Brevet FR2605049A1 — publié le 19880415

DISPOSITIF D'ADMISSION D'AIR DANS UN MOTEUR DIESEL ET PROCEDES DE COHMANDE DE CE DISPOSITIF. L'invention concerne un dispositif d'admission d'air dans un moteur Diesel, dans lequel est réalisée une dépression, et les procédés de commande de ce dispositif dans le but de diminuer le bruit au démarrage et en régime de ralenti et ensuite de réaliser une assistance au freinage. Un moteur Diesel est un moteur à combustion interne pour lequel le carburant injecté dans là chambre de combustion s'enflamme au contact de la charge d'air dont la tem pérature a été suffisamment élevée, au cours de la compression, pour assurer l'inflammation du mélange. Un inconvénient bien connu de ce type de moteur est le bruit qu'il présente au ralenti, ce bruit de culasse provenant des ondes de pression excitant le moteur lui-même. On constate expérimentalement que ce bruit est fonction de la variation de pression, au moment où il y a début de combustion. Une solution actuelle pour diminuer ce bruit au ralenti consiste à faire varier l' avance à l' ir,jection et/ou la durée et le taux d' injection, c' est-à-dire la quantité de carburant injectée par la pompe d'injection, dans un cylindre par degré d'arbres à cames. Cependant, cette solution n' est pas satisfaisante car d'une part il est impossible d' avancer sensiblement l'avance et d'autre part il ntexiste pas d'équipement pour faire réellement varier le taux dtinJection, de sorte que l'on fait un compromis entre le bruit au ralenti et le fonctionnement du moteur en pleine charge. Un autre inconvénient d'un moteur Diesel est qu'il est nécessaire lorsque l' on veut un freinage assisté, de mettre une pompe auxiliaire pour réaliser l' assistance au freinage. L'objet de l'invention est un nouveau dispositif d'admission de l'air dans un moteur Diesel dans lequel est créée une dépression par rapport à la pression atmosphérique dans le collecteur d'admission d'air. Le but de l'invention est, grâce à ce dispositif, d'une part de réduire notablement le bruit du moteur en régime de ralenti et d'autre part d'assister le freinage avec un dispositif d'assistance pneumatique en remplacement de la pompe. Pour cela, le dispositif d'admission d'air est caractérisé par le fait qu'il comprend selon un premier mode de réalisation, un volet d'obturation variable placé en travers du collecteur d'admission d'air, et des moyens de com mande de la position du volet, entre l'ouverture totale du collecteur et sa fermeture quasi-totale. Selon un second mode de réalisation, le dispositif comprend de plus une dérivation débutant en amont du volet et débouchant en aval, dont le débit d' air variable est réglé par une vanne com m andable. L'invention concerne également un procédé de commande du dispositif consistant à créer une dépression dans le collecteur d' air dépendant des conditions de fonctionnement du m oteur D' autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures suivantes - Figures 1 et 2 : une coupe longitudinale d'un dispositif d' admission air dans un m oteur Diesel, selon l' invention, selon deux m odes de réalisation différents, - Figures 3, 4 et 5 :La position du volet selon l'invention respectivement en phase de démarrage, de ralenti et de décélération du moteur, - Figures 6, 7 et 8 : les positions du volet et de la vanne de dérivation selon r invention respective m ent en phase de démarrage, de ralenti et de décélération du moteur. La figure 1 représente une coupe longitudinale d' un dispositif d' air dans un moteur Diesel comprenant un collecteur d'air 1 en travers duquel est placé un volet ou papillon 2 d' obturation. Le volet peut pivoter autour d' un axe A1 perpendiculaire à l'axe longitudinal A2 du collecteur 1, entre une position parallèle P2 à l'axe A2 permettant l'ouverture totale du collecteur et une position P1 quasi-perpendiculaire à Q2 permettant la fermeture quasi-totale du collecteur. Cette dernière position peut être assurée au moyen d' une butée m mécanique réglable. Des m oyens 3 agissent sur la position du volet pour la faire varier entre ces deux positions extrêmes. Ces moyens 3 peuvent être un actionneur électromagnétique - un électroaimant par exemple - agissant sur le volet en fonction de la dépression souhaitée entre la pression atm osphérique qui existe au-dessus du volet et la pression qui existe entre le volet et la chambre de combustion du moteur. La figure 2 représente un second mode de réalisation d'un dispositif d'admission d' air réalisé selon l'invention, d'après une coupe longitudinale. En travers du collecteur d' air 1 est placé un volet ou papillon 2 d' obturation identique à celui décrit pour la figure 1. En plus du volet, est réalisée une dérivation 4 du circuit d' air (by-pass en vocable anglo saxon) dont le débit est réglé par une vanne 5 co n m andable, cette dérivation débutant en amont du papillon et aboutissant dans le collecteur 1 en aval du papillon 2. La commande de la position du volet 2 et de la vanne 5 est assurée par un calculateur électronique qui détermine les phases de fonctionnement du moteur à partir des informations de régime, de température d'eau, de position pied levé, etc... délivrées par des capteurs traditionnels. Ce dispositif d'admission d'air dans un moteur Diesel, comportant un moyen de réaliser une dépression dans le collecteur d' admission peut être avantageusement utilisé dans un but de réduction du bruit en régime de ralenti et d' assistance au freinage lors des décélérations. Les dispositifs d' assistance au freinage ont pour rôle de permettre au conducteur soit d' obtenir un freinage donné pour un effort moindre, soit d' obtenir un freinage plus important pour un effort donné. Dans un moteur Diesel, le dispositif d'assistance, "hydrovac" par exemple, nécessite une pompe à vide comme source d'énergie auxiliaire. Grâce au dispositif d'admission d'air selon l'invention, il est possible de supprimer cette pompe auxiliaire et de se servir de la dépression ainsi créée dans le collecteur d' admission pour actionner le vérin pneumatique d'assistance au freinage, du type "master-vac" par exemple utilisé traditionnellement dans les m auteurs à essence. Le procédé de commande du dispositif d'admission d'air selon l'invention est fonction des différentes phases de fonctionnement du moteur. La dépression réalisée par le volet 2 d'obturation du circuit d' admission d'air n' est réalisé que si la position pied levé de la pédale d' accélérateur est effective, sinon le volet est en position ouverte. Tout d' abord au démarrage (figure 3), c' est-à-dire lorsque le régime moteur N croit de zéro à une valeur seuil NS et que la température d'eau du moteur est inférieure à un seuil Ts. il est prévu d'injecter une quantité de carburant suffisante nécessitant une quantité d' air supérieure à celle nécessaire en régime établi.Pour cela, il faut mettre le volet en position d'ouverture de de façon à ne pas créer de dépression dans le circuit d'admission. Sinon, en position fermée VF > il n' y aura pas assez d'air par rapport à la quantité de carburant injectée et le moteur ne démarrera pas. Lorsque les conditions du régime de ralenti sont réunies (figure 4) c' est-à-dire position pied levé de la pédale d'accélérateur, nombre de tours N par minute compris entre deux seuils maximum NS et minimum Ng - 900 et 700 tours/min par exemple - et température d'eau supérieure au seuil TS - 600 C par exemple - on commande l'actionneur de façon à fermer le volet, position VFt pour créer une dépression dans le collecteur d'admission d'air. La butée mécanique assurant la fermeture du volet est réglée de façon à obtenir une dépression déterminée permettant de réduire le bruit au ralenti pour des conditions de fonctionnement données, notamment un régime de ralenti donné (750 tours/mn par exemple). En cas de décélération, lorsque la pédale P d' accélération n' est plus en position enfoncée P E mais est en position pied levé P P L' alors que le régime N du moteur est élevé, deux solutions sont possibles suivant le type de pompe d'injection Diesel lorsque la pompe présente un débit résidueL Le volet reste ouvert, position Vg, tant que le régime moteur n' a pas atteint sa valeur de ralenti NS (trait plein sur la figure 5). Par contre lorsque la pompe cesse d'injecter du carburant dès que la pédale d' accélération n' est plus enfoncée, le volet est fermé, position V F en pointillés sur la figure. Mais, dès que le régime de ralenti est atteint, le volet est ou reste fermé, position VF, pour créer une dépression dans le collecteur d'air.Dans le cas où le régime N du moteur descent en dessous du ralenti (NS - G), il est alors nécessaire de con mander l' ouverture du volet, position Vg, pour éviter le calage du moteur par manque d' air. Le second mode de réalisation du dispositif d'admission d'air selon l'invention, permet d' affiner les conditions d'obtention d' une dépression nécessaire à la réduction du bruit au ralenti, notamment en ajustant le niveau de dépression au minimum de bruit, quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. Le procédé de commande de la position du volet 2 et de la vanne 5, selon les phases de fonctionnement du moteur, est assuré par le calculateur électronique qui repolit les informations de régime N, de température d'eau du moteur et de position de la pédale d'accélérateur entre autres. Conne précédemment, dans tous les cas de fonctionnement, la dépression n' est réalisée dans le collecteur d'admission d'air que si I'information pied levé de la pédale d'accélérateur est effective. Dans le cas contraire, le volet ou papillon et la vanne de dérivation sont totalement ouverts. En phase de démarrage, figure 6, lorsque le régime moteur N croît de O à un seuil Ns, deux solutions sont offertes selon le type de moteur. La première solution représentée en traits pleins, consiste à mettre le volet 2 et la vanne 5 en positions ouvertes VO et vO respectivement, ne créant pas de dépression dans le collecteur, donc ne réduisant pas le bruit du moteur. La seconde solution représentée en traits pointillés, consiste à fermer le volet 2, position VF, et à ouvrir la vanne de dérivation 5 à une position v dépendant de la température d' eau du moteur et cela jusqu'à ce que le régime moteur N atteigne la valeur Ns. Cette valeur NS correspond au régime de ralenti du moteur et est programmée dans le calculateur électronique dans une table dépendant de la température d'eau du moteur. Selon cette solution, une dépression est créée dans le collecteur de façon à réduire le bruit au démarrage, et à aider ce dé m arrage du moteur. En phase de ralenti, figure 7, le volet 2 est en position fermée VF et la vanne de dérivation 5 est ouverte. Sa position d' ouverture v varie d' une valeur v1 légèrement inférieure à vO correspondant à ltouverture totale de la vanne, à une valeur v2 légère n ent supérieure à vf correspondant à sa ferm eture totale. Cette variation de la position v de la vanne 5 est con mandée par le calculateur de façon à obtenir un débit d'air fonction de la température d' eau du moteur - moteur dit froid ou chaud - et de la pression dans le collecteur d'admission d'air, qui assure la pression de consigne au niveau du collecteur. En phase de décélération, figure 8, c' est-à-dire quand la position pied levé PpL de la pédale d'accélérateur P est détectée, le volet 2 et la vanne 5 sont totalement fermés, positions VF et vF respectivement. Lorsque le régime moteur N qui décroît atteint la valeur N C' le volet reste fer n é mais la vanne 5 de dérivation est à nouveau ouverte à une position v programmée comme précédemment en fonction de la température d' eau du moteur et modifiée par un "offset", soit positif (version A), soit négatif (version B) décroissant à chaque tour moteur pour converger vers la valeur du régime de ralenti. Lors d' une décélération trop rapide (figure 9), afin d' éviter le calage du moteur pouvant survenir quand le régime moteur chute au-dessous d' une valeur ND, égale à NS - A, le volet 2 est alors totalement ouvert en position VO ainsi que la vanne 5 en position vO. Leur ouverture a pour effet de faire remonter le régime moteur N vers sa valeur de ralenti Ns. Lorsque le régime repasse au-dessus de sa valeur NS de ralenti, le volet 2 est à nouveau fermé et la vanne 5 est ouverte à sa précédente valeur correspondant au ralenti du moteur. L' avantage de cette invention réside dans la possibilité d' envisager une con mande cartographique de la position du volet et de la vanne créant la dépression dans le collecteur d'admission d'air d'un moteur diesel. Grâce à cette con mande cartographique, on peut ajuster le niveau de dépression au minimum de bruit souhaité en régime de ralenti et assurer une assistance au freinage lors des décélérations. Dans ce cas, il n' est plus nécessaire d'utiliser une pompe d'assistance au freinage, mais simplement un vérin pneumatique d'assistance agissant sous l'action de la dépression créée dans le collecteur d'admission. L'invention ne se limite évide n ment pas aux modes de réalisaticn décrits et représentés, mais comprend aussi tous les équivalents techniques des moyens décrits et leurs combinaisons effectuées suivant 1' esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R EVEN DIC ATI0 NS 1/ Dispositif d'admission d'air dans un moteur Diesel comprenant un collecteur d'air (1), caractérisé en ce qu'il comprend de plus un volet (2) d' obturation variable, placé en travers du collecteur d'admission air (1) et des moyens d' action (3) sur la position du volet entre 1' ouverture totale du collecteur et sa fermeture quasi-totale, pour créer une dépression dans le collecteur (1) en aval du volet (2). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (3) sont constitués par un actionneur électromagnétique. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une dérivation (4), débutant en amont du volet (2) d'obturation et débouchant en aval de ce volet, et dont le débit d' air est réglé par une vanne (5) copmandable par un calculateur électronnique (30). 4/ Procédé de commande du dispositif d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, à condition que la position pied levé de la pédale d' accélérateur soit détectée Etape a) Dans les conditions de démarrage, c'est-à-dire quand le régime moteur (N) est inférieur à un seuil (Ns) et la température d'eau du moteur est inférieure à un seuil (TS), le volet (2) est en position d' ouverture (Vo)- Etape b) Dans les conditions de ralenti, c' est-à-dire quand le régime (N) est compris entre un seuil maximum (Ns) et un seuil minimum (Ng) > le volet (2) est en position de fermeture (VF). Etape c) En décélération, le volet (2) est fermé en position (VF) dès le lâcher de la pédale d'accélération ou dès que le régime atteint le seuil (NS) de ralenti suivant le type de pompe d'injection et est réouvert en position (VO) dès que 1è régime (N) devient inférieur à (Ns) d'une quantité déterminée (a). 5/ Procédé de com m ande du dispositif d'admission d'air selon la revendication 3, par le calculateur électronique, caractérisé en ce qu' il comporte les étapes suivantes, à condition que la position pied levé de la pédale d' accélérateur soit détectée Etape d) Dans les conditions de démarrage, c'est-à-dire quand le régime moteur (N) est inférieur à un seuil (Ns) et que la température d'eau du moteur est inférieure à un seuil (Ts), le volet (2) et la vanne (5) sont en position ouverte (VO et vO) respectivement. Etape e) Dans les conditions de ralenti, c' est-à-dire quand le régime (N) est compris entre un seuil maximum (Ns) et un seuil minimum (NO), le volet (2) est en position fermée (VF) et la vanne (5) est en position (v) d' ouverture variant d'une valeur (v1) voisine de l' ouverture totale (vO) à une valeur (v2) proche de la fermeture totale (vF), cette position (v) de la vanne (5) étant fonction de la température d' eau du moteur et de la pression collecteur. Etape : En décélération, le volet (2) et la vanne (5) sont en position fermée (VF et VF) respectivement et la vanne (5) est réouverte en position program mée (vs) dès que le régime a atteint une valeur (NC), et modifiée par un offset positif ou négatif décroissant à chaque tour moteur pour converger vers (vs). 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d) est remplacée par l'étape suivante - Le volet (2) est en position de fermeture (VF) et la vanne (5) est ouverte en position (v) dépendant de la température d'eau du moteur. 7/ Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape h) supplémentaire suivante - En décélération rapide, quand le régime moteur (N) descend en dessous du seuil de ralenti (Ns) d'une quantité (a), le volet (2) et la vanne (5) sont réouverts totalement en position (V O et vg) respectivement jusqu' à ce que le régime soit remontré à son seuil de ralenti (NS).