Brevet FR3018545A1 — publié le 20150918

ENSEMBLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE MUNI D'UN COMPRESSEUR ELECTRIQUE APTE A FONCTIONNER COMME UNE SOURCE DE VIDE [0001] La présente invention porte sur un ensemble pour véhicule automobile muni d'un compresseur électrique apte à fonctionner comme une source de vide, ainsi que sur le compresseur électrique amélioré correspondant. [0002] Il est connu d'équiper un moteur d'un système de suralimentation, tel qu'un turbocompresseur. Ceci permet notamment de rehausser les performances d'un moteur par rapport à sa cylindrée. En effet, en respect des nouvelles normes anti-pollution, la tendance des constructeurs automobiles est de réduire la cylindrée d'un moteur thermique pour le même type de véhicule afin de contribuer à la réduction des polluants émis par le véhicule, d'obtenir un gain en consommation carburant, et de réduire le volume d'encombrement et la masse dudit moteur. [0003] Pour compenser cette perte de cylindrée, le moteur est avantageusement équipé d'un système de suralimentation avec au moins un turbocompresseur utilisant l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner un compresseur, ce dernier fournissant alors de l'air à une pression élevée à l'admission moteur. [0004] Un turbocompresseur est un dispositif formé d'une turbine et d'un compresseur entraîné en rotation par la turbine, à travers un arbre reliant la roue de turbine et la roue de compresseur. La roue de la turbine est disposée sur le trajet des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et est entraînée en rotation par les gaz s'échappant du moteur. La roue du compresseur est disposée sur le trajet d'admission d'air dans le moteur. Cette roue compresse l'air injecté dans le moteur pour permettre une suralimentation du moteur par rapport à un régime d'admission à la pression atmosphérique. [0005] Les moteurs suralimentés à l'aide d'un tel dispositif présentent l'inconvénient d'avoir un temps de réponse important dans les phases où il existe un besoin de puissance alors que le turbocompresseur ne dispose pas de suffisamment d'énergie fournie par l'échappement. Une solution connue pour répondre à ce problème consiste à assister le turbocompresseur par un compresseur électrique. Une fois que le turbocompresseur a été activé, l'assistance du compresseur électrique peut être arrêtée, en sorte que le compresseur électrique ne fonctionne pas en permanence. L'invention vise à optimiser l'utilisation de l'énergie pouvant être générée par le compresseur électrique. [0006] Par ailleurs, le document FR2992927 décrit l'utilisation d'une pompe à vide pouvant fonctionner en tant que source de vide pour un système d'assistance pneumatique au freinage ou comme compresseur d'air. Toutefois, cette pompe à vide comporte une seule entrée et une seule sortie, ce qui ne rend pas son utilisation flexible. De plus, la pompe à vide est entraînée par le moteur, en sorte que la génération de vide et d'air compressé dépend de l'état de fonctionnement du moteur, contrairement à un compresseur électrique dont le fonctionnement est autonome par rapport au moteur. On note également que l'implantation d'une telle pompe en bout d'arbre à cames pose des problèmes d'encombrement pour installer des vannes de systèmes de dépollution. [0007] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un ensemble pour véhicule automobile comportant un compresseur électrique muni d'une hélice ayant une première entrée située en amont de ladite hélice en relation avec une source d'air et une sortie d'air compressé située en aval de l'hélice reliée à un turbocompresseur de manière à pouvoir assister un fonctionnement dudit turbocompresseur, caractérisé en ce que ledit compresseur électrique comporte en outre une deuxième entrée reliée à un système d'assistance pneumatique au freinage de manière à pouvoir également fonctionner comme une source de vide alimentant ledit système d'assistance pneumatique au freinage. [0008] L'invention permet ainsi d'exploiter la dépression que génère le compresseur électrique et de l'exploiter comme une source annexe de dépression. Il est ainsi possible de supprimer la pompe à vide attelée à l'arbre à cames, ce qui permet de faciliter l'implantation de vannes de systèmes de dépollution par rapport au document FR2992927. [0009] Selon une réalisation, ledit ensemble comporte en outre une vanne montée entre ladite sortie du compresseur électrique et ledit turbocompresseur adaptée à aiguiller sélectivement l'air compressé soit vers le turbocompresseur lorsque ledit compresseur électrique fonctionne comme un compresseur d'air d'admission, soit vers l'atmosphère lorsque ledit compresseur électrique fonctionne comme une source de vide alimentant ledit système d'assistance pneumatique au freinage. [0010] Selon une réalisation, ledit ensemble comporte un filtre à air monté en amont dudit compresseur électrique. [0011] Selon une réalisation, ledit ensemble comporte en outre une vanne montée entre ledit filtre à air et ledit compresseur électrique configurée pour être dans un état fermé de manière à isoler ledit compresseur électrique dudit filtre à air lorsque ledit compresseur électrique fonctionne comme une source de vide. Cette vanne permet ainsi de limiter la ponction d'air filtré lorsque le compresseur d'air est utilisé comme une pompe à vide et donc d'augmenter la durée de vie du filtre à air. Elle permet également de diminuer le temps de mise sous vide du système d'assistance au freinage. [0012] Selon une réalisation, ledit ensemble comporte en outre une vanne adaptée à court-circuiter ledit compresseur électrique lorsque des gaz d'échappement présentent une énergie suffisante pour entraîner ledit turbocompresseur. [0013] Selon une réalisation, ledit ensemble comporte en outre un clapet anti-retour monté en amont dudit système d'assistance pneumatique au freinage. [0014] Selon une réalisation, ledit clapet anti-retour est muni d'un élément élastique de rappel. [0015] L'invention a également pour objet un compresseur électrique pour véhicule automobile comportant une machine électrique, une hélice apte à être entraînée en rotation par ladite machine électrique, une première entrée et une sortie situées respectivement en amont et en aval de ladite hélice, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième entrée ménagée en amont de ladite hélice pour pouvoir générer une dépression. [0016] Selon une réalisation, la deuxième entrée consiste en un ajutage réalisé dans la première entrée. [0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0018] La figure 1 représente une vue en perspective d'un compresseur électrique selon la présente invention; [0019] La figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble pour véhicule automobile selon la présente invention intégrant le compresseur de la figure 1 pouvant fonctionner sélectivement en compresseur d'air ou en source de vide. [0020] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] La figure 1 montre un compresseur électrique 1 pour véhicule automobile comportant une hélice 12 (représentée par transparence) apte à être entraînée en rotation par une machine électrique 3. A cet effet, la machine électrique 3 comporte un rotor et un stator installé autour du rotor. Ce rotor est solidaire en rotation d'un arbre monté rotatif par rapport à un boîtier de la machine 3. Cet arbre est également lié en rotation avec l'hélice 12 du compresseur 1 pour assurer son entraînement. Cette machine 3 est alimentée via un connecteur électrique 41 et pourra comporter une entrée et une sortie d'un circuit de refroidissement référencées respectivement 5 et 6. Le compresseur électrique 1 comporte également un connecteur de commande 42 situé derrière sur la figure permettant d'acheminer les signaux de commande de la machine électrique 3. [0022] Le compresseur 1 comporte une première entrée 81 située en amont de l'hélice destinée à être reliée à une source d'air et une sortie d'air compressé 9 située en aval de l'hélice 12. L'air circule depuis l'entrée 81 vers la sortie 9 par l'intermédiaire d'une volute 10. Le compresseur 1 comporte également une deuxième entrée 82 ménagée en amont de l'hélice 12 permettant de générer une dépression. Cette deuxième entrée 82 est située au plus près de l'hélice 12. La deuxième entrée 82 pourra consister en un ajutage réalisé sur l'entrée principale 81. Les termes amont et aval sont entendus par rapport à un sens de déplacement de l'air représenté par les flèches A en figure 2. [0023] Ce compresseur électrique 1 est intégré dans un ensemble 11 montré plus précisément en figure 2 comportant un turbocompresseur 14 comprenant une roue de turbine 15 et un roue de compresseur 16 entraînée en rotation par la roue de turbine 15, à travers un arbre 17 reliant les deux roues 15 et 16 entre elles. La roue de turbine 15 est disposée sur le trajet des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne et est entraînée en rotation par les gaz s'échappant du moteur. La roue de compresseur 16 est disposée sur le trajet d'admission d'air dans le moteur. Cette roue 16 compresse l'air injecté dans le moteur pour permettre une suralimentation du moteur par rapport à un régime d'admission à la pression atmosphérique. [0024] L'ensemble 11 comporte également un système 18 d'assistance pneumatique au freinage permettant d'amplifier la pression du conducteur sur la pédale de frein par une pression auxiliaire créée par ledit système 18. Ce système 18 comporte un amplificateur de freinage chargé par une dépression créée par le compresseur 1 comme cela est expliqué ci-après. [0025] Plus précisément, le compresseur électrique 1 présente sa première entrée 81 en relation avec une source d'air par l'intermédiaire d'un filtre à air 23 situé en amont du compresseur électrique 1. La sortie d'air compressé est reliée à la roue 16 du turbocompresseur 14. La deuxième entrée d'air 82 du compresseur électrique 1 est en outre reliée au système 18 d'assistance pneumatique au freinage. Une première vanne 20 est de préférence montée entre le filtre à air 23 et les entrées 81, 82 du compresseur 1. [0026] Un clapet anti-retour 24 est monté en amont du système 18 d'assistance pneumatique au freinage. Ce clapet anti-retour 24 est mobile entre une position dans laquelle il est en appui contre son siège 26 et une position dans laquelle il est espacé dudit siège 26. Un élément élastique 25 sous forme d'un ressort avantageusement hélicoïdal appuie sur le clapet anti-retour 24 pour le pousser contre son siège et concourir à la mise sous vide de l'amplificateur de freinage. [0027] Une deuxième vanne 29 située entre la sortie du compresseur électrique 1 et la roue 16 du turbocompresseur 14 est adaptée à aiguiller sélectivement l'air compressé soit vers la roue 16 du turbocompresseur 14, soit vers l'atmosphère 30 en fonction du mode de fonctionnement du compresseur électrique 1. [0028] En outre, une troisième vanne 31 de court-circuit est montée en parallèle du compresseur électrique 1 entre les entrées 81, 82 et la sortie 9. [0029] On décrit ci-après l'état des différents éléments formant l'ensemble 11 en fonction des différents états de fonctionnement du compresseur électrique 1. [0030] Lorsque le compresseur électrique 1 fonctionne comme une source de vide alimentant l'amplificateur de freinage, la vanne de court-circuit 31 est dans un état fermé et la vanne 29 aiguille l'air compressé vers l'atmosphère 30. [0031] Le compresseur électrique 1 communique alors avec l'amplificateur de freinage pour mettre une chambre basse pression 34 en dépression et la maintenir dans cet état. En effet, lorsque le compresseur électrique 1 est activé, sa pression amont est sensiblement inférieure à la pression de la chambre basse pression 34. Le clapet anti- retour 24 est alors soumis à un écart de pression résultant en un effort s'opposant à l'effort de rappel exercé par le ressort 25 sur le clapet anti-retour 24. [0032] La vanne 20 est alors de préférence mise dans un état fermé de manière à isoler le compresseur électrique 1 du filtre à air 23. La vanne 20 permet ainsi de réduire le temps de montée en dépression du système 18 d'assistance pneumatique. La vanne 20 limite ainsi la ponction d'air filtré lorsque le compresseur 1 est utilisé comme une pompe à vide, ce qui permet d'augmenter la durée de vie du filtre à air 23. En effet, dans ce cas de figure, l'air aspiré provenant du système 18 d'assistance pneumatique est déjà propre. [0033] Lorsque le turbocompresseur 14 nécessite une assistance, la vanne de court-circuit 31 est dans un état fermé, et la première vanne 20 est ouverte de manière à mettre en relation la première entrée 81 du compresseur 1 avec une source d'air. La vanne 29 aiguille alors l'air compressé issue de la sortie 9 du compresseur électrique 1 vers la roue 16 du turbocompresseur 14. [0034] Par ailleurs, lorsque les gaz d'échappement présentent une énergie suffisante pour entraîner la roue 16 du turbocompresseur 14, la vanne de court-circuit 31 est dans un état ouvert en sorte que l'air filtré peut directement être acheminé vers la roue 16 du turbocompresseur 14 sans passer par le compresseur électrique 1. [0035] Avantageusement, dans le véhicule automobile, il peut être prévu un dispositif de commande de l'ensemble 11. Ce dispositif peut présenter des moyens de commande en association avec des moyens de détection. Les moyens de détection peuvent comprendre, pris individuellement ou associés, un ou des capteurs de pression dans la chambre basse pression du système 18 d'assistance pneumatique au freinage, un ou des moyens de mesure du volume et/ou de la pression de l'air alimentant le turbocompresseur 14, ces moyens étant avantageusement compris dans le contrôle moteur. [0036] Les moyens de commande peuvent comprendre des moyens de comparaison des paramètres relevés avec des paramètres de fonctionnement optimal du moteur et/ou du turbocompresseur et/ou du système 18 d'assistance pneumatique au freinage, ainsi que des moyens d'actionnement de chacune des vannes 20, 29, 31. De préférence, les vannes 20, 29, 31 sont des vannes électriques avec des moyens d'actionnement électriques. [0037] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. REVENDICATIONS: 1. Ensemble (11) pour véhicule automobile comportant un compresseur électrique (1) muni d'une hélice (12) ayant une première entrée (81) située en amont de ladite hélice (12) en relation avec une source d'air et une sortie d'air compressé située en aval de l'hélice (12) reliée à un turbocompresseur (14) de manière à pouvoir assister un fonctionnement dudit turbocompresseur (14), caractérisé en ce que ledit compresseur électrique (1) comporte en outre une deuxième entrée (82) reliée à un système (18) d'assistance pneumatique au freinage de manière à pouvoir également fonctionner comme une source de vide alimentant ledit système (18) d'assistance pneumatique au freinage. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vanne (29) montée entre ladite sortie du compresseur électrique (1) et ledit turbocompresseur (14) adaptée à aiguiller sélectivement l'air compressé soit vers le turbocompresseur (14) lorsque ledit compresseur électrique (1) fonctionne comme un compresseur d'air d'admission, soit vers l'atmosphère lorsque ledit compresseur électrique (1) fonctionne comme une source de vide alimentant ledit système (18) d'assistance pneumatique au freinage. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre à air (23) monté en amont dudit compresseur électrique (1). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vanne (20) montée entre ledit filtre à air (23) et ledit compresseur électrique (1) configurée pour être dans un état fermé de manière à isoler ledit compresseur électrique (1) dudit filtre à air (23) lorsque ledit compresseur électrique (1) fonctionne comme une source de vide. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vanne (31) adaptée à court-circuiter ledit compresseur électrique (1) lorsque des gaz d'échappement présentent une énergie suffisante pour entraîner ledit turbocompresseur (14). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un clapet anti-retour (24) monté en amont dudit système (18) d'assistance pneumatique au freinage. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit clapet anti-retour (24) est muni d'un élément élastique de rappel (25). 8. Compresseur électrique (1) pour véhicule automobile comportant une machine électrique (3), une hélice (12) apte à être entraînée en rotation par ladite machine électrique (3), une première entrée (81) et une sortie (82) situées respectivement en amont et en aval de ladite hélice (12), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième entrée (82) ménagée en amont de ladite hélice (12) pour pouvoir générer une dépression. 9. Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième entrée (82) consiste en un ajutage réalisé dans la première entrée (81).