Brevet FR2833650A1 — publié le 20030620

La présente invention concerne un système de motorisation pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système de motorisation qui comporte un moteur à combustion interne muni de moyens d'admission de gaz en entrée et de moyens d'échappement de gaz en sortie et des moyens de stockage de gaz sous pression associés à des moyens de commande de leur charge/décharge adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci, pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci, au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur. On trouvera un exemple d'un tel système de motorisation dans le document SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 1999-01-0623, intitulé New Cycles for Automobile Engines de Michael M. SCHECHTER, International Congress and Exposition, Detroit, Michigan, March 1-4,1999. L'idée générale à la base du développement de tels systèmes, consiste à récupérer de l'énergie lors de certaines phases de fonctionnement du moteur, sous la forme de gaz comprimé dans les moyens d'accumulation et de réutiliser cette énergie dans d'autres phases de fonctionnement de celui-ci. En particulier, de l'énergie peut être récupérée en phase de décélération et de freinage du véhicule. Sur la figure 2 du document mentionné précédemment, on a représenté un exemple de réalisation d'un tel système. Celui-ci comporte alors des moyens d'accumulation de gaz sous pression, se présentant sous la forme d'un réservoir de gaz, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge, se présentant sous la forme d'une soupape prévue dans la culasse du moteur, au niveau d'un cylindre correspondant de celui-ci, cette soupape étant commandée pour mettre en oeuvre une phase de charge de ces moyens d'accumulation et une phase de décharge de ceux-ci à partir du et dans le cylindre. On conçoit cependant qu'une telle structure présente un certain nombre d'inconvénients, car la soupape correspondante nécessite une modification très importante de la culasse du moteur et des moyens de commande relativement complexes. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne comprenant des cylindres munis chacun d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement et des moyens d'admission de gaz en entrée et des moyens d'échappement de gaz en sortie et des moyens d'accumulation de gaz sous pression, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci, au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz comprennent une entrée de gaz raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ces moyens d'admission et en ce que les moyens de commande sont adaptés pour maintenir la ou chaque soupape d'échappement du ou de chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en position fermée, et la ou chaque soupape d'admission de celui-ci, en position ouverte, pour permettre la charge de ces moyens d'accumulation, à travers les moyens d'admission de gaz et les moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ceux-ci, à partir du ou de chaque cylindre correspondant. Selon d'autres caractéristiques : - les moyens de contrôle de la circulation des gaz comprennent des moyens de vannage à clapet anti-retour, disposés dans le trajet d'admission des gaz dans le moteur et déplaçables sous le contrôle des moyens de commande entre une première position d'ouverture de ce trajet et une seconde position de fermeture de celui-ci, dans laquelle le clapet anti-retour est placé dans ce trajet ; - les moyens de vannage comprennent un boisseau rotatif ; - les moyens de contrôle de la circulation des gaz comprennent un orifice de raccordement de l'entrée des moyens d'accumulation, muni d'un clapet anti-retour et placé en aval des moyens de vannage ; - les soupapes du moteur sont des soupapes à commande par actionneurs électromagnétiques dont l'alimentation est commandée par des moyens de contrôle sous le pilotage des moyens de commande ; - les moyens d'accumulation de gaz sous pression comprennent une sortie de gaz raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens formant vanne pilotable par les moyens de commande, pour injecter du gaz dans le moteur ; - les moyens d'accumulation de gaz sous pression comprennent une sortie de gaz raccordée à un turbocompresseur associé au moteur, à travers des moyens formant vanne pilotable par les moyens de commande, pour injecter du gaz dans celui-ci. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - les Figs. 1 à 4 illustrent la structure et le fonctionnement d'un système de motorisation selon l'invention lors d'une phase de charge des moyens d'accumulation de gaz sous pression ; et - les Figs. 5 et 6 illustrent la structure et le fonctionnement d'un tel système lors d'une phase de décharge de ces moyens d'accumulation. On a en effet représenté sur ces figures et en particulier sur les figures 1 à 4, un système de motorisation pour véhicule automobile qui comporte un moteur à combustion interne désigné par la référence générale 1, comprenant des cylindres, dont l'un est désigné par la référence générale 2 sur ces figures, dans lesquels se déplacent des pistons dont l'un est désigné par la référence générale 3. Chacun de ces cylindres est muni d'au moins une soupape d'admission désignée par exemple par la référence générale 4 et d'au moins une soupape d'échappement désignée par la référence générale 5 sur cette figure, de façon classique. Ces soupapes sont par exemple formées par des soupapes à commande par actionneurs électromagnétiques dont l'alimentation est commandée par des moyens de contrôle sous le pilotage de moyens de commande, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. On notera simplement que les actionneurs électromagnétiques de commande de ces soupapes, sont désignés par les références générales 6 et 7 respectivement par la soupape d'admission 4 et la soupape d'échappement 5, et sont donc reliés à des moyens de contrôle désignés par la référence générale 8, dont le fonctionnement est piloté par des moyens de commande désignés par la référence générale 9, pour assurer le déplacement des soupapes, c'est-à-dire l'ouverture et la fermeture de celles-ci. Ces moyens de commande comprennent par exemple tout calculateur approprié. De façon classique également, le moteur 1 est associé à des moyens d'admission de gaz en entrée désignés par la référence générale 10 et à des moyens d'échappement de gaz en sortie désignés par la référence générale 11, et comprenant par exemple une ligne d'échappement. Les moyens d'admission comprennent par exemple de façon classique, un papillon de gaz désigné par la référence générale 12 associé à un plénum d'admission désigné par la référence générale 13. Enfin, le système de motorisation selon l'invention comporte également des moyens d'accumulation de gaz sous pression désignés par la référence générale 14 sur ces figures, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge formés par exemple par les moyens 9 décrits précédemment et adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée, pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur. Les moyens de commande 9 sont alors adaptés pour piloter les moyens d'alimentation en carburant des cylindres du moteur, afin de couper l'alimentation d'au moins certains des cylindres de celui-ci. En fait, et comme cela est illustré, les moyens d'accumulation de gaz comprennent par exemple un réservoir dont une entrée de gaz désignée par la référence générale 15 sur ces figures, est raccordée aux moyens d'admission de gaz 10 dans le moteur, à travers des moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ces moyens d'admission, ces moyens de contrôle étant désignés par la référence générale 16. Lors d'une phase de charge de ces moyens d'accumulation, les moyens de commande 9 sont adaptés pour maintenir la ou chaque soupape d'échappement du ou de chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en position fermée, et la ou chaque soupape d'admission de celui-ci, en position ouverte, pour permettre la charge de ces moyens d'accumulation, à travers les moyens d'admission de gaz dans le moteur et les moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ceux-ci à partir du ou de chaque cylindre correspondant qui fonctionne alors en compresseur. Dans l'exemple représenté sur ces figures, les moyens de contrôle de la circulation des gaz 16 comprennent des moyens de vannage à clapet antiretour, disposés dans le trajet d'admission des gaz dans le moteur, et déplaça- bles sous le contrôle des moyens de commande 9 entre une première position d'ouverture de ce trajet, comme cela est illustré sur la figure 1 et une seconde position de fermeture de celui-ci, dans laquelle le clapet anti-retour est placé dans ce trajet, comme cela est illustré sur les figures 2,3 et 4. Les moyens de vannage sont désignés par la référence générale 17 sur ces figures et comprennent par exemple un boisseau rotatif 18 qui est donc déplaçable entre une position d'ouverture du trajet comme celle illustrée sur la figure 1, et une position d'obturation de celui-ci, comme cela est représenté sur la figures 2,3 et 4, dans lesquelles le clapet anti-retour correspondant désigné par la référence générale 19, est placé dans ce trajet. Le fonctionnement normal du moteur est illustré sur la figure 1, l'admission des gaz en entrée du moteur se faisant à travers le trajet d'admission et la soupape d'admission qui est alors en position ouverte, le boisseau 18, étant dans sa première position. Lorsque l'on souhaite déclencher une phase de charge des moyens d'accumulation 14, les moyens de commande 9 pilotent les moyens de contrôle de la circulation des gaz 16 pour amener le boisseau 18 à se déplacer vers sa position d'obturation du trajet, comme cela est illustré sur la figure 2 et maintiennent les soupapes d'échappement du ou des cylindres correspondants, c'est-àdire celui ou ceux dont l'alimentation en carburant est coupée, en position fermée, tout en maintenant les soupapes d'admission de celui-ci ou de ceux-ci en position ouverte, ce qui permet comme cela est illustré sur les figures 3 et 4, d'utiliser le ou les cylindres correspondants en compresseur, c'est-à-dire pour comprimer et refouler le gaz admis dans ce ou ces cylindres en direction des moyens d'accumulation 14, à travers un orifice de raccordement de l'entrée 15 de ces moyens d'accumulation 14 aux moyens 16 de contrôle de la circulation des gaz dans les moyens d'admission. Cet orifice est alors muni d'un clapet antiretour et est placé en aval des moyens de vannage 17. Sur ces figures 1 à 4, l'orifice de raccordement de l'entrée 15 des moyens d'accumulation 14 aux moyens d'admission 10 est désigné par la référence générale 20, tandis que le clapet anti-retour correspondant est désigné par la référence générale 21. On conçoit alors que le gaz comprimé lors de la remontée du piston dans le cylindre correspondant ne peut pas refluer en direction du papillon disposé dans les moyens d'admission de gaz, en raison de la présence du clapet antiretour 19 du boisseau 18 dans le trajet correspondant, tandis que ce gaz comprimé peut être admis dans les moyens d'accumulation 14 à travers le clapet anti-retour 21 placé dans l'orifice de raccordement 20 de ces moyens d'accumulation 14 aux moyens d'admission, pour assurer la charge de ces moyens d'accumulation Lorsque le besoin s'en fait sentir, les moyens de commande 9 déclenchent une phase de décharge de ces moyens d'accumulation 14 au cours de laquelle le gaz stocké sous pression dans ces moyens d'accumulation est utilisé pour améliorer les performances du moteur. Cette phase de fonctionnement est illustrée sur les figures 5 et 6. On reconnaît en effet sur les figures 5 et 6, le moteur désigné par la référence générale 1, les moyens de commande 9, les moyens d'accumulation de gaz sous pression désignés par la référence générale 14, les moyens d'admission de gaz dans le moteur désignés par la référence générale 10 et les moyens d'échappement 11. Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 5, les moyens d'accumulation de gaz sous pression 14 comprennent une sortie de gaz désignée par la référence générale 22, qui est raccordée aux moyens d'admission de gaz 10 dans le moteur, par exemple à travers des moyens formant vanne 23 pilotables par les moyens de commande 9, pour permettre une injection de gaz dans le moteur à travers ces moyens d'admission. Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 6, le moteur est associé à un turbocompresseur désigné par la référence générale 24 sur cette figure et comportant une portion de compresseur 25 et une portion de turbine 26 associées de façon classique aux moyens d'admission et aux moyens d'échappement de gaz du moteur. La sortie 22 de gaz des moyens d'accumulation 14 peut alors être raccordée à ce turbocompresseur, à travers les moyens formant vanne pilotable 23 pour injecter du gaz dans celui-ci. C'est ainsi par exemple que cette sortie de gaz sous pression peut être raccordée à la portion de turbine et/ou à la portion de compresseur de ce turbocompresseur pour injecter du gaz dans l'une et/ou l'autre de celles-ci afin d'améliorer les performances de fonctionnement du turbocompresseur et donc du moteur. On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages par rapport à celle décrite dans le document antérieur mentionné précédemment. En effet, une telle structure ne nécessite pas de modification du moteur proprement dit, dans la mesure où les éléments permettant d'assurer la charge et la décharge des moyens d'accumulation d'énergie, sont ajoutés à la périphérie de celui-ci. Le fonctionnement d'une telle structure reste classique, dans la mesure où il est possible grâce à celle-ci, de mettre en oeuvre une phase de charge des moyens d'accumulation des gaz sous pression, par exemple lors d'une phase de décélération du véhicule ou lors d'une phase de fonctionnement à faible charge et de réutiliser ce gaz sous pression accumulé pour améliorer le remplissage des cylindres du moteur afin d'en améliorer les performances de fonctionnement. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne (1) comprenant des cylindres (2) munis chacun d'au moins une soupape d'admission (4) et d'au moins une soupape d'échappement (5) et des moyens d'admission de gaz (10) en entrée et des moyens d'échappement de gaz (11) en sortie et des moyens d'accumulation de gaz sous pression (14), associés à des moyens de commande (9) de leur charge/décharge adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci, au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur (1), caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz (14) comprennent une entrée de gaz (15) raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur (10), à travers des moyens (16) de contrôle de la circulation des gaz dans ces moyens d'admission et en ce que les moyens de commande (9) sont adaptés pour maintenir la ou chaque soupape d'échappement (5) du ou de chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en position fermée, et la ou chaque soupape d'admission (4) de celui-ci, en position ouverte, pour permettre la charge de ces moyens d'accumulation (14), à travers les moyens d'admission (10) de gaz et les moyens (16) de contrôle de la circulation des gaz dans ceux-ci, à partir du ou de chaque cylindre correspondant. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la circulation des gaz (16) comprennent des moyens de vannage (17) à clapet anti-retour (19), disposés dans le trajet d'admission des gaz dans le moteur et déplaçables sous le contrôle des moyens de commande (9) entre une première position d'ouverture de ce trajet et une seconde position de fermeture de celui-ci, dans laquelle le clapet anti-retour (19) est placé dans ce trajet. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de vannage (17) comprennent un boisseau rotatif (18). 4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens (16) de contrôle de la circulation des gaz comprennent un orifice de raccordement (20) de l'entrée (15) des moyens d'accumulation (14), muni d'un clapet anti-retour (21) et placé en aval des moyens de vannage (17). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les soupapes (4,5) du moteur (1) sont des soupapes à commande par actionneurs électromagnétiques (6,7) dont l'alimentation est commandée par des moyens de contrôle (8) sous le pilotage des moyens de commande (9). 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz sous pression (14) comprennent une sortie de gaz (22) raccordée aux moyens (10) d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens formant vanne (23) pilotable par les moyens de commande (9), pour injecter du gaz dans le moteur. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz sous pression (14) comprennent une sortie de gaz (22) raccordée à un turbocompresseur (24) associé au moteur (1), à travers des moyens formant vanne (23) pilotable par les moyens de commande (9), pour injecter du gaz dans celui-ci.