Brevet FR3010736A1 — publié le 20150320

GROUPE MOTOPROPULSEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UNE VANNE DE DECHARGE DE COMPRESSEUR Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant une vanne de décharge de compresseur ainsi qu'un procédé de protection contre le pompage d'un compresseur. Arrière-plan technologique Les turbocompresseurs de moteur à combustion sont équipés d'un système de décharge du compresseur, désigné communément par l'expression anglaise « dump valve » par les motoristes. Ce système de décharge du compresseur protège contre les surpressions et le phénomène de pompage. Dans les phases de « levé de pied » (coupure de la montée en régime par un relâchement rapide de la commande d'accélérateur du moteur), la vanne de dosage de l'air à l'admission, ou « boitier papillon » se referme et génère alors un pic de pression dans la ligne d'admission entre le turbocompresseur et le boitier papillon. La valve de décharge permet de décharger la surpression vers le circuit d'admission en dépression (avant le compresseur du turbocompresseur) et ainsi éviter le phénomène de pompage du compresseur, ainsi que tout pic qui pourrait endommager la roue du compresseur. La valve de décharge peut être intégrée au compresseur ou déportée sur la ligne d'admission, à l'exemple du document FR2970523, avec une ligne de renvoi de l'air déchargé vers l'admission, en amont du compresseur de turbocompresseur. Toutefois de telles architectures moteur émettent des bruits de pompage compresseur et des bruits de décharge de la valve de décharge d'intensité sonore importante et désagréable pour le client. On connait par ailleurs du document FR2931514 un groupe motopropulseur comprenant une voie d'acheminement d'air frais pris en aval d'un compresseur vers l'échappement. Le débit de la voie d'acheminement est contrôlé par une vanne pilotée de sorte à mettre en oeuvre un procédé de régénération. Ce dispositif n'est pas adapté à la décharge du compresseur.35 Un but de la présente invention est de proposer un groupe motopropulseur qui permet de réduire les bruits de pompage compresseur et les bruits de décharge de la valve de décharge. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant : -un moteur à combustion relié à une ligne d'admission d'air et à une ligne d'échappement, -un turbocompresseur comportant un compresseur disposé sur la ligne d'admission, -une conduite d'acheminement d'air s'étendant de la ligne d'admission, depuis l'aval du compresseur, vers la ligne d'échappement, - une vanne de contrôle du passage d'air dans la conduite d'acheminement d'air, caractérisé en ce que la vanne est une vanne de décharge du compresseur comprenant des moyens de pilotage de son ouverture agencés pour gérer l'ouverture de la vanne de décharge de sorte à protéger le compresseur du pompage. De préférence, les moyens de pilotage comprennent une unité de commande électronique configurée pour gérer l'ouverture de la vanne de décharge de sorte à protéger le compresseur du pompage. De préférence encore, la gestion de l'ouverture de la vanne de décharge est dépendante de l'ensemble suivant de variables de fonctionnement du groupe motopropulseur : le débit d'air dans la ligne d'admission, le rapport entre la pression en sortie et la pression en entrée du compresseur, la consigne pédale d'accélération, la charge du moteur. Dans une variante, le turbocompresseur comprenant une turbine disposée sur la ligne d'échappement, la conduite d'acheminement d'air débouche sur la ligne d'échappement en un point situé en aval de la turbine. Dans une autre variante, le turbocompresseur comprenant une turbine disposée sur la 30 ligne d'échappement, la conduite d'acheminement d'air débouche sur la ligne d'échappement en un point situé en amont de la turbine. De préférence alors, la conduite d'acheminement d'air comprend des moyens de découplage thermique. Dans une variante, le groupe motopropulseur comprend une seconde conduite 35 d'acheminement d'air vers la ligne d'admission, la seconde conduite étant reliée d'un coté à la vanne de décharge et débouchant de l'autre côté dans la ligne d'admission en un point situé en amont du compresseur, la vanne de décharge étant adaptée à contrôler simultanément le passage d'air dans les deux conduites. Dans une variante, la vanne de décharge est disposée sur la ligne d'admission d'air. L'invention concerne encore un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites. L'invention porte aussi sur un procédé de protection contre le pompage d'un compresseur de turbocompresseur d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant un moteur à combustion relié à une ligne d'admission d'air et à une ligne d'échappement dans lequel en cas de détection avérée d'un fonctionnement du groupe motopropulseur en zone de pompage on décharge l'air comprimé par le compresseur dans la ligne d'échappement. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un groupe motopropulseur de l'invention. - La figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation d'un groupe motopropulseur de l'invention. - La figure 3 est une représentation schématique d'un troisième mode de réalisation d'un groupe motopropulseur de l'invention. - La figure 4 est une représentation schématique d'un quatrième mode de réalisation d'un groupe motopropulseur de l'invention. 30 Description détaillée La figure 1 présente un premier mode de réalisation d'un groupe motopropulseur selon l'invention pouvant équiper un véhicule automobile. Ce groupe motopropulseur comprend 35 un moteur 1 à combustion interne. Le moteur 1 à combustion interne est relié à une ligne 2 d'admission d'air destinée à diriger vers le moteur 1 l'air nécessaire à son fonctionnement. La ligne d'admission 2 comprend classiquement et dans cet ordre selon le sens de l'écoulement de l'air dans la ligne : - un filtre 4 à air pour retenir les poussières contenues dans l'air admis, - un compresseur 5 de turbocompresseur 14, - un refroidisseur 6 d'air comprimé, - une vanne 7 de décharge ou « Dump valve » selon l'expression anglaise habituellement employée, - une vanne 8 de dosage d'air pour le contrôle du débit d'air admis dans le moteur 1, pouvant être par exemple classiquement un boitier papillon, - un répartiteur 9 d'air vers les cylindres 10 du moteur 1. Le moteur 1 est encore relié à une ligne 3 d'échappement pour l'évacuation des gaz de combustion produits dans les cylindres 10 par le fonctionnement du moteur 1. La ligne d'admission 2 comprend classiquement et dans cet ordre selon le sens de l'écoulement des gaz dans la ligne : - Un collecteur 12 de gaz d'échappement, - Une turbine 13 de turbocompresseur 14 pour la détente des gaz d'échappement et l'entrainement du compresseur 5. La ligne 3 d'échappement peut comprendre encore en aval de la turbine 13, l'amont et l'aval étant ici définis relativement au sens d'écoulement des gaz dans la ligne 3 d'échappement, au moins un organe de dépollution, non représenté, tel que par exemple un filtre à particules, un catalyseur d'oxydation... Le groupe motopropulseur comprend une conduite 15 s'étendant de la ligne 2 d'admission, en aval du compresseur 5, à la ligne 3 d'échappement. Dans ce mode de réalisation, la conduite 15 d'acheminement d'air débouche sur la ligne 3 d'échappement en un point A situé en aval de la turbine 13. L'amont et l'aval dans la ligne 3 d'échappement sont définis relativement au sens d'écoulement des gaz d'échappement. La conduite 15 est reliée à la vanne 7 de décharge de sorte qu'à l'ouverture de la vanne 7 de décharge l'air comprimé est acheminée de la ligne 2 d'admission vers la ligne 3 d'échappement. La vanne 7 de décharge permet de contrôler le passage de l'air comprimé dans la conduite 15 d'acheminent d'air. Son ouverture permet d'autoriser le passage de l'air comprimé et donc de décharger une surpression trop importante qui peut se créer en aval du compresseur 5, notamment lors d'une fermeture brutale de la vanne 8 de dosage d'air et ainsi éviter le phénomène de pompage du compresseur 5. A cet effet, la vanne 7 de décharge comprend donc des moyens de pilotage de son ouverture agencés pour gérer l'ouverture de la vanne 7 de sorte à protéger le compresseur 5 du pompage. Ces moyens de pilotage peuvent être des moyens mécaniques, tel qu'un ressort taré, la vanne 7 s'ouvrant de sorte à éviter le pompage du compresseur en fonction d'un seuil de pression déterminé régnant entre le compresseur 5 et la vanne 8 de dosage d'air. Pour un contrôle plus fin, sur une plage de fonctionnement du groupe motopropulseur plus étendue, les moyens de pilotage comprennent de préférence une unité 11 de commande électronique. L'unité 11 de commande électronique est alors configurée pour gérer l'ouverture de la vanne 7 de sorte à protéger le compresseur 5 du pompage. Dans cet agencement, la gestion de l'ouverture de la vanne 7 peut être dépendante de plusieurs variables de fonctionnement du groupe motopropulseur. La gestion de l'ouverture de la vanne 7 comprend de préférence l'ensemble suivant de variables de fonctionnement : le débit d'air dans la ligne 2 d'admission, le rapport entre la pression en sortie et la pression en entrée du compresseur 5, la consigne pédale d'accélération, la charge du moteur 1. L'unité 11 de commande comprend donc aussi les moyens appropriés d'acquisition, de traitement des variables de fonctionnement ainsi que de commandes d'ouverture de la vanne 7 de décharge. Ainsi, à partir des valeurs déterminées ces variables de fonctionnement l'unité 11 de commande électronique détecte si le groupe motopropulseur est sur un point de fonctionnement en zone de pompage du compresseur et en cas de détection avérée d'un tel point de fonctionnement on décharge l'air comprimé par le compresseur 5 dans la ligne 3 échappement, en ouvrant la vanne 7 de décharge. En envoyant l'air comprimé à l'échappement en aval de la turbine 13 on réduit le bruit perçu par le conducteur car celui-ci s'échappe « derrière » lui lorsque le véhicule avance et la conduite 15 est dans un environnement thermique moins contraignant en raison de la température plus faible des gaz d'échappement qu'en amont de la turbine 13. Cependant dans ce mode de réalisation le turbocompresseur 14 n'est plus alimenté en air et donc perd, pendant la décharge d'air, de la vitesse de rotation et par conséquent de la dynamique lors des changements rapport de vitesse. La chute brutale de vitesse de rotation induit aussi des risques de sifflement turbocompresseur 14. La figure 2 présente maintenant un second mode de réalisation du groupe motopropulseur de l'invention. Les éléments de la figure 2 identiques à la figure 1 portent les mêmes références. La figure 2 diffère de la figure 1 en ce que la conduite 15 d'acheminement d'air débouche cette fois en un point B situé en amont de la turbine 13. Dans ce second mode de réalisation, en envoyant l'air comprimé en amont de la turbine 13 à l'ouverture de la vanne 7 de décharge, on alimente encore le turbocompresseur 14 via la turbine 13, ce qui permet de réduire la perte de vitesse de rotation par rapport au premier mode de réalisation et donc de conserver une dynamique du turbocompresseur lors des changements de rapport de vitesse. La décharge de l'air comprimé à l'échappement permet de réduire le bruit perçu par le conducteur car celui-ci s'échappe « derrière » lui lorsque le véhicule avance. Cependant, en raison des contraintes de température qui à cet endroit de la ligne 3 d'échappement sont supérieures au premier mode de réalisation, il peut par exemple être prévu que la conduite 15 d'acheminement d'air comprenne des moyens de découplage thermique permettant d'éviter que la chaleur de la ligne 3 d'échappement remonte par conduction à la vanne 7 de décharge. La figure 3 présente un troisième mode de réalisation du groupe motopropulseur de l'invention. Les éléments de la figure 3 identiques à la figure 1 portent les mêmes références. La figure 3 diffère de la figure 1 en ce que le groupe motopropulseur comprend une seconde conduite 16 s'étendant de la ligne 2 d'admission, en aval du compresseur 5, à la ligne 2 d'admission en amont du compresseur 5. Dans ce mode de réalisation, la seconde conduite 16 d'acheminement d'air est reliée d'un côté à la vanne 7 de décharge et débouche de l'autre côté dans la ligne 2 d'admission en un point C situé en amont du compresseur 5. Dans ce mode de réalisation, la vanne 7 est adaptée à contrôler simultanément le passage d'air dans les deux conduites 15,16. La vanne 7 de décharge peut par exemple comprendre deux sorties reliées chacune à une conduite 15, 16 d'acheminement. Ainsi à l'ouverture de la vanne 7 de décharge de l'air comprimé est à la fois acheminée vers la ligne 2 d'admission en amont du compresseur 5 et vers la ligne 3 d'échappement, en aval de la turbine 13. Dans ce troisième mode de réalisation, le fait de réacheminer une partie du flux d'air comprimé permet de maintenir une alimentation d'air dans le compresseur 5, ce qui permet de réduire la perte de vitesse de rotation par rapport au premier mode de réalisation et donc de limiter le bruit de sifflement dû à la chute du régime du turbocompresseur et de conserver une dynamique du turbocompresseur 14. Le fait qu'une partie seulement du flux d'air comprimé soit réacheminé vers l'admission permet de réduire les nuisances sonores par rapport à un agencement de l'art antérieur où tout le flux d'air comprimé est renvoyé à l'admission. La répartition du flux d'air comprimé entre la ligne d'admission 2 et la ligne d'échappement 3 se fait dans ce cas par le diamètre des conduits 15 et 16 qui devront être dimensionnés en fonction du bruit de pompage, du bruit de décharge et du sifflement turbocompresseur au levé de pied conducteur. La figure 4 présente un quatrième mode de réalisation du groupe motopropulseur de l'invention. Les éléments de la figure 4 identiques à la figure 2 portent les mêmes références. La figure 4 diffère de la figure 2 en ce que le groupe motopropulseur comprend une seconde conduite 16 s'étendant de la ligne 2 d'admission, en aval du compresseur 5, à la ligne 2 d'admission en amont du compresseur 5. Dans ce mode de réalisation, la seconde conduite 16 d'acheminement d'air est reliée d'un côté à la vanne 7 de décharge et débouche de l'autre côté dans la ligne 2 d'admission en un point C situé en amont du compresseur 5. Dans ce mode de réalisation, la vanne 7 est adaptée à contrôler simultanément le passage d'air dans les deux conduites 15,16. La vanne 7 de décharge peut par exemple comprendre deux sorties reliées chacune à une conduite 15, 16 d'acheminement. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits aux figures 1 à 4. Sur les figures 1 à 4, la vanne 7 de décharge est disposée sur la ligne 2 d'admission, entre le refroidisseur 6 d'air comprimé et la vanne 8 de dosage d'air. En variante, la vanne 7 de décharge peut également être disposée entre le compresseur 5 et le refroidisseur 6, l'important étant que la vanne 7 de décharge soit disposée en aval du compresseur 5. REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant : -un moteur (1) à combustion relié à une ligne (2) d'admission d'air et à une ligne (3) d'échappement, -un turbocompresseur (14) comportant un compresseur (5) disposé sur la ligne (2) d'admission, -une conduite (15) d'acheminement d'air s'étendant de la ligne (2) d'admission, depuis l'aval du compresseur (5), vers la ligne (3) d'échappement, - une vanne (7) de contrôle du passage d'air dans la conduite (15) d'acheminement d'air, caractérisé en ce que la vanne (7) est une vanne de décharge du compresseur (5) comprenant des moyens de pilotage de son ouverture agencés pour gérer l'ouverture de la vanne (7) de décharge de sorte à protéger le compresseur (5) du pompage. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pilotage comprennent une unité de commande électronique (11) configurée pour gérer l'ouverture de la vanne (7) de décharge de sorte à protéger le compresseur (5) du pompage. 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gestion de l'ouverture de la vanne (7) de décharge est dépendante de l'ensemble suivant de variables de fonctionnement du groupe motopropulseur : le débit d'air dans la ligne (2) d'admission, le rapport entre la pression en sortie et la pression en entrée du compresseur (5), la consigne pédale d'accélération, la charge du moteur (1). 4. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le turbocompresseur (14) comprenant une turbine (13) disposée sur la ligne (3) d'échappement, la conduite (15) d'acheminement d'air débouche sur la ligne (3) d'échappement en un point (A) situé en aval de la turbine (13). 5. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le turbocompresseur (14) comprenant une turbine (13) disposée sur la ligne (3) d'échappement, la conduite (15) d'acheminement d'air débouche sur la ligne (3) d'échappement en un point (B) situé en amont de la turbine (13). 6. Groupe motopropulseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la conduite (15) d'acheminement d'air comprend des moyens de découplage thermique. 7. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde conduite (16) d'acheminement d'air vers la ligne (2) d'admission, la seconde conduite (16) étant reliée d'un coté à la vanne (7) de décharge et débouchant de l'autre côté dans la ligne (2) d'admission en un point (C) situé en amont du compresseur (5), la vanne (7) de décharge étant adaptée à contrôler simultanément le passage d'air dans les deux conduites (15,16). 8. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne (7) de décharge est disposée sur la ligne (2) d'admission d'air. 9. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Procédé de protection contre le pompage d'un compresseur (5) de turbocompresseur d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprenant un moteur (1) à combustion relié à une ligne (2) d'admission d'air et à une ligne (3) d'échappement caractérisé en ce qu'en cas de détection avérée d'un fonctionnement du groupe motopropulseur en zone de pompage on décharge l'air comprimé par le compresseur (5) dans la ligne (3) d'échappement.