Brevet FR3042222A1 — publié le 20170414

SYSTÈME DE MOTEUR AVEC COMPRESSEUR ELECTRIQUE PILOTE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des moteurs thermiques à combustion interne. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE La demande de brevet japonais publiée sous le numéro JP 2014 238034 décrit un système de moteur, comportant : - un moteur thermique à combustion interne, - un système d'admission destiné à apporter de l'air au moteur, comportant : un compresseur électrique, une dérivation du compresseur électrique, une vanne de dérivation du compresseur électrique, placée sur la dérivation du compresseur électrique, un système de pilotage destiné à : obtenir une consigne de suralimentation du moteur, et en réponse à la consigne de suralimentation du moteur, piloter le système d'admission pour que ce dernier apporte au moteur de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique. La vanne de dérivation est une vanne continue pouvant prendre une position ouverte, une position fermée et une position intermédiaire. Le système de pilotage est destiné à placer la vanne de dérivation en position intermédiaire en l'absence de consigne de suralimentation, et à la fermer à l'arrivée d'une consigne de suralimentation. L'invention a pour but de proposer un système de moteur permettant une montée rapide de pression en entrée du moteur. RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé un système de moteur, comportant : 3042222 2 - un moteur thermique à combustion interne, un système d'admission destiné à apporter de l'air au moteur, comportant : un compresseur électrique, une dérivation du compresseur électrique, 5 une vanne de dérivation du compresseur électrique, placée sur la dérivation du compresseur électrique, un système de pilotage destiné à : obtenir une consigne de suralimentation du moteur, et en réponse à la consigne de suralimentation du moteur, piloter le système 10 d'admission pour que ce dernier apporte au moteur de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique, le système de moteur étant caractérisé en ce que le système de pilotage est en outre destiné à fermer la vanne de dérivation du compresseur électrique en l'absence de consigne de suralimentation. 15 Grâce à l'invention, au moment où le compresseur électrique est activé pour répondre à la consigne de suralimentation, la vanne de dérivation du compresseur électrique est déjà fermée, de sorte que le compresseur électrique reçoit immédiatement tout l'air d'entrée. Il a été trouvé dans le cadre de l'invention, que le fait de laisser fermée la vanne de dérivation du compresseur électrique en l'absence de consigne de 20 suralimentation n'avait pas d'impact négatif sur le fonctionnement du moteur. En effet, la perte de charge résultant du passage de l'air par le compresseur électrique est facilement compensée par une ouverture un peu plus grande de la vanne d'admission (throttle) placée juste en amont du moteur. De façon optionnelle, la vanne de dérivation du compresseur électrique est une 25 vanne tout-ou-rien ou proportionnel, passive ou pilotée. De façon optionnelle également, le système de pilotage est destiné à obtenir une consigne de pression d'air en entrée du moteur et à considérer l'absence de consigne de suralimentation lorsque la consigne de pression est inférieure ou égale à un seuil. De façon optionnelle également, le seuil est inférieur ou égal à la pression de suralimentation naturelle du moteur par exemple égal à 1 013,25 hPa. La pression de suralimentation naturelle du moteur dépend du moteur et de l'altitude /condition atmosphérique 3042222 3 Il est également proposé un procédé de pilotage d'un système de moteur comportant : un moteur thermique à combustion interne, un système d'admission destiné à apporter de l'air au moteur, comportant : 5 un compresseur électrique, une dérivation du compresseur électrique, une vanne de dérivation du compresseur électrique, placée sur la dérivation du compresseur électrique, le procédé comportant : 10 l'obtention d'une consigne de suralimentation du moteur, et en réponse à la consigne de suralimentation du moteur, le pilotage du système d'admission pour que ce dernier apporte au moteur de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique, le procédé étant caractérisé par la fermeture de la vanne de dérivation du compresseur 15 électrique en l'absence de consigne de suralimentation. De façon optionnelle, la vanne de dérivation du compresseur électrique est une vanne tout-ou-rien, ou proportionnelle, passive ou pilotée.. De façon optionnelle également, le procédé comporte l'obtention d'une consigne de pression d'air en entrée du moteur et l'absence de consigne de 20 suralimentation correspond au fait que la consigne de pression est inférieure ou égale à un seuil. De façon optionnelle également, le seuil est inférieur ou égal la pression de suralimentation naturelle du moteur. Il est également proposé un programme d'ordinateur ou algorithme de 25 calculateur de contrôle moteur comportant des instructions qui, lorsqu'exécutées par un ordinateur, calculateur de contrôle moteur « ECU », entraînent la mise en oeuvre par l'ordinateur d'un procédé selon l'invention. Il est également proposé un système de pilotage d'un système de moteur comportant : 30 un moteur thermique à combustion interne, un système d'admission destiné à apporter de l'air au moteur, comportant : un compresseur électrique, 3042222 4 une dérivation du compresseur électrique, une vanne de dérivation du compresseur électrique, placée sur la dérivation du compresseur électrique, caractérisé en ce qu'il est conçu pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. 5 DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue schématique d'un système de moteur selon l'invention. La figure 2 est un chronogramme représentant l'évolution au cours du temps d'une consigne de pression et de la pression d'entrée du moteur. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 10 En référence à la figure 1, un système de moteur 100 selon l'invention va à présent être décrit. Le système de moteur 100 est en particulier destiné à un véhicule automobile. Le système de moteur 100 comporte tout d'abord un moteur 102 thermique à combustion interne. Le moteur 102 peut être par exemple un moteur à essence ou bien 15 un moteur Diesel. Le système de moteur 100 comporte en outre un système d'admission 104 destiné à apporter de l'air au moteur 102, pour la réalisation de la combustion. Le système d'admission 104 comporte tout d'abord une entrée d'air 106, par laquelle de l'air extérieur, à pression atmosphérique, est destiné à entrer. 20 Le système d'admission 104 comporte en outre un filtre à air 108 placé en aval de l'entrée d'air 106. Le filtre à air 108 est destiné à filtrer l'air aspiré par le moteur. Le système d'admission 104 comporte en outre un compresseur électrique 110 placé en aval du filtre à air 108. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique 110, un 25 compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant continue ou alternatif, ou tout type de moteur électrique du même type. 3042222 5 Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur est un moteur à 5 aimant permanent. Le système d'admission 104 comporte en outre une dérivation 112 du compresseur électrique 110, permettant à l'air de contourner le compresseur électrique 110. 10 Le système d'admission 104 comporte en outre une vanne de dérivation 114 du compresseur électrique 110, placée sur la dérivation 112. La vanne de dérivation 114 permet de régler le débit d'air dans la dérivation 112, et donc également au travers du compresseur électrique 110. De préférence, la vanne 114 est une vanne tout ou rien, proportionnelle, passive ou pilotée. 15 Le système d'admission 104 comporte en outre un compresseur 116 d'un turbocompresseur 116, 128. Le compresseur 116 est placé en aval du compresseur électrique 110. Le compresseur 116 est destiné à augmenter la pression de l'air pour permettre une suralimentation du moteur 102. Le système d'admission 104 comporte en outre une dérivation 118 du 20 compresseur 116, permettant à l'air de contourner le compresseur 116. Le système d'admission 104 comporte en outre une vanne de dérivation 120 du compresseur 116, placée sur la dérivation 118. La vanne de dérivation 120 permet de protéger les composants de la ligne d'admission («phénomène de surpression ») . La vanne de dérivation 120 est de préférence une vanne tout ou rien. 25 Le système d'admission 104 comporte en outre un refroidisseur 122 placé en aval du compresseur 116. Le refroidissement 122 est destiné à refroidir l'air sous pression avant son arrivée dans le moteur 102. Le système d'admission 104 comporte en outre une vanne d'admission 124, également appelée « vanne papillon » ou bien simplement « papillon » (en anglais : 30 « throttle »), destinée à régler le débit d'air entrant dans le moteur thermique 102. La vanne d'admission 124 est de préférence une vanne continue. 3042222 6 Le système d'admission 104 comporte en outre un système d'échappement 126 destiné à évacuer des gaz d'échappement du moteur thermique 102. Le système d'échappement 126 comporte tout d'abord une turbine 128 du turbocompresseur 116, 128, placée en aval du moteur thermique 102. La turbine 128 est 5 destinée à être entraînée par les gaz d'échappement pour générer de l'énergie, cette énergie étant fournie au compresseur 116 pour son fonctionnement. Le système d'échappement 126 comporte en outre une dérivation 130 de la turbine 128, permettant aux gaz d'échappement de contourner la turbine 128. Le système d'échappement 126 comporte en outre une vanne de dérivation 132 10 de la turbine 128, placée sur la dérivation 130. La vanne de dérivation 132 permet de régler le débit d'air dans la dérivation 130 et donc également au travers de la turbine 128. La vanne de dérivation 132 est de préférence une vanne continue. Le système d'échappement 126 comporte en outre un catalyseur 134 placé en aval de la turbine 128 et destiné à post traiter les gaz s'échappement pour respecter la 15 norme d'émission. Le système d'échappement 126 comporte en outre une sortie de gaz d'échappement 136 placée en aval du catalyseur 134. Le système de moteur 100 comporte en outre un système de pilotage 138, (par exemple, l'unité de contrôle du moteur, appelée « Engine Control Unit » ou ECU en 20 anglais). Le système de pilotage 138 comporte par exemple un ordinateur (également appelé calculateur) destiné à mettre en oeuvre un programme d'ordinateur. Le système de pilotage 138 est destiné à obtenir une consigne de suralimentation du moteur 102 et, en réponse à la consigne de suralimentation du moteur 102, piloter le système d'admission 104 pour que ce dernier apporte au moteur 102 de l'air à une pression 25 supérieure à la pression atmosphérique. Dans l'exemple décrit, le système de pilotage 138 est destiné à obtenir une consigne de pression d'air en entrée du moteur thermique 102. En outre, lorsque la consigne de pression est supérieure à un seuil prédéterminé correspondant à la pression atmosphérique, la consigne de pression forme une consigne de suralimentation du moteur 102. Inversement, il y a absence de consigne de 30 suralimentation du moteur 102 lorsque la consigne de pression est inférieure ou égale au seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé est égale la pression de suralimentation naturelle du moteur. 3042222 7 En référence à la figure 2, le fonctionnement du système de moteur 100 va à présent être décrit. Initialement, la consigne de pression C est supposée être inférieure ou égale au seuil prédéterminé P0. Ainsi, il y a initialement absence de consigne de suralimentation et 5 la vanne de dérivation 114 du compresseur électrique 110 est maintenue fermée par le système de pilotage 138. En outre, le système de pilotage 138 maintient ouverte le vanne de dérivation 132 du turbocompresseur 116, 128, de sorte que le turbocompresseur 116, 128 est inactif. Le système de pilotage 138 peut en outre maintenir le compresseur électrique 110 en activité réduite, ou le stoppé. Lorsqu'il est en activité réduite, le 10 compresseur électrique 110 tourne par exemple à 6 000 tours/minute dit régime de ralenti. À un instant T1, la consigne de pression C augmente et devient supérieure au seuil prédéterminé P,. La consigne de pression C forme alors une consigne de suralimentation du moteur 102. En réponse, le système de pilotage 138 ferme la vanne 15 de dérivation 132 de la turbine 128. Ainsi, les gaz d'échappement traversent la turbine 128, qui active alors le compresseur 116. Le compresseur 116 présente un délai de mise en route assez important, correspondant en particulier au temps que met le moteur 102 à fournir un débit suffisant de gaz d'échappement pour que la turbine 128 puisse activer le compresseur 116 à la vitesse souhaitée. Pour pallier le délai de mise en route du 20 compresseur 116, le système de pilotage 138 active en outre le compresseur électrique 110, en le faisant tourner par exemple à 70 000 tours/minute. Grâce au fait que la vanne de dérivation 114 du compresseur électrique 110 est déjà fermée lors de l'activation du compresseur électrique 110, ce dernier reçoit immédiatement tout l'air d'entrée et peut ainsi augmenter rapidement la pression de l'air. Sur la figure 2, la pression d'entrée P du 25 moteur 102 dans le cas de l'invention est représentée en pointillés longs. Comme cela est visible sur la figure 2, la pression d'entrée P atteint la consigne C à un instant T. Sur la figure 2, la pression d'entrée P' du moteur 102 dans le cas où la vanne de dérivation 114 aurait été laissée ouverte avant l'instant T1 et fermée à l'instant T1 est représentée en pointillés courts. Comme cela est visible sur la figure 2, la pression d'entrée P' atteint la 30 consigne C à un instant T', postérieur à l'instant T. Le délai entre les instants T et T' est généralement compris entre 100 ms et 150 ms. 3042222 8 Au fur et à mesure que le compresseur 116 fournit la pression de suralimentation souhaitée, le compresseur électrique 110 est ralentit, jusqu'à être placé en activité réduite ou stoppée à un instant T2 par le système de pilotage 138. À cet instant, la vanne de dérivation 114 du compresseur électrique 110 est ouverte par le 5 système de pilotage 138 pour permettre à l'air d'entrée d'atteindre le compresseur 116. À un instant T3, la consigne de pression C diminue et devient inférieure au seuil prédéterminé Po, ce qui correspond à une absence de consigne de suralimentation. Le système de pilotage 138 ouvre alors la vanne de dérivation 132 pour désactiver le turbocompresseur 116, 128. Pendant que la consigne de pression C est inférieure ou 10 égale au seuil prédéterminée Po, le système de pilotage 138 ferme la vanne de dérivation 114 du compresseur électrique 110 pour permettre au compresseur électrique 110 de recevoir tout l'air d'entrée à la prochaine consigne de suralimentation. Dans l'exemple décrit, le système de pilotage 138 ferme la vanne de dérivation 114 dès que la consigne de pression C devient inférieure ou égale au seuil prédéterminé Po. 15 La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées. Par exemple, le compresseur électrique pourrait être placé en aval du compresseur du turbocompresseur, plutôt qu'en amont. 20 En outre, le seuil prédéterminé pourrait varier. Par exemple, il pourrait correspondre à la pression atmosphérique réelle mesurée par un capteur en entrée du système d'admission. Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments du mode de réalisation décrit précédemment, mais 25 doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales. REVENDICATIONS1. Système de moteur (100), comportant : un moteur (102) thermique à combustion interne, un système d'admission (104) destiné à apporter de l'air au moteur (102), comportant : un compresseur électrique (110), une dérivation (112) du compresseur électrique (110), une vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110), placée sur la dérivation (112) du compresseur électrique (110), un système de pilotage (138) destiné à : - obtenir une consigne de suralimentation du moteur (102), et en réponse à la consigne de suralimentation du moteur (102), piloter le système d'admission (104) pour que ce dernier apporte au moteur (102) de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique, le système de moteur (100) étant caractérisé en ce que le système de pilotage (138) est en outre destiné à fermer la vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110) en l'absence de consigne de suralimentation. 2. Système de moteur (100) selon la revendication 1, dans lequel la vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110) est une vanne tout-ou-rien ou proportionnelle, passive ou pilotée. 3. Système de moteur (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système de pilotage (138) est destiné à obtenir une consigne de pression (C) d'air en entrée du moteur (102) et à considérer l'absence de consigne de suralimentation lorsque la consigne de pression (C) est inférieure ou égale à un seuil (P0). 4. Système de moteur (100) selon la revendication 3, dans lequel le seuil est inférieur ou égal à la pression de suralimentation naturelle du moteur. 5. Procédé de pilotage d'un système de moteur (100) comportant : - un moteur (102) thermique à combustion interne, 3042222 10 un système d'admission (104) destiné à apporter de l'air au moteur (102), comportant : un compresseur électrique (110), une dérivation (112) du compresseur électrique (110), 5 une vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110), placée sur la dérivation (112) du compresseur électrique (110), le procédé comportant : - l'obtention d'une consigne de suralimentation du moteur (102), et en réponse à la consigne de suralimentation du moteur (102), le pilotage 10 du système d'admission (104) pour que ce dernier apporte au moteur (102) de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique, le procédé étant caractérisé par la fermeture de la vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110) en l'absence de consigne de suralimentation. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la vanne de dérivation (114) du 15 compresseur électrique (110) est une vanne tout-ou-rien ou proportionnelle, passive ou pilotée. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, comportant l'obtention d'une consigne de pression (C) d'air en entrée du moteur (102), l'absence de consigne de suralimentation correspondant au fait que la consigne de pression (C) est inférieure ou égale à un seuil 20 (P0). 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le seuil (P0) est inférieur ou égal à la pression de suralimentation naturelle du moteur. 9. Algorithme de calculateur de contrôle moteur comportant des instructions qui, lorsqu'exécutées par un calculateur, entraînent la mise en oeuvre par le calculateur d'un 25 procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8. 10. Système de pilotage (138) d'un système de moteur (100) comportant : - un moteur (102) thermique à combustion interne, 3042222 11 un système d'admission (104) destiné à apporter de l'air au moteur (102), comportant : un compresseur électrique (110), une dérivation (112) du compresseur électrique (110), 5 une vanne de dérivation (114) du compresseur électrique (110), placée sur la dérivation (112) du compresseur électrique (110), caractérisé en ce qu'il est conçu pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8.