Brevet FR2889560A1 — publié le 20070209

La présente invention concerne un système de contrôle du fonctionnement de la boucle d'admission d'air dans un moteur de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système pour un moteur à combustion interne de type Diesel, équipé d'un turbocompresseur à géométrie variable, de moyens de recirculation des gaz d'échappement en entrée de celui-ci et de moyens formant vanne de contrôle de la pression des gaz en entrée du moteur. On sait que la puissance délivrée par un moteur à combustion interne, de type Diesel, dépend directement de la quantité d'air admise dans la chambre de combustion, laquelle est principalement due à la densité de l'air en entrée de cette chambre. Ainsi, afin d'augmenter la puissance d'un moteur de cylindrée donnée, un moyen de compression de l'air peut être utilisé avant son admission dans le cylindre. Ce processus est comrnunément appelé processus de suralimenta-tion , et est mis en oeuvre par exemple par un turbocompresseur. Un turbocompresseur est en effet un moyen de suralimentation qui récupère une partie de l'énergie contenue dans les gaz d'échappement du moteur au moyen d'une turbine. Cette énergie est transmise à un compresseur qui augmente la densité de l'air d'admission dans le moteur. II est connu que le turbo-compresseur est actuellement le type de moyens de suralimentation le plus utilisé. Les organes de turbine et de compresseur du turbocompresseur sont choisis pour permettre un fonctionnement de ce turbocompresseur dans tous les 25 cas de vie du moteur. Il est également possible de faire évoluer la plage de fonctionnement du compresseur en faisant évoluer la géométrie aux bornes de la roue de celui-ci. De même, côté turbine, il est possible de faire évoluer la géométrie à l'entrée de la turbine afin de faire évoluer la perméabilité de celle-ci. On récupère alors plus ou moins d'énergie en faisant varier, soit le taux de détente, soit le dé- bit des gaz entrant dans la turbine, soit les deux à la fois. Ainsi par exemple, dans le cas d'une turbine d'un turbocompresseur à géométrie variable, tout le débit moteur passe dans cette turbine. On change simplement la perméabilité de celle-ci pour adapter le taux de détente (fonction de la pression de la suralimentation nécessaire) pour le débit passant dans la turbine. On peut être amené à vouloir obtenir plus d'énergie de la turbine pour de faibles débits d'échappement, pour par exemple des questions de brio, de potentiel de pression de suralimentation, ou autres. On dimensionne alors la turbine de manière qu'elle soit plus fermée, autrement dit qu'elle fonctionne avec un taux de détente plus élevé, pour un débit fixé. En revanche, ceci a pour conséquence d'augmenter l'énergie mini-male que la turbine peut récupérer lorsqu'elle est en pleine ouverture, du fait des contraintes matérielles, géométriques et de dynamique des fluides. Lorsque l'on dispose de trop d'énergie pour le turbocompresseur, on atteint des vitesses de rotation de celui-ci trop élevées, ce qui peut entraîner la casse de ce turbocompresseur, voire du moteur. Les cas de vie du moteur susceptibles de rencontrer ces difficultés de décharge sont entre autres: - les fortes demandes de couple en altitude ou en ambiance chaude; - les cas de régénération de moyens de dépollution tels qu'un filtre à particules, intégrés dans la ligne d'échappement associée à ce moteur avec une température de combustion augmentée, etc.. Une solution pour résoudre ces problèmes consiste par exemple à ajouter une vanne de décharge également appelée waste-gate qui est un élément de décharge permettant de dévier une partie du débit entrant dans cette vanne. Cependant, ceci nécessite alors la présence d'un organe supplémentaire et des contraintes supplémentaires correspondantes en termes de coût, de robustesse de contrôle, de robustesse de sûreté de fonctionnement et d'implantation. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de contrôle du fonctionnement de la boucle d'admission d'air dans un moteur de véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur à géométrie variable, de moyens de recirculation des gaz d'échappement en entrée de celui-ci et de moyens formant vanne de contrôle de la pression des gaz en entrée du moteur, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de régulation du fonctionnement des moyens formant vanne, pour réguler la pression d'admission des gaz en entrée du moteur lorsque la turbine du turbocompresseur est dans une position de pleine ouverture. Suivant une autre caractéristique de l'invention: - les moyens de régulation sont raccordés à la turbine pour recevoir une information d'état d'ouverture de celle-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: - la Fig.1 représente un graphique illustrant différents points de fonctionnement possible pour une turbine à géométrie variable d'un turbocompresseur; - la Fig.2 illustre les tendances d'évolution du régime de rotation d'un turbocompresseur en fonction de la perte de charge; et - la Fig.3 illustre un schéma synoptique de la structure et du fonctionnement d'un système selon l'invention. On a en effet illustré sur la figure 1, le champ de fonctionnement d'une turbine dite à géométrie variable d'un turbocompresseur. Le système selon l'invention doit permettre la décharge d'un tel turbocompresseur dimensionné pour répondre à de fortes contraintes de potentiel de suralimentation pour les faibles débits mais sans se traduire par l'adjonction d'un actionneur spécifique. On peut ainsi dimensionner la turbine du turbocompresseur pour les faibles débits sans ajout d'un actionneur spécifique, ce qui permet des gains en termes de performances à bas régiime, de reprises, en consommation et en émissions polluantes du moteur. Pour les débits pour lesquels le turbocompresseur doit fournir une énergie plus faible au moteur, on peut alors utiliser un organe créant une perte de charge à l'admission dans la boucle d'admission d'air du moteur et en contrôlant le fonctionnement de celui-ci. Ceci permet alors en diminuant la pression en entrée du moteur, après compresseur, de diminuer la masse d'air entrant dans le moteur. Ceci induit une diminution du débit des gaz d'échappement dans la turbine et en conséquence, une baisse d'énergie fournie au turbocompresseur. Le régime de rotation du turbocompresseur diminue alors, ce qui per-met de s'éloigner du régime maximum de rotation et d'éviter les risques de casse, comme cela est illustré par exemple sur la figure 2. Cette figure illustre en effet les tendances d'évolution du régime de rotation d'un turbocompresseur en fonction de la perte de charge créée en entrée. Ceci permet alors de plus de dimensionner la turbine exclusivement en fonction des contraintes de bas débits. Ainsi, par exemple, on a illustré sur la figure 3, un moteur par exemple Diesel de véhicule automobile qui est désigné par la référence générale 1. Ce moteur est associé à un turbocompresseur désigné par la référence générale 2, par exemple à géométrie variable, dont une portion de turbine 3 est associée à la ligne d'échappement du moteur et dont une portion de compresseur 4 est raccordée à l'entrée d'admission d'air dans celui-ci au travers d'un échangeur thermique 5 refroidissant l'air suralimenté en provenance de la portion de compresseur 4. Ce moteur Diesel peut également être associé à des moyens de recirculation des gaz d'échappement en entrée de celui-ci également appelés EGR, ces moyens comportant par exemple une vanne EGR désignée par la référence générale 6. De plus, des moyens formant vanne de contrôle de la pression des gaz en entrée du moteur sont également prévus. Ces moyens sont désignés par la référence générale 7 sur cette figure et sont par exemple constitués d'une vanne-papillon déjà utilisée pour des fonctions étouffoir , permettant l'aide à l'arrêt du moteur ou l'aide à la faisabilité de taux d'EGR, dans l'état de la technique. Ces moyens entrent dans la constitution de la boucle d'admission d'air dans le moteur. Dans le système selon l'invention, ces différents actionneurs, c'est-àdire la vanne EGR 6 et les moyens formant vanne de contrôle 7 de la pression des gaz en entrée du moteur, sont pilotés par une unité de commande désignée par la référence générale 8, à partir d'informations issues de la turbine du turbocompresseur et en particulier d'informations d'ouverture de celle-ci. Ainsi par exemple, il est alors possible à travers ces moyens de commande 8 et les moyens formant vanne 7, de réguler la pression de suralimentation lorsque la turbine du turbocompresseur est dans une position de pleine ouverture. Ceci permet alors un dimensionnement du turbocompresseur moins contraignant, permettant d'obtenir un meilleur brio de fonctionnement du moteur, de meilleures performances de celui-ci à bas régime, une consommation réduite et un potentiel d'amélioration des émissions polluantes. De plus, des gains en termes de coût, d'implantation, de robustesse de contrôle et de robustesse de sûreté de fonctionnement sont également envisageables. Ainsi, on peut alors utiliser un organe déjà implanté dans le véhicule pour cette fonction de contrôle de la pression des gaz d'admission dans le moteur lorsque la turbine du turbocompresseur est à pleine ouverture. Bien entendu, d'autres 'modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle du fonctionnement de la boucle d'admission d'air dans un moteur de véhicule automobile (1) équipé d'un turbocompresseur (2) à géométrie variable, de moyens (6) de recirculation des gaz d'échappement en entrée de celui-ci et de moyens (7) formant vanne de contrôle de la pression des gaz en entrée du moteur (1), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) de régulation du fonctionnement des moyens formant vanne (7), pour réguler la pression d'admission des gaz en entrée du moteur (1) lorsque la turbine (3) du turbocompresseur est dans une position de pleine ouverture. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de régulation (8) sont raccordés à la turbine pour recevoir une information d'état d'ouverture de celle-ci. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (7) formant vanne sont formés d'une vanne-papillon ayant des fonctions étouffoir.