Brevet FR2921116A1 — publié le 20090320

PROCEDE DE CONTROLE DE L'OUVERTURE D'UNE ADMISSION A DOUBLE CONDUIT POUR DIMINUER LE CONTRASTE DE BRUIT D'ADMISSION EN FIN DE REGENERATION DU SYSTEME DE POST-TRAITEMENT DES GAZ D'ECHAPPEMENT L'invention concerne un procédé de contrôle pour un moteur à combustion interne comprenant un circuit d'admission comprenant un conduit d'admission principal et un conduit d'admission secondaire et un circuit d'échappement qui comprend un système de post-traitement des gaz d'échappement, le moteur pouvant fonctionner dans une phase de régénération pour régénérer le système de post-traitement au cours de laquelle le circuit d'admission est vanné par un volet d'admission et une phase normale sans vannage. Pour répondre aux normes antipollution, les moteurs à combustion interne sont dotés de systèmes de post-traitement qui permettent de piéger et de transformer certains composants chimiques contenus dans les gaz d'échappement. Certains systèmes de post-traitement utilisent une phase de régénération interne pendant laquelle le fonctionnement du moteur est modifié afin de placer le système de post-traitement dans des conditions thermiques et chimiques favorables. Ces conditions particulières favorisent la transformation des composants chimiques qui ont été piégés dans le système de post-traitement. Ces conditions favorables sont généralement obtenues en dégradant le rendement du moteur par obturation partielle du circuit d'admission d'air, ce qui augmente, notamment, la température des gaz d'échappement. -2 La phase de régénération passée, on cherche à ouvrir le circuit d'admission d'air au plus vite pour limiter la surconsommation de carburant et la production transitoire de certains composants chimiques contenus dans les gaz d'échappement. Cependant, pour des raisons d'efficacité, ces stratégies de régénération emploient des degrés d'obturation des conduits d'admission importants qui créent une diminution significative du bruit du circuit d'admission d'air pendant toute la durée du processus mais y perturbent également de manière importante l'écoulement d'air à l'admission. A la fin de la régénération, en désobturant rapidement les conduits d'admission, le bruit redevient soudainement important sans que le conducteur ait modifié la consigne d'accélération du véhicule, ce qui nuit au confort sonore des occupants et risque de monopoliser leur attention. Pour limiter le bruit à l'admission, on utilise parfois des systèmes du type de celui décrit dans le document JP61190159, qui présentent des conduits additionnels formant résonateur dont les dimensions conditionnent l'atténuation du bruit d'admission sur des plages de fréquences prédéterminées. Cependant l'utilisation de ces résonateurs se révèle inefficace lorsqu'il s'agit de masquer le contraste audible du bruit d'admission. En effet, la plage de fréquence pour laquelle ces résonateurs sont efficaces est étroite, le niveau de bruit reste élevé en charges partielles du moteur et le contraste audible au moment de la régénération n'est pas ou peu modifié. Dans d'autres systèmes, on modifie les dimensions du conduit d'admission, notamment son diamètre ou sa longueur 30 mais ceci se fait au détriment respectivement des performances -3 du moteur sous fortes charges ou du bon fonctionnement du turbocompresseur en altitude. D'autres solutions comme l'augmentation du volume du filtre à air ou du nombre et/ou du volume des résonateurs permettent de diminuer le bruit d'admission mais au détriment de l'encombrement. L'invention vise à améliorer les systèmes de l'art antérieur précédemment cités et se propose de remédier à leurs inconvénients, notamment de limiter le contraste de bruit perçu, généralement en régime stabilisé et sous des charges partielles, au moment du retour à un fonctionnement normal du moteur après une phase de régénération. C'est un objet de la présente invention que de proposer un procédé de contrôle de moteur dans lequel on adapte la section de passage de l'air dans le conduit d'admission secondaire par un moyen d'obturation pour diminuer le contraste de bruit d'admission d'air entre les phases de régénération et les phases normales. Par ce procédé, on parvient à supprimer le contraste de bruit présent à l'admission au moment des passages entre les phases de régénération et les phases normales. Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé de contrôle pour un moteur à combustion interne comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - on obture le conduit d'admission secondaire par le moyen d'obturation dans les conditions de fonctionnement du moteur pour lesquelles une phase de régénération peut être employée, et on maintient au moins partiellement ouvert le conduit d'admission secondaire dans les conditions de fonctionnement du - 4 moteur pour lesquelles une phase de régénération n'est pas employée ; - lorsque le moteur est soumis à de fortes charges, on maintient le moyen d'obturation ouvert pour désobturer le conduit d'admission secondaire, de manière à faire admettre l'air dans le moteur par les conduits d'admission principal et secondaire ; - sous des charges partielles, on maintient au moins partiellement fermé le moyen d'obturation de manière à faire admettre l'air dans le moteur en majorité ou en totalité par le conduit principal, et sous de fortes charges, on maintient le moyen d'obturation ouvert de manière à permettre au maximum d'air d'être admis dans le moteur par les conduits principal et secondaire. - le moyen d'obturation est constitué par un volet. Un autre objet de l'invention est un moteur à combustion interne comprenant un circuit d'admission comprenant un conduit d'admission principal et un conduit d'admission secondaire et un circuit d'échappement qui comprend un système de post-traitement des gaz d'échappement, le moteur pouvant fonctionner dans une phase de régénération pour régénérer le système de post-traitement au cours de laquelle le circuit d'admission est vanné par un volet d'admission et une phase normale sans vannage par ce volet mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante du mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : -5- - la figure 1 est un schéma structurel d'un moteur sur lequel est mis en oeuvre l'invention ; - La figure 2 représente les variations de bruit à l'admission en fonction du temps pour plusieurs paramètres de vannage dans les différents modes de fonctionnement d'un moteur ne mettant pas en oeuvre l'invention ; - la figure 3 représente les variations de bruit à l'admission en fonction du temps pour plusieurs paramètres de vannage dans les différentes modes de fonctionnement du moteur selon l'invention. Dans la description qui va suivre, il est entendu que le � vannage � désigne l'action de réduire la section de passage d'un gaz qui est introduit dans un conduit, par exemple en vannant un circuit d'admission d'air en plaçant un volet d'admission au niveau de l'entrée du plenum d'admission pour réduire la section de passage de l'air. Par ailleurs, on désigne par la � phase de régénération �, le mode de fonctionnement du moteur dans lequel une régénération interne des systèmes de post-traitement est réalisée avec un vannage. Une � phase normale � désigne un mode de fonctionnement du moteur dans lequel, aucune régénération ni aucun vannage ne sont réalisés. Sur la figure 1, est représentée la structure d'un moteur 1, donné à titre d'exemple non limitatif, sur lequel est mise en oeuvre l'invention. Le moteur 1 comprend un circuit d'admission d'air 2 et un circuit d'échappement 3. Le circuit d'admission 2 présente une première bouche d'admission d'air 4, dite � principale � et une deuxième bouche d'admission d'air 4a, dite � secondaire �, par laquelle entre l'air qui est amené à un filtre à air 6 par respectivement un premier conduit d'admission 5 en amont du -6- filtre à air 6, dit � conduit d'admission principal �, et un deuxième conduit d'admission 5a en amont du filtre à air 6, dit � conduit d'admission secondaire �. Du filtre à air, l'air poursuit son trajet, par un conduit amont de compresseur 7, jusqu'à un compresseur 8, entraîné par une turbine 9 mise en mouvement par des gaz d'échappement. L'air y est comprimé et envoyé vers un refroidisseur de suralimentation 11 via un conduit amont du refroidisseur 10. Après refroidissement, l'air est amené par un conduit situé en aval du refroidisseur 12 à un répartiteur d'air d'admission 13. Le débit d'air entrant dans le répartiteur 13 est alors modulé par un volet d'admission 14. En mode normal, ce volet 14 est généralement maintenu grand ouvert pour limiter la consommation du moteur 1. L'air admis dans le moteur 1 participe à la combustion interne produisant les gaz d'échappement qui sont rejetés dans le circuit d'échappement 3 par un collecteur d'échappement 15. Les gaz d'échappement permettent d'actionner la turbine 9 puis passent dans une ligne d'échappement 18 comprenant un système de post-traitement des gaz d'échappement 19. En actionnant le volet d'admission 14, on réalise le vannage du circuit d'admission 2 qui permet de passer de la phase normale à la phase de régénération. En fin de régénération, l'ouverture du volet 14 provoque une augmentation du niveau de bruit d'admission qui désigne le bruit de bouche, auquel s'ajoute un bruit rayonné par les composants du circuit 2, notamment par les parois des conduits, généré par la propagation d'excitations pulsées remontant à partir des soupapes du moteur 1, et plus généralement toute excitation vibratoire se propageant dans le circuit d'admission 2. -7 Cette augmentation est d'autant plus pénalisante que l'on ouvre le circuit 2 rapidement pour limiter la surconsommation et l'émission de certains polluants. La transition est alors nettement signalée aux occupants à la fin de la phase de régénération, affectant leur confort sonore. La figure 2 représente les variations de bruit à l'admission en fonction du temps pour plusieurs paramètres de vannage dans les différents modes de fonctionnement d'un moteur ne mettant pas en oeuvre l'invention. Les relevés sont réalisés pour un régime et à une charge du moteur 1 stabilisés. Lorsque le moteur 1 fonctionne en phase normale, sans vannage, le niveau de bruit d'admission est important, et s'élève à une valeur N1. En phase de régénération, le niveau de bruit d'admission est abaissé et ne s'élève plus qu'à une valeur R1. Sur ce graphique, est tracé une ligne seuil S, qui correspond au niveau maximum de bruit d'admission qui est inaudible à l'intérieur de l'habitacle pour les occupants. Sur ce graphique, le niveau N1 est supérieur au seuil S et le niveau R1 est placé au dessous du seuil S, signalant ainsi aux occupants les passages entre la phase normale et la phase de régénération. Selon l'invention, on dispose un volet d'obturation 20 dans le conduit d'admission secondaire 5a pour moduler le débit d'air y circulant, de manière à permettre un remplissage du moteur 1 satisfaisant en dehors des phases de régénération et permettre de faibles perturbations acoustiques dans les phases de régénération. Sous des charges partielles du moteur 1, le volet d'obturation 20 est au moins partiellement maintenu fermé de manière à faire admettre l'air dans le moteur 1 en majorité ou en totalité par le conduit principal d'admission 5. -8 Le dimensionnement de ce conduit principal 5 permet d'abaisser le niveau de bruit en phase normale à un niveau N2 et le niveau de bruit en phase de régénération à un niveau R2 à un niveau inférieur à celui du seuil S comme représenté sur la figure 3, les occupants ne percevant alors pas la transition entre les phases normales et les phases de régénération lors des mouvements du volet d'admission 14. Pour cela, en fonction d'un volume donné de filtre à air 6, l'homme du métier adaptera les dimensions géométriques telles que la longueur et le diamètre ainsi que la matière du conduit d'admission principal 5, pour réaliser un compromis qui permette, dans une phase normale, de maintenir les performances du moteur 1 sous charges partielles, et de générer un bruit d'admission d'un niveau qui ne contribue que de façon négligeable au bruit intérieur perçu par les occupants du véhicule. Sous des fortes charges du moteur 1, le volet d'obturation 20 est maintenu ouvert, de manière à permettre au maximum d'air d'être admis dans le moteur 1 par les conduits principal 5 et secondaire 5a. En fonction d'un volume donné de filtre à air 6, l'homme du métier adaptera les dimensions géométriques telles que la longueur et le diamètre du conduit d'admission secondaire 5b pour qu'avec le conduit d'admission principal, le remplissage en air soit compatible avec les objectifs de performances du moteur 1 sous fortes charges et dans d'autres conditions dans lesquelles une phase de régénération n'est pas prévue. Avec cette configuration du circuit d'admission 2, on combine une géométrie d'admission favorisant le remplissage sous fortes charges, telle qu'un conduit d'admission court et de gros diamètre, et une géométrie d'admission favorisant la -9 réduction du bruit d'admission sous charges partielles telle qu'un conduit d'admission long et de petit diamètre. Plus particulièrement, le contraste de bruit d'admission est réduit sans devoir conserver un vannage résiduel pendant le fonctionnement du moteur 1 à pleine charge, qui a le désavantage de perturber significativement l'écoulement de l'air dans le circuit d'admission 2 et donc de grever les performances du moteur 1. Il est entendu que l'invention ne s'applique pas au seul moteur en relation avec lequel l'invention a été décrite. De même, les formes du volet d'obturation 20 ne sont pas limitées à l'exemple de réalisation décrit. Le volet 20 peut notamment pivoter ou tourner selon d'autres axes. Plus généralement, on pourra adopter d'autres moyens d'obturation accessibles à l'homme du métier pour moduler le passage de l'air d'admission dans ce conduit secondaire 5a. Enfin, bien que l'on ait décrit l'obturation du conduit secondaire par un volet d'obturation lors des phases de régénération, il est entendu que l'on peut également obturer ce conduit en dehors des phases de régénération lorsque les conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitent pas l'admission d'une quantité sensiblement maximale d'air afin de réduire le bruit d'admission. REVENDICATIONS 1) Procédé de contrôle pour un moteur à combustion interne (1) comprenant un circuit d'admission (2) comprenant un conduit d'admission principal (5) et un conduit d'admission secondaire (5a) et un circuit d'échappement (3) qui comprend un système de post-traitement des gaz d'échappement (19), le moteur pouvant fonctionner dans une phase de régénération pour régénérer le système de post-traitement (19) au cours de laquelle le circuit d'admission est vanné par un volet d'admission (14) et une phase normale sans vannage par ce volet (14) caractérisé en ce que l'on adapte la section de passage de l'air dans le conduit d'admission secondaire (5a) par un moyen d'obturation (20) pour diminuer le contraste de bruit d'admission d'air entre les phases de régénération et les phases normales. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on obture le conduit d'admission secondaire (5a) par un moyen d'obturation (20) dans les conditions de fonctionnement du moteur (1) pour lesquelles une phase de régénération peut être employée, et en ce que l'on maintient au moins partiellement ouvert le conduit d'admission secondaire (5a) dans les conditions de fonctionnement du moteur (1) pour lesquelles une phase de régénération n'est pas employée. 3) Procédé selon l'une des revendication précédentes caractérisé en ce que lorsque le moteur (1) est soumis à de fortes charges, on maintient le moyen d'obturation (20) ouvert pour désobturer le conduit d'admission secondaire (5a), de- 11 - manière à faire admettre l'air dans le moteur par les conduits d'admission principal (5) et secondaire (5a). 4) Procédé d'utilisation d'un moteur (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que sous des charges partielles, on maintient au moins partiellement fermé le moyen d'obturation (20) de manière à faire admettre l'air dans le moteur (1) en majorité ou en totalité par le conduit principal (5), et que sous de fortes charges, on maintient le moyen d'obturation (20) ouvert de manière à permettre au maximum d'air d'être admis dans le moteur (1) par les conduits principal (5) et secondaire (5a). 5) Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen d'obturation est constitué par un volet (20). 6) Moteur à combustion interne (1) comprenant un circuit d'admission (2) comprenant un conduit d'admission principal (5) et un conduit d'admission secondaire (5a) et un circuit d'échappement (3) qui comprend un système de post-traitement des gaz d'échappement (19), le moteur pouvant fonctionner dans une phase de régénération pour régénérer le système de post-traitement (19) au cours de laquelle le circuit d'admission est vanné par un volet d'admission (14) et une phase normale sans vannage par ce volet (14) mettant en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.