Brevet FR2961263A1 — publié le 20111216

PROCEDE DE PREVENTION DU POMPAGE D'UN TURBOCOMPRESSEUR D'UN MOTEUR [0001 L'invention se rapporte à un procédé de prévention du pompage d'un turbocompresseur. L'invention se rapporte en outre à un groupe motopropulseur et à un véhicule mettant en oeuvre un tel procédé. [0002] Dans le domaine automobile, les moteurs thermiques sont alimentés en air permettant de réaliser la combustion ou l'explosion du carburant dans les cylindres. Les véhicules automobiles comprennent alors une boucle d'air 80 telle que celle représenté en figure 1. La boucle d'air comprend alors classiquement un filtre à air 82 pour l'entrée d'air atmosphérique destinée à la combustion, un turbocompresseur 84 pour la compression de l'air, un tube 86 pour la circulation de l'air jusqu'au doseur 88. Le doseur 88 assure le dosage de la quantité d'air extérieur qui rentrera en combustion dans le moteur 94 en fonction du débit de carburant injecté dans le moteur 94. Le moteur 94 produit des gaz d'échappement qui entraînent le turbocompresseur 84 de manière à bénéficier de l'énergie cinétique des gaz d'échappement pour comprimer l'air atmosphérique non encore brûlé. Une fois l'énergie cinétique des gaz d'échappement récupérée, les gaz d'échappement sont évacués dans ligne d'échappement qui peut comprendre un filtre à particules 78. La boucle d'air 80 peut être complétée par une dérivation pour un refroidisseur d'air sur admission 90 (noté en abrége RAS) et par une dérivation de recirculation des gaz d'échappement 98 (noté en abrége EGR pour exhaust gas recirculation en anglais). Un collecteur 96 amène alors une partie des gaz d'échappement à la sortie du moteur 94 vers le répartiteur 92 en amont du moteur 94. [0003] De façon connue, le turbocompresseur est sujet à un phénomène de pompage qui peut être préjudiciable au confort de l'utilisateur du véhicule automobile. [0004] La figure 2 illustre une vue en coupe des aubes 20 d'une roue du compresseur 84 avec un écoulement d'air atmosphérique incident 30. Le pompage du compresseur 84 est initié par une variation de l'écoulement au niveau des aubes 20 du compresseur. Cette variation de l'écoulement d'air 30 en contact avec les aubes 20 est susceptible de former un décollement 32 de la couche limite. Ce décollement 32 conduit à une restriction de la section de passage entre les deux aubes 20 et donc à une réduction brutale du débit d'air s'écoulant dans le compresseur 84. De par le couplage du compresseur avec les gaz d'échappement, la variation du débit du compresseur 84 entraîne une variation du régime moteur, entraînant à son tour une variation du débit du compresseur. Ce couplage peut alors provoquer une oscillation du débit d'air en amont et en aval du compresseur 84 ce qui génère le bruit caractéristique du pompage (correspondant à des "aboiements"). A terme le phénomène de pompage peut aussi entraîner un endommagement du système palier de la roue du compresseur. Un tel endommagement du palier peut conduire à un fonctionnement du moteur sur une partie de l'huile de lubrification du palier (connu sous le nom de démarrage sur l'huile), ce qui est préjudiciable. [0005] La figure 3 représente le diagramme des différentes vitesses dans le cadre du système formé de l'écoulement d'air 30 et des aubes 20. La vitesse U référencée 24, correspond à la vitesse de rotation de la roue. En fonction de la vitesse incidente (C, référencée 38) de l'écoulement d'air, le débit de l'écoulement (W, référencé 36) de l'air dans le compresseur 84 est lié à l'angle d'incidence 34 de l'écoulement de l'air. [0006 Ainsi l'apparition du phénomène de pompage est liée à différents facteurs parmi lesquels on trouve un mauvais dimensionnement de l'aérodynamique de la roue du compresseur 84 ou la modification de l'angle d'incidence 34 de l'écoulement d'air atmosphérique sur les aubes 20, ou encore la variation du débit d'air circulant dans le compresseur 84. Les différents facteurs du pompage peuvent entraîner deux situations de fonctionnement entraînant le pompage, tel qu'illustré par la figure 4. [0007] D'une part le pompage 60 peut résulter d'une sollicitation statique 40. L'aérodynamique de la roue 44 et les variations l'angle d'incidence de l'écoulement (représentée par l'adéquation écoulement amont/roue 42) entraîne une sollicitation statique 40. [0008] D'autre part le pompage 60 peut résulter d'une sollicitation dynamique 51. La sollicitation dynamique 51 correspond à une variation 52 du débit du compresseur 84, notée Qcomp. [0009] Dans tous les cas, le pompage entraîne en définitive des oscillations de débit d'air avec des phénomènes de transmission ou d'amortissement possibles des oscillations 62 du débit du compresseur. De par la récupération de l'énergie cinétique des gaz d'échappement à la sortie du moteur 94, un couplage 64 du compresseur 84 et de la boucle d'air 80 peut entretenir le pompage du compresseur 84. [0010] La figure 5 illustre, dans un plan pression par rapport au débit du compresseur, le phénomène de pompage du compresseur 84 avec une sollicitation dynamique. Les courbes 79 montrent les courbes de fonctionnement du turbocompresseur à iso-puissance. Après un fonctionnement stabilisé du compresseur au point 58, une réduction brutale du débit compresseur intervient. Le compresseur 84 passe alors au point 56 avec une variation du débit importante par rapport à la variation de la pression. Le compresseur 84 est alors entraîné dynamiquement en oscillations 54 avec un entretien des oscillations du débit d'air par la réponse de tout le système. [0011] Par ailleurs la figure 5 illustre aussi la courbe limite 48 de pompage statique au-delà de laquelle le compresseur entre en pompage sans variation du débit d'air du compresseur 84. Ainsi lorsque le débit d'air du compresseur est trop faible avec une pression élevée, les conditions sont réunies pour que le compresseur 84 rentre en pompage. [0012] Le graphique de la figure 5 comporte en ordonnées le rapport PiC de la pression avale (P2) du compresseur 84 sur la pression amont (P1) du compresseur. Le graphique comporte en abscisse le débit corrigé (Qcorr) du compresseur 84, obtenue selon la formule : _ (~ TO R 0 Pref `~ comp Tref R ref PO où Po, To, Ro correspondent respectivement à la pression, à la température de l'air et la constante des gaz parfaits de l'air au moment de la caractérisation du compresseur 84 et où Pref, Tref, Rref correspondent respectivement à la pression, à la température de l'air et la constante des gaz parfaits de l'air dans les conditions normales de température et de pression (soit 2989 REVENDICATIONS1. Un procédé de prévention du pompage d'un turbocompresseur d'un moteur comprenant : - la détection d'un couple instantané du moteur correspondant à une injection d'un premier débit de carburant ; - la détection d'une chute de demande de couple du moteur à un couple inférieur au couple instantané du moteur ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la coupure progressive 10 (762) du débit de carburant injecté dès la détection de la chute de demande de couple. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupure progressive du débit de carburant entraîne la réduction du rapport de compression du turbocompresseur et la réduction du débit du turbocompresseur. 15 3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la coupure progressive du débit de carburant est maintenue pendant un temps prédéterminé, de préférence supérieur ou égal à 0,5 seconde. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la coupure progressive du débit d'injection de carburant est réalisée par l'injection 20 d'une masse de carburant supplémentaire au débit de carburant correspondant à la chute de couple demandé. 5. Le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la masse de carburant supplémentaire est calibrée en fonction de l'une au moins des caractéristiques suivantes : 25 - le régime moteur ; - le couple souhaité par l'utilisateur du moteur ; - la situation de pilotage de la boîte de vitesse. 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la coupure progressive du débit de carburant injecté comprend : 30 - une première phase avec une première vitesse constante de coupure du débit de carburant injecté dès la détection de la chute de demande de couple ;- une deuxième phase avec une deuxième vitesse constante de coupure du débit de carburant injecté, à la suite de la première phase, la deuxième vitesse de coupure étant inférieure à la première vitesse de coupure ; - une troisième phase avec une troisième vitesse constante de coupure du débit de carburant injecté, à la suite de la deuxième phase, la troisième vitesse de coupure étant supérieure à la deuxième vitesse de coupure. 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la coupure progressive de l'injection de carburant est obtenue par filtration de la consigne d'injection de carburant dès la détection de la chute de demande de couple. 8. Un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant une boucle d'air (80) avec turbocompresseur (84), le groupe motopropulseur étant caractérisé en ce qu'il met en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Le groupe motopropulseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comprend une motorisation thermique de type diesel. 10. Un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend le groupe motopropulseur selon la revendication 8 ou 9.