Brevet FR2958334A1 — publié le 20111007

Procédé d'alimentation d'un moteur à essence en régime de suralimentation et dispositif associé. L'invention concerne principalement un procédé d'alimentation d'un moteur à S combustion interne de type à essence susceptible de nécessiter un fonctionnement en régime de suralimentation. L'invention porte également sur un dispositif pour mettre en oeuvre un tel procédé. Certaines phases de fonctionnement d'un moteur à combustion interne de Io type moteur à essence nécessitent d'augmenter la puissance du moteur qui fonctionne alors en suralimentation. Ce régime de suralimentation est assuré par la présence d'un turbocompresseur qui est sujet à des contraintes thermiques limitant le fonctionnement du moteur dans ce régime. tS Il est connu d'augmenter la quantité d'essence contenue dans le mélange air-essence admis dans le moteur pour abaisser la température de la chambre de combustion et du turbocompresseur. Le dosage réel D d'un mélange air-essence est le rapport entre la masse d'essence et la masse d'air introduite dans la chambre de combustion. Le dosage stoechiométrique Do est le rapport entre la masse d'essence et la masse d'air pour lequel la combustion complète de l'essence est assurée sans manque ni excès d'air. Ce dosage théorique Do peut évoluer dans une fourchette comprise entre 1/14,2 et 1/14,8, notamment 1/14,5. Cependant, selon la formulation de l'essence, on peut observer dans certains cas des valeurs 2s légèrement supérieures. II faut donc approximativement 14,5 kg d'air pour obtenir la combustion complète de 1 kg d'essence. La richesse R d'un mélange air-essence est définie par le rapport entre le dosage réel D et le dosage stoechiométrique Do . Ainsi, pour un mélange riche en essence tel que celui nécessité lors du 30- régime de suralimentation, la richesse R est supérieure 1, on parle de fonctionnement en surrichesse selon un taux de surrichesse nécessaire TA exprimé en pourcentage selon la formule suivante : L 2 TA = (R -1)x 100 avec R qui est la richesse du mélange telle que définie précédemment. Si un fonctionnement en surrichesse permet d'assurer le fonctionnement du moteur en régime de suralimentation, il présente néanmoins l'inconvénient d'utiliser plus de carburant que nécessaire, ce surplus en carburant étant utilisé comme source d'abaissement de la température du moteur. Dans ce contexte, la présente invention vise un procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne de type à essence pour lequel le fonctionnement du moteur en régime de suralimentation est rendu possible pour une quantité de io carburant utilisé qui est limitée. A cet effet, le procédé de l'invention est un procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne de type à essence susceptible de nécessiter un fonctionnement en régime de suralimentation impliquant l'admission d'un mélange air-essence de richesse supérieure à 1 selon un taux de surrichesse nécessaire is tel que précédemment défini, dans lequel procédé, le moteur est alimenté, lorsqu'il se trouve en régime de suralimentation : d'une part par un mélange air-essence selon le taux de surrichesse optimisé suivant exprimé en pourcentage : TB =TA ù Tc 20 où TA est le taux de surrichesse nécessaire pour assurer la suralimentation du moteur, et Tc est le taux réduit de surrichesse et présente une valeur comprise entre 0 et TA. et d'autre part par un gaz inerte ou un mélange de gaz inertes admis dans le 25 moteur selon un taux d'admission qui est égal à plus ou moins 2% au taux réduit de surrichesse. Il a été découvert dans le cadre de l'invention que le surplus d'essence utilisé dans le cadre de la surrichesse pouvait être au moins en partie remplacé par l'admission dans le moteur d'un gaz inerte ou d'un mélange de gaz inertes. 30 Le procédé de l'invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - le taux d'admission de gaz inerte ou du mélange de gaz inertes dans le moteur est égal au taux de surrichesse nécessaire pour assurer la suralimentation du moteur, ce dont il résulte que la suralimentation est assurée intégralement par l'admission dans le moteur du gaz inerte ou du mélange de gaz inertes. - le mélange de gaz inertes est constitué par les gaz d'échappement qui circulent dans un circuit de recirculation des gaz d'échappement dérivant au moins une partie des gaz d'échappement en sortie du moteur vers la chambre de combustion du dit moteur. L'invention porte également sur un dispositif permettant la mise en oeuvre io du procédé précédemment défini et qui comporte au moins un boitier de commande assurant simultanément le pilotage d'un dispositif de régulation des quantités d'air et d'essence admises dans le moteur et le pilotage d'un dispositif de régulation de la quantité de gaz ou de mélange de gaz inerte admis dans le moteur. 15 De façon avantageuse, le boitier de commande assure simultanément le pilotage d'un dispositif de régulation des quantités d'air et d'essence admises dans le moteur et d'un dispositif de régulation des gaz d'échappement admis dans le moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement 20 de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique annexée sur laquelle est représenté schématiquement le dispositif de l'invention. La présente invention se base sur la découverte que l'admission dans la chambre de combustion, en plus du mélange air-essence, d'un gaz inerte ou d'un 25 mélange de gaz inertes pouvait venir pallier une diminution du surplus d'essence utilisé dans le cadre de la surrichesse et ce, sans que les performances du moteur ne soient diminuées. Plus précisément, lorsque le moteur nécessite un fonctionnement en suralimentation, le dit moteur est alimenté selon l'invention par un mélange air- 30 essence selon le taux de surrichesse optimisé TB suivant : TB =TA ù Tc où TA est le taux de surrichesse nécessaire pour assurer la suralimentation du moteur selon TA = (R -1)x 100 avec R qui est la richesse du mélange, et Tc est le taux réduit de surrichesse et présente une valeur comprise entre 0 et TA. Selon l'invention, lorsque le moteur se trouve en régime de suralimentation, il est également alimenté par un gaz inerte ou un mélange de gaz inertes selon un taux d'alimentation TD qui correspond à la valeur du taux réduit de surrichesse Tc Par exemple, pour un taux de surrichesse TA de 30% nécessaire pour assurer le fonctionnement du moteur en régime de suralimentation, le taux de surrichesse optimisé pourra être de 10 % avec un taux d'alimentation en gaz Io inerte qui sera alors de 20%. Toujours selon l'invention et dans le cadre de cet exemple de réalisation, le gaz inerte ou le mélange de gaz inerte est constitué par les gaz d'échappement brulés récupérés en sortie de la chambre de combustion qui sont réintroduits dans le conduit d'admission puis dans la chambre de combustion du moteur. 15 Un tel système de réintroduction dans le moteur d'une partie des gaz d'échappement est connu sous le nom de gaz recirculés ou EGR (pour Exhaust Gaz Recirculation). Les circuits EGR sont principalement utilisés dans les moteurs diesel pour diminuer la quantité d'espèces polluantes à l'échappement du véhicule 20 automobile. Dans le cadre de l'invention, c'est l'inertie de ces gaz d'échappement constitués essentiellement de dioxyde de carbone et d'eau qui est utilisée puisqu'ils ne vont plus participer à la combustion et qu'ils vont, de façon inattendue, venir compenser la réduction du surplus d'essence dans le cadre de la 25 surrichesse. En référence à la figure unique, le dispositif de l'invention comporte un dispositif de régulation des quantités d'air et d'essence admises dans le moteur 1, par exemple un carburateur, qui prépare le mélange air-essence dans les bonnes proportions. 30 Le mélange air-essence circule alors dans un conduit d'admission 2 jusqu'à la tubulure d'admission d'air du moteur 3. Les gaz d'échappement issus de la chambre de combustion du moteur 3 circulent ensuite dans une canalisation 4 jusqu'à un dispositif de post traitement 5, par exemple un pot d'échappement catalytique, et sont ensuite évacués dans l'atmosphère via un conduit d'échappement 6. Un circuit de recirculation des gaz d'échappement 7 dérive au moins une partie des gaz d'échappement circulant dans la canalisation 4 en sortie du moteur 3 vers le conduit d'admission 2 dans lequel ils rejoignent le mélange air-essence avant d'être admis dans la chambre de combustion du moteur 3. A cet effet, une vanne papillon 8 est située sur ce circuit de recirculation 7. Ce circuit de recirculation 7 est généralement doté d'un échangeur EGR non représenté qui permet d'abaisser la température des gaz d'échappement avant Io leur réintroduction dans le moteur 3. Selon l'invention, un boitier de commande assurant simultanément le pilotage du carburateur 1 et de la vanne 8 permettant d'appliquer des taux respectifs de surrichesse optimisé TB et d'admission des gaz d'échappementTD en conformité avec le procédé précédemment décrit. 15 Ainsi, lorsque le moteur fonctionne en régime de suralimentation, selon le point de fonctionnement du véhicule, le boitier de commande applique un certain taux de surrichesse optimisé TB par le biais du carburateur et le taux correspondant de gaz d'échappement par le biais de la vanne 8. Pour certains points de fonctionnement, il est possible d'atteindre le taux de 20 surrichesse nécessaire TA uniquement par le biais des gaz d'échappement issus du circuit de recirculation 7. Dans ce cas, le taux de surrichesse optimisé TB est nul, ce qui correspond à un dosage stoechiométrique air-essence Do, et le taux d'admission en gaz d'échappement TD correspond au taux de surrichesse nécessaire TA permettant d'assurer le fonctionnement du moteur en régime de 25 suralimentation. Pour d'autres points de fonctionnement, on atteint le taux de surrichesse nécessaire TA à la fois par l'application d'un taux de surrichesse optimisé TBdu mélange air-essence et par l'application d'un taux d'admission en gaz d'échappement TD , la somme du taux d'admission en gaz d'échappement TD et 30 du taux de surrichesse optimisé TBdu mélange air-essence correspondant au taux de surrichesse nécessaire TA. à REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne de type à essence (3) susceptible de nécessiter un fonctionnement en régime de suralimentation impliquant l'admission d'un mélange air-essence de richesse supérieure à 1 selon un taux de surrichesse nécessaire (TA) exprimé en pourcentage et correspondant à la formule suivante : TA = (R -1) x 100 avec R = D 0 io où R est la richesse du mélange air-essence et est supérieur à 1, D est le dosage réel donné par le rapport entre la masse d'essence et la masse d'air admis dans le moteur (3), et Do est le dosage stoechiométrique pour lequel la combustion complète de l'essence est assurée sans manque ni excès d'air et qui présente une valeur de 15 1/14,5. caractérisé en ce que lorsque le moteur (3) nécessite un fonctionnement en suralimentation, le dit moteur (3) est alimenté d'une part par un mélange air-essence selon le taux de surrichesse optimisé (TB) suivant exprimé en pourcentage : 20 TB = TA ù Tc où TA est le taux de surrichesse nécessaire pour assurer la suralimentation du moteur (3), et Tc est le taux réduit de surrichesse et présente une valeur comprise entre 0 et TA. 25 et d'autre part par un gaz inerte ou un mélange de gaz inertes admis dans le moteur (3) selon un taux d'admission (TD) qui est égal à plus ou moins 2% au taux réduit de surrichesse (Tc ). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux 30 d'admission de gaz inerte ou du mélange de gaz inertes (TD) dans le moteur (%)7 est égal au taux de surrichesse nécessaire (TA) pour assurer la suralimentation du moteur (3), ce dont il résulte que la suralimentation est assurée intégralement par l'admission dans le moteur (3) du gaz inerte ou du mélange de gaz inertes. s 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange de gaz inertes est constitué par les gaz d'échappement qui circulent dans un circuit de recirculation (7) dérivant au moins une partie des gaz d'échappement en sortie du moteur vers la chambre de combustion du dit moteur (3). i0 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un boitier de commande (9) assurant simultanément le pilotage d'un dispositif de régulation des quantités d'air et d'essence (1) admises dans le moteur (3) et le pilotage d'un dispositif de 15 régulation de la quantité de gaz ou de mélange de gaz inerte (8) admis dans le moteur (3). 5. Dispositif selon la revendication 4 en ce qu'il assure la mise en oeuvre du procédé de la revendication 3, caractérisé en ce que le boitier de 20 commande (9) assure simultanément le pilotage d'un dispositif de régulation des quantités d'air et d'essence (1) admises dans le moteur (3) et d'un dispositif de régulation des gaz d'échappement (9) admis dans le moteur (3). 25 30