Brevet FR2925126A1 — publié le 20090619

La présente invention concerne un procédé d'admission d'air dans un moteur thermique à combustion interne, notamment un moteur de véhicule automobile. L'invention concerne aussi un système d'admission d'air de moteur à combustion interne. L'invention concerne encore un 5 procédé de fonctionnement d'un tel système d'admission. Les caractéristiques, notamment les formes et dimensions des systèmes d'admission d'air ont de fortes influences sur le remplissage des moteurs à combustion interne. Notamment, le remplissage en air d'un moteur est 10 conditionné par des interactions acoustiques entre le moteur et le système d'admission d'air. Un système d'admission d'air ayant une résonance acoustique dont la fréquence correspond à un harmonique du régime moteur peut ainsi considérablement aider ou nuire au remplissage du moteur. Par exemple un accord bas régime correspond à 15 une faible fréquence de résonance du système d'admission d'air. Un tel accord est conditionné par des caractéristiques dimensionnelles des volumes du système d'admission et par les longueurs des conduits les reliant. La recherche de fréquences de résonance, dans une phase de développement et de mise au point d'un moteur, crée donc des 20 contraintes de dimensions et de formes du système d'admission : ceci a pour conséquences évidentes, des contraintes d'encombrement du système d'admission d'air dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile. 25 On connaît de la demande JP 2005201204, un système d'admission d'air présentant en amont d'un filtre à air deux entrées d'air : l'une ouverte en permanence, l'autre ouverte grâce à une valve uniquement lors de fortes accélérations du véhicule afin de produire un effet acoustique sur le conducteur amplifiant sa sensation d'accélération du véhicule. 30 MS\REN058FR.dpt On connaît de la demande FR 2 746 446, un système d'admission comprenant des conduits d'admission reliant un plenum à une chambre de combustion dont la longueur est variable. En effet, ils peuvent présenter deux longueurs selon le régime moteur afin d'adapter l'impédance acoustique du système d'admission au régime moteur. On connaît de la demande FR 2 716 697, un système d'admission présentant pour chaque chambre de combustion deux conduits d'admission de forme et particulièrement de longueurs différentes, l'un de 10 ces deux conduits pouvant ou non être condamné par l'action d'une vanne. On connaît aussi de la demande DE 37 01 659, un système d'admission d'air dans lequel deux conduits d'admission alimentant deux chambres 15 de combustion sont mises sélectivement en communication en fonction des conditions de fonctionnement du moteur pour améliorer le remplissage en tirant profit d'effets d'interférences. On connaît encore de la demande US 2005/0199439, un système 20 d'admission à résonateur pour atténuer la vibration acoustique à certaines fréquences, le résonateur comprenant un actionneur agissant sur un piston pour faire varier ses dimensions et volume et ainsi adapter la fréquence de vibration atténuée. 25 On connaît enfin de la demande DE 40 12 558, un système d'admission présentant un actionneur du type haut-parleur pour créer des pulsations acoustiques permettant d'améliorer le remplissage d'un moteur. Le but de l'invention est de fournir un procédé d'admission d'air dans un 30 moteur thermique obviant aux inconvénients identifiés précédemment et permettant d'améliorer les procédés d'admission d'air connus de l'art MS\REN058FR.dpt antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé d'admission d'air simple, efficace et permettant de s'affranchir de certaines contraintes de dimensionnement et d'encombrement du système d'admission d'air. Selon l'invention, le procédé d'admission d'air dans un moteur thermique utilise plusieurs conduits d'alimentation en air d'un plenum, les débits des flux d'air étant régulés par des vannes dans chacun de ces conduits et dans lequel, pour un même débit d'air admis dans le moteur thermique, on ouvre sélectivement : ù soit partiellement un premier nombre de vannes, soit un deuxième nombre de vannes, le deuxième nombre étant inférieur au premier, afin d'obtenir la caractéristique acoustique la plus appropriée au point de fonctionnement du moteur thermique On peut utiliser deux conduits d'alimentation en air du plenum. Selon l'invention, le système d'admission d'air dans un moteur thermique, comprend un plenum alimenté en air par plusieurs conduits d'alimentation dans lesquels le débit du flux d'air est régulé par des vannes. Il est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé d'admission défini précédemment. Le système d'admission peut comprendre deux conduits d'alimentation du plenum. Les conduits d'alimentation peuvent avoir des caractéristiques géométriques différentes. Les conduits d'alimentation peuvent se rejoindre dans un boîtier de filtre à air. MS\REN058FR.dpt30 Selon l'invention, le moteur comprend un système d'admission d'air défini précédemment. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un moteur défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un système d'admission d'air selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un système d'admission d'air selon l'invention. La figure 2 est un diagramme représentant, en fonction de la fréquence, 15 les variations des amplitudes des composantes de la vibration acoustique dans un système d'admission d'air selon l'invention, le système d'admission se trouvant dans deux configurations. Le système d'admission 1 représenté à la figure 1 comprend 20 principalement une ligne d'admission d'air pour guider des gaz frais (de l'air) de l'atmosphère à des chambres de combustion 6 d'un moteur thermique, notamment un moteur thermique de véhicule automobile. Pour ce faire, il comprend principalement un ensemble de conduites pour guider le flux d'air et un ensemble de régulation du débit de ce flux d'air. 25 L'ensemble de conduites comprend un plenum 8 relié à chaque chambre de combustion par un conduit individuel 7. En amont du plenum, plusieurs conduits 9a, 9b alimentent celui-ci en air. Ces conduits se rejoignent éventuellement en amont du plenum par exemple dans un 30 boîtier de filtre à air (non représenté). De préférence, le système d'admission présente deux conduits 9a, 9b d'alimentation du plenum. MS\REN058FR.dpt10 L'ensemble de régulation du flux d'air comprend une vanne papillon 2a, 2b dans chacun des conduits 9a, 9b d'alimentation du plenum. Chacune de ces vannes est par exemple actionnée grâce à un actionneur 3a, 3b piloté par un calculateur 4. Le calculateur est relié à un ensemble de capteurs tels que notamment un capteur de position d'un organe de commande de charge et un capteur de régime moteur. Ainsi, en fonction du point de fonctionnement du moteur (notamment de la charge et du régime) chacune des vannes peut être positionnée individuellement de manière à optimiser le fonctionnement du moteur en termes de performance et/ou de pollution et/ou de rendement et/ou d'agrément de conduite. Pour ce faire, le calculateur 4 comprend des moyens logiciels pour régir le procédé d'admission d'air objet de l'invention et un procédé de fonctionnement du système d'admission d'air permettant de mettre en oeuvre le procédé d'admission d'air objet de l'invention. En particulier, ces moyens logiciels comprennent des programmes informatiques définissant les signaux de pilotage des actionneurs 3a et 3b. En fonctionnement à haut régime, les deux vannes papillon sont ouvertes afin d'assurer un flux d'air suffisant pour alimenter le moteur. Cependant, en fonctionnement à faible régime et à faible charge, il est possible pour réguler le flux d'ouvrir : ù seulement l'une des deux vannes papillon, ou ù les deux vannes papillon de façon moindre. Ces deux configurations, équivalentes du point de vue de la quantité d'air admise dans le moteur, ne sont pas équivalentes sur le plan acoustique. En effet, comme représenté sur la figure 2, l'ouverture d'une seule des vannes papillon permet de conférer au système d'admission une première caractéristique acoustique 10 présentant notamment une première fréquence de résonance. Quant à l'ouverture des deux vannes MS\REN058FR.dpt papillon, elle permet de conférer au système d'admission une deuxième caractéristique acoustique 11 présentant notamment une deuxième fréquence de résonance supérieure à la première. Dans l'exemple de la figure 2, en ouvrant une seule des vannes papillon au lieu d'ouvrir partiellement les deux vannes papillon, on a abaissé la fréquence de résonance du système d'admission de 55 Hz à 42 Hz. Pour permettre d'obtenir des caractéristiques acoustiques de système d'admission différentes dans les différentes configurations, les conduits 9a, 9b peuvent encore avoir des caractéristiques géométriques différentes. Ainsi, pour un même débit d'air alimentant le plenum, on peut obtenir une première caractéristique acoustique du système lorsque les deux vannes sont partiellement ouvertes, une deuxième caractéristique acoustique du système lorsque seule la première vanne 9a est ouverte et une troisième caractéristique acoustique du système lorsque seule la deuxième vanne 9b est ouverte. Les deux conduits 9a, 9b peuvent ou non se rejoindre en amont du plenum. Par exemple, ils peuvent se rejoindre dans un boîtier de filtre à 20 air. La présente invention permet d'ouvrir de nouvelles perspectives de conception des systèmes d'admission d'air en levant un certain nombre de contraintes de dimensionnement géométrique des volumes et 25 longueurs de conduits. Bien entendu, l'invention peut être appliquée à tout système d'admission comprenant plus de deux conduits d'alimentation du plenum en air. Elle peut également être appliquée à tout moteur indépendamment de son 30 nombre de cylindres. MS\REN058FR.dpt 7 Dans la présente demande, le terme � ouvert � se rapportant à une vanne recouvre les notions de vanne complètement ouverte et de vanne partiellement ouverte. Ainsi, une vanne ouverte est une vanne partiellement ouverte ou complètement ouverte. MS\REN058FR.dpt Revendications : 1. Procédé d'admission d'air dans un moteur thermique dans lequel on utilise plusieurs conduits (9a, 9b) d'alimentation en air d'un plenum (8), les débits des flux d'air étant régulés par des vannes (2a, 2b) dans chacun de ces conduits et dans lequel, pour un même débit d'air admis dans le moteur thermique, on ouvre sélectivement : soit partiellement un premier nombre de vannes, soit un deuxième nombre de vannes, le deuxième nombre 10 étant inférieur au premier, afin d'obtenir la caractéristique acoustique la plus appropriée au point de fonctionnement du moteur thermique. 2. Procédé d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce qu'on utilise deux conduits d'alimentation en air du plenum. 3. Système (1) d'admission d'air dans un moteur thermique, comprenant un plenum (8) alimenté en air par plusieurs conduits d'alimentation (9a, 9b) dans lesquels le débit du flux d'air est régulé 20 par des vannes (2a,2b), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels (3a, 3b, 4, 5) et des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé d'admission selon l'une des revendications précédentes. 25 4. Système (1) d'admission d'air selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux conduits (9a, 9b) d'alimentation du plenum. 5. Système (1) d'admission d'air selon la revendication 3 ou 4, 30 caractérisé en ce que les conduits d'alimentation ont des caractéristiques géométriques différentes. MS\REN058FR.dpt 6. Système (1) d'admission d'air selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les conduits d'alimentation se rejoignent dans un boîtier de filtre à air. 7. Moteur comprenant un système d'admission d'air selon l'une des revendications 3 à 6. 8. Véhicule automobile comprenant un moteur selon la revendication 10 précédente. MS\REN058FR.dpt