Brevet FR2797660A1 — publié le 20010223

L'invention concerne un dispositif de réchauffage de l'air d'admission pour moteur à combustion interne de véhicule, notamment automobile. sait que la température de l'air d'admission d'un moteur à combustion interne influe sur la consommation carburant du moteur, ainsi que sur la quantité de gaz polluants rejetes par le moteur. Par ailleurs, la température de l'air d'admission constitue un paramètre important dans le cas où le véhicule comporte système catalytique de réduction des émissions polluantes des gaz d'échappement. En particulier, pour assurer un bon fonctionnement d'un système d'aide à la régénération d'un filtre à particule, la température de l'air d'admission doit être maîtrisée. Ainsi, il est connu d'équiper certains véhicules de dispositifs de réchauffement et de refroidissement de l'air d'admission du moteur. Un dispositif de réchauffement connu consiste à amener dans le circuit d'air d'admission, au moyen d'un conduit, de l'air chaud provenant de l'ambiance autour du collecteur d'échappement du moteur. Un volet d'orientation commandé par un bilarne ou une pastille de cire régule la quantité d'air chaud apportée, en fonction de la température de l'air d'admission. Cependant, ce dispositif présente un rendement insuffisant. Par ailleurs, pour des raisons d'implantation, système est mal adapté à des architectures de moteur autres que celle dit "à échappement vers l'avant". Un but de la présente invention est de proposer dispositif de réchauffage de l'air d'admission pour moteur à combustion interne de véhicule, notamment automobile, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. Ce but est atteint par le fait que dans le dispositif de rechauffage de l'air d'admission pour moteur à combustion interne de véhicule, notamment automobile, le circuit d'air d'admission comporte une entrée d'air, des moyens de filtrage l'air disposés au niveau de l'entrée d'air, des moyens de réchauffage de l'air, et un répartiteur d'air, les moyens de réchauffage comportant au moins un échangeur air-eau. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs caractéristiques suivantes : - le dispositif comporte un échangeur air-eau disposé au niveau des moyens de filtration, - le dispositif comporte un échangeur air-eau disposé en amont des moyens de filtration, - le dispositif comporte un échangeur air-eau disposé en aval des moyens de filtration, - l'échangeur air-eau est apte à être alimenté en eau circuit d'eau ayant circulée dans le moteur, - le circuit d'eau comporte des moyens de dérivation permettant sélectivement d'alimenter ou non l'échangeur, - le dispositif comporte des moyens de refroidissement l'air indépendants des moyens de réchauffage, - les moyens de refroidissement de l'air comportent un refroidisseur d'a i r d e suralimentation, 1 e circuit d'a i r d'admission comportant des moyens de dérivation aptes à sélectivement imposer ou non le passage de l'air filtré dans le refroidisseur d'air, - les moyens de refroidissement de l'air comportent refroidisseur d'a i r d e suralimentation, 1 e circuit d'a i r d'admission comportant des moyens de dérivation aptes a sélectivement imposer le passage de l'air filtré soit dans le refroidisseur d'air, soit dans l'échangeur, le circuit d'a i r d'admission comporte u n turbocompresseur disposé en aval des moyens de filtration et en amont de la dérivation vers le refroidisseur d'air moyens de réchauffage de l'air sont constitués d'un échangeur air-eau surfacique. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement le circuit d'air d'admission d'un moteur à combustion interne comportant un dispositif de réchauffage conforme à l'invention, - la figure 2 représente schématiquement détail du dispositif de réchauffement de la figure 1, - la figure 3 représente schématiquement le circuit d'air d'admission d'un moteur à combustion interne comportant un dispositif de réchauffage selon un second mode de réalisation de l'invention. circuit d'air d'admission d'un moteur à combustion interne représenté à la figure 1 comporte une entrée d'air 1, et un filtre à air 2 disposé en aval de l'entrée d'air . L'air filtré est ensuite conduit dans un turbocompresseur 12 pour y être compressé. L'air compressé est ensuite amené à un repartiteur 11 pour etre distribué dans le moteur 7. L'air comprimé est amené au répartiteur 11 soit directement, soit via un passage dans un refroidisseur d'air de suralimentation 3. A cet effet, le circuit d'air comporte une dérivation 13 vers le refroidisseur 3 et une paire de vannes 4, 5 permettant d'orienter l'air compressé dans le répartiteur 11 soit directement, soit via le refroidisseur 3. Selon l'invention, le circuit comporte également un échangeur air-eau 6 disposé au niveau des moyens de filtration 2. L'échangeur 6 peut être alimenté en eau par un circuit d'eau 9, 10 chaude ayant circulée dans le moteur 7. C'est à dire qu'un premier conduit 10 amène l'eau du moteur 7 vers Pechangeur 6 tandis qu'un second conduit 9 ramène l'eau ayant circulé dans l'échangeur 6 vers le moteur 7. Une vanne 8 située par exemple, sur le premier conduit 10, permet d'alimenter en eau ou non l'échangeur 6. De préférence, l'échangeur air-eau 6 est type "surfacique". Comme représenté à la figure 2, l'échangeur peut être implanté dans le boîtier 14 du filtre, contre la cartouche filtrante 2. De préférence, l'échangeur 6 est situé en amont du filtre 2, le trajet de l'air étant symbolisé par trois flèches hachurées à la figure 2. Ainsi, l'air qui entre dans le circuit d'air passe dans le filtre 2 et également dans l'échangeur 6 qui peut être alimenté ou non en eau chaude, selon qu'il soit nécessaire de réchauffer ou non l'air d'admission. De la même façon, l'air comprimé peut, selon les besoins, être refroidi ou par le refroidisseur 3. On conçoit donc que le dispositif selon l'invention présente une structure simple et peut être facilement implanté dans un véhicule. En effet, l'échangeur peut être implanté avec le filtre sans nécessiter de modification substantielle de ce dernier. outre, les pertes de charges dans le circuit d'air qui va directement vers l'échangeur 11 sont sensiblement équivalentes aux pertes de charge du circuit passant par le refroidisseur. Ainsi, il est possible d'utiliser le circuit by-pass sans dégradation de la consommation ou des performances du moteur. plus, le réchauffage de l'air en amont de moyens de compression (turbocompresseur) permet d'améliorer le rendement du dispositif de réchauffage. En effet, la compression par le turbocompresseur agit comme un facteur multiplicatif sur la température. En outre, l'indépendance de l'échangeur et du circuit by- pass permet de piloter indépendamment leurs fonctions respectives. Par exemple, il est possible de ne pas faire fonctionner l'échangeur, c'est-à-dire ne pas l'alimenter en eau, et d'envoyer l'air compressé directement dans l'échangeur 11. De cette façon, on obtient un air d'admission plus chaud que celui qui passerait dans le refroidisseur. Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter à l'exemple de réalisation préféré décrit ci-dessus. Par exemple, l'échanger 6 peut être implanté en aval du filtre 2. Par ailleurs, un deuxième échangeur peut être disposé dans le circuit d'air. De plus, l'invention peut s'appliquer à des circuits d'air d'admission ne comportant pas de turbocompresseur et/ou de refroidisseur d'air de suralimentation. De meme, la figure 3 illustre une variante de réalisation de l'invention. Le circuit d'air d'admission représenté à la figure 3 diffère de celui décrit ci-dessus par l'agencement des moyens de réchauffage de l'air. Les éléments identiques à ceux décrits ci-dessus sont désignés par mêmes références numériques. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, moyens de réchauffage de l'air sont constitués d'u n échangeur air-eau 6 disposé en aval du turbocompresseur 12. Comme précédemment, le circuit d'air d'admission comporte filtre à air 2 disposé en aval d'un d'entrée d'air 1. L'a i r filtré est ensuite comprimé dans un turbocompresseur 12. Une dérivation et un système de vannes 4, 5 permet d'orienter l'air compressé dans le répartiteur 11 du moteur 7 soit via un refroidiseur 3, soit via un échangeur air- eau 6. L'échangeur air-eau 6 est alimenté en eau ayant circulée dans le moteur 7. On peut envisager également de pourvoir le circuit d'eau 9, 10 d'un système de vannes (non représenté), pour de commander sélectivement l'alimentation en eau ou non de l'échangeur 6. Ainsi dans le cas où la température extérieure au véhicule trop basse, un système de dérivation empêche le passage de l'air compressé dans le refroidisseur 3, mais l'oriente dans l'échangeur air-eau 6 alimenté le circuit d'eau du moteur. Enfin, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVEN ICATIONS 1. Dispositif de réchauffage l'air d'admission pour moteur à combustion interne de véhicule, notamment automobile, le circuit d'air d'admission comportant une entrée d'air (1), des moyens de filtrage de l'air disposés au niveau de l'entrée d'air (1), des moyens de réchauffage (6) de l'air, et un répartiteur d'air (11), caractérisé en ce que les moyens de réchauffage comportent au moins un échangeur air-eau (6). 2. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur air-eau disposé au niveau des moyens de filtration (2). 3. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur air-eau (6) disposé en amont des moyens de filtration (2). 4. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur air-eau (6) disposé en aval des moyens de filtration (2). 5. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'échangeur air-eau (6) est apte à être alimenté en eau par un circuit d'eau (9, 10) ayant circulée dans le moteur (7). 6. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit d'eau (9, 10) comporte des moyens de dérivation (8) permettant sélectivement d'alimenter ou non l'échangeur (6). 7. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de refroidissement de l'a i r (3) indépendants des moyens de réchauffage (6). 8. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement de l'air comportent un refroidisseur d'air de suralimentation (3), le circuit d'air d'admission comportant des moyens de dérivation (4, 5) aptes à sélectivement imposer ou non le passage de l'air filtré dans le refroidisseur d'air (3). 9. Dispositif de rechauffage de l'air d'admission selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement de l'air comportent un refroidisseur d'air de suralimentation le circuit d'air d'admission comportant des moyens de dérivation (4, 5) aptes à sélectivement imposer le passage de l'air filtré soit dans le refroidisseur d'air (3), soit dans l'échangeur 10. Dispositif de réchauffage de l'air d'admission selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le circuit d'air d'admission comporte un turbocompresseur (12) disposé en aval des moyens de filtration (2) et en amont de la dérivation vers le refroidisseur d'air (3). 11. Dispositif de rechauffage de l'air d'admission selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de réchauffage de l'air sont constitués d'un échangeur air-eau surfacique.