Brevet FR3002595A1 — publié le 20140829

FILTRE A AIR EQUIPANT UNE LIGNE D'ADMISSION D'AIR D'UN MOTEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention porte sur filtre à air équipant une branche principale d'arrivée d'air constitutive d'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, le filtre à air comportant un media filtrant. L'invention porte aussi sur une branche principale d'arrivée d'air logeant un tel filtre à air. L'invention porte encore sur un moteur à combustion interne pourvue d'une telle branche principale d'arrivée d'air. L'invention porte enfin sur un véhicule automobile pourvu d'un tel moteur à combustion interne. [0002] Le document FR 2,970,523 décrit une ligne d'admission d'air pour un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. La ligne d'admission d'air comporte successivement, et dans cet ordre, un filtre à air muni d'un carter, un compresseur de turbocompresseur et une vanne de dosage de l'air. Le filtre à air, le compresseur de turbocompresseur et la vanne de dosage de l'air sont disposés sur une branche principale que comporte la ligne d'admission d'air. La ligne d'admission d'air comporte en outre une branche de recirculation qui est ménagée en dérivation de la branche principale entre un point aval et un point amont du compresseur. La ligne d'admission d'air comporte enfin une valve de décharge apte à interdire ou permettre une circulation d'un fluide à l'intérieur de la branche de recirculation. Une première extrémité de la branche de recirculation est reliée à la branche principale au travers du carter du filtre à air. [0003] Dans le cas où le moteur à combustion interne est un moteur suralimenté, et lors d'une phase de décélération du véhicule automobile, un volet papillon, que comporte couramment la ligne d'admission, est placé en position fermée, c'est-à-dire dans une position diminuant un passage d'air à l'intérieur de la ligne d'admission d'air. Le compresseur, qui possède une inertie propre, continue néanmoins de comprimer l'air d'admission. Il en découle une surpression temporaire qui est susceptible d'entraîner un phénomène d'inversion du flux appelé « pompage » à l'intérieur du compresseur du turbocompresseur. Il en résulte éventuellement une altération, voire une détérioration du compresseur. [0004] De plus, la branche de recirculation met en communication la ligne d'admission en aval et en amont du compresseur, selon un sens de circulation d'air à l'intérieur de la ligne d'admission. Lors de la phase de décélération, une telle mise en communication permet de minimiser le phénomène de pompage. Une telle mise en communication est modulée par la valve de décharge. Lors de l'ouverture de la valve, des nuisances sonores, éventuellement amplifiées par le filtre à air, sont susceptibles d'être entendues par un utilisateur du véhicule automobile, ce qu'il est souhaitable d'éviter. Il est connu de calibrer la branche de recirculation pour atténuer de telles nuisances sonores, ce qui présente l'inconvénient majeur de minimiser une fonction de décharge qui est la raison de la mise en place de la branche de recirculation. [0005] Un but de la présente invention est de proposer un filtre à air équipant une branche principale d'arrivée d'air constitutive d'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne qui équipe un véhicule automobile, le filtre à air comportant un media filtrant, le filtre à air permettant une minimisation des nuisances sonores perçues par un utilisateur du véhicule automobile sans altérer les performances du moteur à combustion interne. [0006] Un filtre à air de la présente invention est un filtre à air équipant une branche principale d'arrivée d'air constitutive d'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. Le filtre à air comporte un media filtrant. [0007] Selon la présente invention, le filtre à air comprend un volume résiduel exempt de media filtrant. [0008] Le volume résiduel est préférentiellement constitué d'une enceinte pourvu d'un orifice ménagé à travers une paroi délimitant l'enceinte. [0009] L'orifice est avantageusement d'un deuxième diamètre (D2) qui vérifie la relation : D2=11)1/ (X0 / Xi) Dans laquelle : D1 est le diamètre de la branche principale d'arrivée d'air, X0 est un débit initial de décharge et X1 est un débit d'équilibre. [0010] L'enceinte est par exemple munie d'un revêtement acoustiquement absorbant. [0011] L'enceinte loge par exemple au moins une cloison de séparation. [0012] Une branche principale d'arrivée d'air de la présente invention est une branche constitutive d'une ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile la branche principale d'arrivée d'air logeant un tel filtre à air. [0013] De préférence, la branche principale d'arrivée d'air est pourvue d'une branche de recirculation qui est ménagée entre un point amont de la branche principale d'arrivée d'air et un point aval de la branche principale d'arrivée d'air, le filtre à air et un compresseur étant logés à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air successivement selon un sens de circulation de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air en étant disposé entre le point amont et le point aval, le point amont étant situé en amont du filtre à air selon le sens de circulation de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air et le point aval étant situé en aval du compresseur selon le sens de circulation de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air. [0014] Un moteur de la présente invention est un moteur à combustion interne équipé d'une telle branche principale d'arrivée d'air. [0015] Un véhicule automobile de la présente invention est un véhicule automobile pourvu d'un tel moteur à combustion interne. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne de la présente invention, - La figure 2 est une vue schématique partielle d'une branche principale d'admission d'air de la présente invention qui équipe le moteur à combustion interne illustré sur la figure 1, - Les figures 3 et 4 sont des courbes de résultats obtenus suite à la mise en oeuvre de la présente invention. [0017] La figure 1 présente schématiquement un moteur à combustion interne M qui équipe un véhicule automobile et qui est pourvu d'une ligne d'admission d'air 1. La ligne d'admission d'air 1 est destinée à approvisionner en air le moteur à combustion interne M. A cet effet, la ligne d'admission d'air 1 comporte une branche principale d'arrivée d'air 2, qui loge successivement selon un sens d'écoulement 3 de l'air à l'intérieur de la ligne d'admission d'air 1 : un filtre à air 4 ; un compresseur 5 d'un turbocompresseur et une vanne de dosage 6 de l'air, telle qu'un boîtier papillon. Le filtre à air 4 est prévu pour retenir des impuretés véhiculées par l'air circulant à l'intérieur de la ligne d'admission d'air 1. Le compresseur 5 est apte à compresser l'air préalablement à son admission à l'intérieur du moteur à combustion interne M. La vanne de dosage 6 est destinée à contrôler et réguler un débit d'air admis à l'intérieur du moteur à combustion interne M. [0018] La ligne d'admission d'air 1 comporte une branche de recirculation 7 disposée en dérivation de la branche principale d'arrivée d'air 2. Plus particulièrement, la branche de recirculation 7 est ménagée entre un point aval 9 situé en aval du compresseur 5 et un point amont 10 situé en amont du filtre à air 4. Les notions d'amont et d'aval s'entendent dans le présent document selon le sens d'écoulement 3 de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air 2 de la ligne d'admission d'air 1 lors du fonctionnement normal du moteur à combustion interne M. Une valve de décharge 8 permet alternativement d'interdire ou d'autoriser la circulation d'air à l'intérieur de la branche de recirculation 7. La valve de décharge 8, communément dénommée selon la terminologie anglo-saxonne "dump valve" permet de décharger vers un point de la ligne d'admission d'air 1 en amont du compresseur 5 une surpression trop importante qui est susceptible de se créer en aval du compresseur 5, notamment lors d'une fermeture brutale de la vanne de dosage 6. [0019] Selon la présente invention, et en se reportant sur la figure 2, le filtre à air 4 comprend un média filtrant 11 et un volume résiduel 12, qui est exempt de média filtrant 11. Le volume résiduel 12 est d'un premier volume V1 qui est préférentiellement compris entre 5% et 10% d'un deuxième volume V2 incluant le média filtrant 11. Le volume résiduel 12 est pourvu d'un orifice 13 qui est ménagé à travers ses parois pour permettre une évacuation de ladite surpression depuis le volume résiduel 12 vers le volume amont au media filtrant. Ces dispositions sont telles que ladite surpression est aisément évacuée suite à une phase de décélération ce qui évite une altération du compresseur 5 et/ou de la vanne de dosage 6. [0020] Plus particulièrement, le volume résiduel 12 est d'un volume suffisant pour ne pas augmenter un temps de décharge de la branche de recirculation 7. Autrement dit, le premier volume V1 est adapté au volume d'air à évacuer lors de l'ouverture de la branche de recirculation 7 à travers la valve de décharge 8. Le premier volume V1 est délimité par une enceinte 15 qui comprend des parois rigides pour absorber ladite surpression sans être acoustiquement émissif. [0021] Il en résulte qu'une telle ligne d'admission d'air 1 est apte à minimiser des nuisances sonores générées par l'écoulement de l'air à l'intérieur de la branche de recirculation 7. Ainsi, le niveau d'émission acoustique est réduit au minimum, et est d'une durée comprise entre 200 millisecondes et 700 millisecondes, la phase d'émission acoustique précédant une phase d'évacuation de ladite surpression. Autrement dit, le premier volume V1 est dimensionné pour accueillir ladite surpression lors de l'ouverture de la valve de décharge 8 sans ralentir le flux d'air et en atténuant le niveau d'émission acoustique. [0022] Selon une première variante de réalisation, l'enceinte 15 est munie d'un revêtement acoustiquement absorbant 16 pour diminuer les nuisances sonores. [0023] Selon une deuxième variante de réalisation, l'enceinte 15 loge au moins une cloison de séparation 17 pour diminuer les nuisances sonores. [0024] L'enceinte 15 constitue avantageusement un absorbeur acoustique après la phase de décharge d'air en surpression par l'intermédiaire de la branche de recirculation 7. Ladite surpression à l'intérieur de la branche de recirculation 7 apparaît lors des phases de décélération, couramment dénommées « lâcher de pied ». Lors d'une phase suivante d'accélération, le filtre à air 4 est en état de dépression et une vidange d'air de l'enceinte 15 est susceptible d'être effectuée. [0025] A titre d'exemple pour un moteur à combustion interne M fonctionnant avec un débit d'air de l'ordre de 400 kg/h, à plus ou moins 10% près, un premier diamètre D1 de la branche principale d'arrivée d'air 2 est supérieur à un deuxième diamètre D2 de l'orifice 13, de telle sorte qu'une propagation d'une onde sonore constitutive des nuisances sonores susvisées est diminuée, notamment en laminant l'air évacué, sans pour autant modifier un temps de réponse de la branche de recirculation 7. [0026] Sur la figure 3, un débit X à l'intérieur de la branche de recirculation 7 est mesuré en fonction du temps, il apparaît qu'une centaine de millisecondes après une mise en position de fermeture de la vanne de dosage 6, le débit X est stabilisé autour d'un débit d'équilibre X1 qui est de l'ordre de 40 kg/h suite à un débit initial de décharge X0 qui est de l'ordre de 200 kg/h. Le débit initial de décharge X0 est le débit d'air circulant à l'intérieur de de la branche de recirculation 7 lors de la mise en position fermée de la vanne de dosage 6. Le débit final d'équilibre est le débit auquel l'air circule à l'intérieur de la branche de recirculation 7 lorsqu'un régime stationnaire est atteint. [0027] Il en découle que le deuxième diamètre D2 est avantageusement déterminé par la relation suivante : D2 = Di / (X0 / Xi) [0028] Dans l'exemple illustré ci-dessus, D2 est notamment de l'ordre de 3,2 mm. Couramment, D2 est compris entre 2 mm et 5 mm. [0029] Le revêtement acoustiquement absorbant 16 est par exemple une mousse en mélamine. [0030] Le revêtement acoustiquement absorbant 16 est par exemple encore un duromère du groupe des aminoplastes, d'une masse volumique de l'ordre de 11 kg/m3, ininflammable de catégorie M1, insensible aux ultra-violets, ayant 95% de cellules ouvertes, offrant une résistance à la compression à 40% pour des contraintes comprises entre 7 kPa et 20 kPa, une résistance à la traction de l'ordre de 120 kPa, un allongement à la rupture supérieur à 10%, une température d'utilisation en continu comprise entre -60°C et 150°C et une déformation résiduelle 50%, à 23°C pendant 72h qui est comprise entre 10 % et 30%. Sur la figure 4, est représentée une évolution d'une absorption acoustique A en fonction d'une fréquence acoustique F pour trois épaisseurs distinctes du revêtement acoustiquement absorbant 16. [0031] Ces dispositions sont telles que les nuisances sonores sont minimisées sans que les performances globales du moteur à combustion interne soient altérées. REVENDICATIONS1. Filtre à air (4) équipant une branche principale d'arrivée d'air (2) constitutive d'une ligne d'admission d'air (1) d'un moteur à combustion interne (M), le filtre à air (4) comportant un media filtrant (11), caractérisé en ce que le filtre à air (4) comprend un volume résiduel (12) exempt de media filtrant (11). 2. Filtre à air (4) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volume résiduel (12) est constitué d'une enceinte (15) pourvu d'un orifice (13) ménagé à travers une paroi délimitant l'enceinte (15). 3. Filtre à air (4) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice (13) est d'un deuxième diamètre (D2) qui vérifie la relation : D2 = D1 / (Xo / X1) Dans laquelle (D1) est le diamètre de la branche principale d'arrivée d'air (2), (X0) est un débit initial de décharge et (X1) est un débit d'équilibre. 4. Filtre à air (4) selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'enceinte (15) est munie d'un revêtement acoustiquement absorbant (16). 5. Filtre à air (4) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'enceinte (15) loge au moins une cloison de séparation (17). 6. Branche principale d'arrivée d'air (2) constitutive d'une ligne d'admission d'air (1) d'un moteur à combustion interne (M) équipant un véhicule automobile, caractérisée en ce que la branche principale d'arrivée d'air (2) loge un filtre à air (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Branche principale d'arrivée d'air (2) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la branche principale d'arrivée d'air (2) est pourvue d'une branche de recirculation (7) qui est ménagée entre un point amont (9) de la branche principale d'arrivée d'air (2) et un point aval (10) de la branche principale d'arrivée d'air (2), le filtre à air (4) et un compresseur (5) étant logés à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air (2) successivement selon un sens de circulation (3) de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air (2) en étant disposé entre le point amont (9) et le point aval (10), le point amont (9) étant situé en amont du filtre à air (4) selon le sens de circulation (3) de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air (2) et le point aval (10) étant situé en aval du compresseur (5) selon le sens de circulation (3) de l'air à l'intérieur de la branche principale d'arrivée d'air (2). 8. Moteur à combustion interne (M) équipé d'une branche principale d'arrivée d'air (2) selon l'une quelconque des revendications 6 et 7. 9. Véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne (M) selon la revendication 8.5