Brevet FR2934330A1 — publié le 20100129

MODULE D'ALIMENTATION EN AIR D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SURALIMENTE [0001] L'invention a pour objet un module d'admission d'air d'un moteur à combustion interne suralimenté ainsi qu'un procédé d'alimentation en air d'un tel moteur [0002] Les véhicules automobiles comportent généralement des échangeurs de chaleur destinés à refroidir ou bien à réchauffer les fluides nécessaires à leur fonctionnement. [0003] Plus particulièrement, compte tenu des exigences requises en termes de puissance pour les nouvelles motorisations, il est classique de disposer dans la ligne d'admission d'air du moteur, un compresseur destiné à comprimer l'air devant être admis dans les chambres de combustion. Toutefois, l'air comprimé a tendance à se 1s dilater en sortie du compresseur. Aussi, afin de maintenir la densité de l'air acquise en sortie du compresseur, il est nécessaire de le refroidir. C'est pourquoi, il est également classique de rencontrer en aval du compresseur un échangeur de chaleur apte à refroidir l'air circulant dans la ligne d'admission. Cet échangeur de chaleur est 20 habituellement le Refroidisseur Air de Suralimentation (RAS). Ce refroidissement se fait généralement au travers d'un échangeur air/air implanté dans le bloc avant du véhicule. [0004] Cependant, pour satisfaire aux exigences de performance et de compacité d'architecture, le document de l'art antérieur 25 FR2840363 propose de refroidir l'air de suralimentation à l'aide d'un RAS à eau disposé à proximité du répartiteur d'admission d'air du moteur. Le refroidissement s'effectue alors à l'aide d'un circuit d'eau circulant à l'aide d'une pompe électrique, entre le RAS à eau et un échangeur air/eau situé en façade avant du véhicule. [0005] Toutefois, même si dans la majorité des conditions de roulage l'air doit être le plus frais possible à l'entrée du moteur pour améliorer le remplissage de celui-ci, l'évolution des normes de dépollutions peut exiger de l'air chaud dans certaines conditions de roulage. C'est notamment le cas lorsqu'il est nécessaire de régénérer un filtre à particules ou bien lors du démarrage du moteur froid qui génère trop de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés. [0006] Pour favoriser les économies d'énergie on tend à produire des véhicules de petites tailles, équipés de moteur de relativement io faibles cylindrées mais dont le brio est assuré au moyen d'un turbocompresseur. De plus, les équipements de dépollution type filtre à particules tendent à se généraliser même pour ce type de véhicules. Il devient donc souhaitable de permettre déquiper également ce type de véhicule d'un refroidisseur d'air de suralimentation associé à un by- 15 pass pour les phases de vie du véhicule dans lequel le refroidissement des gaz frais en sortie de compresseur n'est pas souhaité. [0007] Selon l'invention, ce but est atteint par un module d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne comportant un refroidisseur d'air de suralimentation et un by-pass du refroidisseur, 20 caractérisé en ce que le by-pass est intégré dans une enveloppe du refroidisseur d'air de suralimentation. [0008] Dans une variante dans laquelle le refroidisseur d'air de suralimentation comportant une zone de convergence de l'air suralimenté refroidi, apte à être raccordée à un répartiteur d'air du 25 moteur, le module est tel que le by-pass débouche dans cette zone de convergence. [0009] Dans une variante, la zone de convergence forme de plus un plénum d'un répartiteur d'admission d'air du moteur. [0010] Dans une variante, le by-pass comporte une dérivation dont 30 l'entrée est située dans une zone de divergence en entrée du refroidisseur d'air de suralimentation. [0011] Dans une variante, le by-pass comporte une dérivation dont l'entrée est située dans une zone de divergence en entrée du refroidisseur d'air de suralimentation. Avantageusement, le passage des gaz dans le by-pass étant commandé au moyen d'une vanne pilotée, caractérisé cette vanne est placée dans la zone de divergence (21), au niveau de la dérivation. [0012] Dans une variante, le by-pass comporte une dérivation dont l'entrée est située sur une amenée d'air en amont du refroidisseur d'air io de suralimentation. Avantageusement, le module peut alors comporter des moyens d'obturation aptes à bloquer l'entrée de l'air suralimenté une zone de divergence du refroidisseur d'air de suralimentation et à autoriser son passage dans la dérivation [0013] Dans une variante dans laquelle le le passage des gaz dans is le by-pass est commandé au moyen d'une vanne pilotée, caractérisé en ce que ladite vanne est placée dans la zone de convergence, à la sortie de la dérivation. [0014] Dans une variante, la zone de convergence comporte de plus un raccord d'arrivée d'un conduit de gaz d'échappement 20 recirculés. [0015] Dans une variante, le refroidisseur d'air de suralimentation est du type refroidisseur à eau. [0016] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la 25 lecture de la description ci-après effectuée, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures dans lesquelles - La figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, - La figure 2 représente une vue schématique de l'invention suivant un second mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 représente une vue schématique d'un perfectionnement de l'invention. [0017] On notera que les références sur les figures 1, 2 et 3 désignent à chaque fois les mêmes éléments. [0018] L'invention propose d'intégrer le by-pass du refroidisseur de suralimentation à ce dernier, ce qui autorise un agencement beaucoup plus compact et favorise le montage du module, tant en usine pour la io première monte du moteur que dans l'atelier d'un garagiste. [0019] Les figures 1, 2 et 3 représentent un moteur à combustion interne classique 40 comportant quatre cylindres en ligne 41, un module d'alimentation en air doté d'un RAS 20 et d'un dispositif de by-pass 30 pour contourner le refroidissement de l'air. Le dispositif de by- 15 pass 30 comporte des moyens d'obturation 31 ainsi qu'une dérivation 32. [0020] L'air issu d'un compresseur non représenté sur les figures est véhiculé jusqu'à une amenée d'air 10 dans laquelle sont disposés des moyens d'obturation 31 donnant accès soit au refroidisseur d'air 20 de suralimentation (RAS) 20, soit à une dérivation 32. Ces moyens d'obturation 31 sont de manière classique un clapet ou bien une vanne pilotée. De cette manière, l'air arrivant au niveau du clapet ou bien de la vanne pilotée, est orienté selon l'état de ces derniers soit dans le RAS 20 soit dans la dérivation 32. 25 [0021] Le RAS 20 est compartimenté suivant trois zones 21, 22, 23 que l'air issu de l'amenée 10 traverse successivement. L'air arrive et se disperse tout d'abord dans une zone de divergence 21 présentant une section au moins trois fois plus importante que celle de l'amenée 10. La zone de divergence 21 se prolonge avec une zone 23 de 30 refroidissement de l'air qui renferme un ensemble de faisceaux de tubes 25 parcourus par un liquide caloporteur. Plus particulièrement, l'air traversant la zone 23 est refroidi au contact de l'ensemble de faisceaux de tubes 25 parcourus par le liquide caloporteur. De manière classique, l'ensemble de faisceaux de tubes 25 est parcouru par un circuit d'eau circulant à l'aide d'une pompe électrique, entre le RAS à eau et un échangeur air/eau situé en façade avant du véhicule. Puis, la zone 23 de refroidissement de l'air se prolonge par une zone de convergence 22 destinée à rassembler l'air refroidi et apte à être raccordée sur le répartiteur d'admission d'air 43 du moteur. io [0022] L'ensemble des éléments constituant le refroidisseur est délimité par une paroi extérieure 24 formant une enveloppe, qui conformément à l'invention, entoure également la dérivation 32, de sorte que le by-pass du refroidisseur de suralimentation est intégré à celui-ci. 15 [0023] Lorsque l'état du clapet ou bien de la vanne pilotée 31 interdisent à l'air l'accès à la zone de divergence 21, l'air est alors orienté dans la dérivation 32 qui contourne la zone 23 de refroidissement. [0024] Suivant ce premier mode de réalisation de l'invention, la 20 dérivation 32 débouche comme la zone de divergence 22 du refroidisseur 20 dans le plenum du répartiteur d'admission 43 du moteur, répartieur que de façon bien connue à pour fonction de répartir l'air frais vers les conduits d'admission (non représentés) des cylindres 41 du moteur. 25 [0025] Suivant un second mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 2, la dérivation 32 conduit l'air dans la zone de convergence 22 qui débouche dans le plenum du répartiteur d'admission d'air 43 du moteur. Dans cette, variante, on intégre donc non seulement la dérivation 32 au refroidisseur de suralimentation 30 mais également son raccord vers le circuit � normal � d'alimentation en air frais du moteur. [0026] Selon un perfectionnement de l'invention décrit en figure 3, la zone de convergence 22 forme également le plenum du répartiteur 43. Dans ce cas, la zone 22 est raccordée à des conduits d'admission d'air 42 qui débouchent dans les cylindres 41 du moteur. De ce fait, on peut encore accroître les gains en termes de compacité. [0027] Avantageusement, dans le cas d'un moteur à combustion interne 40 à quatre cylindres 41 en ligne alimentés chacun par un conduit 42 d'admission d'air siamoisé raccordé à la zone de convergence 22 formant le plenum, la dérivation 32 présente un io piquage 33 sur la zone de convergence 22 dans le voisinage de chacun des raccords des conduits d'admission d'air. De ce fait, on obtient une alimentation en air équilibrée pour chacun des cylindres. [0028] L'invention trouve aussi son application dans un procédé d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne suralimenté is comportant un module d'alimentation conforme à l'invention et comportant un capteur de mesure de la température des gaz d'échappement. Plus précisément, lors du démarrage à froid du moteur, les moyens d'obturations 31 constitués par la vanne ou le clapet pilotés sont activés de manière à ce que l'air issu du 20 compresseur emprunte la dérivation 32. Puis, lorsque la température des gaz d'échappement dépasse un seuil TO, on désactive la vanne ou le clapet pilotés 31 de manière à ce que l'air traverse le refroidisseur d'air 20. De cette manière, lors du démarrage à froid du moteur, il est possible d'atteindre plus rapidement des températures dans la 25 chambre de combustion permettant de réduire les polluants issus de la combustion (hydrocarbures imbrûlés, etc ...). On notera que l'activation de la vanne ou du clapet pilotés 31 pourra être assujetti suivant un autre mode de réalisation à une autre valeur seuil que la température seuil TO des gaz d'échappement. La valeur seuil devra cependant être 30 représentative du fait que les températures dans la chambre de combustion sont suffisantes pour ne pas générer trop d'hydrocarbures imbrûlés. [0029] L'invention trouve son application dans un autre procédé d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne suralimenté comportant un module d'alimentation conforme à l'invention et étant assujetti à une stratégie de régénération d'un filtre à particules. Plus précisément, lorsque la régénération du filtre à particules est demandée, on active les moyens d'obturation 31 de manière à ce que l'air emprunte la dérivation 32. De ce fait, la température augmente dans la chambre de combustion tout comme la température des gaz issus de la combustion. Lorsque la température des gaz issus de la io combustion atteint un seuil déterminé, le filtre à particules, généralement disposé dans la ligne d'échappement du moteur, se régénère par combustion des suies. REVENDICATIONS1. Module d'alimentation en air d'un moteur (40) à combustion interne comportant un refroidisseur d'air de suralimentation (20) et un by-pass (30) du refroidisseur, caractérisé en ce que le by-pass (30) est intégré dans une enveloppe (24) du refroidisseur d'air de suralimentation (20). 2. Module selon la revendication 1, dans lequel le refroidisseur d'air de suralimentation (30) comportant une zone de convergence (22) de io l'air suralimenté refroidi, apte à être raccordée à un répartiteur d'air (43) du moteur, caractérisé en ce que le by-pass (30) débouche dans la dite zone de convergence (22). 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone de convergence (22) forme de plus un plénum d'un répartiteur 15 d'admission d'air (43) du moteur (40). 4. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le by-pass (30) comporte une dérivation (32) dont l'entrée est située dans une zone de divergence (21) en entrée du refroidisseur d'air de suralimentation (20). 20 5. Module selon la revendication 4, dans lequel le passage des gaz dans le by-pass est commandé au moyen d'une vanne pilotée (31), caractérisé en ce que ladite vanne (31) est placée dans la zone de divergence (21), au niveau de la dérivation (32). 6. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que le by-pass (30) comporte une dérivation (32) dont l'entrée est située sur une amenée d'air (10) en amont du refroidisseur d'air de suralimentation (20). 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'obturation (31), aptes à bloquer l'entrée de l'airsuralimenté dans une zone de divergence (21) du refroidisseur d'air de suralimentation et à autoriser son passage dans la dérivation (32). 8. Module selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel le passage des gaz dans le by-pass est commandé au moyen s d'une vanne pilotée, caractérisé en ce que ladite vanne est placée dans la zone de convergence (22), à la sotie de la dérivation (32). 9. Module selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ladite zone de convergence (22) comporte de plus un raccord d'arrivée d'un conduit de gaz d'échappement io recirculés. 10. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidisseur d'air de suralimentation (30) est du type refroidisseur à eau. 15