Brevet FR2908475A1 — publié le 20080516

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comportant une conduite d'admission d'air sur laquelle sont montés un compresseur, un circuit de recirculation d'air dont l'entrée est piquée, dans le sens de circulation de l'air dans la conduite d'admission d'air, en aval du compresseur et dont la sortie est piquée en amont du compresseur, et un moyen de régulation du débit d'air admis dans ladite conduite d'admission. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît des moteurs du type précité pour lesquels le moyen de régulation du débit d'air admis dans ladite conduite d'admission est disposé en aval du circuit de recirculation d'air. Lorsque le moteur passe d'un fonctionnement à pleine charge à un fonctionnement à faible charge, c'est-à-dire lorsque le conducteur lève le pied de l'accélérateur, le moyen de régulation du débit d'air admis est fermé de manière à réduire la section de passage de la conduite d'admission d'air. Le moyen de régulation du débit d'air recirculé est alors ouvert de manière à laisser l'air en sortie du compresseur circuler par le circuit de recirculation. L'air qui traverse le circuit de recirculation est alors réinjecté en amont du compresseur avec un débit non nul, ce qui permet au compresseur d'éviter le phénomène de pompage. En outre, comme le compresseur continue à tourner grâce à ce débit d'air recirculé, lorsque le moteur passe à nouveau d'un fonctionnement à faible charge à un fonctionnement à pleine charge, c'est-à-dire lorsque le conducteur appuie sur l'accélérateur, le compresseur est déjà en rotation et le temps de transition pour passer du fonctionnement du moteur à faible charge au fonctionnement à pleine charge est réduit. Cependant, on observe que le temps de transition pour passer du 30 fonctionnement du moteur à faible charge au fonctionnement à pleine charge est encore important. II est également connu pour diminuer le temps de transition, d'utiliser des compresseurs dont la taille des roues à aubes est plus petite, mais les performances maximales du moteur sont alors diminuées. 2908475 2 OBJET DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de diminuer le temps de transition pour le passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement à pleine charge tout en gardant de bonnes performances du 5 moteur. À cet effet, l'invention propose un moteur à combustion interne comportant une conduite d'admission d'air sur laquelle sont montés : - un compresseur, - un circuit de recirculation d'air dont l'entrée est piquée, dans le sens de 10 circulation de l'air dans la conduite d'admission d'air, en aval du compresseur et dont la sortie est piquée en amont du compresseur, - un moyen de régulation du débit d'air admis dans ladite conduite d'admission, dans lequel ledit moyen de régulation du débit d'air admis est disposé en 15 amont du circuit de recirculation. Grâce à la position, en amont du circuit de recirculation, du moyen de régulation du débit d'air admis, il est possible de créer une dépression à la sortie du circuit de recirculation en amont du compresseur et ainsi de faire recirculer une partie du débit d'air qui sort du compresseur. Ce débit d'air réinjecté dans le 20 compresseur permet de maintenir la rotation du compresseur à une valeur plus importante que dans l'état de la technique. Il en résulte que le temps de transition est diminué lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement à pleine charge. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, il est 25 prévu un autre moyen de régulation prévu sur le circuit de recirculation et des moyens de pilotage des deux moyens de régulation conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à pleine charge à un fonctionnement du moteur à faible charge, fermer le moyen de régulation du débit d'air admis et ouvrir le moyen de régulation du débit d'air recirculé. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de pilotage des deux moyens de régulation sont conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge, ouvrir le moyen de régulation du débit d'air admis et fermer le moyen de régulation du débit d'air recirculé. 2908475 3 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un moyen de régulation auxiliaire du débit d'air dans la conduite d'admission disposé en aval du circuit de recirculation et des moyens de pilotage de ce moyen de régulation auxiliaire. 5 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de pilotage des moyens de régulation sont conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à pleine charge à un fonctionnement du moteur à faible charge, fermer les moyens de régulation du débit d'air dans la conduite d'admission et ouvrir le moyen de régulation du débit d'air recirculé. 10 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens de pilotage des moyens de régulation sont conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge, ouvrir les moyens de régulation du débit d'air dans la conduite d'admission et fermer le moyen de régulation du débit d'air recirculé. 15 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un unique circuit de réaspiration de vapeurs d'huile. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la sortie du circuit de réaspiration de vapeurs d'huile est piquée sur la conduite d'admission entre le compresseur et le moyen de régulation de l'air admis qui est situé en 20 amont du compresseur. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. 25 Dans les dessins annexés : la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et 30 - la figure 3 est un graphique donnant la vitesse de rotation d'un compresseur du moteur en fonction du temps pendant une période de transition de fonctionnement du moteur ; la figure 4 est un graphique donnant le couple du moteur en fonction du temps pendant la période de transition de fonctionnement du moteur ; 2908475 4 Sur la figure 1 on a représenté un moteur à combustion interne de véhicule automobile à essence comportant des cylindres 5, un circuit d'admission 7 d'air et un circuit d'échappement 6. Le circuit d'admission 7 d'air est équipé, d'une part, d'une conduite 5 d'admission 70 d'air et, d'autre part, d'un répartiteur 71 d'admission d'air dans lequel débouche la conduite d'admission 70 pour répartir l'air dans les cylindres 5. La conduite d'admission 70 d'air est équipée d'un compresseur 82 et d'un moyen d'obturation 72 de la conduite d'admission 70 d'air. Ici, le moyen d'obturation 72 comporte une vanne d'admission 72 pourvue d'un volet papillon 10 permettant de faire varier la section de passage du circuit d'admission 7. II est également prévu un circuit de recirculation 79 du débit d'air 93 qui sort du compresseur 82. Ce circuit de recirculation 79 présente une entrée N1 qui est piquée sur la conduite d'admission 70 en aval du compresseur 82 dans le sens de circulation du débit d'air 91. Ce circuit de recirculation 79 présente également 15 une sortie N2 qui est piquée sur la conduite d'admission 70 en amont du compresseur 81. II est prévu de monter une vanne de régulation 73 sur ce circuit de recirculation 79 pour réguler le débit d'air 94 recirculé. Avantageusement, selon l'invention, la vanne d'admission 72 est disposée sur la conduite d'admission 70 en amont du piquage de la sortie N2 du 20 circuit de recirculation 79 et donc en arnont du compresseur 82. Le circuit d'échappement 6 est pourvu, d'une part, d'un collecteur d'échappement 61 pour récupérer les gaz d'échappement en sortie des cylindres 5, et, d'autre part, d'une conduite d'échappement 60 dans laquelle débouche le collecteur d'échappement 61. La conduite d'échappement 60 est équipée d'une 25 part d'une turbine 81 et de moyens de dépollution 62 des gaz d'échappement en aval de la turbine 81. La turbine 81 est en liaison avec le compresseur 82 de manière à l'entraîner en rotation. La turbine 81 et le compresseur 82 forme ainsi un turbocompresseur 80. Le moteur est équipé d'un calculateur (non représenté) programmé pour 30 piloter la vanne de régulation 72 du débit d'air 90 admis et la vanne de régulation 73 du débit d'air 94 recirculé. Le moteur décrit ci-dessus permet de mettre en oeuvre un procédé de pilotage du moteur à combustion interne. 2908475 5 Lorsque le moteur passe d'un fonctionnement à pleine charge à un fonctionnement à faible charge, par exemple lorsque le conducteur relâche le pied de l'accélérateur, le calculateur pilote les vannes de régulation 72, 73 de la manière suivante. 5 La vanne de régulation 72 du débit d'air 90 admis dans la conduite d'admission 70 se ferme. La fermeture de la vanne de régulation 72 est totale ou partielle en fonction de la charge requise pour le fonctionnement du moteur et provoque une réduction de la section de passage de l'air et donc du débit d'air 90 dans la conduite d'admission 70. 10 La portion de la conduite d'admission située entre le compresseur 82 et la vanne de régulation 72 est alors en dépression. Parallèlement à la fermeture de la vanne de régulation 72, la vanne de régulation 73 du circuit de recirculation 79 s'ouvre. L'ouverture de la vanne de régulation 72 peut être totale ou partielle et provoque une augmentation de la 15 section de passage de l'air recirculé. II en résulte qu'une partie du débit d'air 93 qui sort du compresseur 82 est aspirée dans le circuit de recirculation 79 et réinjectée en amont du compresseur 91. Cette recirculation du débit d'air 94 permet que le passage du fonctionnement du moteur à pleine charge au fonctionnement à faible charge se 20 fasse en douceur pour le compresseur, c'est-à-dire sans phénomène de pompage. En effet, grâce au débit d'air 94 recirculé, le débit d'air en amont du compresseur ne chute pas brusquement ce qui limite le phénomène de pompage. En outre, ce débit d'air recirculé 94 permet de conserver une certaine vitesse de rotation du compresseur. Cette vitesse de rotation est utilisée comme détaillé ci-dessous pour 25 vaincre l'inertie du compresseur lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge. Le débit d'air recirculé permet ainsi d'obtenir une pré-rotation du compresseur en vue du fonctionnement du moteur à pleine charge. Le passage du fonctionnement du moteur à faible charge à un 30 fonctionnement du moteur à pleine charge est réalisé pour un faible régime du moteur de l'ordre de 1500 tr/min. En variante, le moteur peut fonctionner à un faible régime compris entre 100 et 2500 tr/min. La charge du moteur peut être définie comme le ratio du couple du moteur utilisé sur le couple du moteur 2908475 6 maximal disponible pour un régime donné. Une faible charge correspond à une charge du moteur inférieure à 50% de la pleine charge. Comme le montre la figure 3, le positionnement de la vanne de régulation 72 en amont du piquage de la sortie du circuit de recirculation permet 5 d'augmenter cette valeur de pré-rotation, par rapport à un moteur de l'état de la technique pour lequel le positionnement de la vanne de régulation de l'air admis dans la conduite d'admission serait positionnée en aval du compresseur. À la figure 3, la courbe C2 donne la vitesse de rotation VCR du compresseur 82 du moteur selon l'invention, pour lequel la vanne de régulation 72 10 est positionnée en amont du piquage de la sortie N2 du circuit de recirculation 79, en fonction du temps pour le passage du fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge. La courbe Cl donne à la vitesse de rotation VCR d'un compresseur d'un moteur de l'état de la technique, pour lequel la vanne de régulation de l'air dans la conduite d'admission est 15 positionnée en aval des piquages de l'entrée et de la sortie du circuit de recirculation, en fonction du temps, pour le passage du fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge. On considère que le conducteur appuie sur l'accélérateur au temps 0 et que jusqu'à ce temps, le compresseur est en pré-rotation. On observe sur cette 20 figure 3 que la valeur de pré-rotation du compresseur du moteur selon l'invention (courbe Cl) est de 40000 tr/min tandis que celle du moteur selon l'état de la technique est de 20000 tr/min. Ainsi le positionnement de la vanne de régulation 72 en amont du piquage de la sortie du circuit de recirculation sur la conduite d'admission permet 25 d'augmenter cette valeur de pré-rotation. Sur la figure 4, on a représenté le couple du moteur CM mesuré lors du passage du fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge décrit ci-dessus. La courbe C3 est relative au couple du moteur selon l'invention et la courbe C4 au couple du moteur selon l'état de la 30 technique. On observe que temps de transition pour obtenir un couple de moteur CM égal à 90% du couple moteur stabilisé CMS à pleine charge est de 2s avec le moteur selon l'invention au lieu de 2,2s avec le moteur selon l'état de la technique, soit un gain de temps de transition de l'ordre de 16%. 2908475 7 Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2 qui reprend les éléments du premier mode de réalisation (figurel), il est prévu de rajouter une vanne de régulation 74 auxiliaire qui permet de réguler le débit d'air 95 admis dans le répartiteur 71 . 5 Le calculateur (non représenté) est également programmé pour piloter la vanne de régulation 74 du débit d'air 95 admis dans le répartiteur 71. Lors du passage d'un fonctionnement du moteur à pleine charge à un fonctionnement du moteur à faible charge, les vannes de régulation 72, 74 du débit d'air dans le répartiteur 71 sont fermées et la vanne de régulation 73 du débit d'air 94 recirculé 10 est ouverte. Lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge, les vannes de régulation 72, 74 du débit d'air dans le répartiteur 71 sont ouvertes et la vanne de régulation 73 du débit d'air recirculé 94 est fermée. La fermeture de la vanne de régulation 74 peut 15 avoir lieu avant, après, ou en même temps que la fermeture de la vanne de régulation 72. La fermeture de la vanne de régulation 74 du débit d'air 95 admis dans le répartiteur 71 permet d'éviter que, lors de la fermeture de la vanne de régulation 72 pour faire fonctionner le moteur à faible charge, une partie du débit d'air 95 20 encore présent dans la conduite d'admission 70 n'alimente les cylindres 5. En effet, cela provoquerait une accélération non souhaitée du moteur. La mise en rotation du compresseur avant le passage transitoire décrit ci-dessus permet de vaincre l'inertie du compresseur. II est alors possible d'utiliser une turbine comportant des roues à aubes de grande taille. 25 II est également prévu un unique circuit de réaspiration de vapeurs d'huile. La sortie de ce circuit de réaspiration de vapeurs d'huile est piquée sur la conduite d'admission entre le compresseur et le moyen de régulation de l'air admis qui est situé en amont du compresseur. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation 30 décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. En variante, le moteur à combustion interne peut être à essence. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne comportant une conduite d'admission (70) d'air sur laquelle sont montés : - un compresseur (82), - un circuit de recirculation (79) d'air dont l'entrée (Ni) est piquée, dans le sens de circulation de l'air dans la conduite d'admission d'air, en aval du compresseur (82) et dont la sortie (N2) est piquée en amont du compresseur (82), - un moyen de régulation (72) du débit d'air admis (90) dans ladite conduite d'admission (70), caractérisé en ce que ledit moyen de régulation (72) du débit d'air admis (90) est disposé en amont du circuit de recirculation (79). 2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un autre moyen de régulation (73) prévu sur le circuit de recirculation (79) et des moyens de pilotage des deux moyens de régulation (72, 73) conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à pleine charge à un fonctionnement du moteur à faible charge, fermer le moyen de régulation (72) du débit d'air admis (90) et ouvrir le moyen de régulation (73) du débit d'air recirculé (94). 3. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de pilotage des deux moyens de régulation (72, 73) sont conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge, ouvrir le moyen de régulation (72) du débit d'air admis (90) et fermer le moyen de régulation (73) du débit d'air recirculé (94). 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de régulation (74) auxiliaire du débit d'air dans la conduite d'admission (70) disposé en aval du circuit de recirculation (79) et des moyens de pilotage de ce moyen de régulation (74) auxiliaire. 5. Moteur selon les revendications 4 et 2, caractérisé en ce que les moyens de pilotage des moyens de régulation (72, 73, 74) sont conçus pour, lors du passage d'un fonctionnement du moteur à pleine charge à un fonctionnement du moteur à faible charge, fermer les moyens de régulation (72, 74) du débit d'air 2908475 9 dans la conduite d'admission (70) et ouvrir le moyen de régulation (73) du débit d'air recirculé (94). 6. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de pilotage des moyens de régulation (72, 73, 74) sont conçus pour, lors 5 du passage d'un fonctionnement du moteur à faible charge à un fonctionnement du moteur à pleine charge, ouvrir les moyens de régulation (72, 74) du débit d'air dans la conduite d'admission (70) et fermer le moyen de régulation (73) du débit d'air recirculé (94). 7. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 10 qu'il comporte un unique circuit de réaspiration de vapeurs d'huile. 8. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie du circuit de réaspiration de vapeurs d'huile est piquée sur la conduite d'admission entre le compresseur et le moyen de régulation de l'air admis qui est situé en amont du compresseur. 15