WO2013107972A1 - Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne Download PDF

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WO2013107972A1 PCT/FR2013/050082 FR2013050082W WO2013107972A1 WO 2013107972 A1 WO2013107972 A1 WO 2013107972A1 FR 2013050082 W FR2013050082 W FR 2013050082W WO 2013107972 A1 WO2013107972 A1 WO 2013107972A1
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Definitions

  • the subject of the present invention is a high-pressure spark ignition and stratification device for a highly-diluted charge-reciprocating internal combustion engine with pre-cooled exhaust gas reclearing means, referred to as "cooled external EGR" means.
  • thermodynamic efficiency of reciprocating internal combustion engines depends on a number of factors, firstly, the duration and timing of the combustion intended to raise the temperature of the gases trapped in the combustion chamber after they have been previously secondly, the heat losses of said gz in contact with internal walls dud t engine and thirdly, the rate of expansion of said gas, said detent allowing that tesdts gas exert a thrust on the piston éet engine so as to convert into mechanical work the heat energy released by said combustion.
  • the efficiency of a reciprocating internal combustion engine is higher as the positive work produced on the piston by the compression-expansion of the gases is important, and at the same time, the negative - or resistant - work produced by the input into said motor and the output of the engine desdis gz and that produced by the engine dudlf mechanism and its accessories is low.
  • the fuel mixture introduced into the cylinder of the engine burn rapidly, close to the top dead center of the piston of the engine, that is to say, at almost constant volume. O to the rest ra so long that the gas temperature does not dyed telemeri higher values than the heat exchanges between said gases and the walls of the engine combustion chamber Internal becoming exeessis. This also holds true îar ⁇ t the pressure gradient generated by the combustion ⁇ does not lead to excessive noise nor comes from rattling.
  • rattling is a spontaneous combustion of gases ; . It appears after a certain time, under the combined effect of pressure and temperature, and produces high pressure waves of pressure which, too, tend to increase the heat exchange between said ga and iesdifes walls including detaching the insulating air layer that covers the surface of said walls. Knocking is thus an undesirable phenomenon which reduces the efficiency of the fire engine and which also tends to damage the internal organs both by thermal overload and mechanical overload.
  • the combustion rate is determined in particular by the quality of the diesel injection, and by the cetane number of said gas.
  • CAI or HCCI the compression ratio, the initial temperature of the fuel mixture and its burned gas content, the characteristics of the fuel used and the homogeneity of the charge are all factors which determine the temperature and the speed of combustion. .
  • the speed of said combustion determines the release law. of energy ordinarily expressed in degrees of rotation of the crankshaft between start and end of combustion, and following a curve which represents the cumulative fraction of fuel burned as a function of the angular position of the crankshaft, degree by degree.
  • the two exchanges are weaker as the difference in temperature between the two gases and the said walls is small, that little or no turbulent turbulence increases the power of said exchanges in addition to those resulting from the simple conduction thermal and radiation, and that the voluminal mass of said gases is low.
  • one alternative consists in stratifying said charge, that is to say, in producing an air-fuel mixture bag.
  • the fuel bag is centered around the ignition point of the engine, said bag being surrounded by a fuel-poor mixture as it is strongly diluted with fresh air and / or gapping in proposals such that said lean mixture remains mostly burnable.
  • Said pocket is formed in particular by the movements of the ga which take place inside the combustion chamber of said engine, said movements being notably induced by the geometry of the intake ducts: dudft engine and by that of the walls of said chamber, as well as dynamically q and the shape of the jet of fuel injected directly into said chamber.
  • said charge thus laminated must contain enough oxygen for its portion s killed around the ignition point to ensure the proper start of combustion, and enough oxygen for its remaining part to ensure the proper development said combustion and its propagation to the entire volume of the combustion chamber of the engine, including in areas poor in fuel.
  • Another problem related to the stratified load is its operating range, which is too limited at low loads, which limits its efficiency in reducing the load. consumption of motor vehicles in current use, especially those with a small engine weight relative to their weight.
  • the CAI or HCC! It only works at relatively low loads, which limits its effectiveness in reducing the consumption of motor vehicles in everyday use, particularly those with a small displacement engine relative to their weight.
  • the fuel mixture feedstock introduced into the cylinder of any reciprocating internal combustion engine burns rapidly close to the top dead center of the piston of the engine, that is to say, at almost constant volume, and with the least possible thermal losses to the walls.
  • Another strategy for restoring said propagation speed may be to increase the compression ratio of the internal combustion engine in order to increase the density and enthalpy of the load, both factors being favorable to this speed.
  • said engines with a variable compression ratio make it possible to burn highly diluted charges with exhaust ga with the cyclic variation coefficients, ie with the differences in the combustion rate of a cycle to another and from one cylinder to another.
  • flushing chambers require the piston to be brought very close to the cylinder head, which entails a risk of collision between said piston and said cylinder head, and that the desired hunting effect takes place only in the vicinity. high dead point that is relatively late compared to the moment of triggering the ignition of the charge by spark.
  • flush chambers Another defect of the flush chambers is that they strongly favor thermal exchanges between the gases and the internal walls of your combustion chamber.
  • the ignition device according to the invention can also be used on non-stoichiometric engines operating in excess of oxygen.
  • the ignition device according to the invention is applicable to all internal combustion engines with compression fau and / or cylinder (fxx $) or variablefs), but that it offers a more optimal operation when it is implemented on an engine having at least one variable compression ratio, this type of engine simultaneously making it possible to benefit from a rate downsi 'zing high through at a high efficiency at very high loads and with a particular capacity â operate lesdltes trè strong charges compri-san external EG cooled by means of a tau temporarily lower compression, and benefit from a very high external cooled EG rate with low and intermediate charges whose combustion is made possible by a compression ratio temporarily high.
  • the ignition device according to the invention is particularly suitable for alternative internal combustion engines used to propel automobiles,
  • the high pressure spark ignition and stratification device for an internal combustion engine comprises:
  • At least one low-lift stratification valve held in contact with a seat by at least one spring, said valve closing the end of a lamination duct and said end of the laminating duct opening into the combustion chamber of the engine an internal combustion engine, while said fuel duct connects at least one lamination chamber to said combustion chamber;
  • At least one laminating ramp connecting the laminating chamber at the outlet of a compressor st ratification whose input is directly or indirectly connected to a supply conduit have atmospheric stratification, said ramp, said compresseu and inlet and outlet, and said supply conduit commonly forming an atmospheric air supply circuit of the laminating chamber, and said chamber itself being an integral part of said circuit;
  • At least one laminating fuel injector controlled by the ECU computer of the internal combustion engine, said injector being able to produce a jet of fuel inside the atmospheric air supply circuit of the lamination chamber, at any location dudlt circuit;
  • At least pre-cooled exhaust gas recirculation means known as "cooled external EG" controlled by the ECU computer of the internal combustion engine, the means for taking exhaust gases in the exhaust duct and engine exhaust reintroducing said gases to the intake of said engine after having previously cooled the gases by means of at least one cooler.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a spark plug which is attached to the laminating valve so as to be integral with said valve in its longitudinal translational movement.
  • the spark igniter and high pressure lamination comprises a spark plug which is attached to the cylinder head of the internal combustion engine, said valve moving one relative to said cylinder head and relative to said spark plug,
  • the device for spark ignition and high pressure lamination comprises a low lift stratification valve whose seat has a mistletoe scope is oriented outwardly from the combustion chamber of the internal combustion engine so that the laminating actuator can only lift said seat-off valve by moving said valve away from said chamber.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a low lift stratification valve whose The seat has a seat which is oriented towards the inside of the combustion chamber of the internal combustion engine so that the laminating actuator can lift said seat valve only in close proximity! said valve of said chamber.
  • the device for spark ignition and high pressure lamination comprises an actuated "lamination which consists of a hydraulic laminating cylinder comprising a receiving hydraulic lamination chamber and a hydraulic piston laminating receiver, said piston being secured to the low lift stratification valve, or being connected thereto by hydraulic piston pusher means.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a laminating receiving hydraulic chamber which is connected to a stratified hydraulic hydraulic chamber by at least one duct, the hydraulic fluid contained in said hydraulic cylinder being sheared off. being pressurized by a laminating emitting hydraulic piston when the latter compresses said fluid under the action of an electric laminating actuator.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises an electric laminating actuator which consists of at least one coil of conductive wire which attracts a magnetic core or paddle when said coil is traversed by an electric current. , so that said core or pallet pushes the laminating emitting hydraulic piston via core transmission means or pallet so that said piston compresses the hydraulic fluid contained in the hydraulic chamber
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises an electric laminating actuator which consists of at least one stack of piezoelectric layers whose thickness varies when subjected to the passage of a current whereby said stack pushes the laminating emitting hydraulic piston via stacking transmission means of piezoelectric layers so that said pistou compresses the hydraulic fluid contained in the emitter hydraulic chamber.
  • the high pressure spark ignition and laminating device comprises core or pallet transmission means which consist of a laminating emitting hydraulic piston push rod.
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a laminating receiving hydraulic chamber which is connected to either a high pressure servo hydraulic fluid reservoir or a low servo hydraulic fluid reservoir. pressure by at least one high pressure solenoid valve and / or at least one low pressure actuator.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a high pressure servo hydraulic fluid reservoir which is pressurized by a hydraulic servo pump said pump transferring a hydraulic fluid taken from the reservoir of hydraulic servo fluid b sse pressure to transfer it into said tank of high pressure hydraulic fluid servocontrol.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination receiving hydraulic chamber which is connected directly or indirectly to the pressure lubrication circuit of the internal combustion engine by a non-return valve, said valve allowing a hydraulic fluid contained in said circuit to go dudlt circuit to said chamber, but not vice versa.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination receiving hydraulic chamber which is connected directly or indirectly to the pressure lubrication circuit of the internal combustion engine by a pressure drop duct, said duct being of small section and / or of great length relative to its section, and / o having a lower shape not conducive to the establishment of the laminar flow between said circuit and said chamber of a hydraulic fluid contained in said circuit and / or said chamber.
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a laminating actuator which consists of at least one coil of conductive wire integral with the cylinder head of the internal combustion engine, said coil attracting a pallet when said coil is traversed by an electric flow such that said pallet moves in longitudinal translation the low lift stratification valve with which it is connected.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a laminating actuator which consists of at least one stack of piezoelectric layers whose thickness varies when subjected to the passage of a current electrical, so that said stack moves in longitudinal translation the low lift stratification valve with which it is connected.
  • the high pressure spark ignition and laminating device comprises a stack of piezoelectric layers which is connected to the laminating valve at the lift via at least one lever which multiplies the displacement. said stack to said valve.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a laminating actuator which consists of a pneumatic laminating jack comprising a laminating receiving pneumatic chamber and a laminating receiving pneumatic piston, said piston being integral.
  • the low-lift stratification valve or the latter is connected thereto by pneumatic piston thrust means, whereas said pneumatic chamber can be brought into stable contact with a supply of high pressure air either in the open air or with a reserve of low pressure air by at least one solenoid valve.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination duct whose end opening into the combustion chamber of the moteu ® internal combustion comprises a lamination baffle.
  • the spark ignition and laminating device comprises a laminating fuel filter which is a fuel gas tank under pressure.
  • the high pressure spark ignition and laminating device comprises an atmospheric air feed circuit of the laminating chamber comprising a homogenization circulator, said circulator being placed at any point of said circuit and stirring an atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit by circulating said air or said mixture through "Judit circuit.
  • the spark igniter and auta stratification "pressure according to the present invention comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber having a heating air-air heat exchanger of the supply circuit which heats an atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit by drawing heat contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, said air or gaseous mixture and said exhaust gas passing simultaneously through it exchanger without mixing with them>
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber comprising at least one electrical heating resistance of the supply circuit which heats atmospheric air or a mangy mixture contained in said circuit.
  • the high-pressure spark-lamination device comprises a lower surface of the atmospheric supply circuit of the lamination chamber which is in part or part coated with a thermal insulation material.
  • the high-pressure spark ignition device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber comprising a cooling-water heat exchanger of the supply circuit which cools an atmospheric air. or a gaseous mixture contained in said circuit by yielding contained heat in said atmospheric air or gas mixture to an oxygen-containing fluid contains the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • the spark ignition device and high pressure solvent laminating the present invention comprises a lamination chamber having at least one inlet and / or at least one tangential outlet (s).
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an atmospheric air supply circuit of the lamination chamber comprising at least one brewing chamber which prints turbulent motion to a gaseous mixture which is in motion in said circuit or which undergoes rapid pressure changes to said gas mixture.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination ramp comprising at least one discharge valve which opens beyond a certain pressure prevailing in said ramp.
  • the spark ignition and high pressure lamination apparatus comprises a lamination ramp and / or an output of the lamination compressor and / or a lamination chamber comprising at least one discharge eeakfrovanne whose outlet leads to the admission of the internal combustion engine, or in an eanister "or in one storage tank.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises an output of the lamination compressor which is connected to a pressure accumulator which stores an atmospheric air or a gaseous mixture previously pressurized by said compressor, W accumulator also directly or indirectly communicating with the lamination ramp and the lamination chamber so as to maintain said ramp and said chamber under pressure.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a low lift stratification valve and a spark plug that are contained in the same cartridge un® 'stratification screwed into a cylinder head of the internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a spark plug and a low lift laminating valve which are made of the same body of material.
  • the spark ignition and high pressure lamination apparatus of the present invention comprises a spark plug which is mounted screwed into the low lift laminating valve.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises pre-cooled exhaust gas reeireulaflon means "cooled external EGR" which consist of at least one quench valve of E ⁇ to proportional lift or of at least one proportionally rotational EGR tappet or at least one proportionally rotational EGR tappet positioned on the exhaust manifold of the internal combustion engine, said valve or said shutter or said plug being able to connect said manifold with an external EGR supply duct whose opposite end to that which opens into said manifold opens into the intake plenum of the internal combustion engine.
  • cooled external EGR consist of at least one quench valve of E ⁇ to proportional lift or of at least one proportionally rotational EGR tappet or at least one proportionally rotational EGR tappet positioned on the exhaust manifold of the internal combustion engine, said valve or said shutter or said plug being able to connect said manifold with an external EGR supply duct whose opposite end to that which opens into said manifold opens into the intake plenum of the internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure laminating device comprises a proportional lift iGR tapping valve or a proportionally rotational EGR tapping flap or a proportionally rotational proportioned tapping EG plug valve. on the exhaust manifold which cooperates with at least one proportional lift exhaust or pressure relief valve or with a proportionally rotating exhaust counterpressure flap or with a proportionally rotational exhaust counterpressure flap which is provided by at least one of the exhaust ports manifold.
  • the high pressure spark ignition and laminating device comprises a laminating EGR extender which is a high temperature air to water extinguishing device of the external EGR supply duct which cools the gases of the invention. exhaust taken from the exhaust pipe of the internal combustion engine, said exhaust gases yielding a heat to an auxiliary fluid contained in the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • the high pressure spark ignition and laminating device comprises a laminating EGR cooler which is an air-water temperature exchange of the external EGR feed duct which cools the exhaust gases taken from the exhaust duct of the internal combustion engine, said exhaust gas yielding a portion of their heat to a carrier fluid that contains an independent cold water circuit that includes the internal combustion engine.
  • the spark ignition and high pressure lamination device comprises a lamination ramp and / or an output of the lamination compressor and / or a lamination chamber which comprises at least one air mixing valve, valve or injector.
  • a lamination ramp and / or an output of the lamination compressor and / or a lamination chamber which comprises at least one air mixing valve, valve or injector.
  • said valve, valve or injector that can transfer an air-fuel mixture from said ramp, or from said outlet or from said chamber to an exhaust pipe of the internal combustion engine, said mixture being introduced by said valve, valve or injector into said conduit at any point of said duct placed between the exhaust valve of said engine and the post-treatment catalyst pollutants of said engine.
  • the spark ignition and high pressure laminating apparatus comprises a catalyst air-fuel mixing valve, valve or injector which is connected to an exhaust pipe of the internal combustion engine by a air-fuel mixture pipe for maintaining the catalyst temperature.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of the ignition device by spark and high pressure stratification according to the invention mounted on an internal combustion engine with alternative combustion.
  • FIGS 2 and 3 are diagrammatic views of the spark ignition device and high pressure stratification according to invention; siratlfeatfon valve respectively in the closed position and then open, the seat of said valve being oriented outwardly of the combustion chamber of the internal combustion engine, and said valve can be lifted dndlt seat by a hydraulic jacking cylinder pressurized by an emitter piston powered by an electric self-initiator.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrammatic cross-sectional views of the spark ignition device and high-pressure laminating according to the invention, the valve of straiifoaflon respectively in closed position then open, the seat of said valve being oriented towards the inside of the combustion chamber of the internal combustion engine, and said valve being lifted ⁇ uâû 'seat by a hydraulic cylinder pressurized by laminating a émeteur piston driven by an electric solenoid acfionneur.
  • Figure 8 is a schematic sectional view of the ignition device by spark and high pressure stratification according to the inventionDa laminating valve can be lifted from its seat by a coil of conductive wire integral with the cylinder head of the internal combustion engine, said coil which can attract a magnetic pallet integral with the valve.
  • FIG. 8 illustrates a first alternative arrangement of the various components of the spark ignition and high pressure lamination device according to the invention, said device being applied to a turbocharged supercharged in-line four-cylinder internal combustion internal combustion engine, and said variant comprising in particular a homogenization circulator, a proportional lift valve of the EG and a proportional lift valve.
  • FIG. 8 illustrates a first alternative arrangement of the various components of the spark ignition and high pressure lamination device according to the invention, said device being applied to a turbocharged supercharged in-line four-cylinder internal combustion internal combustion engine, and said variant comprising in particular a homogenization circulator, a proportional lift valve of the EG and a proportional lift valve.
  • FIG. 8 illustrates a second alternative arrangement of the various components of the spark ignition device and high-pressure stratification according to the invention, said device being applied to an in-line four-cylinder reciprocating internal combustion engine supercharged by turbocharger and said variant comprising in particular a pressure accumulator which stores the atmospheric air or the gaseous mixture put pressure by the compressor of sf ratification, a lamination fuel injecfeur connected to a pressurized fuel gas tank, a piquag flap of proportional lifting EGR, and a shutter confrepresston exhaust lifting proportionally
  • Figure 10 illustrates a third alternative arrangement of the various components of the spark igniter and high pressure lamination according to the invention, said device being applied to a heat engine with internal reciprocating com a turbo-supercharged supercharged in-line cylinder, and said variant comprising in particular an air-to-air heat exchanger for heating the atmospheric air supply circuit, a proportional lift EGR nozzle bushel, and a counterbalance bushel proportional lifting.
  • an internal combustion engine 1 comprising a device for spark ignition and high-pressure lamination 2 according to the present invention.
  • the internal combustion engine 1 comprises an engine block or cylinder block 3 which comprises at least one combustion cylinder 4 closed by a cylinder head 8 and in which a combustion piston 5 moves.
  • the combustion piston 5 is mounted on a connecting rod 8 which is connected to a crankshaft? in order to effect the transmission of the movement of the combustion piston 5 inside the combustion cylinder 4>
  • the cylinder head 8 of the internal combustion engine 1 has a combustion chamber 9 into which, on the one hand, an intake duct i 1 communicating by means of an intake valve 13 with a plenum dmiss on 19 and on the other hand an exhaust duct 10 communicating through a 12 m®® eebappernenf valve an exhaust manifold 18 and with a catalytic converter post-tai ⁇ en-t pollutants 75.
  • the internal combustion engine 1 further comprises m cooling circuit 17.
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises at least one low lift lamination valve 20 held in contact with a seat 21 by at least one spring 22.
  • the low lift laminating valve 20 is provided to close the end of a laminating duct 3.
  • the end of the laminating duct 23 is provided to open into the combustion chamber of the internal combustion engine 1, while said lamination duct 23 connects at least one lamination chamber 24 to said combustion chamber 9.
  • the spring 22 can act directly or indirectly through a solid or a fluid on the low-lift stratification valve 20, while it can be mechanical whatever the material, work in bending, in torsion or in traction, and be for example a washer Belevie s, a helical spring or blade, a corrugated elastic washer or any other geometry and be of any type known to those skilled in the art.
  • the spring 22 can also be pneumatic using the compressibillté property of a gas, or hydraulic by exploiting the fluid's compressibility properties.
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises at least one spark plug 25 housed in the low lift stratification valve 20, The spark plug 25 is attached to the low lift laminating valve 20 so as to be integral with said valve in its longitudinal translation movement.
  • the spark plug 25 can be fixed to the cylinder head 8 of the combustion engine M 1, said low-lift stratification valve 20 then moving alone with respect to said cylinder head and with respect to said spark plug .
  • the spark plug 25 has electrodes 26 protruding which are positioned in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine.
  • said spark plug 25 can be identical or similar to those fitted to your internal combustion spark ignition engines such as known to those skilled in the art ..
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises at least one lamination actuator 27 controlled by an ECU computer that comprises the internal combustion engine 1.
  • Stratification aiterator 27 ensures the lifting of its seat, keeps it open and rests on its seat 21 of the low-lift stratification valve 20,
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises at least one lamination ramp 23 connecting: the lamination chamber 24 at the outlet of a lamination compressor 29 whose inlet is connected directly or indirectly to a duct Atmospheric air supply of sfrai ⁇ ficattoo 30.
  • Said laminating ramp 28, said laminating compressor 29 and its inlet and outlet, and said supply conduit 30 commonly form an atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24, and said chamber itself even integral part eudli circuit 2.6
  • the laminating compressor 29 may be of any type known to those skilled in the art, said compressor being of fixed displacement and with variafotes ston ⁇ s), with vane, with screw lubricated or not, mon "éfagé ⁇ bi-shelves or molli stepped, with cooling Intermediate had no.
  • said laminating compressor 29 can in particular be fixed directly or indirectly to the internal combustion engine 1 and be driven mechanically by a crankshaft 7 that comprises said motor by at least one ignon or at least one chain or at least one belt 32 by means of a transmission fixed or variable ratio, or electrically via an alternator driven by said crankshaft that produces the current, necessary for an electric motor driving said compressor, the electrical energy produced by said alternator extinguished or not previously stored in a battery.
  • the spark ignition device and high-pressure stratification 2 comprises at least one lamination fuel injector 33 driven by the EGO computer of the 1 "internal combustion engine.
  • Said laminating fuel injector 33 can produce a jet of fuel within the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24 at any point in the circuit.
  • Said stratification fuel injector 33 can inject a liquid or gaseous fuel and can be single-stage or multi-stage, solenoid or piezoelectric, or - generally - of any type known to the skilled person.
  • the spark-ignition device and tent-pressure lamination 2 comprises at least previously cooled exhaust gas recirculation means 40 "of cooled external EGB driven by the ECU calculator, said gas recirculation means. previously cooled exhaust 40 for taking exhaust gases in the exhaust pipe 10 of the internal combustion engine 1 and then reintroducing said gases to the intake dudk engine after having previously cooled said ⁇ az by means of u minus a cooler 41.
  • the spark ignition and high pressure laminating device 2 comprises a low lift stratification valve 20 whose seat 21 has a bearing which is directed outwardly of the combustion chamber 0 of the internal combustion engine 1 so that that the lamination actuator 27 can lift said valve âuùi 'î seat in said valve away from said chamber (figures 2 and 3).
  • the spark ignition and high pressure lamination device 2 comprises a low lift laminating valve 20 whose seat 21 has a bearing which is directed towards the interior of the combustion chamber S of the engine. internal combustion engine 1 so that the lamination actuator 27 can lift said soupap due to 'seat in said valve bringing said chamber (figures 4 and 6)
  • lamination facisonneur 27 consists of a hydraulic cylinder 38 comprising laminating a receiving hydraulic lamination chamber 37 and a hydraulic piston laminating receiver 38, said piston being integral with the stratification valve low 2O t lifting or being connected thereto by means of hydraulic piston thrust.
  • the laminating receiving hydraulic piston 38 may comprise seals to achieve a horizontal position with a cylinder with which it cooperates.
  • the laminating receiving hydraulic chamber 37 is connected to a stratifying emitting hydraulic chamber 42 by at least one duct 43, the hydraulic fluid contained in said emitting hydraulic chamber 42 being pressurizable by a laminating emitting hydraulic piston 44 when the latter compresses said fluid under the action of an electric acfionneur lamination 43.
  • Said laminating emitting hydraulic piston 44 may comprise joints to achieve stability with a cylinder with which it co-operates
  • the electrical lamination actuator 45 of the spark ignition and pressure ltering device 2 consists of at least one coil of conductive wire 46 which attracts a magnetic core or paddle 47 when said wound 46 es! An electric current passes through it, so that said core or pallet 47 pushes the laminating emitting hydraulic piston 44 via a core or pallet conveying means 48 so that said piston 44 compresses the hydraulic fluid contained in the chamber.
  • hydraulic emitter 42 (FIGS. 2 and 3),
  • iacflonneo electric lamination. 45 may consist of at least one stack of piezoelectric layers whose thickness varie varies when they are subjected to the passage of an electric current so that said stack pushes the laminating emitting hydraulic piston 44 vi means of transmission of stacking piezoelectric layers so that said piston 44 compresses the hydraulic fluid contained in the hydraulic chamber 42, the core transmission means or pallet 48 of the electric laminator 45 are constituted by a push rod of hydraulic piston emitting lamination 49 ( Figures 2 to 5)>
  • the laminating laminating liquid receiving chamber 37 can be connected to a high pressure servo hydraulic fluid reservoir., Thirst to a low pressure servo hydraulic fluid reservoir. at least one high pressure solenoid valve and / or at least one low pressure solenoid valve.
  • the high pressure hydraulic fluid reservoir is pressurized by a hydraulic servo pump, said pump transferring a hydraulic fluid taken from the low pressure servo hydraulic fluid reservoir to transfer it into said hydraulic fluid reservoir.
  • a hydraulic servo pump said pump transferring a hydraulic fluid taken from the low pressure servo hydraulic fluid reservoir to transfer it into said hydraulic fluid reservoir.
  • the laminating receiving hydraulic chamber 37 of the laminating actuator 27 is connected directly or indirectly to a pressurized lubricating circuit 14 that the internal combustion engine 1 comprises by a non-return valve 16, said valve allowing a hydraulic fluid : content in said circuit to go dudii circuit to said chamber, but not inverse ( Figures 2 to 5)
  • said anti-retouch valve 15 has the function of replenishing hydraulic fluid said laminating receiving hydraulic chamber 3? when a leak has occurred in said chamber, or to compensate for the hydraulic fluid losses of said chamber following the voluntary leakage that constitutes the charge loss conduit 16 that comprises according to a particular embodiment of the device according to the invention.
  • Lamination receiving hydraulic chamber 3? of the laminating actuator 2? is connected directly or indirectly to a pressure lubrication circuit 14 that includes the internal combustion engine by a pressure drop conduit 18, said duct being of small section and / or of great length relative to its section, and / or comprising an inner shape not conducive to the restoration of the laminar flow between said circuit and said chamber of a hydraulic fluid contained in said circuit ei oo said chamber.
  • said charge bead conduit 16 functions to allow the hydraulic fluid to pass in a relatively large amount from said chamber 37 to said circuit 14 or vice versa on a long time basis during the rise or fall in temperature phases.
  • internal combustion engine 1 while said hydraulic fluid can escape in very small quantities to go from said chamber 37 to said circuit 14 '' acted t short time bases characterized by the delay between two cycles of opening and closing of the low-lift stratification valve 20 according to the invention.
  • FIG. 8 an embodiment of the laminating actuator 2 is shown.
  • which consists of a coil of conductive wire 50 integral with the yoke 8 of the internal combustion engine 1, said coil attracting a magnetic pallet 51 when said coil is traversed by "n electric current, so that said pallet 51 moves in translation longitudinal the low lift stratification valve 20 with which it is connected.
  • FIG. 7 shows another embodiment of the laminating actuator 2. which consists of a stack of piezoelectric layers 52, the thickness of which varies when they feel subjected to the passage of an electric current, so that said stack displaces in longitudinal translation the low-lift stratification valve with which it is connected
  • the stack of piezoelectric layers 52 is connected to the low lift laminating valve 20 via the intermediate.
  • at least one lever 63 which multiplies the displacement printed by said stack to said valve.
  • Said lever 53 may consist, for example, of a washer consisting of a succession of small levers interconnected by each small lever resting on the top of the stack of piezoelectric coheses 52 on the one hand and on the valve 2U low lift stratification of other port
  • the lamination facenter 27 consists of a pneumatic lamination jack comprising a lamination receiving pneumatic chamber and a lamination receiver pneumatic piston, said piston being integral with the low lift lamination valve 20 or being connected thereto by pneumatic piston urging means while said pneumatic chamber can be connected either with a supply of high-pressure air thirst in the open air or with a reserve of low-pressure air per year less an elecfrovanne.
  • Said deflector 54 makes it possible to channel the flow of carbureted mixture expelled from the stratification chamber 24 to the combustion chamber S so that said mixture is driven by turbulent movements around the electrodes 26 of the spark plug 25, said movements being such as to facilitate the initiation and development of the combustion of the mixture when an electric arc is produced across said spark plug 25 by the passage between the two electrodes 28 of a high voltage electric current.
  • the lamination fuel injector 33 is connected to a pressurized fuel gas tank 55 (FIG. 9).
  • FIGS. 8 and 10 show the atmospheric air supply circuit 31 of the stratification chamber 24 comprising a centrifugal separator 56.
  • said homogenizing cirhler 56 is placed at any point in the feed circuit 31 and brews a atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit by circulating said air or said mixture through a circuit
  • the circuit 31 for supplying atmospheric air 31 to the stratification chamber 24 comprises a heating air-heat exchanger 57 of the supply circuit 31 which heats an atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit by drawing from the heat contained in the exhaust gas of the internal combustion engine 1 : said air ga mixing them and said exhaust gas passing simultaneously through said exchanger 57 without mixing them ( Figure 10).
  • the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24 comprises at least one electrical heating resistor of the supply circuit, not shown, which heats an atmospheric air or a gaseous mixture contained in said circuit.
  • the inner surface of the atmospheric air supply circuit 31 of the lamination chamber 24 may be wholly or partly covered with a thermal insulation material which may be ceramic, air, or any other means of thermal insulation known to those skilled in the art.
  • the circuit Autonomous power in atmospheric air 31 of the laminating chamber 24 which may comprise a heat exchanger air-water supply circui 58 which cools an atmospheric air or a gas mixture contained in said circuit by yielding heat contained in said air or gaseous mixture ê a coolant contained in a cooling circuit 17 that includes the internal combustion engine 1,
  • the laminating chamber 24 may comprise at least one inlet and / or at least one outlet taegenfîelle (s) so that adite input and / or output allows to print an oven movement illonnaire to fair atmospheric or the gaseous mixture coming from the lamination ramp 28 when said air or mixture is introduced into said chamber.
  • the atmospheric air supply circuit 31 of the laminating chamber 24 may comprise at least one brewing amber which impresses a turbulent motion on a gaseous mixture which is in motion in said circuit or which is subject to rapid agitation. pressure variations to said mixture.
  • Said stirring obam re can for example achieve an effect.
  • FIG. 10 illustrates the stratification ramp 20 which comprises at least one discharge valve 59 which opens beyond a certain pressure prevailing in said ramp,
  • Laminating ramp 28 and / or exit of the laminating compressor 29 and / or the laminating chamber 24 comprises at least one discharge éleetrovanne, not shown, whose output opens into the inlet of a0 internal combustion engine 1, or in an eanisier, or in a storage tank also not shown.
  • said solenoid valve may be actuated when opening the stopping of the internal combustion engine 1 so that said canister or said tank $ stores essential hydrocarbon vapors contained in said stratification ramp 28 and / or said outlet. of the laminating compressor 29 and / or said laminating chamber 24 and said vapors being burned during subsequently restarting said engine, or so that said vapors are burnt immediately by said engine when expelled at the engine inlet by said solenoid valve.
  • Said pressure accumulator 60 makes it possible in particular to stabilize the pressure in these organs in the case "for example - the lamination compressor 29 includes a single piston rotatable at a reduced speed, this configuration generating high amplitude pressure wave to the Interior desdif organs,
  • the low-lift stratification valve 20 and the spark plug 25 may be contained in the same laminating cartridge 61 screwed into the cylinder head 8 of the Intern i combustion engine (FIGS. ).
  • Said laminating cartridge 81 may - according to a particular embodiment of the device according to the invention ⁇ contain all or part of the lamination initiator 27 and its possible fluid inlet and outlet, have inputs and outputs for atmospheric air or the fuel mixture conveyed by the atmospheric air supply circuit 31 of the lamination chamber 24, and comprise one or more seals or segments 82 ensuring retenhélté between said cartridge 61 and said cylinder head 8, the segment closest to the chamber of combustion 8 of the internal combustion engine 1 also ensuring the cooling of said cartridge.
  • spark plug 25 and the low lift stratification valve 20 can be made in the same body of material.
  • the spark plug 26 is mounted screwed into the low lift stratification valve 20.
  • said valve may comprise backdrops which block it in rotation with respect to the cylinder head 8 of the internal combustion engine 1 to facilitate assembly-disassembly and clamping-loosening of said tagie 25 in said low-lift stratification valve. S 2u said candle amount then in said manner Same engine any spark plug as known from the skilled person.
  • FIGS. 8 to 10 show the previously cooled exhaust gas recircling means 40, referred to as the "cooled external EGR", of the spark ignition and nautic pressing device 2 according to the present invention
  • the pre-cooled exhaust gas recirculation means 40 consist of at least one proportional-lift EGR quilting valve 83 or at least one rotating EGE flap.
  • propodyneite 64 or at least one proportionally rotational EGR nozzle 85 positioned on the exhaust manifold 18 of the internal combustion engine 1, said valve or said flap or said plug being able to connect said manifold with a conduit external EGR supply 66 whose end opposite to that which opens into said manifold opens into the intake plenum 19 engine.
  • the proportional-lift EGR quenching valve 63 or the proportionally-rotating EGR quenching flap 64 or the proportionally-rotating EGR quenching plug 85 positioned as the exhaust manifold 18 cooperates with at least one quench valve. or with a proportionally rotating exhaust against pressure shutter 68 or with a proportionally rotational exhaust escape valve 89 that comprises at least one of the outlets of the collector manifold.
  • Laminating EGR 41 can be a heat exchanger hate me & u temperature of the supply duct e external EGR that cools the exhaust gases taken from the exhaust duct 10 of the engine to combustion 1 ; the gases that give up part of their heat to a coolant fluid contained in the cooling circuit 1? of this motor.
  • the refroldlsseur EGR lamination 41 may be a low temperature air-water heat exchanger of the external EGR supply duct that cools the gases éc appement taken from the exhaust pipe 10 of the internal combustion engine 1, said gas yielding part of their heat to a coolant fluid contained in an independent cold water circuit contained in the internal combustion engine.
  • circuit cold water may be that the charge air cooler that has said engine, you! circuit being known to those skilled in the art
  • FIG. 5 illustrates the lamination ramp 28 and / or the output of the lamination compressor 29 and / or the lamination chamber 24 which comprises at least one air-fuel mixture valve, valve or injector 76 making it possible to maintain the temperature the catalyst 76, said valve, valve or injector 76 being able to transfer an air-fuel mixture from said ramp 28, or from said outlet or from said chamber 24 to the duct 10 of the internal combustion engine 1, said mixture being introduced by said valve, valve or injector 76 into said duct 10 at any point udit led placed between the exhaust valve 12 of said engine and the posf treatment catalyst pollutants 75 Eudit engine 1,
  • Said mixture can thus and if necessary be introduced into said exhaust duct 10 once said catalyst posttraltarnen! pollutants 75 has reached an operating temperature enabling it at least to operate with a sufficient yield, and this so that said mixture is burnt in said catalyst 75 so that it dmr is held at a temperature sufficient for it maintains a good efficiency of conversion of gaseous pollutants into non-pollutant gases,
  • the catalyst air-fuel mixture valve (76), valve or injector (76) is connected to the exhaust pipe (10) of the internal combustion engine (1) via an air-fuel mixture pipe of maintaining the catalyst temperature (77), said mixing duct 77 It can also include a cannula or an insulation flange 70 which prevents the said "hot" from being too hot. onc ionization of the invention
  • the ignition device according to firwention operates according to at least the following modes;
  • the ignition device operates as follows, for example when it is implemented on a four-cylinder internal reciprocating combustion engine, as illustrated in FIGS. 8 to 10:
  • Pressurization phase of the ramp 28 the starting of the engine 1 is carried out as if it were a motor at the state of the art injection muèipolnis, the ignition device 2 according to the invention is not used at this stage, except for the spark plug 2 S it comprises.
  • the laminating compressor 29 Being directly driven by the crankshaft 7 of the engine according to this xem, the laminating compressor 29 is mi in action along with said crankshaft and draws clean air taken at the output of the air filter housing 70 dudlt engine.
  • an injector 33 sprays fuel at the intake of said laminating compressor 20 in such proportions a stoichiometric air-fuel mixture is discharged at the outlet of said compressor, directly into the stratification ramp 28,
  • the homogenization circulator 58 circulates the air-essen mixture successively successively through the stratification ramp 28, through the various stratification chambers 2: 4 that each combustion cylinder 4 comprises. of the internal combustion engine 1 as provided by the invention, then through the return homogenization duct 71 so as to return to said eirculator e to repeat the same circuit as said ramp 28 is pressurized and I ⁇ internal combustion engine is working.
  • the mixing effected by the homogenization circulator 58 serves to reduce the condensation of the gasoline contained in the sICBChiometric air-fuel mixture on the internal walls of the stratification ramp 28 and the stratification chambers 24, said mixture being under pressure and therefore favoring the maintenance of gasoline in the vapor state.
  • Said stirring also has the function of forcing the air-petrol mixture to remain homogeneous and at a temperature close to that of said walls, said temperature being lower than the auto-infiammation temperature of the mixture, and to clean said walls in particular by re-diluent any fuel residues attached on said walls and resulting from previous uses of the device 'spark plug according to the invention.
  • the stratification ramp 28 rises in pressure until a pressure higher than the pressure in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 when the piston 5 of the latter reaches its end compression stroke, just before the ignition of the charge contained in said chamber.
  • the ignition device according to the invention is ready to load the load of said engine, which is as follows. :
  • said actuator is then attracted by said coil and moves in the direction of the latter by pushing on the hydraulic piston stratification emitter 44 the latter then pressurizing the chamber of the hydraulic stratification jack 36 by compressing the hydraulic fluid contained in said ram ,.
  • the low-lift stratification valve 20 then rises a few hundredths of a millimeter or even one tenth of a millimeter from its seat 21 under the effect of the thrust of the laminicatio hydraulic ram piston 36, and a fraction the carburetted pressure mixture contained in the stratification ramp 28 and more precisely in the laminating chamber 24 escapes to the combustion chamber 9 of the emitter 1 "
  • the coil 6 of the electric laminating actuator 45 ceases to be energized with current .
  • the magnetic core 47 of said actuator is pushed back into its initial position by the hydraulic laminating emitter piston 44 which is itself repelled by the hydraulic fluid contained in the hydraulic stratification jack 36.
  • the low lift stratification valve 20 then returns closed position under the "Belleville" washers which constitute the return spring 22 and maintain the laminating hydraulic cylinder 38 under pressure when said valve is open.
  • the ignition of the pilot load comes, a high voltage being applied across the spark plug 26 so as to form an electric arc between the electrodes 26 of the spark plug.
  • pilot charge Since the pilot charge is stoichiometric and has a strong turbulent motion, it rapidly ignites and then forms a substantially spherical volume which rapidly expands under the effect of temperature to form a substantially broadly pronounced flame front. surface in contact with the main charge, which also ignites rapidly because the remaining distance to travel through the flame to burn completely said main charge is short.
  • the pre-cooled exhaust gas recirculation means 40 may comprise a proportional-lift EGR tap valve 63 positioned on a collector.
  • Exhaust 18 which connects the exhaust outlets of the cylinders A and B of the internal combustion engine 1 and which comprises said engine, the stitching valve 63 cooperating with a proportional lift exhaust confluence valve 6? positioned at the outlet of said manifold 18.
  • the EGR stub valve 83 When the EGR stub valve 83 is fully open and the exhaust exhaust valve 87 fully closed, the entire exhaust gases of the cylinders A and B are reintroduced into the intake plenum 19 of the combustion engine Mer 1 via its stitching valve 83 and the outer EGR supply duct 88 the latter comprising an air-water external hot-air EGR cooler 72 ⁇ it is to am whose water is the one that cools said engine the same - in which pass said gas to undergo a first temperature drop, the latter then passing into a cool air / water cooler 73 that contains the intake plenum 19 to undergo a second temperature drop, the latter cooler serving also to cool the charge air of said engine when it is supercharged by its turbocharger 74 (Figur 8) * According to this cenftgu ration and this adjustment, the air admitted to the inlet of the engine 1 contains Fifty percent of EGR e is at temperatures only a few degrees higher than that of ambient air.
  • the initialization of the combustion of the highly diluted sfoschlometric main charge with cooled external PEGR is ensured by the large-area flame front developed at the periphery of the pilot charge and brought into contact with said main charge.
  • said main beam Me quickly under the effect first, of the compression generated by the combustion of the pilot charge said compression increasing the enthalp e of said main charge remaining to shine, secondly, the wide contact surface exposed to the flame and thirdly, the small distance remaining to be traveled by said flame to burn off the integer of said main barb.
  • the temperature of the charge is greatly reduced with cold external EGR, the main temperature of the charge is greatly reduced, reducing both the sensitivity to engine knock and the thermal losses in the walls. It is then possible to trigger the start of combustion of the load at the optimum moment on a criterion of maximum efficiency ;: and to increase the compression ratio of the engine that it is fixed or variable, to increase the thermodynamic efficiency of the throttling,
  • the average cooled external EGR content of the filler can advantageously be increased parallel to the compression ratio, the increase in this rate being simultaneously favorable to the stability of the combustion. under strong external cooled EGR and the thermodynamic efficiency of gas expansion.
  • the laminating hydraulic jack piston 38 cooperates with a non-return valve 16 and a pressure loss pipe. 18
  • the nonreturn valve 15 also has the function of replenishing the hydraulic fluid receiving chamber 37 of the hydraulic laminating jack 36 at each cycle of opening and closing. stratification with Mbte raised 20 "and this to p & vent possible leaks possibly occurring at the hydraulic receiver piston 38 of the stratification hydraulic cylinder 38 on the one hand, and to compensate for the voluntary leak that inevitably costs the pipe at the loss of cha ⁇ 1b other bet
  • the length, the section and the shape of the pressure drop duct 18 are designed to allow both the compensation of the dilatation-reaction of the oil due to temperature variations on a long time basis, and to disturb as little as possible the operation of the low lift laminating valve 20 on a short, cycle-to-cycle time basis.
  • the stratification and then the dilution phases of the charge with cooled external EGR can be delayed in time so as to leave the fuel stored in said ramp during the last session of the internal combustion engine 1 to return to the vapor state following the rise in temperature of the internal walls of said ramp and to the stirring effected by the homogenization mixer 56,
  • This delay also makes it possible to temporarily reserve all the energy contained in the exhaust gases of the engine while heating the 3-way catalyst of said engine before diluting the engine load with cooled external EGR.
  • the ignition device 2 can authorize the initiation of the combustion of the same engine cycle according to two distinct modes, the first mode being a spark-controlled ignition and is addressed! at the pilot load, while the second mode is a compression-triggered ignition according to the principles proposed by CM and HCC! and addresses the main charge.
  • the cooled external EG may be wholly or partly replaced by hot internal EGR so that the main temperature conditions, of pressure and composition necessary for the good triggering of its combustion in CAC or HCCI, It is noted that said tripping of the combustion of the same moteyr cycle according to the two distinct modes is better controllable if it is implemented on a variable compression ratio engine.
  • the internal combustion engine may advantageously comprise a device for controlling the opening and / or closing and / or lifting of its intake valves 13 and / or exhaust 12, in addition or not to the variable compression false.
  • This particular mode of use makes it possible in particular to anticipate the closing of the intake valve 13 during the combustion piston inlet stroke 5 of the engine 1 in order to reduce the residual pumping losses at low loads.

Abstract

Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression (2) pour moteur à combustion interne (1) suivant la présente Invention comprend : une soupape de stratification (20) fermant l'extrémité d'un conduit de stratification (23) débouchant dans la chambre de combustion (9) du moteur à combustion interne (1), et reliant cette dernière avec une chambre de stratification (24); une bougie d'allumage (25) logée dans la soupape de stratification (20); un actionneur de stratification (27) assurant la levée de la soupape de stratification (20); une rampe de stratification (28) reliant la chambre de stratification (24) à la sortie d'un compresseur de stratification (29); un injecteur de carburant de stratification (33); des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis (40).

Description

La présente invention a pour objet un dispositif if allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion mterne alternatif à charge fortement diluée avec des moyens de reclrculatlon de gaz d'échappement préalablement refroidis dits * d'EGR externe refroidie »,
Le rendement thermodynamique des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs dépend de plusieurs facteurs par i lesquels figurent premièrement, la durée et: le phasage de la combustion destinée à élever la température des gaz emprisonnés dans la chambre de com ustion après qu'il aient été préalablement comprimés, deuxièmement, les pertes de chaleur desdits g z au contact de parois internes dud t moteur et troisièmement, le taux d détente desdits gaz, ladite détente permettant que tesdts gaz exercent une poussée sur le piston é ëtï moteur de sorte à convertir en travail mécanique l'énergie calorifique libérée par ladite combustion.
Le travail positif produit par la poussée desdits gaz sur ledit piston lors de leur détente est toutefois partiellement perdu avant d'être utilisé au niveau de l'arbre de sortie du moteur thermique. Ceci est dû au travail négatif ~ ou résistant - produit pa le pompage et le transfert desdits gaz dans les divers conduits et circuits d'admission et d'échappement du moteur thermique, par le frottement mécanique des pièces dudlt moteur entre-elles, et par l'entraînement des accessoires et auxiliaires dudâ' moteur.
Ainsi, à même quantité de carburant consommée, le rendement d'u moteur thermique à combustion interne alternatif est d'autant plus élevé que le travail positif produit sur le piston ù û moteu par le c cle compression-détente des gaz est important, et que dans le même temps, le travail négatif - ou résistant - produit par l'entrée dans ledit moteur et la sortie dud t moteur desdis g z et celui produit par le mécanisme dudlf moteur et par ses accessoires est faible.
Pour convertir la chaleur dégagée par la combustion en travail mécani ue avec le meilleur rendement possible, il est préférable que le mélange carburé Introduit dans le cylindre du moteur thermique brûl rapidement, proche du point mort haut du piston dud¾ moteur c'est à dire, à volume quasi constant. O l reste ra au si longtemps que la température des gaz n' teint pas des valeurs telemeri élevées que les échanges thermiques entre lesdits gaz et les parois Internes de la chambre de combustion du moteur ne deviennent exeessis. Ceci reste également vrai îarït que le gradient de pression engendré par la■combustion ne conduit ni à un bruit excessif, ni ne provient du cliquetis.
En effet, le cliquetis est une combustion spontanée des gaz ;. ui apparaît au bout d'un certain délai, sous l'effet combiné de la pression et de la températ re, et qui produit des ondes de pression de forte amplitude qui, elles aussi, tendent 0 â augmenter les échanges thermiques entre lesdits ga et iesdifes parois notamment en décollant la couche d'air isolante gui recouvre la surface desdites parois. Le cliquetis est ainsi un phénomène indésirable qui réduit le rendement du moteur fhermigue et qui de plus tend â en détériorer les organes Internes tant par surcharge thermique que par surcharge mécanique.
a
Parmi le rincip ux modes de déclenchement de la combustion dans la c ambre de combustion des moteurs thermiques à eomeustion interne alternatifs, on distingue l'allumage par étincelle dît « allumage commandé », l'allumage spontané du carburant sur le front dinjecticn qui est caractéristique Û des moteurs à cycle Diesel, on l'allumage par compression selon les stratégies connue sous les acronymes « CAS » pour « Controlled Auto Ignition » ou « HCCÎ » pour « l½n¾ogeneous Charge Compression ignition ».: ta vitesse de combustion des moteurs â allumage commandé dépend 5 principalement du rapport air/essence et de la teneur:. ÎÎ gaz brûlée résiduels du mélange carburé introduit dans la cbambre de combustion desdits moteurs, de la distance que doit parcourir la flamme pour brûler la totalité d mélange, et de la micro turbulence Interne audit mélange, la vitesse de propagation de la flamme étant sensiblement proportionnelle à ladite turbulence,
0
En cycle Diesel, la vitesse de combustion est phncipalemenf déterminé par la qualité de l njection du gazole, et par l'indice de cétane duditgazeie. En CAI ou HCCI, lé taux de compression, la température initiale du mélange carburé et sa teneur en gaz brûlés, les caractéristiques du carburant utilisé et l'homogénéité § de la charge sont autant de facteurs qui détermineei le déclenchemeuf et la vitesse de la combustion. Quels que soient les modes de déeleoehement de la combustion, la vitesse de ladite combustion détermine la loi de dégagement. d'énergie ordinairement exprimée en degrés de rotation de vilebrequin entre début et tin de combustion, et suivant une courbe qui représente la fraction cumulée de carburant brûlé en fonction de la position angulaire du vilebrequin, degré par degré.
Quel: que soit le mode de combustion des moteurs thermiques à combustion interne alternatifs, lé rendement de ces derniers est pratiquement toujours plus élevé l sque les échanges de chaleur entre les gaz chauds et les parois internes desdits moteurs sont minimaux.
On remarque que lesdifs échanges sont d'autant plus faibles que l'écart de température entre lesdifs gaz et Iesdites parois est faible, que peu ou pas de cor ecîion turbulente n'augmente la puissance desdits échanges en plus de ceux résultant de la simple conduction thermique et du rayonnement, et que la masse volimique desdits gaz est faible.
Pour réduire la différence de température entre les gaz chauds et le parois internes d'un moteur thermique à combustion interne alternatif on peut soit hausser la température desdites parois, soit abaisser la température desdits gaz. Toutefois, ces deux dispositions trouvent rapidement leur limite dans l'amélioration du rendement des moteurs thermiques â combustion interne à allumage commandé alternatife.
En effet, augmenter la température des parois internes de la chambre de combustion d'un moteur thermiqu â combustion interne alternatif présente l'inconvénient de réduire la capacité a se remplir de ce dernier : l'air frais ou le mélange gazeux qui entre en contact avec Iesdites parois chaudes se dilate Instantanément, ce qui diminue le rendement volumétrique dud.it moteur en phase d'admission, et ce ui réduit son rendement global. De plus, l'air frais ou mélange gazeux ainsi surchauffe rend le moteur plus sensible au cliquetis ce qu'il faut compenser soit en prévoyant un taux de compression-détente plus faible, soit en prévoyant un allumage plus tardif, ces deux dispositions réduisant également le rendement dudif moteur. Diverses expériences ont été faites pou augmenter la température des parois internes de la chambre de combustion comme l'atteste par exemple le moteur dit « adiabatique » à chambre de combustion et cylindres en céramique, réalisé par la société « Toyota x<„ Ce moteur offre des avantage en rendement très limités, notamment parce que finalement la température trop élevée de ses parois tend à auimenter les pertes thermiques des gaz au dltes parois comparativement à d'autres moteurs dont les paroi plus froides sont plus favorables au maintien et à l'efficacité de l fine couche d'air isolant qui recouvre les parois interne ide tout moteur S thermique à combustion interne alternatif. Peur ces raisons,, les moteurs dits « adlabafi ues ¾■ n'ont pas dépassé le stade expérimental.
En alternative à l'augmentation de la température des parois internes de la chambre de com ustion, il est possible de réduire la température des gaz en0 les dilu nt soit avec de fair additionnel, soit avec des gaz d'échappement préalablement refroidis ou non, ces derniers étant Issus dy cycle ou des cycles préoédent(s . Diluer la charge en air-carhurant introduite dans la chambre de combustion d'un moteur thermique à combustion interne alternatif avec un gaz qui ne participe pas à la combustion permet d'augmenter la capacité calorifique6 totale de ladite charge pour en abaisser la température moyenne à même énergie libérée par ladit combustion..
En outre, quel que soit le gag diluant utilisé, celui-ci participe â convertir la chaleur dégagée par la combustion en travail mécanique. Cependant0 s'agissart des moteurs à allumage commandé par étincelle, le propagefion de la flamme dans un mélange exagérément pauvre en carburant ou pauvre en oxygène est soit trop lente, soit Impossible. Ceci conduit soit â une baisse de rendement thermodynamique car la combustion s'opère exagérément à volume norveonstant, soit à de fortes Instabilités de combustion, soit à des ratés5 d'allumage.
Pour diluer la charge introduite dans le cylindre d'un moteur thermique à combustion interne alternatif à allumage commandé sans trop subir ces derniers Inconvénients, une alternative consiste â stratifser ladite charge, c'est à0 dire, à réaliser une poche de mélange air-carburant hrûlable centrée autour du point d'allumage ûuûïi moteur, ladite poche étant entourée d'un mélange pauvre en carburant car fortement dilué avec de air frais et/ou des ga^d'écbappement dans des proposions telles que ledit mélange pauvre reste en majorité brûlable, S Ladite poche est notamment formée par les mouvements des ga qui ont lieu à l'intérieur de la chambre de combustion dudit moteur, lesdits mouvements, étant notamment induits par la géométrie des conduits d'admission :dudft moteur et par celle des parois de ladite chambre, de même q par a dynamique et la forme du jet de carburant injecté directement dans ladite chambre.
Cette stratégie dénommée « charge stratifiée » nécessi e donc usuellement de recourir â injection directe d'essence et conduit à une charge riche en carburant autour du point d'allumage» pauvre en carburant dans la zone restante, et globalement riche en oxygène,, ce u pose divers problèmes sur les moteurs modernes, notamment tenant compte des réglementations relatives aux émissions de polluants..
En effet, ladite charge ainsi stratifiée doit contenir suffisamment d'oxygène pour sa partie s tuée autour du point d'allumage afin de garantir le bon déclenchement de la combustion, et suffisamment d'oxygène pour sa partie restante afin d'assurer le bon développement de ladite combustion et sa propagation à tout le volume de la chambre de combustion du moteur, y-compris dans tes zones pauvres en carburant.
L'excès d'oxygène qui caractérise le fonctionnement des moteurs â charge stratifiée selon l'état de l'art rend inopérante la réduction des oxydes d'azote par catalyse 3 -voies ordinairement utilisée pou post traiter les gaz d'échappement des moteurs à allumage commandé.
Pour compenser ce problème lié â la fois aux moteurs à charge stratifiée et aux moteurs à mélange pauvre fonctionnant en excès d'oxygène, il faut recourir à des systèmes de post traitement des oxydes d'azotes en milieu oxydant tels que les pièges à NOx ou la SC (réduction cataiytique sélective), lesdits systèmes étant particulièrement coûteux, sensibles â la qualité des carburants et à leur teneu en soufre, lourds et encombrants.
On remarque que parmi les problèmes liés à la charge stratifiée on compte (Injection directe tardive du carburant nécessaire à la formation d'une poche riche en carburant centrée autour du point d'allumage, ladite injection tardive conduisant â une importante production de particules fines néfastes pour (a santé.
Un autr problème lié à la charge stratifiée est sa plage de fonctionnement trop limitée aux faibles charges ce qui en limite l'efficacité â réduire la consommation des véhicules automobil.es en :ufitlsa¾ion eourante, particulièrement «'agissant de ceux équipés d'un moteur de c lindrée petite relativement à leur poids.
Ce dernier problème lié au post traitement des exode d'azotes en milieu x dan peut être contourne en commandant l'allumage de la charge non plus par étincelle, mais par compression tel qm le proposent les stratégies de la GAI ou de la HCCL
Ces stratégies d'allumage conduisent â une combustion à basse température qui ne prodidt pratiquement pas d'oxydes d'azote et donc,: qui permet de fortement diluer la charge avec de l'oxygène excédentaire et/on des ga brûlés initialement pro uits lors du ou des cycles écédent^ sans avoir à post traiter fesoïts oscydes. N'étant pas déclenchée par une étincelle, la combustion en GAI ou HCC! permet de s'affranchir des contraintes de propagation de flamme à partir d'un seul point d'allumage, l'initialisation de la combustion s'opérant spontanément en une multitude de points. En revanche, ladite GAI ou HCC! est particulièrement sensible à toute variation de l'un ou plusieur de paramètres qui en permettent le fonctionnement, qu'il s'agisse par exemple de la température Initiale de la charge, du taux de compression effectif auquel elle est soumise, de la qualité do carburant qu'elle contient, ou de sa teneur en gaz brûlés, La combustion en CAi ou HCC! génère également un gradient de pression élevé car elle est extrêmement rapide, et elle produit de oe fait des émissions acoustiques désagréables.
En outre, à l'Instar de la charge stratifiée, la CAI ou HCC! ne fonctionne qo'à charges relativement faibles, ce gui en limite l'efficacité â réduire la consommaton des véhicules automobiles en utilisation courante, particulièrement s'agissent de ceux équipés d'un moteur de cylindrée petite relativemen à leur poids.
Une alternative â la charge stratifiée ou au méla ge pauvr homogène en excès d'oxygène consisterait à remplacer l'oxygène excédentaire Introduit dans la charge par des g brûlés re circules issus du ou des cyole(s} précèdenf(s} selon la stratégie bien connue de l'homme de art sous l'acronyme anglo-saxon EO qui signifie Ex ausf Oas eciroulatiom Le problème de î t£<3 est que si elle non refroidie (EGR interne), elle augmente la sensibilité du moteur thermique au cliquetis ce qu nuit au rendement de dernier, si ladite EGR est préalablement refroidie dans un échangeur de température (EGR externe refroidie), le déclenchement et la propagation de la flamme deviennent hasardeux et instables. Dans tous les cas, Î'EGR se combine difficilement avec la stratification dont les zones pauvres deviendraient non rûlables.
Comme exposé précédemment il est préférable que la charge de mélange carburé introduite dans le cylindre de tout moteur thermique à combustion interne alternatif brûle rapidement proche du point mort haut du piston dudif moteur c'est â dire, à volume quasi constant, et avec le moins possible de pertes thermiques aux parois.
S'agissant des moteurs à allumage commandé, brûler rapidement ladite charge est contradictoire avec l'objectif de diluer cette dernière avec m gaz ne participant pas à sa combustion peur réduire les pertes thermiques aux parois internes desdits moteurs, car un tel gaz tend à réduire la vitesse de propagation de la flamme dans le volume contenant ladite charge.
Pour restaurer une vitesse de propagation de ladite flamme plus grande, on peut augmenter la turbulence Interne du mélange carburé, mais ladite turbulence ne doit pas augmenter exagérément les échanges eonveotifs q i accroissent les pertes thermiques aux parois contrairement à l'effet recherché par la dikiiion de la charge.
Une autre stratégie pour restaurer ladite vitesse de propagation peut consister en augmenter le taux de compression du moteur thermique â combustion Interne dans f objectif d'augmenter la densité et f enthalpie de la charge, ces deux facteurs étant favorables à ladit vitesse.
Cependant; cette stratégie s'applique difldierneni aux moteurs à taux dé¬ compression fixe sur lesquels prévoir un taux de compression définitivement élevé limite le couple à bas régimes, ce qui ugment la consommation moyenne des véhicules automobiles.
Dans ce contexte, les moteurs thermiques à combustion interne à taux de compression variable présentent l'avantage déterminant d'autoriser l'augmentation contrôlée de leur taux de compression lorsque la charge i troctute dans ieur(s) cylindre(s} est fortement diluée ~ particyltèresient lorsque lesdits moteurs fonctionnent à charges partielles - et d'autoriser la réduction û uû'û îam lorsque leur charge est ies élevée et ou moins diluée.
A ce titre, lesdits moteurs à taux de compression variable permettent de brûler des charges fortement diluées avec des ga d'échappement avec de fai les coefficients de variation cyclique, c'est a dire avec de fai les écarts de vitesse de combustion d'un cycle à l'autre et d'un cylindre à l'autre.
Toutefois, on note qu'un taux de compression élevé est défavorable à la transformation des mouvements macroscopiques de la charge en turbulence fine au point mort haut do piston dud¾ moteur, ladite turbulence étant favorable â la propagation rapide de la flamme dans l mélange carburé,
Pour corriger ce problème, on peut prévoir de réaliser une chambre de combustio â chasse dite aussi chambre à « squish » selon te terme anglo- saxon correspondant, une telle chambre produisant une forte turbulence lorsque te piston arrive au voisinage de son point mort haut.
Le problème des chambres â chasse est toutefois qu'elles nécessitent de fortement rapprocher le piston de la culasse ce qui comporte un risque de collision entre ledit piston et ladite culasse, et que l'effet de chasse recherché ne s'opère qu'au voisinage du point mort haut c'est à dire relativement tard par rapport au moment du déclenchement de l'allumage de la charge par étincelle.
Un autre défaut des chambres à chasse est qu'elles favorisent fortement les échanges thermiques entre les gaz et les paroi internes de ta chambre de combustion.
A la lumière de ce qui a été exposé, Il y aurait un avantage évident à pouvoir réaliser la combustion rapide de charges stosohlométPques fortement diluées avec de l'EG externe refroidie et dont les produits polluants peuvent être post- traités via un catalyseur 3-voies et ceci, sans excès de turbulenc contraire à la réduction des pertes thermiques aux parois recherchée via la dilution de ladite charge par ladite EG II aurait également un avantage évident à ce que l combustion desdites charges stcae iométhques fortement diluées s'opère sur la plage de fonctionnement du moteur thermique la plus étendue possible. C'est pour atteindre cet objectif, pour résoudre les divers problèmes précédemment évoqués liés à rétat de l'art des moteurs à combustion interne, et pour permettre une exploitation économique, propre et économe an carburant desdits moteurs que le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne alternatif' â charge fortement diluée prévoit, suivant l'invention et selon un mode particulier de réalisation :
* De réa l iser u ne poche do mélange g azeux ai -carfeuran stœchiomèîrique formant une charge dite « pilote »s de petit volume et de faible masse, à faible teneur en EGR, la plus centrée possible autour du point d'allumage, localement turbulent même en fonctionnement a taux de compression élevé., produite au moment le plus opportun pendant la phase de compression, puis enflammée pa un arc électrique produit, entre les électrodes d'une bougie d'allumage.
Ceci afin :
* D'utiliser l combustion de ladite charge pilote pour assure l'allumage et la combustion sur une large plage de fonctionnement des moteurs à combustion interne alternatifs d'une charge stœchlométrique dite « principale », préalablement préparée en phase d'admission et/ou de compression et fortement diluée avec de l'EGR externe refroidie fournie par un dispositif de piquage des gaz d'échappement coopérant avec un refroldisseun
Avec comme effet :
» De générer une turbulence localement forte à l'intérieur de la charge pilote qui entoure le point d'allumage et à l'interface entre ladite charge pilote et la charge principale, de sorte à favoriser le développement rapide d'un large front de flammé dans l'espace tridimensionnel de la chambre de combustion, font en conservant une turbulence globalement modérée à l'intérieur de ladite charge principale afin de limiter les échanges thermiques conveetifs entre les chauds de ladite charge principale et la paroi Interne de ladite chambre ; vec pour résultats ;
* De rendre possible la combustion de charges stœehlomêtriques â très haute teneur en EGR externe refroidie ;
* De promouvoir la combustion rapide, régulière et proche de risochore desdites charges st e îomètriques ;
* De bénéficier du rendement énergétique élevé de la charge stratifiée opérée en excès d'air, mais via la stratification de charges stoscMometriques fortement diluées avec de TEiB externe refroidie, de sorte à permettre le post-traitement des polluant produits par ia combustion via un simple catalyseur 3-voies évitant ainsi le recours à de coûteux, lourds et encombrants pièges à NOx- ou dispositifs de réduction catalyiJque sélective (SC ) ;
« D'élargir fortement ia plage de charg de fonctionnement et d'effet vertueux sur le r&ndement de la stratification, depuis les plus basses charges jusqu'à des charges relativement élevées voire très élevées ;
* De réduire significativentent la consommation de carburant de tous véhicules automobiles, y-compris ceux peu puissants ou ceux hybrides thermique-électrique sur lesquels des stratégies telles que la réduction de cylindrée connue sous l'appellation anglo-saxonne « do nslzlng ??, ou la dèsactivatien de cylindres n'ont que peu ou pas d'effet positif sur la performance énergétique, et ladite réduction de consommation n'étant pas obtenue selon { nventa grâce a ia retocaiisation du fonctionnement du moteur sur ses plages de régime-charge offrant le meilleur rendement énergétique, mais grâce â l'augmentation du rendement énergétique de ia quasi totalité de la plage de fonctionnement dudlf moteur ;
* De rendre moins nécessaire les faux de downsizlng élevés des moteurs pour réduire ia consommation moyenne des véhicules automobiles, lesdlts taux de do nsl ino, élevés augmentant sigeiicativernent le prix de revient desdits véhicules notamment à cause des systèmes de suralimentatio à hautes performances qui sont alors nécessaires ;
* De permettre la réalisation de moteur de très petite cylindrée unitaire à haut rendement énergétique, notamment en réduisant l'effet néfaste sur leur rendement thermodynamique du rapport surface/volume élevé de leur chambre de combustion ledit rapport conduisant à des pertes thermiques élevées, ceci étant obtenu selon ί in ention grâce à une réduction significative de a température moyenne de la charge desdîts moteurs induite par la forte dilution rie ladite charge avec ie l'EG externe refroidie, ladite dilution réduisan naturellement lesdites pertes thermiques desdfe moteurs ;
De peum ire un fonctionnement à taux de compression élevé des moteurs afin d'en augmenter le rendement thermodynamique, ced étant rendu possible d'une part, grâce à un résistance au cliquetis élevée de la charge principale vu son taux do dilution élevé avec de l'EGR externe refroidie, et d'autre part, grâce à une résistance au cliquetis élevée de la charge pilote vue sa proximité avec le point d'allumage et sa combustion rapide ui en découle ;
De réduire naturellement les pertes par pompage des moteurs, l'introduction massive d'EGR externe refroidie dans le r(s) e iindre(s) ayant pour effet d'augmenter la pression d'admission desdits moteurs et donc, d'ouvrir davantage leur papillon des gaz sur un même point de fonctionnement:, et ladite réduction naturelle des pertes par pompage rendant moins impérieux le recours à de complexes et coûteux dispositifs de levée variable de soupapes d'admission pour réduire lesdites pertes ;
D'éviter l'injection d'essence tardive durant la phase de compression qui caractérise le fonctionnement des moteurs à charge stratifiée fonctionnant en excès d'air, de sorte â éviter la production massive de particules fines à ni la combustion et ainsi, d sorte à éviter le recours à un coûteux et encombrant filtre â particules pour assurer le post- traitement desdites particules fines ;
De rendre possible la stratification de l charge avec on système d'injection d'essence mutfi points en alternative à l'injection directe d'essence ordinairement utilisée pour sîratifier la charge, cette dernière Injection étant plus complexe et plus onéreuse ;
D s'affranchir des contraintes géométriques internes à la chambre de combustion et au(x) conduites) d'admission et/ou de s'affranchir des contraintes de positionnement et de forme de jet d'injecteyr qu'induit nécessairement la mise en œuvre de la charge stratifiée selon l'état de fart, lesdites contraintes découlant de l nécessité de réaliser une poche brûlahle approximativement centrée autour du peint d'allumage et conduisant à diverses stratégies d'aérodynamique Interne à la chambre d combustion et au(x) conduites) d'admission principalement connues sous les termes anglo-saxon «
Figure imgf000013_0001
« air-gukleri » ou « spray- guided », et la quasi disparition de ces contraintes grâce au dispositif cf allumage selon Îinvention laissant plus de liberté pour dessiner ladite chambre et lesdlts conduits ;
« De rendre possible la stratification de charges fortement diluées avec de i'EGR externe- refroidie sur des moteurs de petite .cylindrée unitaire dont premièrement, le petit alésage est difficilement compatible voire non compatible avec l'injection directe qui nécessite une distance minimale entre la source du Jet d'injection et les parois de la chambre de combustion, dont deuxièmement, la charge mo enne en utilisation courante est potentiellement trop élevée pour tirer un bénéfice suffisant des avantages de la charge stratifiée opérant en excès d'oxygène dont le fonctionnement est: trop circonscrit aux basses charges, o dont troisièmement, le prix de revient global de ladite charge stratifiée et des dispositifs de past raîtement associés est trop élevé par rapport à la catégorie de véhicules â laquelle s'adressent lesdit moteurs ;
* D'engendrer une montée e température rapide des moteurs notamment grâce au refroidissement des gaz d'échappement recirculés via un échangea de température air/eau lequel réchauffe l'eau de refroidissement desdits moteurs, et ladite montée en température rapide permettant notamment de réduire la viscosité de huile de lubrification desdits moteurs et les pertes par frottement associées ceci ayant pour effet de réduire la con ommation de carburant des véhicules automobiles lorsqu'ils sont utilisés pour effectuer des parcours courts commencés par un démarrage â froid desdits moteurs, ladite montée en température rapide ayant aussi pour avantage d'améliore le confort des passagers desdits véhicules grâce â une montée en température plus rapide de l'habitacle desdits véhicules en période hivernale ;
* De réduire fortement la consommation d'essence et les émissions associées de dioxyde de carbone de fou véhicules automobiles, à prix de revient maîtrisé.
Il est précisé que le dispositif d'allumage selon l'Invention peut également être utilisé sur des moteurs non-stcechiométrlgues opérant en excès d'oxygène.
Il est également pr cisé que le dispositif d'allumage selon l'invention est applicable â fout n oteur alternatif à combustion intern à fau de compression et/ou cylindre© fîxe $) ou variablefs), mais qu'il offre un fonctionnement plus optimal lors u'il est m en œuvre sur un moteur a ant au moins un taux de compression variable, ce type de moteur permettant simultanément de bénéficier d'un taux de downsi'zing élevé grâce â une excellent rendement à très fortes charges et grâce à une capacité particulière â opérer lesdltes trè fortes charges y-compri san EG externe refroidie au moyen d'un tau de compression temporairement faible, et de bénéficier d'un taux d'EG externe refroidie très élevé à charges faibles et intermédiaires dont la combustion est rendue possible grâce â un taux de compression temporairement élevé. Sans exclur toute autre application, le dispositif d'allumage selon l'Invention est particulièrement adapté aux moteurs à combustion interne alternatifs utilisés pour propulser les automobiles ,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne suivant la présente Invention comprend :
* au moins une soupape de stratification à faible levée maintenue en contact avec un siège pa au moins un ressort., ladite soupape fermant l'extrémité d'un conduit de stratification et ladite extrémité du conduit de stratification débouchant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne, tandis que ledit conduit de sfraific fion relie au moins une chambre de stratification à ladite chambre de combustion ;
* au moins une bougie d'allumage logée dans la soupape de stratification à faible levée, ladite bougie comportant des électrodes protubérantes positionnées dans la chambre d combustion du moteur ;
« au moins un aetlonneur de stratification piloté par le calculateur ECU du moteur â combustion interne, ledit aetionneur assurant la levée de son siège, le maintient en ouverture et la repose sur son siège de la soupape de stratification à faible levée ;
* au moins une rampe de stratification reliant la chambre de stratification à la sortie d'un compresseur de st ratification dont l'entrée est reliée directement ou indirectement à un conduit d'alimentation en ai atmosphérique de stratification, ladite rampe, ledit compresseu et son entrée et sa sortie, et ledit conduit d'alimentation formant communément un circuit d'alimentation en air atmosphériqu de la chambre de stratification, et ladite chambre faisant elle-même parti intégrante dudlt circuit ;
» au moins un injecteur de carburant de stratification piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion Interne, ledit injecteur pouvant produire un Jet de carburant à l'Intérieur du circuit d'alimentation e air atmosphérique de la chambre de stratification, en un endroit quelconque dudlt circuit ;
* au moins des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis dits « EG externe refroidie » pilotés par le calculateur ECU du moteur à combustion interna, lesdfts moyens permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d'échappement ûuûit moteur puis de réintroduire fesdits gaz â l'admission dudlt moteur après avoir préalablement refroidi lesdlfs gaz au moyen d'au moins un refroidisseur.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend une bougie d'allumage qui est fixée à ta soupape de stratification de sorte a être solidaire de ladite soupape dans son mouvement de translation longitudinale.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une bougie d'allumage qui est fixée à la culasse du moteur à combustion interne ladite soupape se déplaçant seule par rapport à ladite culasse et par rapport à ladite bougie,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une soupape de stratification â faible levée dont le siège présente une portée gui est orientée vers l'extérieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne de sorte que i'actionneur de stratification ne peut lever ladite soupape dédit siège qu'en éloignant ladite soupape de ladite chambre.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une soupape de stratification à faible levée dont le siège présente une portée qui est orientée vers I érieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne de sorte que f actionneur de stratification ne peut lever ladite soupape dudff siège qu'en rapprochai! ladite soupape de ladite chambre.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionne» de stratification qui est constitué d'un vérin hydraulique de stratification comprenant une chambre hydraulique réceptrice de stratification et un piston hydraulique récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification à faible levée, ou étant relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston hydraulique.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une chambre hydraulique réceptrice de stratification qui est reliée à une chambre hydraulique émeffriee de stratification par au moins un conduit, le fluide hydraulique contenu dans ladite c ambre hydraulique émeffri powmt être mis en pression par un piston hydraulique émetteur de stratification lorsque ce dernier comprime ledit fluide sous l'action d'un actionneur électrique de stratification.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionneur électrique de stratification qui est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur qui attire un noyau ou palette magnétique lorsque ladite bobine est traversée par un courant électrique, de sorte que ledit noyau ou palette pousse le piston hydraulique émetteur de stratification via des moyens de transmission de noyau ou palette afin que ledit piston comprime le fluide hydraulique contenu dans la chambre hydraulique
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionneur électrique de stratification qui est constitué d'au moins un empilement de couches piézoélectriques dont l'épaisseur varie lorsqu'elles sont soumises au passage d'un courant électrique de sorte que ledit empilement pousse le piston hydraulique émetteur de stratification via des moyens de transmission d'empilement de couches piézoélectriques afin que ledit pistou comprime le fluide hydraulique contenu dans fa chambre hydraulique émettrloe. Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification .haute-pression suivant la présente invention comprend des moyens de transmission de noyau ou palette qui sont constitués d'une tige de poussée de piston hydraulique émetteur de stratification.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une chambre hydraulique réceptrice de stratification qui est reliée soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression, soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression par a moins une électrovanne haute pression et/ou par au moins une éieelrovanne basse pression.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présenté invention comprend un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression qui est mis sous pression par une pompe hydraulique d'asservissement ladite pompe transférant un fluide hydraulique prélevé dans le réservoir d fluide hydraulique d'asservissement b sse pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une chambre hydraulique réceptrice de stratification qui est reliée directement ou Indirectement au circuit de graissage sous pression du moteur à combustion intern par un clapet anti-retour, ledit clapet permettant à un fluide hydraulique contenu dans ledit circuit d'aller dudlt circuit vers ladite chambre, mais non l'inverse.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend une chambre hydraulique réceptrice de stratification qui est reliée directement ou indirectement au circuit de graissage sous pression du moteur à combustion interne par un conduit è perte de charge, ledit conduit étant de section faible et/ou de grande longueur relativement à sa section, et/o comportant une forme inférieure non propice â l'établissement de l'écoulement laminaire entre ledit circuit et ladite chambre d'un fluide hydraulique contenu dans ledit circuit et/ou ladite chambre. 1? te dis os if d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionneur de stratification qui est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur solidaire de la culasse du moteur à combustion interne, ladite bobine attirant une palette magnétique lorsque ladite bobine est traversée par un couran électrique de sorte que ladite palette déplace en translation longitudinale la soupape de stratification â faible levée avec laquelle elle est reliée.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un actionneur de stratification qui est constitué d'au moins un empilement de couches piézoélectriques dont l'épaisseur varie lorsqu'elles sont: soumises au passage d'un courant électrique, de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la soupape de stratification â faible levée avec laquelle il est relié.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un empilement de couches piézoélectriques qui est relié à la soupape de stratification â fai le levée par l'intermédiaire d'au moins un levier qui multiplie le déplacement Imprimé par ledit empilement à ladite soupape.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant ta présente Invention comprend un actionneur de stratification qui est constitué d'un vérin pneuniatique de stratification comprenant une chambre pneumatique réceptrice de stratification et un piston pneumatique récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification à faible levée ou étan relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston pneumatique, tandis que ladite chambre pneumatique peut être mise en relation sot avec une réserve d'air haute pression soit à l'air libre ou avec une réserve d'air basse pression par au moins une éiectrovanne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un conduit de stratification dont l'extrémité débouchant dans la chambre de combustion du moteu ® combustion interne comporte un déflecteur de stratification. dispositif d'allumage par étincelle et stratification ufe s as ion suivant la présente Invention comprend un tnjecte r de carburant de stratification qui est elle à un réservoir de gaz combustible sous pression .
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification .haute-pression suivant la présente invention comprend un circui d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification comportant un cireuiateur d' omogénéisation, ledit clrculateur étant placé en un point quelconque dudit circuit et brassant un air atmosphérique ou un mélange gazeux que contient ledit circuit en faisant circuler ledit air ou ledit mélange au travers «Judît circuit.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification auta»pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification comportant un échangeur de température air-air de chauffage du circuit d'alimentation qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en puisant de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, ledit air ou mélange gazeux et lesdits gaz d'échappement passant simultanément au travers é ûît échangeur sans se mélanger entr eux>
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification comportant au moins une résistance électrique de chauffage du circuit d'alimentation qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange galeux contenu dans ledit circuit.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une surface inférieure du circuit d'alimentation en ai atmosphérique de la chambre de stratification gui est en fout ou partie revêtu d'un matériau d'isolation thermique.
Le dispositif d'allumage par étincelle t stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification comportant un échangeur de température ir-eau de refroidissement du circuit d'alimentation qui refroidit un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en cédant de la chaleur contenue dans ledit air atmosphérique ou mélange gaz ur â un fluide oaloporieur u contient le circuit de refroidissement do moteur à combustion Interne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pressio solvant la présente invention comprend une chambre de stratification comportant eu moins une entrée et/ou ao moins une sortie tangenfielle(s).
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend un circuit d'alimentation en air atmosphérique de la chambre de stratification comportant au moins une chambre de brassage qui imprime on mouvement turbulent à un mélange gazeux qui est en mouvement dans ledit circuit ou qui fait subir de rapides variations de pression audit mélange gazeux.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une rampe de stratification comportant au moins un soupape de décharge qui s'ouvre au delà d'une certaine pression régnant dans ladite rampe.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une rampe de stratification et/ou une sortie du compresseur de stratification et/ou une chambre de stratification comportant au moins une éleefrovanne de décharge dont la sortie débouche â l'admission du moteur à combustion interne, ou dans un eanister» ou dans on réservoir de stockage.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une sortie du compresseur de stratification qui est reliée a un accumulateur de pression qui stocke un air atmosphérique ou un mélange gazeux préalablement mis sous pression par ledit compresseur, Wft accumulateur communiquant également directement ou indirectement avec la rampe de stratification et la chambre de stratification de sorte à maintenir sous pression ladite rampe et ladite chambre.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente Invention comprend une soupape de stratification à faible levée et une bougie d'allumage qui sont contenues dans un® même cartouche de' stratification vissée dans a culasse du moteur à combustion interne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une bougie d'allumage et une soupape de stratification à faible levée qui sont réalisées dans le même corps de matière.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une bougie d'allumage qui est montée vissée dans la soupape de stratification a faible levée.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend des moyens de reeireulaflon de gaz d'échappement préalablement refroidis dits « EGR externe refroidie » qui sont constitués d'au moins une soupape de piquage d'E© à levée proportionnelle ou d'au moins un volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle ou d'au moins un boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle positionnée sur le collecteur d'échappement du moteur à combustion interne, ladite soupape ou ledit volet ou ledit boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avec un conduit d'alimentation en EGR externe dont f extrémité opposée à celle qui débouche dans ledit collecteur débouch dans le plénum d'admission du moteur à combustion interne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une soupape de piquage d'iGR à levée proportionnelle ou un volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle ou un boisseau de piquage d'EG à rotation proportionnelle positionné sur le collecteur d'échappement qui coopère avec au moins une soupape de contrepression échappement à levée proportionnelle ou avec un volet de contrepression échappement à rotation proportionnelle ou avec un boisseau: de contrepression échappement à rotation proportionnelle que comporte l'une au moins des sorties dudif collecteur.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un rafroldisseur -.d'EGR de stratification gui est un écl angeur haute température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement du moteur à combustion interne, lesdits gaz d' chappement cédant uns p leur chaleur à un fluide ealoporteur que contient le circuit de refroidissement dudlt moteur à combustion interne.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend un refroidlsseur d'EGR de stratification qui est un échangent passe température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le condui d'échappement du moteur à combustion interne, lesdits gaz d'échappement cédant une parti d leur chaleur à un fluide ealoporteur qu contient un circuit d'eau froide indépendant que comporte te moteur à combustion Interne.
Le dispositif d'allumage par étincell et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une rampe de stratification et/ou une sortie du compresseur de stratification et/ou une chambre de stratification qui comporte au moins une soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant permettant de maintenir en température un catalyseur, ladite soupape, vanne ou injecteur pouvant transférer un mélange air-carburant depuis ladite rampe, ou depuis ladite sortie ou depuis ladite chambre vers un conduit d'échappement du moteur à combustion interne, ledit mélange étant introduit par ladite soupape, vanne ou Injecteur dans ledit conduit en un point quelconque dudit conduit placé entre la soupape d'échappement dudit moteur et le catalyseur de post traitement des polluants dudit moteur.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression suivant la présente invention comprend une soupape, vanne ou injecteur de mélange air- carburant de maintien en température de catalyseur qui est reliée à un conduit d'échappement du moteur â combustion interne par un conduit de mélange air- carburant de maintien en température de catalyseur.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente, et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Figure 1 est une vue en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention monté sur un moteur thermique à combustion interne alternatif. T/FR2013/050082
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Figures 2 et 3 sont des vues en cou e schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon ! 'invention, ; soupape de siratlfeatfon respectivement en position fermée puis ouverte, le siège de ladite soupape étant orienté vers l'extérieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne, et ladite soupape pouvant être levée dndlt siège par un vérin hydraulique de stratification mis sous pression par un piston émetteur mû par un aetionneur électrique à soiénoïde. igu es 4 et 5 sont des vues en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention, soupape de straiifoaflon respectivement en position fermée puis ouverte, le siège de ladite soupape étant orienté vers l'intérieur de la chambre de combustion du moteur à combustion interne, et ladite soupape pouvant être levée ëuâû' siège par un vérin hydraulique de stratification mis sous pression par un piston émeteur mû par un acfionneur électrique à solénoïde.
Figure 8 es une vue an coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon linventîon donUa soupape de stratification peut être levée de son siège par une bobina de fil conducteur solidaire de la culasse du moteur à combustion interne, ladite bobine pouvant attirer une palette magnétique solidaire de ladte soupape.
Figura 7 est une vue en coupe schématique du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention dont la soupape de stratification peut être levée de son siège par un empilement de couches piézoélectriques par l'intermédiaire d'au moins un levier qui multiplie le déplacement imprimé par ledit empilement à ladite soupape. Figure 8 Illustre une première variante d'agencement des différents composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute^pression selon l'invention, ledit dispositif étant appliqué à un moteur thermique à combustion interne alternatif à quatre cylindres en ligne suralimenté par turbocompresseur, et ladite variante comportant notamment un circuiateur d'homogénéisation, une soupape de piquage d'EG à levée proportionnelle et une soupape de oontrepresslon écbappement à levée proportionnelle. Figure 8 Illustre une deuxième variante d'agencement des différente composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute^ression selon l'inventa, ledit dispositif étant appliqué à un moteur thermi ue à combustion interne alternatif à quatre cylindres en ligne suralimenté par turbocompresseur, et ladite variante comportant notamment un accumulateur de pression qui stocke l'air atmosphérique ou le mélange gazeux mis sons pression par le compresseur de sf ratification , un injecfeur de carburant de stratification relié à un réservoir de gaz combustible sous pression, un volet de piquag d'EGR à levée proportionnelle, et un volet de confrepresston échappement à levée proportionnelle- Figure 10 Illustre une troisième variante d'agencement des différents composants du dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression selon l'invention, ledit dispositif étant appliqué à un moteur thermique à com ustion interne alternatif à quatre cylindres en ligne suralimenté par tur ocompresseur, et ladite variante comportant notamment un èchangeur de température air-air de chauffage du circuit d'alimentation en air atmosphérique, un boisseau de piquage d'EGR â levée proportionnelle, et un boisseau de contrepresslon échappement à levée proportionnelle. jPescrijption de l r veiii n
On a montré en figure 1 un moteur thermique à combustion interne 1 comportant un dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 suivant la présente invention. le moteur à combustion interne 1 comporte un bloc moteur ou carter cylindre 3 qui comprend au moins un cylindre de combustion 4 fermé pa une culasse 8 et dans lequel se déplace un piston de combustion 5.
Le piston de combustion 5 est monté sur une bielle 8 qui est relié à un vilebrequin ? afin de réaliser la transmission du mouvement du iî piston de combustion 5 à l'intérieur du cylindre de combustion 4>
La culasse 8 du moteur à combustion interne 1 présente une chambre de combustion 9 dans laquelle débouchent d'une part un conduit d'admission i 1 communiquant au moyen d'une soupape d'admission 13 avec un plénum d' dmiss on 19 et d'autre part un conduit d'échappement 10 communiquant par nntermediaire d'une soupape d'éebappernenf 12 m®® un collecteur d'échappement 18 et avec un catalyseur de post-tai ^ en-t des ^polluants 75.
Le moteur à combustion interne 1 comprend en outre m circuit de refroidissement 17.
On a représenté en figures 1 à 10 le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 suivant fa présente invention.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins une soupape de stratification à faible levée 20 maintenue en contact avec un siège 21 par au moins un ressort 22.
La soupape de stratification à faible levée 20 est prévue pou fermer l'extrémité d'un conduit de stratification 3. L'extrémité du conduit de stratification 23 est prévue pour déboucher dans la chambre de combustion § du moteur à co o sfion interne 1 , tandis que ledit conduit, de stratification 23 relie au moins une chambre de stratification 24 à ladite chambre de combustion 9.
Le ressort 22 peut agir directement ou indirectement par le biais d'un solide ou d'un fluide sur la soupape do stratification à faible levée 20, tandis qu'il peut être mécanique quelle qu'en soit la matière, travailler en flexion, en torsion ou en traction, et être par exemple une rondelle « Belevie s, un ressort hélicoïdal ou à lame, une rondelle élastique ondulée ou de toute autre géométrie et être de tout type connu de l'homme de fart.
Selon un mode particulier de réalisation, le ressort 22 peut également être pneumatique en utilisant les propriété de compressibillté d'un gaz, ou hydraulique en exploitant les propriétés de cornpressibilité d'un fluide.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins une bougie d'allumage 25 logée dans la soupape de stratification à faible levée 20, La bougie d'allumage 25 est fixée à la soupape de stratification à faible levée 20 de sorte â être solidaire de ladite soupape dans son mouvement rie translation longitudinale.
Selon un autre mode de réalisation la bougie d'allumage 25 peut être fixée à la culasse 8 du moteur à combustion M 1, ladite soupape de stratification à faible levée 20 se déplaçant alors seule par rapport à ladite culasse et par rapport, à ladite bougie.
La bougie d'allumage 25 comporte des électrodes protubérantes 26 qui sont positionnées dans la chambre de combustion 9 du moteur à combustion interne.
Selon un mode particulier de réalisation, ladite bougie d'allumage 25 peut être identique ou similaire à celles équipant tes moteurs à combustion interne à allumage commandé telles que connue de l'homme de l'art..
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins un actlonneur de stratification 27 piloté par un calculateur ECU que comport le moteur â combustion Interne 1.
L'aetionneur de stratification 27 assure la levée de son siège, le maintient en ouverture et la repose sur son siège 21 de la soupape de stratification à faible levée 20,
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moins une rampe de stratification 23 reliant: la chambre de stratification 24 à la sortie d'un compresseur de stratification 29 dont entrée est reliée directement ou indirectement â un conduit d'alimentation en air atmosphérique de sfraiïficattoo 30.
Ladite rampe de stratification 28, ledit compresseur de stratification 29 et son entrée et sa sortie, et ledit conduit, d'alimentation 30 forment communément un circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24, et ladite chambre faisant elle-même partie intégrante éudlî circuit 2.6
On note que le compresseur de stratification 29 peut être de tout ty e c nnu de l'homme de l'art, u ledit compresseur soit â cylindrée f xe et? à cylindrée variafotes a ston{s), à palettes, à vis lubrifiées ou non, mono»éfagé} bi-étagè ou molli étagé, avec refroidissement Intermédiaire eu non.
Selon l mode choisi pour réaliser le dispositif .d'allumage -par étincelle et stratification haute-pression 2 selon l'Invention, ledit compresseur de stratification 29 peut notamment être fixé directement ou Indirectement sur le moteur à combustion Interne 1 et être entraîné mécaniquement par un vilebrequin 7 que comporte ledit moteur par au moins on ignon ou par au moins une chaîne ou par au moins une courroie 32 par l'intermédiaire d'une transmission â rapport fixe ou variable, ou électriquement via un alternateur entraîné par ledit vilebrequin qui produit le courant, nécessaire à un moteur électri ue entraînant ledit compresseur, l'énergie électrique produite par ledit alternateur éteint ou non préalablement stockée dans une batterie.
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend au moine un injectent de carburant de stratification 33 piloté par le calculateur EGO du: moteur à combustion interne 1„
Ledit injeeteur de carburant de stratification 33 peut produire un jet de carburant à l'intérieur du circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24, en un endroit quelconque dudii circuit.
Ledit injeeteur de carburant de stratification 33 peut injecter un carburant liquide ou gazeux et peut être a étage simple ou à étages multiples, à solénoïde ou piézoélectrique, ou - de manière générale - de tout-type- connu de l'homme de Pari
Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification tente-pression 2 comprend au moins des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « d'EGB externe refroidie s* pilotés par le calculateur ECU, lesdits moyens de recirculalion de gas d'échappement préalablement refroidis 40 permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne 1 puis de réintroduire lesdits gaz â l'admission dudk moteur après avoir préalablement refroidi lesdits §az au moyen d' u moins un refroidisseur 41. Le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend une soupape de stratification à faible levée 20 dont le siège 21 présente une portée qui est orientée vers l'extérieur de la chambre de combustion 0 du moteur à combustion interne 1 de sorte que l'actionneur de stratification 27 ne peut lever ladite soupape âuùi'î siège qu'en éloignant ladite soupape de ladite chambre (figures 2 et 3).
Selo un autre mode de réalisation le dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression 2 comprend une soupape de stratification à faible levée 20 dont le siège 21 présente une portée qui est orientée vers l'Intérieur de la chambre de combustion S du moteur à combustion interne 1 de sorte que l'actionneur de stratification 27 ne peut lever ladite soupap à dû' siège qu'en rapprochant ladite soupape de ladite chambre (figures 4 et 6)
On note que facisonneur de stratification 27 est constitué d'un vérin hydraulique de stratification 38 comprenant une chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 et un piston hydraulique récepteur de stratification 38, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification â faible levée 2Ôt ou étant relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston hydraulique.
Ledit piston hydraulique récepteur de stratification 38 peut comporter des joints pour réaliser une éianchéité avec un cylindre avec lequel il coopère.
La chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 est reliée à une chambre hydraulique émettrice de stratification 42 par au moins un conduit 43, le fluide hydraulique contenu dans ladite chambre hydraulique émeftrice 42 pouvant être mis en pression par un piston hydraulique émetteur de stratification 44 lorsque ce dernier comprime ledit fluide sous faction d'un acfionneur électrique de stratification 43.
Ledit piston hydraulique émetteur de stratification 44 peut: comporter des joints pou réaliser une étaoehéité avec un cylindre avec lequel il coopère,
L'actionneu électrique de stratification 45 du dispositif d'allumage par étincelle et stratification hante-pression 2 est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur 46 qui attire un noyau ou palette magnétique 47 lorsque ladite bobiné 46 es! traversée par un courant électrique, de sorte ue ledit noyau ou palette 47 pousse te piston hydraulique émetteur de stratification 44 via des moyens de tra smi sion de noyau ou palette 48 afin.. e: ledit piston 44 comprime te fluide hydraulique contenu dans la chambre hydraulique émeltrice 42 (figures 2 et 3),
Selon une variante de réalisation, non représentée, iacflonneo électrique de stratification. 45 peut être constitué d'au moins un empilement de couches piézoélectri ues dont ί épaisseur varie lorsqu'elles sont soumises au passage d'un courant électrique d sorte que ledit empilement pousse le piston hydraulique émetteur de stratification 44 vi des moyens de transmission d¾mpilement de couches piézoélectrique afin que ledit piston 44 comprime le fluide hydraulique contenu dans la chambre hydraulique êrneftrlc 42, Les moyens de transmission de noyau ou palette 48 de l'aefionneur électrique de stratification 45 sont constitués d'une tige de poussée de piston hydraulique émetteur de stratification 49 (figures 2 à 5)>
Selon un mode de réalisation non représentée, la chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 de Pactiooneyr de stratification 27 peut être reliée soif à un réservoi de fluide hydraulique d'asservissement haute pression., soif à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression par au moin une électrovanne haute pression et/ou par au moins une électrovanne basse pression.
Le réservoir de fluide hydrauliqu d'asservissement haute pression est mis sous pression par une pompe hydraulique d 'asservissement, ladite pompe transférant un fluid ydraulique prélevé dans le réservoir de fluide hydrauliqu d'asservissement bass pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression.
La chambre hydraulique réceptrice de stratification 37 de l'actionneur de stratification 27 est reliée directement ou indirectement à un circuit de graissage sous pression 14 que comporte le moteur â combustion interne 1 par un clapet anti-retour 16, ledit clapet permettant à un fluide hydraulique: contenu dans ledit circuit d'aller dudii circuit vers ladite chambre, mais non linverse (figures 2 à 5) On note que ledit clapet anti-retou 15 a pour fonction de réapprovisionner en fluide hydraulique ladite chambre hydraulique réceptrice de stratification 3? lorsqu'une fuie est survenue dans ladite chambre, ou de compenser les pertes en fluide hydraulique de ladite chambre consécutives à la fuite volontaire que constitue le conduit à perte de charg 16 que comporte selon un mode particulier de réalisation le dispositif selon l'invention.
La chambre hydraulique réceptrice de stratification 3? de l'actionneur de stratification 2? est reliée directement ou indirectement à un circuit de graissage sous pression 14 que comporte te moteu à combustion interne par un conduit â perte de charge 18, ledit conduit étant de section faible et/ou de grande longueur relativement à sa section, et/ou comportant un forme Intérieure non propice à rétablissement de l'écoulement laminaire entre ledit circuit et ladite chambre d'un fluide hydraulique contenu dans ledit circuit ei oo ladite chambre.
On ren arqoe que ledit conduit à perle de charge 16 a pour fonction d laisser le fluide hydraulique passer en relativement grande quantité de ladite chambre 37 audit circuit 14 ou inversement sur une base de temps longue pendant les phases de montée ou de descente en température du moteur à combustion interne 1, tandis que ledit fluide hydraulique ne peut s'échapper qu'en très petites quantités pour aller d ladite chambre 37 vers ledit circuit 14 «'agissa t des bases de temps courtes caractérisées par le délai entre deux cycles d'ouvedure-fermeture de la soupape de stratification à faible levée 20 selon l'invention.
En figure 8.. on a représenté un mode de réalisation de l'actionneur de stratification 2? qui est constitué d'une bobine de fil conducteur 50 solidaire de la culasse 8 du moteur à combustion interne 1 , ladite bobine attirant une palette magnétique 51 lorsque ladite bobine est traversée par «n courant électrique, de sorte que ladite palette 51 déplace en translation longitudinale la soupape de stratification à faible levée 20 avec laquelle elle est reliée.
On a montré eu figure 7, un autre mode de réalisation de l'actionneur de stratification 2? qui est constitué d'un empilement de couches piézoélectriques 52 dont: l'épaisseur varie lorsqu'elles sent soumises au passage d'un courant: électrique^ de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la soupape de stratification â faible levée 20 avec laquelle il est relié- L'empilement de couches piézoélectriques 52 est relié à la soupape de stratification â faible levée 20 par llntermédiaira. d'au moins un levier 63 qui multiple le déplacement imprimé par ledit empilement â ladite soupape.
Ledit levier 53 peut être constitué par exemple d'une rondelle constituée d'une succession de petits leviers reliés entre eux eireuiairemeni chaque petit lev er prenant appui sur te sommet de ^empilement de couehes piézoélectriques 52 d'une part., et sur la soupape de stratification à faible levée 2Û d'autre port
Selon un mode de réalisation non représenté, Facfionneur de stratification 27 est constitué d'un vérin pneumatique de stratification comprenant une chambre pneumatique réceptrice de stratification et un piston pneumatiqu récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification a faible levée 20 ou étant relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston pneumatique tandis que ladite chambre pneumatique peut être mise en relation soit avec une réserve d'air haute pression soif à l'air libre ou avec une réserve d'air basse pression par an moins une élecfrovanne.
On remorque que l'extrémité du conduit de stratification 23 débouchant dans la chambre de combustion 9 du moteur â combustion Intern 1 comporte un déflecteur de stratification 54 (figures 4 et 5).
Ledit déflecteur 54 permet de canaliser le flux de mélange carburé expulsé depuis la chambre de stratification 24 ver la chambre de combustion S de sorte à ce que ledit mélange soit animé de mouvements turbulents autour des électrodes 26 de la bougie d'allumage 25, lesdits mouvements étant de nature à faciliter le déclenchement et le développemen de la combustion dudlt mélange lorsqu'un arc électrique est produit aux bornes de ladite bougie 25 par le passage entre lesdltes électrodes 28 d'un courant électrique à haute tension.
Egalement, on note que l'injecteur de carburant de stratification 33 est relié à un réservoir de gaz combustible sous pression 55 (figure 9).
Ledit ga peut être injecté par ledit Injecteur 33 et peut être par exemple du gaz naturel comprimé,: ou tout autre gai combustible utilisable par les moteurs thermiques à combustion interne alternatifs. On a représenté en figures 8 et 10 te circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 comportant un clreulateur diiomogênéisatfen 56. ledit ciroufateur d'homogénéisation 56 est placé en un point quelconque dudif circuit d'alimentation 31 et brasse un air atmosphérique ou un mél nge gazeux que contient ledit circuit en faisant circuler ledit air ou ledit mélange au travers d t circuit
Le circuit: d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 comporte un échangeur de température ai -air de chauffage 57 du circuit d'alimentation 31 qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en puisant de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1 : ledit air eu mélange ga eux et lesdits gaz d'échappement passant simultanément au travers dudit échangeur 57 sans se mélanger entre eux (figure 10).
Le circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 d la chambre de stratificatio 24 comporte au moins une résistance électrique de chauffage du circuit d'alimentation, non représentée, qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit.
Selon un mode particulier de réalisation, la surface intérieure du circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 peut être en tout ou partie revêtu d'un matériau d'isolation thermique qui peut être de l céramique, de l'air, ou tout autre moyen d'isolation thermique connu de l'homme de fart.
En figure 9t on a montré le circuit d'alimentatio en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 qui peut comporter un échangeur de température air-eau du circui d'alimentation 58 qui refroidit un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu dans ledit circuit en cédant de la chaleur contenue dans ledit air ou mélange gazeux ê un fluide caloporteur que contient un circuit de refroidissement 17 que comporte le moteur à combustion interne 1, On note que selon un mode de réalisation la chambre de stratification 24 peut comporter au moins une entrée et/oy au moins une sortie taegenfîelle(s) de sorte que adite entrée et/ou sortie permet d'imprimer un mouvement four illonnaire à fair atmosphérique ou au mélange gazeux rovenant de la 5 rampe de stratification 28 lorsque ledit air ou mélange est introduit dans ladite chambre.
On rem r u que te circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24 peut comporter au moin une oh ambre de0 brassage qui imprime un mouvement turbulent à un mélange gazeux qui est en mouvement dans ledit circuit ou qui fait subir de rapides variations de pression audit mélange.
Ladite obam re de brassage peut ar exemple réaliser un effet. « \%nf.uri » de5' sorte à favoriser Péva orafen du carburant contenu dans ledit mélange d'une part, et le brassage dudft mélange d'autre part.
On a illustré en figure 10 la rampe de stratification 20 qui comporte au moins une soupape de décharge 59 qui s'ouvre au delà d'une certaine pression0 régnant dans ladite rampe,
L sortie de ladite soupape de décharge S9 pouvant déboucher ~ selon un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention - dans le pl num d'admission 19 ou dans le circuit d'échappement 10 du moteur à combustion5 interne 1, ou à l'air libre.
La rampe de stratification 28 et/ou la sortie du compresseur de stratification 29 et/ou la chambre de stratification 24 comporte au moins une éleetrovanne de décharge, non représentée, dont la sortie débouche à l'admission du moteur à0 combustion interne 1, ou dans un eanisier, ou dans un réservoir de stockage également non représenté.
On note que ladite électrovanne peut être actionnée en ouverture lor de l'arrêt du moteur à combustion interne 1 de sorte ue ledit canister ou ledit réservoir$ stocke essentiel des vapeurs d 'hydrocarbures contenues dans ladite, rampe de stratification 28 et/ou ladite sortie du compresseur de stratification 29 et/ou ladite chambre de stratification 24 et lesdites vapeurs étant brûlées lors d' n redémarrage ultérieur dudit moteur,, ou de sorte que fesdiîes vapeurs soient brûlées immédiatement par ledit moteur lorsqu'elles sont expulsées è f admission dudft moteur par ladite étectrovanne.
On remarque en figure 9 que la sortie du compresseur de stratification 2§ es! reliée à un accumulateur de pression 60 qui stocke un air atmosphérique on un mélange gazeux préalablement mis sous pression par ledit com resseur, ledit accumulateur 80 communiquant également directement ou Indirectement avec la rampe d stratification 2.8 et la chambre de stratification 24 de sorte à maintenir sous pression ladite rampe et ladite chambre.
Ledit accumulateur de pression 60 permet notamment de stabiliser la pression régnant dans ces organes dans le cas où » par exemple - le compresseur de stratification 29 comporte un piston unique tournant à vitesse réduite, cette configuration générant des onde de pression de forte amplitude à l'Intérieur desdif organes,
On note que selon un mode particulier de réalisation la soupape de stratification à faible levée 20 et la bougie d'allumage 25 peuvent être contenues dans une même cartouche de stratification 61 vissée dans la culasse 8 du moteur à combustion Intern i (figures 2 et 3).
Ladite cartouche de stratification 81 peut - selon un mode particulier de réalisation du dispositif suivant l'invention ~ contenir tout ou partie de Îaet ionneur de stratification 27 et ses éventuelles entrée et sorties de fluides, présenter des entrées et sorties pour l'air atmosphérique ou le mélange carburé véhiculé par le circuit d'alimentation en air atmosphérique 31 de la chambre de stratification 24, et comporter un ou plusieur Joints ou segments 82 assurant rètanehélté entre ladite cartouche 61 et ladite culasse 8, le segment le plus proche de la chambre de combustion 8 du moteur à combustion interne 1 assurant également le refroidissement de ladite cartouche.
On note que la bougie d'allumage 25 et la soupape de stratification à faible levée 20 peuvent être réalisées dans le même corps de matière.
Selon un mode de réalisation, la bougie d'allumage 26 est montée vissée dans la soupape de stratification à faible levée 20. Selon cette configuration ladite soupape peut comporter dos mo ens qui la bloquent on rotation par rapport a la culasse 8 du moteur à combustion interne 1 pour faciliter te montage-démontage et le serrage-desserrage de ladite tagie 25 dans ladite soupape de stratification à faible levée 2ÛS ladite bougie se montant alors dans ledit moteur de manière Identique à toute bougie d'allumage telle que connue de l'homme de fart.
On a représenté en figures 8 à 10 les moyens de recireulafion de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « EGR externe refroidie » du dispositif d'allumage par étincelle et stratification Naute-pression 2 suivant la présente Invention,
Les moyens de recireniatlon de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « EGR externe refroidie s sont constitués d'au moins une soupape de piquage û'EGR à levée proportionnelle 83 ou d'au moins un volet de pi uage d'EGE à rotation propodîonneite 64 ou d'au moins un boisseau de piquage d ' EGR à rotation proportionnelle 85 positionnée sur le collecteur d'échappement 18 do moteur à combustion interne 1, ladite soupape ou ledit volet ou ledit boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avec un conduit d'alimentation en EGR externe 66 dont l'extrémité opposée à celle qui débouche dans ledit collecteur débouche dans le plénum d'admission 19 û ûiï moteur. La soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle 63 ou le volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle 64 ou le boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle 85 positionné so te collecteur d'échappement 18 coopère avec au moins une soupape de oonfrepression échappement à levée proportionnelle 87 ou avec un volet de contrepression échappement à rotation proportionnelle 68 ou avec un boisseau d oontrepreesion échappement à rotation proportionnelle 89 que comporte l'une au moins des sorties dudil collecteur,.
Le refroidisseur d! EGR de stratification 41 peut être un échangeur hante température m-e&u du conduit d'alimentation e EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion ïr erne 1 ; lesdifs gaz cédant une partie de leur chaleur â un fluide caioportaur que contient le circuit de refroidissement 1? duclit moteur.
Le refroldlsseur d'EGR de stratification 41 peut tre un échangeur basse température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'éc appement prélevés dans le conduit d'échappement 10 du moteur à combustion interne 1 , lesdits gaz cédant une partie de leur chaleur â un fluide cafoporteur que contient un circuit d'eau froide Indépendant que comporte le moteu à combustion interne..
On observe qm ledit circuit d'eau froide peut être celui du refroidisseur d'air de suralimentation que comporte ledit moteur, un te! circuit étant connu de l'homme de l'art
On a illustré en figure S la rampe de stratification 28 et/ou la sortie du compresseur de stratification 29 et/ou la chambre de stratification 24 qui comporte au moins une soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant 76 permettant de maintenir en température le catalyseur 76, ladite soupape, vanne ou injecteur 76 pouvant transférer un mélange air-carburant depuis ladite rampe 28, ou depuis ladite sortie ou depuis ladite chambre 24 vers le conduit
Figure imgf000036_0001
10 du moteur à combustion interne 1 , ledit mélange étant introduit par ladite soupape, vanne ou Injecteur 76 dans ledit conduit 10 en un point quelconque udit conduit placé entre la soupape d'échappement 12 dudit moteur et le catalyseur de posf traitement des polluants 75 éudït moteur 1 ,
Ledit mélange peut ainsi et si nécessaire être introduit dans ledit conduit d'échappement 10 une fois que ledit catalyseur de post traltarnen! des polluants 75 a atteint une température de fonctionnement lui permettant au moins d'opérer avec un rendement suffisant, et ceci afin que ledit mélange soit brûlé dans ledit catalyseur 75 de sorte que ce d mr soit ma ntenu à une température suffisante pour qu'il conserve un bon rendement de conversion des gaz polluants en gaz non-polluants,
La soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant (76) de maintien en température de catalyseur (75) est reliée au conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1) par un conduit de mélange air-carburant de maintien en température de catalyseur (77), ledit conduit de mélange 77 pouvant également comporter une canule on bride d'isolation 70 qui évite que ledit :çaodu¾ 77 n'atte gne une température trop élevée. onc ionnement de l'invention
Le dispositif d'allumage selon firwention opère selon au moins les modes suivants ;
·* Combustion d'une charge pilote st ciiiométrique seule, la charge principale ne contenant en pratique ni OKvgéne ni carburant mais seulement de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR inte te chaude ;
* Combustion d'une charge pilote s eeehiométn ue u ensuite allume une charge principale sto¾cbiométrique fortement diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR Interne chaude ;
« Combustion d' charge pilote stceclilométhque qui ensuite allum une charge principale stcaeh ioméfnq e peu ou pas diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR interne chaude ;
* Combustion û'um charge stoschlométrique princi ale seule qui est fortement, peu ou pas diluée avec de l'EGR externe refroidie et/ou de l'EGR interne chaude.
Selon un mode particulier de sa réalisation et de son utilisatio , le dispositif d'allumage selon l'Invention fonctionne comme suit, par exemple lorsqu II est mis en oeuvre sur un moteur thermique à combustion Interne alternatif à quatre cylindres, comme illustré sur les Figures 8 à 10 :
Phase de pressurisation de la rampe de straiîfîeation 28 : le démarrage du moteur 1 s'effectue comme s'il s'agissait d'un moteur à l'état de l'art à Injection muËipolnis, le dispositif d'allumage 2 selon l'invention n'étant pas utilisé â ce stade, sauf s'agissanf de la bougie d'allumage 2 S qu'il comporte.
Etant directement entraîné par le vilebrequin 7 du moteur selon cet xem le, le compresseur de stratification 29 est mi en action on même temps que ledit vilebrequin et aspire de l'air propre prélevé en sortie du boîtier de filtratlon d'air 70 dudlt moteur.
Selon ce mode particulier de réalisation, un injecteur 33 pulvérise du carburant à l'admission dudit compresseur de stratification 20 dans de telles proportions u'un mélange air-essence stœehiométrk|ue est refoulé à la sortie dudit compresseur, directement dans la rampe de stratification 28,
Parallèlement à faction du compresseur de sfrairlcation 29, le circulaieur d'homogénéisation 58 fait circuler le mélange air~essen sîœchiométrtque successivement au travers de la rampe de stratification 28, au travers des différente chambres de stratification 2:4 que comporte chaque cylindre de combustion 4 du moteur à combustion interne 1 comme prévu par l'invention, puis au travers du conduit retour d'homogénéisation 71 de sorte â revenir audit eirculateur e â recommencer ce même circuit tant que ladite rampe 28 est pressurisée et que I© moteur à combustion interne est en marche.
Le brassage opéré par le circulateur d'homogénéisation 58 sert à réduire la condensation de l'essence conten ue dans le mélange air-essence sICBChiométri ue sur les parois Internes de la rampe de stratification 28 et des chambres de stratification 24, ledit: mélange étant sous pression et donc, pe favorable au maintien de l'essence â l'état vapeur.
Ledit brassage a également pour fonction de forcer le mélange air-essence sf chiométriqoe a rester homogène et à température proche de celle desdites parois ladite température étant inférieure à la température d'auto-infiammation û û t mélange, et die nettoyer lesdites parois notamment en re-diluant les éventuels résidus d'essence fixés sur lesdites parois et résultant d'usages précédents du dispositif 'd'allumage selon l'invention.
Sous faction du compresseur de stratification 29, la rampe de stratification 28 monte en pression Jusqu'à atteindre une pression supérieure à la pression qui règne dans la chambre de combustion 9 du moteur à combustion interne 1 lorsque le piston 5 de ce dernier atteint sa tin de course de compression, juste avant l'allumage de la charge contenue dans ladite chambre. Une fois ladite rampe pressurisée, 1e dispositif d'allumage selon l'invention est prêt à sfrafifier la charge dudit moteur, ce qui s'opère comme suit. :
Phase de .démarrage Je fa stratification :
Quelques degrés de rotation de vilebrequin 7 du moteur avant le déclenchement de l'allumage par étincelle de la charge efoechsométrique principale contenue dans la chambre de combustion 9 d dit moteur au moyen de la bougie d'allumage 25, un courant électrique est envoyé x bernes de la bobine 48 de l'actionneur électrique de stratification 45 (figure
Le noyau magnétique 4? dudît actionneur est alors attiré par ladite bobine et se délace en direction de celle-ci en poussant su le piston r^drauli ue émetteur de stratification 44 ce dernier pressurisant alors la chambre du vérin hydraulique de stratification 36 en comprimant le fluide hydraulique que contient ledit vérin,.
La soupape de stratification â faible levée 20 se lève alors de quelques centièmes de millimètres voire de l'ordre d'un dixième de millimètre de son siège 21 sous l'effet de la poussée du piston de vérin hydraulique de stratificatio 36, et une fraction du mélange carburé sous pression contenu dans la rampe de stratification 28 et plus précisément dans la chambre de stratification 24 s'échappe vers la chambre de combustion 9 du n efeur 1 «
En s'échappent ledit mélange est agité d'un mouvement turbulent fout en restant confiné dans un petit volume centré autour des électrodes 28 de la bougie d'allumage 25, ladite bougie étant fixée centrée sur la soupape de stratification à faible levée 20, et ledit mélange constituant la charge pilote sfosehloniéf ri ue (figure 3).
Une fois que la quantité de mélange recherchée a été transférée depuis la chambre de stratification 24 vers la chambre de combustion 8 en formant la charge pilote, la bobine 6 de l'actionneur électrique de stratification 45 cesse d'être alimentée en courant éleetriques le noyau magnétique 47 dudit actionneur est repoussé dans sa position initiale par le piston hydraulique émetteur de stratificatioe 44 oe dernier étant lui-même repoussé par le fluide hydraulique contenu dans le vérin hydraulique de stratification 36. ta soupape de stratification à faible levée 20 revient alors n position fermée sous faction des rondelles « Belleville » qui en constituent le ressort de rappel 22 et maintiennent le vérin hydraulique de stratification 38 sous pression lorsque ladite soupape est ouverte. L'allumage de la charge pilote intervient alors, un courant haute tension étant appliqué aux bornes de la bougie d'allumage 26 de sorte à former un arc électrique entre les électrodes 26 de ladite bougie. La charge pilote étant stœcMoméfrlque et animée d'un fort mouvement turbulent, celle-ci s'enflamme rapidement, puis constitue un volume sensiblement sphéhque chaud qui se dilate rapidenienl sous l'effet de la température pour former un front de flamme sensiblement troncesphérique de grande surface en contact avec la charge principale, laquelle s'enflamme également rapidement car la distance restante à parcourir par la flamme pour brûler Intégralement ladite charge principale est courte. Une fols établi ce mode de combustion par charge pilote et charge principale, les moyens de recireulafion de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 dits « EGR externe refroidie » entrent en action comme suit :
Phase de dilution d la p afqe avec de i'EGR externe refroidie :
Pour recirculer les gaz d'échappement, les moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis 40 selon l'invention et selon le présent exemple de réalisation peuvent comporter une soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle 63 positionnée sur un collecteur d'échappement 18 qui réunit les sorties d'échappement des cylindres A et B du moteur â combustion interne 1 et que comporte ledit moteur, l d te soupape de piquage 63 coopérant avec une soupape de conf epression échappement à levée proportionnelle 6? positionnée â la sortie dudit collecteur 18.
Lorsque la soupape de piquage d'EGR 83 est entièrement ouverte et ladite soupape de contrepression échappement 87 entièrement fermée, l'intégralité des gaz d'éohappernerrf des cylindres A et B est réintroduite dans le plénum d'admission 19 du moteur â combustion Mer 1 via fa soupape de piquage 83 et le conduit d'alimentation en EGR externe 88 ce dernier comportant un refroidlsseur air/eau d'EGR externe à eau chaude 72 ~~ c'est à âm dont l'eau est celle qui refroidit ledit moteur lui-même - dans lesquels passent lesdits gaz pour subir une première baisse de température, ces derniers passant ensuite dans un refroidlsseur air/eau â eau froide 73 que contient le plénum d'admission 19 pour subir une deuxième baisse de température, ce dernier refroidlsseur servant également à refroidir l'air de suralimentation dudit moteur lorsque celui-ci est suralimenté par son turbocompresseur 74 (Figur 8)* Selon cette cenftgu ration et ce réglage, l'air admis à l'entrée du moteur 1 contient
Figure imgf000041_0001
cinquante pourœni d'EGR e est à température supérieure de quelques degrés seulement à celle de l'air ambiant On déduit aisément de cet arrangement qu'il est possi le de faire fonctionner le moteur entre zéro et cinquante po feerr d'EGR externe refroidie en faisant varier la levée respective des soupapes de piquag cTE.GR 63 et de eontrepresslon échappement 6? que comporte le collecteur d'échappement 18 des sorties d'échappement des cylindres A et 8, le taux d'EGR, approprié étant à tout moment réglé par le calculateur de gestion du moteur ECU sur un critère de meilleur rendement énergétique et d limite d stabilité de combustion dudit moteur.
On remarque qu lorsque le turbocompresseur 74 du moteur 1 est utilisé pour suralimenter ce dernier, les soupapes de piquage d'EGR 63 et de eontrepression échappement 87 sont réglées de sorte que suffisamment d'énergie soit laissée dans les gaz d'échappement peur que la turbin du tur ocompresseur entraîne le compresseur centrifuge que comporte ledit turbocompresseur dans les conditions recherchées.
Cette; nécessité de réduir le taux d'EGR pour privilégier l'énergie disponible pour ladite turbine d'auta t moins d'impact négatif sur le rendement final du moteur que celui-ci est à taux de compression variable et ne nécessite que peu ou pas d'EGR e terne refroidie é pleine charge pour maîtriser le cliquetis de combustion et/ou pour délivre un rendement énergétique élevé.
On remarque que lorsque le moteur 1 fonctionne sons de forts faux d'EGR externe refroidie, la combustion ordinairement difficile voire impossible a initlallser en l'absence du dispositif d'allumage 2 selon l'Invention est rendue possible dans de bonnes conditions par ledit dispositif,
E n effet, l'initialisation de la combustion de la charge principale sfoschlometrique fortement diluée à PEGR externe refroidie est assurée par le front de flamme de grande surface développé en périphérie de la charge pilote et mis en contact avec ladite charge principale. Dans ce contexte, ladite c arge principale Me rapidement sous l'effet premièrement, de la compression générée par te combustion de la charge pilote ladite compression augmentant l'enthalp e de ladite charge principale restant à briller, deuxièmement, de la surface de contact large exposée â la flamme et troisièmement, de la distance faible restant à parcourir par ladite flamme pour brûler È'fntégralrfé de ladite cbargo principale.
Etant fortement di!yêe avec de l'EGR externe froid, la température mo enne de la charge dorant la combustion est fortement abaissée réduisant simultanément la sensibilité au cliquetis du moteur et les pertes thermiques ans: parois. Il est alors possible de déclencher l début de combustion d la charge au moment optimal sur un critère de rendement maximal;: et d'augmenter le taux de compression du moteur que celui-ci soi fixe ou variable, pour augmenter le rendement thermodynamique de la détente des gaz ,
On note que dans le cas d'un moteur à fau de compression variable, la teneur moyenne en EGR externe refroidie de la charge peut avantageusement être augmentée parallèlement au taux de compression, l'augmentation dudît taux étant simultanément favorable à la stabilité de la combustion sous fort fau d'EGR externe refroidie et au rendement thermodynamique de détente des gaz.
Selon le mode de réalisation non limitatif du dispositif d'allumage 2 selon l'Invention tel qu'il vient d'être décrit, le piston de vérin hydraulique de stratification 38 coopère avec un clapet anti-retour 16 et un conduit à perte de charge 18,
Ces deux organes ont pour fonction de permettre au fluide hydraulique contenu dans la c ambre hydraulique réceptrice 37 du vérin hydraulique de stratification 38 de se dilater sur une base de temps longue lors de la montée en température du moteur 1 en laissant fuir le volume excédentaire de fluide hydraulique par le conduit à perte de charge 18, et de se contracter ~ toujours sur une base de temps longue - lors de baisses de températures udit moteur via le clapet, anti-retour 16 et le conduit à perte de charge 16.
Le clapet anti-retour 15 a en outre poor fonction de réapprovisionner en fluide hydraulique la chambre hydraulique réceptrice 37 du vérin hydraulique de stratification 36 à chaque cycle d Ouverture-fermeture de la soupape de stratification à Mbte levée 20» et ceci pour p&met d'éventue es fuites intervenant possiblement au niveau du piston hydraulique récepteur 38 du vérin hydraulique de stratification 38 d'une part, et pour compenser la fuite volontaire que co sttue inévitablement le conduit â perte de cha s© 1b d'autre pari
On remarque que l longueur, la section et la forme du conduit à perte de charge 18 sont prévues pour permettre à la fois la compensation de la dilatatlon-rèu'actation de l'huile due aux variations de température su une base d temps longue, et pour perturber le moins possibl le fonctionnement do la soupape de stratification à faible levée 20 sur une hase de temps courte, cycle- à-cycle.
Il est â noter qu'une fois réalisée la h se de pressurisation de la rampe de stratification 28, les phases de stratification puis de dilutio de la charg avec de l'EGR externe refroidie peuvent être différées dans le temps de sorte â laisser le carburant stocké dans ladite rampe lors du dernier sai© du moteur à combustion interne 1 repasser à l'état de vapeur consécutivement â la montée en température des parois internes de ladite rampe et au brassage opéré pa le oirouiateur d'homogénéisation 56,
Ce différé permet également de réserver temporairement toute l'énergie contenue dans les gaz d'échappement du moteur au réchauffage du catalyseu 3-voies dudit moteur avant de diluer la charge dndit moteur avec de l'EGR externe refroidie.
On observe qu le dispositif d'allumage 2 selon l'invention peut autoriser le déclenchement de la combustion d'un même cycle moteur selon deux modes distincts, le premier mode étant un allumage commandé par étincelle et s'adressait! à la charge pilote, tandis que le second mode est un allumage déclenché par compression selon les principes proposés par la CM et HCC! et s'adresse à la charge principale.
Selon cette stratégie d'utilisation du dispositif d'allumage 2 selon l'invention, l'EG externe refroidie peut être en tout ou partie remplacée par de l'EGR interne chaude de sorte que sort réunies pour la charge principale les conditions de température, de pression et de composition nécessaires au bon déclenchement de sa combustion en CÂI ou HCCI, On note que ledit déclenchement de la combustion d'un même cycle moteyr selon lesdlts deux modes distincts est mieux maîtrisable s'il est mis en oeuvre sur un moteur à taux de compression variable.
Selon un mode particulier d'utilisation du dispositif d'allumage 2 selon l'invention, le moteur à combustion interne peut avantageusement comporter un dispositif pour piloter l'ouverture et/ou l fermeture et/ou la levée de ses soupapes d'admission 13 et/ou d'échappement 12, en plus ou non du faux de compression variable.
Ce mode particulier d'utilisation permet notamment d'anticiper la fermeture de la soupape d'admission 13 lors de la course d'admission do piston de combustion 5 du it moteur 1 afin d'en réduire les pertes par pompage résiduelles à faible charges.
Cette dernière stratégie permet par exemple de prévoir on rapport volumétrlcfue très élevé pour ledit mofeor 1 , dont le taux le taux de détente très élevé des gaz est favorable à un rendement thermodynamique élevé.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle ne li it nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par fout autre équivalent

Claims

Figure imgf000045_0001
Dispositif d'allumage par étincelle et stratification baute-pression pour moteur à combustion interne (1), ledit moteur comprenant une culasse (8) pourvue d'au moins une oliambre de combustion (9) dans laquelle débouche un coudait d'admission (11) communiquant avec un plénum d'admission (1 )5 et un conduit d"éc .app€¾tienï (10) communiquant avec un collecteur d'échappement (18) et un catalyseur de post traitement des polluants {?§}, ledit moteur comprenant en outre un circuit de graissage sous pression (14}; un circuit d refroidissement (1?) et un calculateur ECU, caractérisé m m qu'il comprend :
»
Figure imgf000045_0002
au moins une bougie d'allumage (25) logée dans la soupape de stratification â faible levée (20), ladite bougie comportant des électrodes protubérantes (28) positionnées dans la chambre de combustion (9) du moteur ( ) ; au moin un actionneur de stratification (27) piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion interne (1), ledit actionneur assurant la levée de son siège (21), le maintient en omert et la repose sur son siège de la soupape de stratification à faible levée (20);· au moins une rampe de stratification (28) reliant la chambre de stratification
(24) à la sortie d'un compresseur de stratification (28) dont l'entrée est reliée directement ou indirectement à un conduit d'alimentation en air atmosphérique de stratification (30), ladite rampe,, ledit compresseur et son entrée et sa sortie, et ledit conduit d'alimentation formant communément un circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la c ambre de stratification (24), s! ladite chambre faisant e e-mêrr partie intégrante cli dit circuit ;
« au moins un injecteur de carburant de stratification (33) piloté par le calculateur ECU du moteur à combustion interne (1)f ledit injecteur pouvant produire un jet d carburant à l'intérieur du circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (2:4), en un endroit quelconque dudif circuit :
« au moins des moyens de recirculation de gaz d'échappement préalablement refroidis (40) dits « EG externe refroidie » pilotés par t calculateur ECU du moteur à combustion interne (1), lesdits moyens permettant de prélever des gaz d'échappement dans le conduit d'échappement (10) éu(M moteur puis de réintroduire lesdits gaz a l'admission dudit moteur après avoir préalablement refroidi lesdits gaz .au moyen d'au moins un refroidisseur (41).
Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1r c ractérisé en ce qm la bougie d'allumage (25) est fixée à la soupape de stratification à faible levée (20) de sorte à être solidaire de ladite soupape dans son mouvement de translation longitudinale.
Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce ue la bougie d'allumage (25) est fixée à la culasse (S) du moteur à combustion interne (1) ladite la soupape de stratification à faible levée (20) se déplaçant seule par rapport à ladite culasse et par rapport à ladit bougie.
Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé ers ce ^ue le siège (21) de la soupape de stratification à faible levée (20) présente une portée qui est orientée vers l'extérieur de la chambre de combustion (S) du moteur à combustion interne (1) de sorte que iacflonneur de stratification (27) ne peut lever ladite soupape dudit siège qu'en éloignant ladite soupape de ladite chambre. 5, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion interne suivant l revendication 1, caractérisé m .. qm te siège (21) de la soupape d stratification à faible levée (20) présente une portée qui est orientée vers l'intérieur de la ch mbre de combustion (9) du moteur à S combustion Interne (1) de sorte que IPaotionneur de stratification (27) ne peut lever ladite soupape dudlt siège qu'en rapprochant ladite soupape de ladite chambre,
8. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à0 combustion Intern suivant la revendication 1, caractérisé en ce que Î Mm w de stratification (27) est constitué d'un vérin hydraulique de stratification (36) comprenant une chambre hydraulique réceptrice d stratification (37) et un piston hydraulique récepteur de stratification (38), ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification à faible levée (20), ou 5 étant relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston hydraulique,
7, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 6; caractérisé n ce qm la chambre hydraulique réceptrice de stratification (37) est reliée à une chambre hydraulique émeftnca de stratification (42) par au moins un conduit (43), le fluide hydraulique contenu dans ladite chambr hydraulique émettrioe (42) pouvant être mi en pression par un piston hydraulique émetteur de stratification (44) lorsque ce dernier comprime ledit fluide sous Faction d'un actionneur électrique de stratification (45),.
8, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ractlonneur électrique de stratification (45) est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur (48) qui attire un noyau ou palette magnétique (47) lorsque ladite bobine est traversée par un courant électr que, de sorte que ledit noyau ou palette pousse le piston hydraulique émetteur de stratification (44) vi des moyens de transmission de noyau ou palette (48) afin que ledit piston comprime le fluide hydraulique contenu dans la cham r hydraulique émettrlce (42),
Ô. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 7, caractérisé en ce qm Factoneur électrique de stratification (45) est constitué d'au moins un empilement de couches piézoélectriques dont l'épaisseur varie lorsqu'elles sont soumises au passage d'un courant électrique de sorte que ledit empilement pousse le piston hydraulique émeieur de stratification (44) via des moyens de transmission d'empilement de couches piézoélectriques afin que ledit piston comprime le fluide hydraulique contenu dans la chambre hydraulique émettrice (42),
1 Q, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification hau e-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 8, caractérisé n c® que les moyens de transmission de noyau ou palette (48) sont constitués d'une tige de poussée de piston hydraulique émetteur de stratification (49).
11. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 8, caractéris en qm la chambre hydraulique réceptrice de stratification (3?) peut être reliée soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression, soit à un réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression par au moins une électrovanne haute pression et/ou par au moins une électrovanne basse pression.
12. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 11 s caractérisé n ce que le réservoi de fluide hydraulique d'asservissement haute pression est mis sous pression par une pompe hydraulique d'asservissement: ladite pompe transférant un fluide hydraulique prélevé dans le réservoir de fluide hydraulique d'asservissement basse pression pour le transférer dans ledit réservoir de fluide hydraulique d'asservissement haute pression..
13. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre hydraulique réceptrice de stratification (37) est reliée directement ou Indirectement au circuit de graissage sous pression (14) du moteur à combustion interne (1) par un clapet anthretonr (15),. ledit clapet permettant a un fluide hydraulique contenu dans ledit circuit; d'aller dudît circuit vers ladite chambre, mais non l'inverse.
14. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haut - ess on peur moteur à combustion Interne suivant la revendication 8, &M têti®è~m m qm la chambre hydraulique réceptrice de stratification (3?) est reliée lestement m indirectement au circuit de graissage sous pression (14) du moteur à combustion interne (1) pa un conduit à perle de charge (16), ledit conduit étant de section faible et/ou de grande longueur relativement à sa section, et/ou comportant une forme intérieure non propice à rétablissement de l'écoulement laminaire entre ledit circuit et ladite chambre d'u fluide hydraulique contenu dans ledit circuit et/ou ladite chambre,
1 S- Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur é combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce ue l'actionneur de stratification (27) est constitué d'au moins une bobine de fil conducteur (50) solidaire de la culasse (8) bu moteur â combustion interne (i), ladite bobine attirant une palette magnétique (SI) lorsque ladite bobine est traversée par un courant électrique, de sorte que ladite palette déplace en translation longitudinale la soupape de stratification à faible levée (20) avec laquelle elle est reliée, 16, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ee qu l'actionneur de stratification (2?) est constitué d'au moins un empilement de couches piézoélectriques (52) dont l'épaisseur varie lorsqu'elles sont soumises au passage d'un courant électrique, de sorte que ledit empilement déplace en translation longitudinale la soupape de stratification: â faible levée (20) avec laquelle! est relié.
17, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant l revendication 16, caractérisé en ce ue f empilement de couches piézoélectriques (52) est relié â la soupape de stratification à faible levée (20) par l'intermédiaire d'au mains un levier (53) qui multiplie le déplacement imprimé par ledit empilement à ladite soupape.
18. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur de stratification (27) est constitué d'un vérin pneumatique de stratification œrnprenant un chambre pneumatique réceptrice de stratification et un piston pneumatique récepteur de stratification, ledit piston étant solidaire de la soupape de stratification â faible levée (20) ou étant relié à cette dernière par des moyens de poussée de piston pneumatique, tandis que ladite chambre pneumatique peut être mise en relation soit avec une réserve d'air haute pression soft à l'air libre ou avec une réserve d'air basse pression par au moins une èleetrovanne.
19. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce ûtia l'extrémité du conduit d stratification (23) débouchant dans la chambre de combustion (S) du moteur à combustion interne (1) comporte un déflecteur de stratification (54).
2(1 Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour nioteur à combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé n ce ue linjecteur de carburant de stratification (33) est relié à un réservoir de gaz combustible sous pression (SS).
21, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur â combustion Interne suivant, la revendication 1, caractérisé oe q le circuit cf alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte un clroulateur d'homogénéisation {58} , ledit ci rcplalaur étant placé en un point quelconque duéit circuit et brassant un air atmosphérique ou un mélange gazeux que confient ledit circuit en faisant circuler ledit air ou ledit mélange au travers durjlt circuit.
22. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce ue le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte un «changeur de température air-air de chauffage (S?) du circuit d'alimentation (31) qui réchauffe un air atmosphérique ou un mélange gazeux contenu clans ledit circuit en puisant de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement du moteur â combustion Interne (1), ledit air ou mélange gazeux et lesdits gaz. d'échappement passant simultanément au travers dudlf écbangenr (S?) sans se mélanger entre eux. 23, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression: pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1, cautérisé: am -qm le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) concert au moins une résistance électrique de chauffage du circuit d alimentation qui réchauffe un air atmosphérique ou. un mélange gazeux contenu dans ledit circuit,
24, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce ue la surface intérieure du circuit d'alimentation en a r atmosphéri ue {31} de la cham re de stratification {24} est en tout on partie rev tu d'un matériau d'isolation thermique.
25, Dispositif d'allumage par étincelle et stratification hante->pression pour moteur â combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé n ce qm le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte un êchangenr de température air-eau de refroidissement du circuit d'alimentation (58) qui refroidit: un air atmosphérique ou un mélange gaseu* contenu dans ledit circuit en cédant de la chaleur contenue dans ledit air atmosphérique ou mélange gazeux à un fluide ealoporteur que contient le circuit de refroidissement (1.7) du moteur à combustion interne (1),
26. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur a combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé an ce que la chambre de stratification (24) comporte au moins une entrée et/on au moins une sortie tangenielte(s),
27. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce qye le circuit d'alimentation en air atmosphérique (31) de la chambre de stratification (24) comporte au moins une chambre de brassage gui imprime un mouvement turbulent à un mélange gazeux qui est en mouvement dans ledit circuit ou ui fait subir de rapides variations de pression audit mélange gazeux.
28. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication caractérisé en ce que la rampe SI de stratification (28) comporte au moins une soupape de décharge (§8) qui s'ouvre au delà d'une certaine pression régnant dans ladite rampe,
29. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1 , caractérisé en c® q ta rampe de stratification (28) eî ou la sortie du compresseur de stratification (29) et/ou la chambre de sfratifkçsitlon (24) comporte au moins une êleclrovanne de décharge dont la sortie débouche a l'admission du moteur â combustion Interne, ou dans un canister, ou dans un réservoir de stockage.
30. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification baufe-pression pour moteur â combustion Interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du compresseur de stratification (29) est reliée a un accumulateur de pression (80) qui stocke un air■atmosp érique ou un mélange gazeux préalablement mis sous pression par ledit compresseur, ledit accumulateur communiquant également directement ou indirectement avec la rampe de stratification (28) et la chambre de stratification (24) de sorte â maintenir sous pression iadife rampe et ladite chambre.
31. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteu à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé m ce qm la soupape de stratification à faible levée (20) et la bougie d'allumage (25) sont contenues dans une même cartouche (61) de stratification vissée dans la culasse (8) du moteur à combustion interne (1),
32. Dispositif d'allumage par étincelle et sf ratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 caractérisé m sa .que la bougie d'allumage (26) et la soupape de stratification à faible levée (20) sont réalisées dans le même corps de matière.
33. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé ce que la bougie d'allumage (28) est montée vissée dans la soupape de sfratlication à faible levée (20),
34. Dispositif d'allumage par étincelle et sfratlication haute-pression pour moteur â combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu les moyens de rec reutafîon de ga d'échappement préalablement refroidis (40) dits « EGR externe refroidie » sent constitués d'au moins une soupape de piquage d'EGR à levée proportionnelle (63) ou d'au m ns un volet de piquage d'EGR à rotation proportionnelle (64) ou d'au moins un boisseau de piquage d'EGR à rotation proportionnelle (65) positionnée sur le collecteur d'échappement (18) du moteur à combustion Intern (1), ladite soupape ou ledit volet ou ledi boisseau pouvant mettre en relation ledit collecteur avec un conduit d'alimentation en EG externe (66) dont l'extrémité opposée â celle qui débouche dans ledit collecteur débouche dans le plénum d'admission (19) du moteur à combustion interne. , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pressio pour moteur à combustion interne suivant la revendication 34, caractérisé en ce q ® la soupape de pi uage d'EGR à levée proportionnelle (63) ou le volet de pi uage d'EGR â rotation proportionnelle (84) ou le boisseau de piquage d'EGR: â rotation proportionnelle (65) positionné sur le collecteur d'échappement (18) coopère avec au moins une soupape de oonfeepression échappement à levée proportionnelle (67) ou avec un volet de eonf pression échappement â rotation proportionnelle (88) ou avec un boisseau de contrepresaion échappement à rotation proportionnelle (69) que comporte l'une au moins des sorties û collecteur. , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 1 , caractérisé en ce «§ue le refroldlsseur d'EGR de stratification (41) est un échangeur haute température air-eau du conduit d'alimentation en EG externe gui refroidit les ga d'échappement prélevés dans le conduit d'éc appement (10) du moteur à combustion Interne (1); lesdits gaz d'échappement cédant une partie de leur chaleur à un fluide caloporieur que contient le circuit de refroidissement (1?) dudli moteur a combustion Interne, , Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion Interne suivant la revendication 1, caractérisé en ce qm le refroidisseur d'EGR de stratification (41) est un échangeur basse température air-eau du conduit d'alimentation en EGR externe qui refroidit les gaz d'échappement prélevés dans le conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1), lesdifs gaz d'échappement cédan une partie de leur chaleur â un fluide caîoporteur que contient un circuit d'e u froide indépendant ue comporte ledit moteur à combustion interne.
38. Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant fa revendication 1, ca actér sé en c qm la rampe de stratification (28) et/ou ia sortie du compresseur de stratification (29) et/ou la chambre de stratification (24) comporte au moins une soupape, vanne ou injecteur de mélange air -carburant (76) permettant de maintenir en température le catalyseur (75), ladite soupape, vanne ou injecteur (76) pouvant transférer un mélange air-carburant depuis ladite rampe (28), ou depuis ladite sortie ou depuis ladite chambre (24) vers le conduit d'échappement (10) du moteur à combustion Interne (t), ledit mélange étant introduit par ladite soupape, vanne ou injecteur (78) dans ledit conduit (10) en un point quelconque ûuûlt conduit placé entre la soupape d'échappement (12) dudft moteur et le catalyseur de post traitement des polluant (75) dudit moteur (1).
39. Dispositif d'allumag pa étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne suivant la revendication 38, caractérisé an c qm la soupape, vanne ou injecteur de mélange air-carburant. (76) de maintien en température de catalyseur (75) est reliée au conduit d'échappement (10) du moteur à combustion interne (1) par un conduit de mélang air-carburant de maintien en température de catalyseur (77).
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