FR3012176A1 - Moteur a combustion a systeme dedie de reintroduction ou recirculation de gaz d'echappement - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un moteur à combustion à recirculation des gaz d'échappement, comprenant un circuit d'admission d'air frais (20) alimentant les cylindres en comburant, un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres (14), dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans un circuit d'admission du moteur d'air frais (20) via le circuit de recirculation (40) et la connexion aéraulique (80), et d'autres cylindres, dits seconds cylindres (11, 12, 13), dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement, lesdits premiers cylindres (14) étant muni d'un système de désactivation, le circuit d'admission d'air frais (20) étant configuré pour recevoir un air de suralimentation comportant un refroidisseur d'air de suralimentation (90), ledit moteur étant caractérisé en ce que les premiers cylindres (14) sont désactivés consécutivement à une commande d'arrêt en rotation du moteur à un instant initial pendant que les seconds cylindres non désactivés (11, 12, 13) continuent de générer un « couple moteur positif » jusqu'à ce qu'un volume (V1) d'air frais ait en partie ou en totalité remplacé un volume des gaz brûlés issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial.

Description

MOTEUR A COMBUSTION A SYSTEME DEDIE DE REINTRODUCTION OU RECIRCULATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicules automobiles dotés d'un système de recirculation des gaz d'échappement issus d'au moins un cylindre vers l'admission d'air des cylindres, et le procédé de commande associé. [0002] De tels systèmes sont bien connus sous le sigle EGR correspondant à la locution anglo-américaine Exhaust Gas Recirculation. On a notamment proposé, dans les moteurs à plusieurs cylindres, de dédier un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres, à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans le circuit d'admission du moteur via le circuit de recirculation, et d'autres cylindres, dits seconds cylindres, dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement. Dans de tels moteurs, les gaz d'échappement réintroduits dans le circuit d'admission sont typiquement chargés en gaz dihydrogène du fait que les premiers cylindres fonctionnent avec un mélange air-carburant de type riche. De tels moteurs sont connus sous l'appellation D-EGR pour Dedicated Exhaust Gas Recirculation en anglais ou à système dédié de réintroduction ou recirculation de gaz d'échappement en français. [0003] Le concept D-EGR permet de générer des gaz EGR dopés en hydrogène en faisant fonctionner les premiers cylindres en mode riche, avantageusement avec une richesse de l'ordre de 1,5. Ces moteurs peuvent, dans ce même but, comporter en plus dans leurs circuits de recirculation un catalyseur de production d'hydrogène. Cet hydrogène permet d'améliorer la stabilité de la combustion et donc la tolérance à l'EGR. Le moteur D-EGR permet de réduire les pertes par pompage à l'admission du moteur pour les points de charge partielle, et de repousser la limite à partir de laquelle apparaît un cliquetis pour les points de pleine charge. Il est avantageux d'avoir une machine de suralimentation suffisamment performante pour rétablir le débit d'air nécessaire et ainsi conserver voire augmenter les performances du moteur. [0004] Selon l'enseignement de la demande de brevet FR2 980 823, Le concept D-EGR peut prévoir un système de désactivation des cylindres, en particulier des premiers cylindres, comprenant un système d'initiation/arrêt d'une injection de carburant, un système de connexion/déconnexion d'une soupape de gaz d'admission ou d'échappement. Ce système permet de rendre un taux d'EGR variable. [0005] Mais la recirculation de gaz d'échappements EGR chauds à travers le circuit de recirculation, puis à travers le circuit d'admission refroidi, entraîne des problèmes de formation d'eau de condensation en général localisée dans le refroidisseur d'air de suralimentation. Cette condensation sera nommée par la suite « condensation en fonctionnement ». En effet, l'association de la température des gaz d'échappement chauds provenant des combustions des premiers cylindres et des parois froides du refroidisseur d'air de suralimentation entraîne une condensation des gaz d'admission, ces gaz étant constitués en l'occurrence d'un mélange d'air frais et de gaz d'échappement. Ce phénomène est encore amplifié en cas de présence d'un point bas (point ou peut s'accumuler l'eau de condensation par gravité), par exemple dans le refroidisseur d'air de suralimentation, notamment dans le cas d'un refroidisseur en forme de U. Cette eau de condensation entraîne une corrosion du refroidisseur d'air de suralimentation due au pH acide lié au soufre, aux oxydes d'azote contenus dans l'eau de condensation. Elle entraine une diminution de la perméabilité du refroidisseur d'air de suralimentation, ainsi qu'une diminution associée de l'efficacité du refroidisseur d'air de suralimentation. [0006] Après un arrêt en rotation du moteur D-EGR, les gaz d'échappement issus des premiers cylindres sont cantonnés dans le circuit de recirculation des gaz d'échappements et dans le circuit d'admission mélangés partiellement à l'air frais. (On comprendra par air frais, l'air venant d'une prise d'air atmosphérique et servant de comburant au moteur). Ces deux circuits comprennent le catalyseur de production d'hydrogène, les refroidisseurs des gaz EGR, les « bypass » associés à ces refroidisseurs ou catalyseurs, (il faut comprendre par « bypass », dans le contexte de l'invention, un moyen de dérivation des gaz pour éviter leur passage à travers un refroidisseur par exemple), les connexions aérauliques et le répartiteur des gaz EGR, le refroidisseur d'air de suralimentation, le collecteur d'admission. Après un arrêt en rotation du moteur DEGR, les gaz d'échappement issus des premiers cylindres sont également cantonnés dans les premiers cylindres. Le moteur arrêté en rotation va se refroidir par échange thermique avec son environnement, en particulier par convection naturelle, ou convection forcée si le véhicule n'est pas à l'arrêt, ainsi que les circuits de recirculation et d'admission. Ceci va entrainer la condensation des gaz recirculés cantonnés que l'on nommera par la suite « condensation à l'arrêt ». Cette eau de « condensation à l'arrêt » va naturellement, et de la même façon que la « condensation en fonctionnement », s'accumuler ou se localiser par gravité aux différents points bas des circuits de recirculation ou d'admission. [0007] Contrairement à l'eau produite par la condensation en fonctionnement, il n'existe pas de moyens ni de stratégie de commande pour éliminer l'eau produite par la « condensation à l'arrêt » avant la première prochaine mise en rotation du moteur suivant l'apparition de cette eau de condensation. Or, il est apparu, lors d'essais de démarrage sur banc, et en particulier lors de démarrages avec la pédale d'accélérateur enfoncée, que cette eau peut se retrouver aspirée dans les cylindres du moteur et pourrait alors provoquer des ratés de combustion ou des calages moteurs. [0008] Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en diminuant ou supprimant les impacts négatifs de cette eau de « condensation à l'arrêt » dans les moteurs D-EGR. [0009] A cet effet, l'invention a pour objet un moteur à combustion à recirculation des gaz d'échappement, comprenant un circuit d'admission d'air frais alimentant les cylindres en comburant, un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres, dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans un circuit d'admission du moteur d'air frais via le circuit de recirculation et la connexion aéraulique , et d'autres cylindres, dits seconds cylindres, dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement, lesdits premiers cylindres étant muni d'un système de désactivation, le circuit d'admission d'air frais étant configuré pour recevoir un air de suralimentation comportant un refroidisseur d'air de suralimentation, ledit moteur étant tel que les premiers cylindres sont désactivés consécutivement à une commande d'arrêt en rotation du moteur à un instant initial tc, pendant que les seconds cylindres non désactivés continuent de générer un « couple moteur positif » jusqu'à ce qu'un volume V1 d'air frais ait en partie ou en totalité remplacé un volume V2 des gaz brûlés issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial to. [0010] L'invention permet ainsi de profiter de la phase d'arrêt d'un moteur à combustion (moment entre la commande d'arrêt du moteur et l'arrêt en rotation du moteur), avec un ou plusieurs cylindres dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, pour remplacer les gaz chauds venant des premiers cylindres (gaz recirculés) par de l'air frais venant du circuit d'admission en amont de la connectique aéraulique réacheminant les gaz à recycler. Cette connectique peut être aussi un répartiteur de gaz EGR. On évite ainsi la « condensation à l'arrêt » de ces gaz chauds. En effet, le(s) cylindre(s) dédié(s) au recyclage des gaz brûlés vers l'admission sont désactivés pendant la phase d'arrêt du moteur, c'est-à-dire que l'injection de carburant et/ou l'allumage sont coupés, transformant alors ce(s) cylindres(s) en pompe(s) à air. Le pompage de l'air provoquant un « couple moteur résistif de pompage» (il faut comprendre par « couple moteur résistif de pompage» les forces de frottement et de pompage des gaz qui s'opposent à la rotation du moteur), si l'inertie du moteur ne procure pas assez d'énergie cinétique pour le pompage du volume nécessaire d'air frais, le « couple moteur positif » des seconds cylindres est maintenu après la demande d'arrêt du moteur. (il faut comprendre par « couple moteur positif », le couple généré par les combustions des seconds cylindres qui, cumulé à l'inertie en rotation du moteur sera suffisant pour entraîner les premiers cylindres pour pomper le volume d'air frais V1 jusqu'à l'arrêt en rotation. Le volume d'air frais V1 correspond au volume nécessaire pour remplacer partiellement ou totalement le volume les gaz brûlés issus des premiers cylindres avant l'instant initial to, nommé V2. Le volume d'air frais V1 peut être inférieur au volume V2 des gaz brûlés issus des premiers cylindres avant l'instant initial tc, s'il est suffisant pour balayer en air frais toutes les zones à condensation potentielle, cela dépend naturellement de la configuration géométrique des circuits de recirculation et d'admission. On comprendra par balayage en air frais le remplacement du volume des gaz brûlés V2 par le volume en air frais V1. Dans ce but, le volume V2 des gaz brûlés doit être compris comme le volume, à l'instant initial to, de tous les gaz brûlés issus des premiers cylindres et qui ne sont pas encore ré-aspirés par les seconds cylindres. La commande d'arrêt du moteur n'est généralement réalisée que lorsque le moteur est au ralenti (entre 600 et 1000 tr/min). A cette vitesse, la pression dans le collecteur d'admission est comparable à la pression atmosphérique, et la quantité de gaz brûlés est alors directement liée au volume V2 des gaz brûlés issus des premiers cylindres avant l'instant initial to. Ce volume V2 peut donc, de façon simplifiée, être confondu avec le volume du circuit de recirculation et ses connections aérauliques plus le volume du refroidisseur de suralimentation. [0011] De préférence, ce moteur à combustion comprend un mécanisme de distribution variable des soupapes des premiers cylindres permettant un remplissage en air frais desdits premiers cylindres augmenté dès la commande d'arrêt en rotation dudit moteur. [0012] En effet, dans un moteur à distribution fixe (on doit comprendre une distribution non réglable), le remplissage en air est donné par une relation statique dépendant d'un régime moteur et d'une pression d'admission. Contrôler la masse d'air dans le cylindre revient donc à contrôler la pression d'admission. Or dans notre cas, c'est-à-dire moteur au ralenti, la pression d'admission ne peut être ajustée car les gaz d'échappement ne fournissent pas assez d'énergie pour actionner efficacement la turbine. Dans un moteur à distribution variable, le remplissage dépend également des instants d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et d'échappement. Dans notre cas, le déphasage des soupapes permet de modifier la quantité d'air frais entrant dans lesdits premiers cylindres indépendamment de la pression à l'admission, quantité que l'on a avantage à maximiser pour diminuer le temps d'arrêt du moteur. Plus les premiers cylindres seront remplis d'air frais, plus les circuits concernés par les phénomènes de condensation des gaz EGR seront balayés en air frais rapidement. Il est bien entendu que si le moteur est doté d'un compresseur d'air de suralimentation indépendant de l'énergie des gaz d'échappement, comme un compresseur électrique par exemple, il peut être avantageusement actionné pour améliorer le remplissage de tous les cylindres. [0013] De préférence, ce moteur à combustion comprend un mécanisme de levée pilotée des soupapes de type électromagnétiques ou hydrauliques, qui permet de passer lesdits premiers cylindres d'un cycle de quatre temps ou plus à un cycle à deux temps. [0014] Une variante connue de ce mécanisme peut consister en des arbres à cames à plusieurs profils de cames qui sont déplacés axialement. En effet, les premiers cylindres désactivés sont initialement réglés sur le même cycle de combustion que les deuxièmes cylindres, par exemple un cycle à quatre temps (admission, compression, détente, échappement). Hors ce cycle n'est pas optimisé pour le pompage de l'air frais tel qu'il est envisagé dans cette invention, puisque les temps de compression et de détente deviennent non seulement consommateurs d'énergie, mais en plus leur réalisation retarde le balayage en air frais qui ne peut se faire durant ces deux temps de compression et de détente, pour le cylindre concerné. On comprendra par balayage en air frais le remplacement du volume des gaz brûlés V2 par le volume en air frais V1. Les soupapes commandées par des actionneurs de type électromagnétiques ou hydrauliques permettent non seulement d'optimiser le remplissage en air frais en jouant sur les instants d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et d'échappement, mais également de transformer un cycle à quatre temps en deux cycles à deux temps : les phases de compression et de détente du cycle à quatre temps sont respectivement remplacées par une phase d'échappement et une phase d'admission. [0015] De préférence, les seconds cylindres non désactivés génèrent un couple moteur positif pendant un temps limité intermédiaire Ti correspondant à n1 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), puis génèrent un « couple moteur nul ou résistif » jusqu'à l'arrêt en rotation du moteur pendant un temps final T2 correspondant à n2 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), chaque cycle de pompage générant un volume de cylindre en air frais expulsé dans le circuit de recirculation par le(s) premier(s) cylindre(s), les n1 + n2 cycles de pompage générant le volume d'air frais V1. [0016] Ainsi les seconds cylindres fournissent l'énergie nécessaire, en plus de l'énergie des masses en rotation du moteur, pour que les premiers cylindres puissent faire le balayage en air frais avec un volume déterminé d'air frais V1. Si les seconds cylindres fournissent un « cycle moteur positif » jusqu'à ce que ce volume déterminé d'air frais V1 soit totalement introduit dans le circuit de recirculation, on est certain d'avoir balayé la totalité des gaz EGR, ce qui correspond à remplacer le volume V2 des gaz brûlés des premiers cylindres, par le volume des gaz frais V1. Mais le moteur continuera quelques rotations sur son inertie et le temps écoulé entre la commande d'arrêt moteur et l'arrêt effectif en rotation du moteur sera rallongé. C'est pourquoi les « cycles moteur positifs » des seconds cylindres doivent être arrêtés au bout de n1 cycles de pompage d'air frais, puis, sur son inertie, le moteur termine la réalisation des n2 cycles de pompage d'air frais. La somme des cycles de pompage (ni+n2) représentant le volume total d'air frais à recirculer V1. Un cycle de pompage d'air frais doit se comprendre de la façon suivante : Ce cycle représente le cycle du mouvement d'un piston coulissant dans son cylindre respectif, qui débute à une phase d'aspiration en air frais et qui se termine à la première phase d'expulsion suivante achevée. Durant ce cycle de pompage, il n'y a pas de combustion, de sorte que l'air frais aspiré est entièrement expulsé dans le circuit de recirculation. Dans une configuration avec plusieurs premiers cylindres, on peut donc avoir plusieurs cycles de pompage réalisés en un seul tour de vilebrequin moteur. A l'inverse, dans le cas d'un unique premier cylindre fonctionnant en quatre temps, nous ne pourrons avoir qu'un seul cycle de pompage pour deux tours de vilebrequin moteur. Dans tous les cas, le volume d'air frais final généré V1 sera fonction du nombre de cycles de pompage réalisés, de la cylindrée de chacun desdits premiers cylindres, et de leur remplissage en air frais. Les nombres de cycles n1 ou n2 sont donc la somme de tous les cycles de pompage réalisés pour l'ensemble desdits premiers cylindres. Il est donc clair que le nombre de cycles de pompage (ni+n2) est fonction du volume d'air frais V1 à introduire dans le circuit de recirculation des gaz EGR, et que ce nombre de cycles de pompage (n1 + n2) peut être réduit si l'on peut augmenter le remplissage en air frais de chacun desdits premiers cylindres après l'instant initial to. Les cycles de combustion desdits seconds cylindres sont réalisés de l'instant initial tc, à l'instant intermédiaire tl. A partir de l'instant intermédiaire tl, c'est l'inertie du moteur qui va générer les n2 cycles de pompage : lesdits seconds cylindres qui généraient un « couple moteur positif » avant l'instant intermédiaire tl, vont générer un « couple moteur nul ou résistif » jusqu'à l'arrêt moteur en rotation. On comprendra par « couple moteur nul ou résistif » le fait que la résultante du couple de chacun desdits seconds cylindres, qui est la différence entre le couple généré par la combustion et les forces résistives sur un cycle complet d'un cylindre, est nulle ou négative. Pour un arrêt rapide du moteur, on a tout avantage à réaliser un nombre de cycles n2 le plus petit possible, c'est-à-dire créer un couple résistif en coupant l'injection par exemple. [0017] De préférence, le nombre n1 + n2 est une fraction ajustée en fonction d'un temps d'arrêt moteur défini, et/ou d'une position d'arrêt angulaire du vilebrequin souhaitable, et du volume d'air frais V1. [0018] En effet, le dernier cycle de pompage peut être incomplet, du fait que le volume V1 est atteint avant l'expulsion complète de l'air frais contenu dans ce dernier cycle. De même, une position finale d'arrêt prédéfinie en rotation du vilebrequin dudit moteur peut être souhaitable, en particulier pour favoriser le démarrage suivant cet arrêt. Ou encore, on peut également avoir un temps d'arrêt moteur prédéfini à ne pas dépasser dans certaines situations de vie comme par exemple l'activation d'un mode « sport » correspondant à des temps de réponse rapides, ou « économique » correspondant à une quantité de carburant injectée minimale pour un même travail donné. Dans ces deux derniers cas, on est amené à ajuster le nombre de cycles de pompages n1 + n2, soit en l'augmentant, soit en le diminuant, ce qui signifie que le volume d'air frais nécessaire V1 peut être augmenté ou diminué. [0019] De préférence, le volume d'air frais V1 est réalisé en ajustant les n1 cycles de pompage d'air frais par un contrôle d'une injection de carburant dans les seconds cylindres pendant lesdits n1 cycles de pompage d'air frais. [0020] En effet, le nombre de cycles de pompage n2 dépend directement de la vitesse en rotation du moteur à l'instant de l'arrêt des « cycles moteurs positifs » des seconds cylindres, des masses en rotations, du « couple moteur nul ou résistif » et du « couple moteur résistif de pompage ». Le nombre de cycles de pompage n1 est quant à lui piloté par l'injection de carburant des seconds cylindres. Les paramètres d'injection de carburant des seconds cylindres pendant les n1 cycles de pompage sont donc les paramètres pouvant régler le volume d'air frais V1 requis puisqu'ils déterminent le nombre de cycles de pompage n1 et la vitesse en rotation du moteur à l'instant intermédiaire tl. Par exemple, on peut choisir de maintenir le régime de ralenti pendant les n1 cycles de pompage, suivi d'une coupure brutale des injections de carburant à l'instant intermédiaire tl. On peut avoir n1 nul ou pas d'injection si l'arrêt en rotation du moteur est demandé alors que sa vitesse de rotation est supérieure au régime de ralenti, l'inertie en rotation du moteur suffisant alors à entraîner les premiers cylindres. On peut piloter l'injection de carburant des seconds cylindres de façon à avoir un « couple moteur positif » décroissant de l'instant initial tc, à l'instant intermédiaire tl, et n2 nul ou l'instant intermédiaire t1 confondu avec l'instant final t2, permettant une instabilité moindre en rotation du moteur. On peut piloter l'injection de carburant des seconds cylindres de façon individuelle pour que chaque combustion corresponde à l'énergie nécessaire pour le déplacement des pistons des premiers cylindres désactivés et l'entraînement du moteur avant la prochaine combustion. Le contrôle de l'injection de carburant comprend tous les paramètres d'injection comme la quantité de carburant, la durée de l'injection et son phasage par rapport au vilebrequin, le phasage de l'allumage commandé pour les moteurs à essence, le découpage d'une injection en plusieurs injections, le taux de compression. [0021] De préférence, ledit volume d'air frais V1 est réalisé en ajustant ledit remplissage en air frais des premiers cylindres pendant les ni+n2 cycles de pompage d'air frais. [0022] En effet, en plus du pilotage de l'injection des seconds cylindres pendant les n, cycles de pompage d'air frais, on a avantage à utiliser la distribution variable pour augmenter le plus possible le remplissage en air frais desdits premiers cylindres pendant les n1 cycles, puis les n2 cycles de pompage d'air frais. [0023] Selon l'invention, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion à recirculation des gaz d'échappement, comprend un circuit d'admission d'air frais alimentant les cylindres en comburant, un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres, dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans un circuit d'admission du moteur d'air frais via le circuit de recirculation et la connexion aéraulique, et d'autres cylindres, dits seconds cylindres, dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement, lesdits premiers cylindres 14 étant muni d'un système de désactivation, le circuit d'admission d'air frais étant configuré pour recevoir un air de suralimentation comportant un refroidisseur d'air de suralimentation , ledit procédé de pilotage étant tel que l'on désactive les premiers cylindres consécutivement à une commande d'arrêt en rotation du moteur à un instant initial tc, pendant que l'on commande les seconds cylindres non désactivés pour générer un « couple moteur positif » jusqu'à ce qu'un volume V1 d'air frais ait en partie ou en totalité remplacé un volume V2 des gaz brûlés issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial t0. [0024] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel qu'il pilote une distribution variable de soupapes des premiers cylindres de façon à ce qu'un remplissage en air frais desdits premiers cylindre soit augmenté dès la commande d'arrêt en rotation dudit moteur. [0025] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel qu'il pilote les soupapes des premiers cylindres de façon indépendante de la rotation dudit moteur, et qu'il passe lesdits premiers cylindres d'un cycle de quatre temps ou plus à un cycle à deux 15 temps. [0026] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel qu'il pilote les seconds cylindres non désactivés pour générer un couple moteur pendant un temps intermédiaire Ti correspondant à n1 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), 20 puis pilote les seconds cylindres non désactivés pour générer un couple moteur nul ou résistif jusqu'à l'arrêt en rotation du moteur pendant un temps final 12 correspondant à n2 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), chaque cycle de pompage générant un volume de cylindre en air frais expulsé dans le circuit de recirculation par le(s) premier(s) cylindre(s) , les n1 + n2 cycles de pompage générant le volume d'air frais V1. 25 [0027] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel que le nombre n1 + n2 est une fraction ajustée en fonction d'un temps d'arrêt moteur défini, et/ou d'une position d'arrêt angulaire du vilebrequin souhaitable, et du volume d'air frais V1. 30 [0028] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel que ledit volume d'air frais V1 est réalisé en ajustant les n1 cycles de pompage par un contrôle d'une injection de carburant dans les seconds cylindres pendant lesdits n1 cycles de pompage. [0029] De préférence, le procédé de pilotage d'un moteur à combustion est tel qu'il réalise ledit volume d'air frais V1 en ajustant ledit remplissage en air frais des premiers 35 cylindres pendant les ni+n2 cycles de pompage d'air frais. [0030] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux figures 1 et 2 annexées, qui représentent - Figure 1 : un moteur D-EGR selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 2 : un diagramme des temps de mise en oeuvre du moteur selon la figure 1. [0031] Le moteur représenté sur la figure 1 annexée comporte un bloc-moteur muni de quatre cylindres 11, 12, 13, 14. Le moteur comporte en outre un répartiteur d'admission 20 débouchant dans chacun des cylindres 11, 12, 13, 14 par une conduite d'admission respective 21, 22, 23, 24. Un collecteur d'échappement collecte les gaz d'échappement émanant de chacun des cylindres 11, 12 et 13. [0032] Le cylindre 14 est associé à un circuit 40 de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission. Ainsi le circuit 40 prélève les gaz d'échappement du cylindre 14 et les dirige vers l'admission du moteur. Plus spécifiquement, les gaz d'échappement du cylindre 14 sont ici véhiculés par le circuit 40 vers le collecteur d'admission 20. [0033] Le cylindre 14 est ici un cylindre de type D-EGR. Un module de contrôle du moteur pilote une alimentation en air et en carburant du cylindre 14 de telle sorte que le cylindre 14 est le siège d'une combustion à mélange riche, c'est-à-dire en excès de carburant par rapport à l'air, ici selon une richesse d'environ 1,5. De par la richesse du mélange air-carburant, le cylindre 14 produit du gaz dihydrogène H2. Le gaz H2 ainsi produit se retrouve dans les gaz d'échappement émis par le cylindre 14 lesquels sont ensuite, selon le principe du moteur D-EGR, réintroduits à l'admission d'au moins un cylindre du moteur, ici à l'admission de l'ensemble des cylindres 11 à 14. Le moteur selon le présent exemple de réalisation ne comporte qu'un seul cylindre produisant de l'hydrogène selon le principe D-EGR. En variante le moteur peut en comporter plusieurs. [0034] Dans l'architecture du système D-EGR proposée ici, le circuit de réintroduction de gaz d'échappement comporte en outre un catalyseur de production d'hydrogène 50 et un refroidisseur de gaz d'échappement 60. Le catalyseur de production d'hydrogène 50 est ici un catalyseur de type WGS pour Water Gas Shift en anglais également appelé par réaction de gaz à l'eau. [0035] Le présent moteur comporte en outre un turbocompresseur 70 lequel est entraîné par les gaz d'échappement émanant des cylindres 11, 12 et 13 et mettant en pression un flux d'air frais lequel arrive à l'admission du moteur une fois comprimé. [0036] Le turbocompresseur 70 fournit l'air frais sous pression à un mélangeur ou connexion aéraulique 80 disposé sur le circuit de réintroduction de gaz d'échappement. Le rôle du mélangeur 80 est de mélanger l'air comprimé et les gaz d'échappement émis par le cylindre dédié 14. Le circuit de réintroduction de gaz d'échappement 40 comporte en outre un refroidisseur d'air de suralimentation 90 disposé en aval du mélangeur 80 de sorte que le mélange circule dans le refroidisseur d'air de suralimentation 90 et débouche une fois refroidi dans le collecteur d'admission 20. [0037] Une telle configuration où les gaz d'échappement émis par le cylindre dédié 14 sont mélangés à l'air frais en amont du refroidisseur de suralimentation 90 permet de sous-dimensionner ce dernier car les gaz admis, consistant en un mélange d'air comprimé par le turbocompresseur 70 et de gaz d'échappement réintroduits sont alors moins chauds que dans le cas d'un circuit D-EGR classique. [0038] Le circuit de réintroduction de gaz d'échappement 40 comporte également une branche de dérivation 45, laquelle s'étend en parallèle du catalyseur de production d'hydrogène 50 et du refroidisseur de gaz d'échappement 60. En entrée de cette branche de dérivation 45 est disposée une vanne, non représentée, qui permet de diriger les gaz d'échappement sélectivement vers le catalyseur 50 et le refroidisseur 60 ou dans la branche de dérivation 45. [0039] Le volume d'air frais V1, schématisé ici par l'ensemble des volumes de chacun des éléments des circuits contenus à l'intérieur des pointillés, selon l'une des variantes possibles, englobe le volume de tous les gaz brûlés issus de la combustion du premier cylindre 14 avant l'instant initial to. Le volume d'air frais V1 comprend donc les volumes du circuit de réintroduction de gaz d'échappement 40, de la branche de dérivation 45, du catalyseur de production d'hydrogène 50, du refroidisseur de gaz d'échappement 60, du mélangeur ou connexion aéraulique 80, d'une partie du collecteur d'admission 20, du refroidisseur d'air de suralimentation 90, et de la chambre de combustion du premier cylindre 14. Cette illustration correspond au cas où le volume d'air frais V1 est égal au volume V2 des gaz brûlés issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial to. [0040] Le diagramme des temps représenté sur la figure 2 annexée, comporte un axe des temps en abscisse t, et un axe du nombre de rotations par minute du moteur (rpm).

L'origine de l'axe des temps est l'instant initial tc, correspondant au moment où la demande d'arrêt en rotation du moteur est demandée, et qui correspond également au moment à partir duquel les premiers cylindres sont désactivés. Le temps intermédiaire Ti est la période durant laquelle les seconds cylindres génèrent le « couple moteur positif » alors que les premiers cylindres sont désactivés. = t1 - to [0041] Le temps final 12 est la période durant laquelle plus aucune combustion ne se produit, le moteur continue de tourner sur son inertie jusqu'à son arrêt complet à l'instant final t2.

T2 = f2 t1 [0042] La courbe illustre l'une des variantes de l'invention, qui consiste à maintenir le régime de ralenti sur le temps intermédiaire Ti puis à couper l'injection des seconds cylindres jusqu'à l'arrêt complet du moteur. [0043] Le temps intermédiaire Ti peut être de quelques dixièmes de seconde seulement.

Sur ces quelques cycles de pompage du moteur correspondant au temps Ti + 12, il n'y a donc plus de génération de gaz brulés à recycler puisque le(s) cylindre(s) dédié(s) ou premier(s) cylindre(s) n'en créent plus. Au contraire, ceux-ci recirculent à l'admission des gaz frais, les mêmes qui sont entrés à leurs propres admissions. Les quelques cycles effectués dans ce mode permettent de vidanger complètement la ligne EGR des gaz d'échappement ou gaz brûlés issus des premiers cylindres avant l'instant to, ainsi que les gaz d'échappement mixés à l'air frais sur la ligne admission, tous ces gaz d'échappement étant évacués par les seconds cylindres. La condensation de ces gaz d'échappement habituellement stockée lors d'une coupure moteur, dite « condensation à l'arrêt » est ainsi supprimée, préservant la durée de vie du moteur.25

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion à recirculation des gaz d'échappement, comprenant un circuit d'admission d'air frais (20) alimentant les cylindres en comburant, un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres (14), dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans un circuit d'admission du moteur d'air frais (20) via le circuit de recirculation (40) et la connexion aéraulique (80), et d'autres cylindres, dits seconds cylindres (11, 12, 13), dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement, lesdits premiers cylindres (14) étant muni d'un système de désactivation, le circuit d'admission d'air frais (20) étant configuré pour recevoir un air de suralimentation comportant un refroidisseur d'air de suralimentation (90), ledit moteur étant caractérisé en ce que les premiers cylindres (14) sont désactivés consécutivement à une commande d'arrêt en rotation du moteur à un instant initial (t0) pendant que les seconds cylindres non désactivés (11, 12, 13) continuent de générer un « couple moteur positif » jusqu'à ce qu'un volume (V1) d'air frais ait en partie ou en totalité remplacé un volume des gaz brûlés V2 issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial (t0).
2. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de distribution variable des soupapes des premiers cylindres (14), et en ce qu'un remplissage en air frais desdits premiers cylindres (14) est augmenté dès la commande d'arrêt en rotation dudit moteur.
3. 3. Moteur à combustion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds cylindres non désactivés (11, 12, 13) génèrent ledit « couple moteur positif » pendant un temps intermédiaire (Tl) correspondant à n1 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), puis génèrent un « couple moteur nul ou résistif » jusqu'à l'arrêt en rotation du moteur pendant un temps final (T2) correspondant à n2 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s), chaque cycle de pompage générant un volume de cylindre en air frais expulsé dans le circuit de recirculation par le(s) premier(s) cylindre(s), les n1 + n2 cycles de pompage générant ledit volume d'air frais (V1).
4. 4. Moteur à combustion selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nombre n1 + n2 est une fraction ajustée en fonction d'un temps d'arrêt moteur défini, et/ou d'une position d'arrêt angulaire d'un vilebrequin souhaitable, et dudit volume d'air frais (V1).
5. 5. Moteur à combustion selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit volume d'air frais (V1) est réalisé en ajustant lesdits n1 cycles de pompage d'air frais par un contrôle d'une injection de carburant dans les seconds cylindres pendant lesdits n1 cycles de pompage d'air fais.
6. 6. Procédé de pilotage d'un moteur à combustion à recirculation des gaz d'échappement, comprenant un circuit d'admission d'air frais (20) alimentant les cylindres en comburant, un ou plusieurs cylindres, dits premiers cylindres (14), dédiés à la recirculation des gaz d'échappement, les gaz d'échappement de ces premiers cylindres étant totalement réintroduits dans un circuit d'admission du moteur d'air frais (20) via le circuit de recirculation (40) et la connexion aéraulique (80), et d'autres cylindres, dits seconds cylindres (11, 12, 13), dont la sortie est connectée à un circuit d'échappement, lesdits premiers cylindres (14) étant muni d'un système de désactivation, le circuit d'admission d'air frais (20) étant configuré pour recevoir un air de suralimentation comportant un refroidisseur d'air de suralimentation (90), ledit procédé de pilotage étant caractérisé en ce que l'on désactive les premiers cylindres (14) consécutivement à une commande d'arrêt en rotation du moteur à un instant initial (t0) pendant que l'on commande les seconds cylindres non désactivés (11, 12, 13) pour générer un « couple moteur positif » jusqu'à ce qu'un volume (V1) d'air frais ait en partie ou en totalité remplacé un volume V2 des gaz brûlés issus desdits premiers cylindres avant l'instant initial (t0).
7. 7. Procédé de pilotage d'un moteur à combustion selon la revendication 6, caractérisé en ce que qu'il pilote une distribution variable de soupapes des premiers cylindres (14) de façon à ce qu'un remplissage en air frais desdits premiers cylindre (14) soit augmenté dès la commande d'arrêt en rotation dudit moteur.
8. 8. Procédé de pilotage d'un moteur à combustion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on pilote les seconds cylindres non désactivés (11, 12, 13) pour générer un couple moteur pendant un temps intermédiaire (T1) correspondant à n1 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s) (14), puis générer un couple moteur nul ou résistif jusqu'à l'arrêt en rotation du moteur pendant un temps final (T2) correspondant à n2 cycles de pompage du/des premier(s) cylindre(s) (14), chaque cycle de pompage générant un volume de cylindre en air frais expulsé dans le circuit de recirculation par le(s) premier(s) cylindre(s) (14), les n1 + n2 cycles de pompage générant le volume d'air frais (V1).
9. 9. Procédé de pilotage d'un moteur à combustion selon la revendication 8, caractérisé en ce que le nombre n1 + n2 est une fraction ajustée en fonction d'un tempsd'arrêt moteur défini, et/ou d'une position d'arrêt angulaire du vilebrequin souhaitable, et du volume d'air frais (V1).
10. 10. Procédé de pilotage d'un moteur à combustion selon la revendication 9, caractérisé en ce que le volume d'air frais (V1) est réalisé en ajustant les n1 cycles de pompage d'air frais par un contrôle d'une injection de carburant dans les seconds cylindres pendant lesdits n1 cycles de pompage d'air frais.