filtres à particules). L’invention concerne l’utilisation des systèmes de recirculation EGR.Anti-pollution standards induce an increased need for exhaust gas recirculation systems called EGR (acronym for "Exhausted Gas Recirculation" in English terminology) and / or catalyst systems for limiting nitrogen oxides and soot (including for example particle filters). The invention relates to the use of EGR recirculation systems.
[0003] La recirculation des gaz d’échappement est une technique connue de dépollution des moteurs à combustion interne par remise en circulation des gaz d'échappement à l'admission afin de diminuer les oxydes d'azote. Plus précisément, cette technique consiste à réinjecter une partie des gaz d'échappement contenant des oxydes d'azote NOx (NO2, NO3, N2O) dans les chambres de combustion du moteur. Le taux d’oxygène nécessaire à la combustion est alors diminué et la température de combustion réduite car les oxydes d’azote ont une capacité calorifique plus élevée que l’oxygène, ce qui réduit globalement la quantité de Nox produits ainsi que leur émission. La proportion des gaz d’échappement remis en circulation est adaptée à chaque moteur et à chaque régime de fonctionnement afin de respecter l'équilibre entre les émissions d'oxydes d'azotes et de particules.The recirculation of exhaust gases is a known technique for depolluting internal combustion engines by recirculating exhaust gases at the intake in order to reduce nitrogen oxides. More specifically, this technique consists in reinjecting part of the exhaust gases containing nitrogen oxides NOx (NO 2 , NO 3 , N 2 O) into the combustion chambers of the engine. The oxygen rate necessary for combustion is then reduced and the combustion temperature reduced because nitrogen oxides have a higher calorific capacity than oxygen, which overall reduces the quantity of Nox produced as well as their emission. The proportion of exhaust gases recirculated is adapted to each engine and each operating regime in order to respect the balance between the emissions of nitrogen oxides and particles.
[0004] Afin d'injecter à l'admission une quantité déterminée de gaz prélevée à l'échappement selon les conditions de fonctionnement du moteur à chaque instant, une soupape appelée vanne EGR est pilotée par le calculateur du moteur. La vanne EGR ferme ou ouvre en conséquence la canalisation reliant le collecteur d'échappement des gaz au collecteur d'admission des gaz dans le moteur.In order to inject a specified quantity of gas taken from the exhaust on admission according to the engine operating conditions at all times, a valve called an EGR valve is controlled by the engine control unit. The EGR valve therefore closes or opens the pipe connecting the gas exhaust manifold to the gas intake manifold in the engine.
[0005] Différents modes de réalisation de cette technique de recirculation EGR ont été développés, par exemple en choisissant une recirculation des gaz d'échappement de manière externe à la culasse ou de manière interne à cette culasse.Different embodiments of this EGR recirculation technique have been developed, for example by choosing a recirculation of the exhaust gases externally to the cylinder head or internally to this cylinder head.
[0006] Une autre option concerne la pression haute ou basse des gaz en recirculation en liaison avec une turbine de turbocompresseur agencée en sortie du collecteur d’échappement de la culasse. A haute pression, la recirculation s’effectue en prélevant le gaz en amont de la turbine, et en le réinjectant dans l’air comprimé par le compresseur en aval de ce compresseur.Another option concerns the high or low pressure of the recirculating gases in connection with a turbocharger turbine arranged at the outlet of the cylinder head exhaust manifold. At high pressure, recirculation is carried out by taking the gas upstream of the turbine, and reinjecting it into the compressed air by the compressor downstream of this compressor.
[0007] A basse pression, la recirculation s’effectue en prélevant des gaz en aval de la turbine pour les réinjecter dans l’air en amont du compresseur d'air de suralimentation. La recirculation à basse pression requiert un circuit plus long que la recirculation à haute pression et nécessite la mise en place d'un filtre à particules en amont du prélèvement. Ce filtre permet d’éviter une usure prématurée du compresseur et assure un recyclage de gaz exempts de particules. [0008] La recirculation EGR permet de limiter l’émission de gaz polluants et le respect des normes antipollution de certains pays, mais le circuit de recirculation a tendance à s’encrasser par excès de gaz réinjecté, ce qui provoque le dégagement de fumées noires et un encrassement du moteur. En conséquence, la recirculation EGR n’est pas installée sur tous les véhicules automobiles et le caractère obligatoire de cette installation dépend des règlementations nationales sur les normes antipollution.[0007] At low pressure, recirculation is carried out by taking gases downstream of the turbine to reinject them into the air upstream of the charge air compressor. Low pressure recirculation requires a longer circuit than high pressure recirculation and requires the installation of a particulate filter before sampling. This filter prevents premature wear of the compressor and ensures recycling of particle-free gases. EGR recirculation makes it possible to limit the emission of polluting gases and compliance with the antipollution standards of certain countries, but the recirculation circuit tends to clog up by excess of reinjected gas, which causes the release of black smoke. and fouling of the engine. Consequently, EGR recirculation is not installed on all motor vehicles and the compulsory nature of this installation depends on national regulations on emission standards.
[0009] Un exemple de recirculation externe à la culasse et à haute pression améliorée est décrit dans le document de brevet FR 2 892 770. Dans ce document, le système de recirculation EGR d’un moteur est agencé avec plusieurs vannes permettant un nettoyage de circuit de recirculation EGR pour éviter son encrassement, par action mécanique et/ou thermique, mais sans consommation d’électricité. Lesdites vannes, par leurs ouvertures et/ou fermetures, permettent d’organiser plusieurs modes de fonctionnement de recirculation EGR dans ce moteur: la recirculation EGR peut être désactivée, ou activé en phase de dépollution, ou encore activé en phase de décrassage.An example of recirculation external to the cylinder head and at improved high pressure is described in patent document FR 2 892 770. In this document, the EGR recirculation system of an engine is arranged with several valves allowing cleaning of EGR recirculation circuit to avoid fouling, by mechanical and / or thermal action, but without electricity consumption. Said valves, by their openings and / or closings, make it possible to organize several operating modes of EGR recirculation in this engine: EGR recirculation can be deactivated, or activated in the depollution phase, or even activated in the scouring phase.
[0010] Un autre exemple de recirculation EGR est présenté dans le document de brevet FR 2 997 953. Selon ce document, la recirculation est interne à la culasse, ce qui apporte une économie de place et une simplification de la fabrication du moteur.Another example of EGR recirculation is presented in patent document FR 2 997 953. According to this document, the recirculation is internal to the cylinder head, which saves space and simplifies the manufacture of the engine.
[0011] Cependant, le principe d’une recirculation EGR n’est pas toujours préconisé, ni obligatoire, voire interdit, et son installation sur un véhicule automobile est dès lors aléatoire en fonction des pays de marché, alors que le même véhicule automobile est vendu.However, the principle of an EGR recirculation is not always recommended, nor compulsory, or even prohibited, and its installation on a motor vehicle is therefore random depending on the market countries, while the same motor vehicle is sold.
[0012] Or aucun des documents cités ne répond à ce problème d’adaptation de la fabrication des moteurs à recirculation EGR selon les besoins du marché. L’invention a donc pour objectif principal de proposer, dans un moteur donné, une culasse de base pouvant être aisément adaptée en fonction de la demande en moteur avec ou sans recirculation EGR. Pour ce faire, l’invention prévoit une culasse à conduit interne de recirculation EGR obturé ou non au moment de la fabrication de cette culasse.None of the cited documents responds to this problem of adapting the manufacture of EGR recirculation engines according to the needs of the market. The main objective of the invention is therefore to propose, in a given engine, a basic cylinder head which can be easily adapted as a function of engine demand with or without EGR recirculation. To do this, the invention provides a cylinder head with an internal EGR recirculation duct which may or may not be closed at the time of manufacture of this cylinder head.
[0013] A cet effet, la présente invention a pour objet un moteur à combustion interne muni d’une culasse comportant des têtes de cylindres, chaque tête de cylindre étant reliée d’une part à un conduit d’admission d’air et, d’autre part, à un conduit de sortie appartenant à une partie d’échappement des gaz dans laquelle les conduits de sortie sont réunis pour former un collecteur d’échappement. De plus, la culasse est traversée par un conduit de recirculation des gaz d'échappement s’étendant entre une extrémité interne formée dans une paroi de la partie échappement, et une extrémité externe débouchant hors de la culasse apte à être reliée à un circuit de recirculation en liaison avec les conduits d’admission d’air. Dans cette culasse, le conduit de recirculation des gaz d'échappement est obstrué par au moins un bouchon agencé solidairement au conduit.To this end, the present invention relates to an internal combustion engine provided with a cylinder head comprising cylinder heads, each cylinder head being connected on the one hand to an air intake duct and, on the other hand, to an outlet duct belonging to a gas exhaust part in which the outlet ducts are joined to form an exhaust manifold. In addition, the cylinder head is traversed by an exhaust gas recirculation conduit extending between an internal end formed in a wall of the exhaust part, and an external end opening out of the cylinder head capable of being connected to a circuit of recirculation in connection with the air intake ducts. In this cylinder head, the exhaust gas recirculation duct is obstructed by at least one plug arranged integrally with the duct.
[0014] Un avantage d’une obstruction par bouchon est de pouvoir être retiré aisément et ainsi de convertir la culasse en une culasse adaptée à un moteur équipé d’un circuit de recirculation EGR.An advantage of a plug obstruction is that it can be removed easily and thus convert the cylinder head into a cylinder head suitable for an engine equipped with an EGR recirculation circuit.
[0015] Selon des formes de mise en œuvre avantageuses :According to advantageous forms of implementation:
- un bouchon est agencé dans au moins une zone d’extrémité interne et externe du conduit de recirculation ;- A plug is arranged in at least one zone of internal and external end of the recirculation duct;
- le bouchon est constitué d’un matériau choisi entre fonte, acier et aluminium;- the stopper is made of a material chosen from cast iron, steel and aluminum;
- le bouchon est solidarisé au conduit par une technologie choisie entre soudage, frittage et collage;- The plug is secured to the conduit by a technology chosen between welding, sintering and bonding;
- la culasse est formée de deux blocs jointifs assemblés mécaniquement, un bloc culasse intégrant les cylindres et les conduits d’entrée / sortie et un bloc collecteur intégrant le collecteur des gaz d’échappement, le conduit de recirculation traversant ces deux blocs.- The cylinder head is made up of two mechanically assembled contiguous blocks, a cylinder head block integrating the cylinders and the inlet / outlet ducts and a manifold block integrating the exhaust gas manifold, the recirculation duct passing through these two blocks.
[0016] L’invention se rapporte également à un véhicule automobile équipé d’un moteur tel que défini ci-dessus, ainsi qu’à un procédé mettant en œuvre d’un tel moteur. Ce procédé comporte les étapes suivantes :The invention also relates to a motor vehicle equipped with an engine as defined above, as well as to a method implementing such an engine. This process includes the following steps:
- moulage en fonderie d’un corps de culasse de moteur à partir d’un moule comportant des noyaux fusibles disposés aux emplacements de cylindres et de conduits pour former des conduits d’admission d’air et de sortie reliés aux têtes de cylindres, les conduits de sortie étant réunis par un collecteur d’échappement pour constituer une partie d’échappement des gaz, et d’un conduit de recirculation des gaz d'échappement s’étendant dans la culasse avec une extrémité interne formée dans la paroi de la partie d’échappement et une extrémité externe débouchant hors de la culasse ;- foundry molding of an engine cylinder head body from a mold comprising fusible cores disposed at the locations of cylinders and conduits to form air intake and outlet conduits connected to the cylinder heads, outlet conduits being joined by an exhaust manifold to constitute an exhaust gas part, and an exhaust gas recirculation conduit extending in the cylinder head with an internal end formed in the wall of the part exhaust and an external end opening out of the cylinder head;
- fusion des noyaux, démoulage du corps de culasse et retrait des noyaux;- fusion of the cores, demolding of the cylinder head body and removal of the cores;
- selon la commande de fabrication, le corps de culasse est dirigé soit vers une ligne d’obstruction du conduit de recirculation des gaz d'échappement par au moins un bouchon et d’usinage de ce au moins un bouchon, soit vers une ligne de sortie de culasse pour être montée sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR.- According to the manufacturing order, the cylinder head body is directed either towards an obstruction line of the exhaust gas recirculation duct by at least one plug and machining of this at least one plug, or towards a line of cylinder head outlet for mounting on an EGR type gas recirculation engine.
[0017] Le procédé selon l’invention peut également être mis en œuvre avec un bouchage initial de conduit EGR puis, selon la commande, le corps de culasse est dirigé soit vers une ligne d’usinage du au moins un bouchon pour le retirer du conduit EGR, afin de monter la culasse sur un moteur à recirculation de gaz de type EGR, soit vers la ligne de sortie pour être montée sur un moteur sans recirculation EGR.The method according to the invention can also be implemented with an initial plugging of EGR conduit and then, depending on the order, the cylinder head body is directed either towards a machining line of at least one plug to remove it from the EGR duct, in order to mount the cylinder head on an EGR type gas recirculation engine, or to the outlet line to be mounted on an engine without EGR recirculation.
[0018] Selon des modes de mise en œuvre avantageux:According to advantageous modes of implementation:
le bouchage du conduit est réalisé par usinage de matière issue de fonderie aux extrémités interne et externe du conduit de recirculation;the duct is plugged by machining material from foundry at the inner and outer ends of the recirculation duct;
le moulage en fonderie de la culasse est réalisé soit en un corps d’une seule pièce soit par l’assemblage de deux blocs moulés séparément, un bloc culasse intégrant les têtes de cylindre et les conduits d’entrée / sortie et un bloc collecteur intégrant le collecteur des gaz d’échappement;the casting of the cylinder head is carried out either in a single piece body or by the assembly of two separately molded blocks, a cylinder block integrating the cylinder heads and the inlet / outlet conduits and a collecting block integrating the exhaust gas collector;
les blocs culasse et collecteur sont assemblés par une technique choisie entre vissage, rivetage et soudage.the cylinder head and manifold blocks are assembled using a technique chosen between screwing, riveting and welding.
[0019] Dans le présent texte, les qualificatifs « interne >> et « externe >> se réfèrent à la position d’éléments par rapport à la culasse. Sur les figures, des éléments identiques ou analogues sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) de la description qui le cite(nt).In the present text, the qualifiers "internal" and "external" refer to the position of elements relative to the cylinder head. In the figures, identical or analogous elements are identified by the same reference sign which refers to the passage (s) from the description which cites it.
[0020] D’autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :Other data, characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following non-limited description, with reference to the appended figures which represent, respectively:
- la figure 1, une vue schématique d’une partie de moteur sans recirculation EGR et comportant une culasse vue en coupe ayant un conduit de recirculation obturé selon l’invention;- Figure 1, a schematic view of an engine part without EGR recirculation and comprising a cylinder head seen in section having a closed recirculation duct according to the invention;
- la figure 2, la vue schématique en coupe de la figure 1 sans bouchon, la culasse étant alors adaptée à la recirculation des gaz d’un moteur possédant une recirculation EGR,- Figure 2, the schematic sectional view of Figure 1 without plug, the cylinder head then being adapted to the recirculation of gases from an engine having an EGR recirculation,
- la figure 3, un logigramme de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, etFIG. 3, a flow diagram for implementing a method according to the invention, and
- la figure 4, un logigramme d’une mise en œuvre alternative du procédé selon l’invention.- Figure 4, a flow diagram of an alternative implementation of the method according to the invention.
[0021] En référence à la vue schématique de partie de moteur de la figure 1, un corps 1 de culasse de moteur 10 est traversé par trois têtes de cylindre 4 alignées dans le plan « P >> dans lequel la culasse 10 est vue de coupe. Les têtes de cylindre 4 sont reliées à des conduits d’admission d’air 2 et, de manière opposée, à des conduits de sortie d’échappement 3. Chaque conduit d’admission 2 est agencé entre une tête de cylindre 4 et un répartiteur d’admission 20 commun aux trois conduits d’admission 2 et agencé hors de la culasse 10. Les conduits d’admission 2 pénètrent dans le corps 1 par une paroi d’admission 2A. De plus, les conduits de sortie d’échappement 3 sont agencés entre les têtes de cylindre 4 et un collecteur d’échappement 30 disposé sensiblement dans le corps de culasseReferring to the schematic view of the engine part of FIG. 1, a body 1 of the engine cylinder head 10 is crossed by three cylinder heads 4 aligned in the plane "P" in which the cylinder head 10 is viewed from chopped off. The cylinder heads 4 are connected to air intake ducts 2 and, in opposite manner, to exhaust outlet ducts 3. Each intake duct 2 is arranged between a cylinder head 4 and a distributor inlet 20 common to the three inlet ducts 2 and arranged outside the cylinder head 10. The inlet ducts 2 enter the body 1 through an inlet wall 2A. In addition, the exhaust outlet conduits 3 are arranged between the cylinder heads 4 and an exhaust manifold 30 disposed substantially in the cylinder head body.
1. Le collecteur d’échappement 30 et ses conduits d’échappement 3 forment une partie d’échappement 31.1. The exhaust manifold 30 and its exhaust ducts 3 form an exhaust part 31.
[0022] Le corps de culasse 1 est également traversé par un conduit de recirculation des gaz d'échappement 50, dit conduit EGR, comportant une extrémité interne 51, formée dans la paroi de la partie d’échappement 31 - la paroi d’un conduit d’échappement 3 dans l’exemple illustré - et une extrémité externe 52 débouchant hors du corps de culasse 1 par la paroi d’admission 2A. Conformément à l’invention, le conduit EGR 50 est obstrué par un bouchon 61 agencé dans une zone d’extrémité Z1 adjacente à l’extrémité interne 51 du conduit EGR 50, et par un bouchon 62 agencé dans une zone d’extrémité Z2 adjacente à l’extrémité externe 52 du conduit EGR 50.The cylinder head body 1 is also crossed by an exhaust gas recirculation conduit 50, called an EGR conduit, having an internal end 51, formed in the wall of the exhaust part 31 - the wall of a exhaust duct 3 in the example illustrated - and an external end 52 opening out of the cylinder head body 1 through the intake wall 2A. According to the invention, the EGR conduit 50 is obstructed by a plug 61 arranged in an end zone Z1 adjacent to the internal end 51 of the EGR conduit 50, and by a plug 62 arranged in an end zone Z2 at the outer end 52 of the EGR conduit 50.
[0023] Les bouchons 61 et 62 sont disposés en fonderie dans les deux zones d’extrémité Z1 et Z2 du conduit EGR. Ils sont donc avantageusement constitués du même métal que la culasse 10 et sont alors soudés par fusion au corps de culasse 10. Alternativement, ces bouchons 61 et 62 peuvent être constitués par un métal ou un alliage différent de celui de la culasse 10, par exemple en fonte ou en acier si la culasse 10 est en aluminium. Les bouchons peuvent alors être solidarisés à la culasse 10 par frittage, soudage ou collage en utilisant une colle résistante aux hautes températures.The plugs 61 and 62 are arranged in the foundry in the two end zones Z1 and Z2 of the EGR conduit. They are therefore advantageously made of the same metal as the cylinder head 10 and are then welded by fusion to the cylinder head body 10. Alternatively, these plugs 61 and 62 can be made of a metal or an alloy different from that of the cylinder head 10, for example cast iron or steel if cylinder head 10 is aluminum. The plugs can then be secured to the cylinder head 10 by sintering, welding or bonding using an adhesive resistant to high temperatures.
[0024] Le fonctionnement moteur est prévu ici sans recirculation EGR. La culasse 10 est reliée à un circuit d’admission Ca et à un circuit d’échappement Ce de la manière décrite ci-après. Dans le circuit d’admission Ca, l’air (flèche F1) passe d’abord dans un filtre 11 puis successivement (flèche F2), via un conduit 13, dans un compresseur 14a d’un turbocompresseur 14, un échangeur de refroidissement 12 et dans le répartiteur d’admission 20 (flèche F3), avant d’entrer dans les conduits d’admission d’air 2. Une vanne de réglage 17 est insérée dans le conduit 13 pour réguler le débit d’admission d’air.The engine operation is provided here without EGR recirculation. The cylinder head 10 is connected to an intake circuit Ca and to an exhaust circuit Ce in the manner described below. In the intake circuit Ca, the air (arrow F1) first passes through a filter 11 and then successively (arrow F2), via a duct 13, into a compressor 14a of a turbocharger 14, a cooling exchanger 12 and in the intake distributor 20 (arrow F3), before entering the air intake ducts 2. An adjustment valve 17 is inserted in the duct 13 to regulate the air intake flow.
[0025] Dans le circuit d’échappement Ce, les gaz d’échappement sortent du collecteur d’échappement 30 pour être détendus par la turbine 14b du turbocompresseur 14 puis, via un conduit 15, pour être traités par un équipement de dépollution 16 intégrant un catalyseur et un filtre à particules, avant d’être conduits à la ligne d’échappement LE.In the exhaust system Ce, the exhaust gases exit the exhaust manifold 30 to be expanded by the turbine 14b of the turbocharger 14 then, via a conduit 15, to be treated by pollution control equipment 16 integrating a catalyst and a particle filter, before being led to the exhaust line L E.
[0026] La culasse 10’ de la vue schématique de la figure 2 reprend la culasse 10 de la figure 1, cette fois formée de deux blocs jointifs assemblés - un bloc culasse 1A et un bloc collecteur 1B - afin de faciliter les opérations de démoulage, ainsi que les circuits d’admission Ca et d’échappement CE de la figure 1. Dans cet exemple illustré, la culasse fonctionne en mode de recirculation EGR. Pour ce faire, le conduit EGR 50 n’est obturé par aucun bouchon et est issu de fonderie de chacun des blocs 1A et 1B. De plus, un circuit de recirculation, dit circuit EGR, 55 vient compléter l’équipement de traitement des gaz d’échappement par recirculation vers le répartiteur d’admission 20.The cylinder head 10 'of the schematic view of Figure 2 shows the cylinder head 10 of Figure 1, this time formed of two joined contiguous blocks - a cylinder head block 1A and a manifold block 1B - to facilitate demolding operations , as well as the intake and exhaust circuits C E of FIG. 1. In this illustrated example, the cylinder head operates in EGR recirculation mode. To do this, the EGR conduit 50 is not blocked by any plug and comes from the foundry of each of the blocks 1A and 1B. In addition, a recirculation circuit, called an EGR circuit, 55 completes the exhaust gas treatment equipment by recirculation to the intake distributor 20.
[0027] Dans l’exemple illustré, le circuit EGR 55 comporte, outre le conduit EGR 50, une vanne EGR 56 montée à l’extrémité externe 52 du conduit 50 et destinée à réguler le débit du gaz de recirculation venant du conduit EGR 50 (flèche F4) en liaison avec un calculateur gérant le moteur. Le circuit EGR 55 comporte également un conduit de recirculation 57 qui relie l’extrémité externe 52 du conduit EGR 50 au répartiteur d’admission 20 via un échangeur de chaleur 58 destiné à abaisser la température du gaz recyclé.In the example illustrated, the EGR circuit 55 comprises, in addition to the EGR conduit 50, an EGR valve 56 mounted at the outer end 52 of the conduit 50 and intended to regulate the flow rate of the recirculating gas coming from the EGR conduit 50 (arrow F4) in conjunction with a computer managing the engine. The EGR circuit 55 also includes a recirculation duct 57 which connects the external end 52 of the EGR duct 50 to the inlet distributor 20 via a heat exchanger 58 intended to lower the temperature of the recycled gas.
[0028] Ainsi le retrait des deux bouchons 61 et 62 permet de transformer une culasse destinée à un moteur sans recirculation EGR en une culasse destinée à un moteur avec recirculation EGR.Thus the removal of the two plugs 61 and 62 makes it possible to transform a cylinder head intended for an engine without EGR recirculation into a cylinder head intended for an engine with EGR recirculation.
[0029] Un exemple de procédé mettant en œuvre une culasse telle que définie ci-dessus comporte les étapes suivantes, telles qu’illustrées par le logigramme de la figure 3. Le moulage d’un corps de culasse 10 est d’abord réalisé en fonderie à partir d’un moule dans lequel des noyaux fusibles sont agencés à des emplacements dédiés pour former des volumes sans matière dédiés aux équipements (étape 100).An example of a method using a cylinder head as defined above comprises the following steps, as illustrated by the flow diagram of FIG. 3. The molding of a cylinder head body 10 is first carried out by foundry from a mold in which fusible cores are arranged in dedicated locations to form volumes without material dedicated to the equipment (step 100).
[0030] Ces équipements sont constitués par les cylindres 4, les conduits d’admission 2 et de sortie d’échappement 3, le collecteur d’échappement 30 et le conduit de recirculation des gaz d'échappement 50. Ce conduit de recirculation EGR 50 s’étend dans la culasse 10 entre son extrémité interne 51, formée dans une paroi de conduit de sortie 3 (ou du collecteur d’échappement 30) et son extrémité externe 52 débouchant dans la paroi d’admission 2A (cf. figure 1).These devices are constituted by the cylinders 4, the intake 2 and exhaust outlet 3 conduits, the exhaust manifold 30 and the exhaust gas recirculation conduit 50. This EGR recirculation conduit 50 extends into the cylinder head 10 between its internal end 51, formed in an outlet duct wall 3 (or of the exhaust manifold 30) and its external end 52 opening into the intake wall 2A (cf. FIG. 1) .
[0031] Puis l’opération de fusion du corps de culasse 1 en aluminium dans l’exemple est implémentée en fonderie, les noyaux étant ensuite démoulés afin de définir les équipements ci-dessus (étape 110). Selon le pavé de commande 120, le corps de culasse est dirigé :Then the operation of melting the aluminum cylinder head body 1 in the example is implemented in foundry, the cores then being removed from the mold in order to define the above equipment (step 110). According to control panel 120, the cylinder head body is directed:
soit vers une ligne d’obstruction du conduit de recirculation des gaz d'échappement (ligne 130) par l’intégration de deux bouchons d’aluminium aux extrémités 51 et 52 du conduit EGR 50 et l’usinage de ces bouchons;either towards an obstruction line of the exhaust gas recirculation conduit (line 130) by the integration of two aluminum plugs at the ends 51 and 52 of the EGR conduit 50 and the machining of these plugs;
dans ce cas, la culasse est destinée à être montée sur un moteur sans équipement de recirculation EGR (ligne 140) ;in this case, the cylinder head is intended to be mounted on an engine without EGR recirculation equipment (line 140);
soit vers une ligne de sortie de la culasse 10 pour être montée sur un moteur à recirculation de gaz EGR (ligne 150).either to an output line of the cylinder head 10 to be mounted on an EGR gas recirculation engine (line 150).
[0032] Un autre exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention comporte les étapes suivantes, telles qu’illustrées par le logigramme de la figure 4. Les étapes de moulage 100’ et de démoulage 110’ avec fusion puis retrait des noyaux sont conduites de manière identique à celles due la mise en œuvre précédente, à l’exception de la formation de bouchons aux extrémités du conduit EGR 50 (cf. figure 1) dès l’étape de moulage.Another example of implementation of the method according to the invention comprises the following steps, as illustrated by the flow diagram in FIG. 4. The molding steps 100 ′ and demolding steps 110 ′ with melting then removal of the cores are conducted identically to those due to the previous implementation, except for the formation of plugs at the ends of the EGR 50 conduit (see Figure 1) from the molding step.
[0033] Selon le pavé de commande de fabrication 120’, similaire au pavé 120, le corps de culasse est dirigé :According to the manufacturing control block 120 ’, similar to block 120, the cylinder head body is directed:
- soit vers une ligne d’usinage pour supprimer les bouchons du conduit de recirculation des gaz d'échappement (étape 130’), la culasse étant destinée à être montée sur un moteur à recirculation de gaz EGR (étape 140’) ;- either to a machining line to remove plugs from the exhaust gas recirculation duct (step 130 ’), the cylinder head being intended to be mounted on an EGR gas recirculation engine (step 140’);
- soit vers une ligne de sortie de culasse pour être montée sur un moteur sans recirculation de gaz (étape 150’).- either to a cylinder head outlet line to be mounted on an engine without gas recirculation (step 150 ’).
[0034] Ainsi, ce mode de mise en œuvre utilise une étape finale d’usinage 130’ alors que le mode de mise en œuvre précédent utilise une étape finale de bouchage 130 pour permettre, dans les deux cas, de choisir entre un montage de culasse en recirculation EGR ou un montage de culasse sans recirculation EGR. [0035] L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, dans le cas où le corps de culasse est formé de deux blocs, un bloc culasse et un bloc collecteur, cette culasse est utilisable également avec un conduit EGR bouché ou non bouché. La culasse peut être équipée du nombre de têtes de cylindre adapté au moteur, par exemple entre 2 et 8 voire plus.Thus, this embodiment uses a final machining step 130 'while the previous embodiment uses a final plugging step 130 to allow, in both cases, to choose between a mounting of EGR recirculation cylinder head or a cylinder head assembly without EGR recirculation. The invention is not limited to the embodiments described and shown. Thus, in the case where the cylinder head body is formed of two blocks, a cylinder head block and a manifold block, this cylinder head can also be used with a plugged or non-plugged EGR conduit. The cylinder head can be equipped with the number of cylinder heads adapted to the engine, for example between 2 and 8 or even more.
[0036] Par ailleurs, on peut également fixer les bouchons par frittage ou par collage. De plus, le matériau constituant du bouchon peut être de toute matière fixable sur la culasse et capable de résister aux conditions de chaleur et de pression du milieu où ils sont agencés, en particulier en fonte, acier, aluminium ou équivalent. De même, le collecteur peut être d’un matériau différent de celui de la culasse, ces matériaux étant compatibles pour une fixation du collecteur résistant aux conditions de fonctionnement de la culasse.Furthermore, one can also fix the plugs by sintering or by gluing. In addition, the material constituting the plug can be of any material which can be fixed to the cylinder head and capable of withstanding the conditions of heat and pressure of the medium in which they are arranged, in particular in cast iron, steel, aluminum or equivalent. Likewise, the manifold may be of a material different from that of the cylinder head, these materials being compatible for fixing the manifold that is resistant to the operating conditions of the cylinder head.
[0037] En outre, l’invention s’applique à tout type de moteur, fonctionnant au diesel ou à l’essence, installé dans un véhicule automobile, mais aussi dans un moyen de transport ferré, maritime, dans une machine industrielle ou dans un groupe électrogène fixe.In addition, the invention applies to any type of engine, operating on diesel or petrol, installed in a motor vehicle, but also in a rail, sea, in an industrial machine or in a fixed generator.
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