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 « « 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

22

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 2Ô _t 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 9 _t 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 2Û _S 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 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 éleetrique _s 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 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