FR2890689A1 - Dispositif de nettoyage pour conduit de moteur a combustion interne et moteur a combustion interne comportant au moins un tel dispositif - Google Patents

Abstract

La présente invention a principalement pour objet un dispositif de nettoyage pour conduit de moteur à combustion interne comportant un élément (16) apte à frotter sur une paroi intérieure (18) du conduit et des moyens (20) permettant d'appliquer un mouvement oscillatoire audit élément (16).La présente invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant un dispositif de nettoyage selon la présente invention.

Description

DISPOSITIF DE NETTOYAGE POUR CONDUIT DE MOTEUR A

COMBUSTION INTERNE ET MOTEUR A COMBUSTION INTERNE

COMPORTANT AU MOINS UN TEL DISPOSITIF

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR

La présente invention se rapporte principalement à un dispositif de nettoyage pour conduit de moteur à combustion interne et à un moteur à 10 combustion interne comportant au moins un tel dispositif.

Un moteur à combustion interne comporte généralement quatre ou six pistons aptes à coulisser respectivement dans un cylindre, dans lequel va s'effectuer la combustion d'un carburant.

Le cylindre comporte une entrée d'air reliée à un conduit d'admission d'air, une sortie des gaz d'échappement correspondant aux gaz générés lors de la combustion du carburant et connectée à un conduit d'échappement, et une entrée de carburant pour l'injection de carburant dans le cylindre.

Dans un premier temps, le carburant et l'air sont admis dans le cylindre, le piston étant en position basse, puis l'entrée d'admission est obturée, le piston se déplace vers la partie supérieure du cylindre et comprime le mélange air-carburant. Une explosion a lieu, qui correspond à la combustion du mélange air et carburant, puis le piston retourne en position basse et les gaz issus de la combustion s'échappent par le conduit d'échappement.

La plupart des moteurs à combustion interne comportent désormais une valve dite valve EGR ( Exhaust Gaz Recirculation en terminologie anglosaxonne) qui permet de réinjecter une partie des gaz d'échappement dans le cylindre afin d'améliorer la combustion des particules générées lors de la première combustion.

En effet, lors de la combustion du carburant il y a production de particules lourdes, par exemple de particules de carbone non brûlées, qu'il est souhaitable de détruire afin d'éviter des rejets polluants dans l'environnement.

La vanne, que nous appellerons vanne EGR par la suite, est disposée dans un conduit reliant le conduit d'admission et le conduit d'échappement et permet, lorsqu'elle est en position ouverte, le passage d'une partie des gaz d'échappement contenu dans le conduit d'échappement vers le conduit d'admission, ces gaz sont alors, lors d'une prochaine phase de fonctionnement du cylindre, réinjectés dans ce cylindre.

Or, les particules lourdes non brûlées ont tendance à adhérer aux conduits, notamment au conduit de la vanne EGR et au conduit d'admission, à encrasser ceux-ci et donc à en réduire la section de passage. Cet encrassement de la vanne EGR et du conduit d'admission peut provoquer une perte de puissance, une instabilité du moteur et/ou une augmentation des émissions polluantes. Ces dépôts peuvent également avoir lieu dans des moteurs sans valve EGR.

Il est connu du document US 2002/0144 715 Al, un dispositif de nettoyage du système EGR, envoyant un solvant dans le système EGR afin de permettre un décollement et un enlèvement des particules encrassant le système EGR.

Ce dispositif nécessite d'une part une immobilisation du véhicule, puisque ce nettoyage doit être réalisé par un professionnel. De plus, ce nettoyage doit être effectué de manière régulière, ce qui impose une contrainte supplémentaire au conducteur.

Il est également connu du document US 2002/0104 979 Al une valve EGR comportant des moyens de nettoyage de la périphérie extérieure de la queue de l'obturateur, de manière à éviter un dysfonctionnement de la valve EGR, cette valve comporte une rondelle en fil métallique disposée autour de la queue de l'obturateur et frottant sur cet obturateur pour en supprimer les particules. Par contre, rien n'est prévu pour permettre le nettoyage des conduits, notamment le conduit dans lequel se trouve la valve EGR et les conduits d'admission et d'échappement.

C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif de nettoyage des conduits d'un moteur à combustion interne, et dans le cas où le moteur comporte une valve EGR, le conduit de la valve EGR.

C'est également un but de la présente invention d'offrit un dispositif de conception simple de durée de vie allongée et ne nécessitant pas d'intervention extérieure.

Cet également un but de la présente invention d'offrir un dispositif de nettoyage des conduits des moteurs à combustion interne dont les impacts sur le fonctionnement du moteur à combustion interne sont réduits.

EXPOSÉ DE L'INVENTION Les buts précédemment énoncés sont atteints par un dispositif de nettoyage comportant un racloir apte à venir frotter sur la périphérie intérieure des conduits, ce racloir étant fixé à un système oscillatoire activé par la circulation des gaz.

En d'autres termes, le racloir a une forme de rondelle afin d'éviter une obturation complète du conduit et le système oscillatoire est, de manière avantageuse réalisé par un ressort hélicoïdal. Ainsi, lors du passage du gaz qui provoque une perte de charge, la rondelle est mise en oscillation par l'intermédiaire du ressort.

Par conséquent, le dispositif de nettoyage selon la présente invention est d'une conception très simple et très robuste et ne nécessite aucun entretien extérieur pendant toute la durée de vie du moteur à combustion interne. De plus, la rondelle peut être de taille très réduite et donc ne gêne pas ou très peu le fonctionnement du moteur à combustion interne.

La présente invention a alors principalement pour objet un dispositif de nettoyage pour conduit de moteur à combustion interne comportant un élément apte à frotter sur une paroi intérieure du conduit et des moyens permettant d'appliquer un mouvement oscillatoire audit élément.

Lesdits moyens peuvent comporter un élément élastique, dont le déplacement d'une première extrémité est limité dans au moins une direction d'écoulement de gaz dans ledit conduit, et, qui est attaché par une deuxième extrémité opposée à la première extrémité, à l'élément frotteur. Ce moyen élastique est par exemple un ressort hélicoïdal.

L'élément frotteur peut être formé par une rondelle de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du conduit.

La rondelle a avantageusement un diamètre intérieur compris entre 20 mm et 100 mm, un diamètre 15 extérieur compris entre 25 mm et 120 mm et le ressort, une raideur comprise entre 0, 02 daN/m et 0,1 daN/m.

Dans un exemple de réalisation, la rondelle a une épaisseur de 5mm, un diamètre intérieur égal à mm et un diamètre extérieur égal à 30 mm; le 20 ressort a une raideur de 0,05 daN/mm.

La présente invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant au moins une chambre de combustion, un conduit d'admission d'air dans ladite chambre et un conduit d'échappement des gaz de ladite chambre et au moins un dispositif de nettoyage disposé dans au moins l'un des conduits d'admission et d'échappement.

Le moteur comporte avantageusement une valve EGR permettant d'envoyer une partie des gaz d'échappement dans le conduit d'admission d'air, ladite valve étant montée dans un conduit reliant le conduit d'admission au conduit d'échappement.

Un dispositif de nettoyage selon l'invention peut être monté dans le conduit de la valve EGR.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne avec les conduits d'admission, d'échappement et un conduit contenant une valve EGR; - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un conduit d'un moteur à combustion interne comportant le dispositif de nettoyage selon la présente invention; - les figures 3a et 3B sont des représentations du dispositif de nettoyage selon la présente invention dans deux positions différentes.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La description portera principalement sur un moteur muni d'une valve EGR mais l'invention s'applique également à des moteurs sans valve EGR.

Sur la figure 1, on peut voir un détail d'un moteur à combustion interne comportant un cylindre 2, dans lequel un piston 4 est apte à coulisser longitudinalement entre une position haute et une position basse, et délimitant avec le cylindre une chambre de combustion 6. Le piston est déplacé dans le cylindre au moyen d'un vilebrequin, auquel il est rattaché au moyen d'une bielle (non représentés). Un moteur à combustion interne de type connu comporte généralement quatre ou six pistons disposés en ligne, en V ou à plat.

La chambre de combustion est raccordée à un conduit d'admission 8 par lequel de l'air est admis dans la chambre de combustion, pour permettre la combustion d'un carburant; le carburant est injecté au moyen d'injecteurs (non représentés). Les gaz d'échappement produits lors de cette combustion sont évacués par un conduit d'échappement 10, raccordé également à la chambre de combustion 6.

Dans l'exemple représenté, le moteur à combustion interne comporte également un conduit 12 permettant d'introduire dans le conduit d'admission 8 des gaz d'échappement circulant dans le conduit d'échappement 10. L'injection des gaz d'échappement dans le conduit d'admission est commandée par une vanne 14, dite vanne EGR par la suite, qui obture le conduit 12 permettant le passage d'une quantité plus ou moins importante de gaz d'échappement et donc permettant un mélange plus ou moins riche en gaz d'échappement dans le conduit d'admission 8.

Par la suite nous appellerons le conduit 12 le conduit EGR et la vanne 14, la vanne EGR.

Comme expliqué précédemment, les gaz d'échappement sont chargés de particules lourdes, type particules de carbone non brûlées. Ces particules ont tendance à se déposer sur les parois intérieures des conduits 8, 10 et 12, et donc à les encrasser, risquant de réduire de manière importante la section de passage des gaz devant circuler dans ce conduit. Ceci peut porter atteinte au bon fonctionnement du moteur à combustion interne.

La présente invention permet de nettoyer ces conduits de manière simple et fiable, sans gêner le bon fonctionnement du moteur à combustion interne.

Sur la figure 2, on peut voir un dispositif de nettoyage selon la présente invention, disposé dans le conduit d'admission 8, mais le dispositif de nettoyage peut être disposé de la même manière dans le conduit d'échappement 10 et/ou le conduit EGR 12.

Le dispositif de nettoyage selon la présente invention, comporte un élément 16 apte à appliquer un frottement sur la paroi intérieure 18 du conduit 8 pour en décrocher les particules qui adhèrent à cette paroi 18. L'élément frotteur 16 est formé, dans l'exemple représenté, par une rondelle de diamètre extérieur sensiblement égale au diamètre intérieur du conduit 8, et est donc apte à appliquer un frottement simultanément sur toute une portion circulaire de la paroi intérieure 18.

On pourrait prévoir un élément frotteur 16 ayant une forme différente, par exemple polygonale, et n'appliquant un frottement que de manière discrète su la paroi 18.

Le dispositif de nettoyage comporte également des moyens 20 aptes à mettre en oscillation l'élément frotteur 16 autour d'une position de repos.

En effet, les inventeurs ont constaté que le nettoyage était d'autant plus efficace que la rondelle 16 effectuait un grand nombre de mouvements d'aller et retour.

Les moyens 20 sont formés, dans l'exemple représenté, par un moyen élastique, par exemple un ressort hélicoïdal cylindrique.

Le ressort cylindrique 20 est, par exemple monté en butée par une première extrémité contre un élément 24 (figure 3A) en saillie de la paroi 18. Il peut s'agir, par exemple, d'une rondelle fendue montée dans le conduit 8 et de diamètre supérieur au diamètre intérieur du conduit 8. Le ressort est également fixé par une deuxième extrémité 22 à une face de la rondelle 16.

On pourrait également prévoir d'utiliser un ressort 20 comportant à la première extrémité, une spire de diamètre supérieur au diamètre intérieur du conduit 8 et au diamètre des autres spires. Cette spire serait alors déformée pour être introduite dans le conduit puis, lors de son relâchement, viendrait maintenir le ressort 20 dans le conduit par serrage. On pourrait également prévoir de réaliser une gorge dans la paroi 18 et d'y introduire une telle spire de diamètre supérieur aux autres spires du ressort.

Le diamètre extérieur du ressort est avantageusement légèrement inférieur au diamètre intérieur du conduit 8 et au diamètre extérieur de la rondelle 16, afin de ne pas frotter sur le conduit, ce qui provoquerait un amortissement rapide du mouvement oscillatoire de la rondelle 16. Le diamètre intérieur du ressort 20 est au moins égal au diamètre intérieur de la rondelle 16, de manière à réduire au minimum la réduction de la section de passage du conduit 8. On pourrait également prévoir des lumières dans la rondelle, afin d'augmenter la section de passage.

Cependant la surface est déterminée pour générer une perte de charge suffisante pour la mise en oscillation de la rondelle.

Sur les figures 3A et 3B, on peut voir le dispositif de nettoyage dans une position repos et dans une position de compression juste avant une phase d'oscillation.

Sur la figure 3A, le ressort est en position détendue, la rondelle 16 est immobile. Sur la figure 3B, la flèche 26 indique le sens de la force appliquée par la perte de charge due au passage des gaz dans le conduit 8. Du fait de la perte de charge, le ressort 20 est comprimé ; lorsque la force appliquée par la perte de charge devient nulle, le ressort se détend et provoque une mise en oscillation de la rondelle 16 qui va alors osciller autour d'une position de repos et provoquer un détachement des particules sur cette zone d'oscillation.

Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement d'un tel dispositif de nettoyage.

Lorsque les gaz d'échappement ou un mélange gaz/air, circulent dans un des conduits 8, 10 ou 12 et rencontre le dispositif de nettoyage, notamment la rondelle 16, il y a apparition d'une perte de charge du fait de la réduction de la section de passage dans le conduit 8. Cette perte de charge induit une force selon la flèche 26 (figure 3B) qui va comprimer le ressort 20. Lorsque cette force cesse de s'appliquer sur la rondelle 16, le ressort 20 se détend et provoque une mise en oscillation de la rondelle 16 autour d'une position de repos.

Comme le flux de gaz dans les conduits s'effectue de manière pulsée, la rondelle 16 est quasiment en permanence en oscillation et donc effectue des mouvements d'aller et retour autour d'une position de repos.

Le nettoyage du conduit est obtenu grâce au mouvement de la rondelle, qui peut être sensiblement continu lorsque le moteur fonctionne.

La rondelle 16 a, par exemple un diamètre intérieur compris entre 20 mm et 100 mm, un diamètre extérieur compris entre 25 mm et 120 mm et une épaisseur de 5 mm.

La rondelle 16 peut être réalisée en acier, ainsi que le ressort 20.

Le dispositif de nettoyage est mis en oscillation autant de fois que la pression d'admission varie dans le conduit 8, celle-ci oscillant dans le conduit avec une fréquence deux fois supérieure à celle du moteur puisqu'il y a quatre admissions pour deux tours de moteur.

Dans un exemple de fonctionnement d'un moteur muni d'une rondelle ayant les dimensions données précédemment, la perte de charge présente une différence de pression d'environ 400 millibars entre l'amont et l'aval du disque. Ainsi en choisissant un ressort d'une raideur d'environ 0,05 daN/ml, la rondelle oscille de plus ou moins 3 mm autour d'une 10 position de repos. Ainsi, il est possible de nettoyer une portion de conduit sur une zone de 6 mm.

Il est également possible de modifier les caractéristiques du ressort de la rondelle afin d'augmenter ou de réduire la zone de nettoyage, en fonction du moteur.

Le moyen élastique 20 peut être formé par tout autre type de ressort, par exemple à spire polygonale, de diamètre variable.

La présente invention a, notamment pour avantage, de fonctionner avec de très faibles forces d'actionnement, puisque, comme cela a été décrit cidessus, l'efficacité du nettoyage provient principalement de la fréquence de mouvement de la rondelle.

Ce dispositif présente également l'avantage de pouvoir être placé dans un conduit rectiligne ou coudé.

Ce dispositif ne demande aucune intervention ultérieure et sa mise en place dans les moteurs actuels ne nécessite que peu de modifications.

De plus, le nettoyage s'effectue en permanence, le conducteur n'a donc pas à prévoir un tel nettoyage.

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de nettoyage pour conduit (8,10,12)de moteur à combustion interne comportant un élément (16) apte à frotter sur une paroi intérieure (18) du conduit et des moyens (20) permettant d'appliquer un mouvement oscillatoire audit élément (16).

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (20) comportent un élément élastique dont le déplacement d'une première extrémité (24) est limité dans au moins une direction d'écoulement de gaz dans ledit conduit et qui est attaché par une deuxième extrémité (22) opposée à la première extrémité, à l'élément frotteur (16).

3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le moyen élastique (20) est un 20 ressort hélicoïdal.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément frotteur (16) est une rondelle de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du conduit.

5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la rondelle (16) a un diamètre intérieur compris entre 20 mm et 100 mm, un diamètre extérieur compris entre 25 mm et 120 mm.

6. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le ressort (20) a une raideur comprise entre 0, 02 daN/m et 0,1 daN/m.

7. Moteur à combustion interne comportant au moins une chambre de combustion (6), un conduit d'admission d'air (8) dans ladite chambre (6) et un conduit d'échappement (10) des gaz de ladite chambre (6) et au moins un dispositif de nettoyage selon l'une quelconque des revendications précédentes disposé dans au moins l'un des conduits d'admission (8) et d'échappement (10).

8. Moteur selon la revendication précédente, comportant une valve EGR (14) permettant d'envoyer une partie des gaz d'échappement dans le conduit d'admission d'air (8), ladite valve (14) étant montée dans un conduit (12) reliant le conduit d'admission (8) au conduit d'échappement (10).

9. Moteur selon la revendication précédente, comportant un dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 6 dans le conduit (12) de la valve EGR (14).