Brevet FR3066547A1 — publié le 20181123

Système d'admission d'air de suralimentation dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un module d'atténuation de bruit La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, notamment pour véhicules automobiles, comportant un circuit d'admission d'air dans lequel est monté un compresseur de suralimentation de l'air. Un tel circuit comporte, en amont du compresseur, au moins un conduit d'admission à basse pression par lequel l'air frais prélevé dans l'atmosphère extérieure est amené au compresseur, et, en aval du compresseur, au moins un conduit d'admission à haute pression par lequel l'air comprimé dans le compresseur est amené au moteur, plus précisément à un collecteur d'admission du moteur. La partie à haute pression du circuit d'admission d'air, c'est-à-dire celle qui se trouve en aval du compresseur, est souvent équipée d'un échangeur thermique afin de refroidir l'air qui a été chauffé au cours de sa compression par le compresseur. L'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission d'air génèrent des pulsations de pression qui se propagent dans le conduit d'admission à haute pression, puis dans le conduit à basse pression, avant d'être rayonnées par la bouche d'admission d'air frais du moteur. En outre, dans les moteurs thermiques suralimentés du type à allumage commandé, c'est-à-dire fonctionnant à l'essence, un boîtier papillon est interposé dans la partie à haute pression du circuit d'admission d'air, en un endroit situé entre le compresseur et le collecteur d'admission du moteur, de manière à doser précisément la quantité d'air pénétrant dans le moteur qui est nécessaire à la production du couple moteur. La surpression en aval du compresseur de suralimentation doit chuter rapidement à chaque fermeture du boîtier papillon, qui 3066547 2 intervient par exemple à chaque fois que le conducteur lève le pied de la pédale d'accélérateur. A défaut, le compresseur risque d'entrer dans son domaine de pompage, ce qui est dommageable pour la fiabilité du compresseur, et crée un bruit désagréable dit bruit de pompage. 5 Pour éviter le pompage du compresseur, il est possible d'utiliser une vanne de décharge située sur un conduit reliant l'aval à l'amont du compresseur de suralimentation. Lors de la fermeture du boîtier papillon, on provoque une ouverture de la vanne de décharge, ce qui permet à l'air sous pression qui est contenu dans la partie du 10 circuit d'admission comprise entre le compresseur et le boîtier papillon, d'être évacué à l'amont du compresseur, sans traverser le compresseur dans le sens inverse au sens normal de circulation. Mais la fermeture de la vanne de décharge engendre à son tour un bruit qui se propage dans le conduit d'admission à basse pression avant d'être 15 rayonné à son tour dans la bouche d'admission d'air frais. Les normes en termes de nuisances sonores rayonnées par les moteurs sont de plus en plus strictes et la perception par les passagers du véhicule de bruits provenant de l'admission de l'air et/ou de la décharge du turbocompresseur est particulièrement désagréable. 20 De nos jours, les critères de ces normes sont atteints par l'intégration de volumes de filtre à air importants et de résonateur, par exemple en parallèle sur les conduits d'admission d'air à basse pression. De tels résonateurs disposés en parallèle permettent l'atténuation du bruit sur des bandes de fréquences très localisées, de 25 sorte que pour répondre aux normes de bruit, il est généralement nécessaire d'en intégrer une pluralité sur une même ligne d'admission d'air. L'intégration d'une telle solution augmente fortement l'encombrement et le coût de fabrication des moteurs. Il existe également des procédés permettant l'élimination de la 30 vanne de décharge à l'admission ou vanne dite « pop-off » du compresseur et prévoyant un pilotage spécifique du boîtier papillon. 3066547 3 On peut se référer à cet égard au document FR 2 787 141 - Al (Renault) qui propose un moteur à combustion interne suralimenté dans lequel lorsque le conducteur agit sur la pédale d'accélération de manière à commander la fermeture du boîtier papillon, le boîtier 5 papillon n'est refermé qu'avec un temps de retard pour limiter l'augmentation de pression dans la zone du conduit d'admission située entre le compresseur et le boîtier papillon. On peut se référer à cet égard au document FR 3 007 073 - Al (Renault) qui décrit un procédé de pilotage d'un moteur à combustion 10 suralimenté dans lequel la fermeture du boîtier papillon est commandée directement en fonction de la pression en amont du compresseur. Toutefois, de tels procédés ne sont pas assez précis pour permettre l'élimination du bruit de décharge provenant du 15 turbocompresseur. On peut également au document FR 2 986 274 - Al (Renault) qui décrit un procédé de pilotage d'un système de suralimentation intégrant une vanne de décharge dont l'ouverture est commandée lors la valeur de pression de suralimentation s'éloigne d'une valeur de 20 consigne. Un tel procédé de pilotage de la vanne de décharge n'est pas non plus suffisant pour amortir le bruit d'une manière satisfaisante. L'invention vise à prévoir un système permettant de contenir le bruit d'admission d'air et le bruit de décharge dans le conduit d'admission à basse pression, avant qu'ils ne soient rayonnés par la 25 bouche d'admission d'air frais, tout en garantissant une section de passage suffisante dans le conduit d'admission d'air frais pour assurer les performances du moteur. L'invention a pour objet un système d'admission d'air d'un moteur à combustion interne suralimenté d'un véhicule automobile, 30 comprenant, dans la direction du flux d'air : un filtre à air, un compresseur d'air d'un turbocompresseur de suralimentation du moteur en air, un refroidisseur d'air de suralimentation, un boîtier 3066547 4 papillon et un collecteur d'admission apte à distribuer l'air aux cylindres du moteur. Le système d' admission d' air comprend un module d'atténuation du bruit en amont du compresseur d'air. Le module 5 d'atténuation du bruit capable de contenir le bruit d'admission d'air et le bruit de décharge dans la conduite d'admission à basse pression, avant que ces deux bruits ne soient rayonnés par la bouche d'admission d'air frais. Avantageusement, le module d'atténuation du bruit comprend 10 un corps et un volet monté à rotation autour d'un axe à l'intérieur dudit corps et mobile entre une première position dans laquelle le volet forme un angle égal à 0° avec la direction du flux d'air et une deuxième position dans laquelle le volet forme un angle supérieur à 0° avec la direction du flux d'air. Par exemple, dans la deuxième 15 position, le volet forme un angle supérieur compris entre 20° et 90° avec la direction du flux d'air, de préférence égal à 90°. Dans la première position de fermeture, l'intérieur du corps du module d'atténuation du bruit est fermé, ne laissant pas passer de bruit, tandis que dans la deuxième position d'ouverture, l'intérieur du 20 corps du module d'atténuation du bruit est ouvert, laissant passer le bruit. Le module d'atténuation du bruit peut comprendre un actionneur relié à une unité de commande capable de commander l'ouverture du boîtier papillon. L'angle du volet mobile peut être 25 commandé par ladite unité de commande de manière à être en phase avec l'ouverture du boîtier papillon. En d'autres termes, l'angle d'ouverture du volet est commandé de manière à être sensiblement identique à l'angle d'ouverture du boîtier papillon. Ainsi, lorsqu'une action du conducteur sur la pédale 30 d'accélérateur visant à fermer le boîtier papillon, l'unité de commande commandera simultanément la position du volet mobile du module d'atténuation de bruit dans la première position, c'est-à-dire la 3066547 5 fermeture du module d'atténuation de bruit pour empêcher que les ondes acoustiques ne se propagent à l'entrée du système d'admission d'air. La commande de la position du volet mobile est ainsi en phase avec la consigne de commande du boîtier papillon. 5 Le volet mobile peut, par exemple, être réalisé en matériau métallique comprenant une pluralité de perforations, ou encore en matériau plastique poreux, voire en matériau textile poreux. La porosité du volet mobile est, par exemple, définie de manière à permettre l'atténuation d'un bruit compris entre 500 et 4000 Hz. 10 Par exemple, le volet mobile est sensiblement plat et de forme épousant la forme de la cavité intérieure du corps dans la première position. Le corps du module d'atténuation de bruit peut présenter une section sensiblement circulaire ou elliptique. Selon un mode de réalisation, le module d'atténuation du bruit 15 est disposé entre le filtre à air et une conduite d'air frais à basse pression en aval du filtre à air. Selon un autre mode de réalisation, le module d'atténuation du bruit est disposé à l'intérieur d'une conduite d'air à basse pression en aval du filtre à air. 20 La disposition du module d'atténuation du bruit entre le filtre à air et le compresseur permet de limiter le risque d'encrassement, et de traiter les nuisances sonores au plus proche de la source de création de ces nuisances. Selon encore un autre mode de réalisation, le module 25 d'atténuation du bruit est disposé entre une conduite d'admission d'air frais et le filtre à air. Cette disposition du module d'atténuation du bruit permet de garantir une proximité vis-à-vis de la bouche d'admission d'air frais, c'est-à-dire par là où s'évacuent les bruits. Selon un second aspect, l'invention concerne un moteur à 30 combustion interne de véhicule automobile comprenant un collecteur d'échappement, un système de turbo-compression comportant une turbine entraînée par les gaz d'échappement et un compresseur monté 3066547 6 sur le même axe que la turbine et assurant une compression de l'air, et un système d'admission d'air tel que décrit précédemment. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 5 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre, de manière schématique, la structure d'un système d'admission d'air dans un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile pourvu d'un module d'atténuation du bruit selon 10 un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 illustre un système d'admission d'air selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre un système d'admission d'air selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 4 illustre en perspective le module d'atténuation du bruit selon l'invention ; et - les figures 5 et 6 représentent deux positions du module d'atténuation du bruit de la figure 4. Tel qu'illustré sur la figure 1, un système d'admission d'air 20 référencé 10 dans son ensemble est destiné à alimenter en air un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant, par exemple, quatre cylindres 12 agencés en ligne. Tel qu'illustré, le système d'admission d'air 10 comprend, dans le sens d'admission de l'air, une conduite d'admission d'air frais 14, 25 un filtre à air 16, une conduite d'air à basse pression 18 en aval du filtre à air 16, un compresseur d'air 20 d'un turbocompresseur (non représenté) de suralimentation du moteur en air, un canal de dérivation 22 en parallèle du compresseur 20, un refroidisseur d'air de suralimentation 24 placé après la sortie du compresseur 20, qui est 30 interposé entre une conduite d'air suralimenté 26, ou conduite d'air à haute pression 26, et une conduite d'air suralimenté refroidi 28. La conduite d'air suralimenté refroidi 28 est disposée en aval du 3066547 7 refroidisseur et en amont d'un boîtier papillon 30 disposé en amont d'un collecteur d'admission ou répartiteur 32 en air frais distribuant l'air aux cylindres 12. Le turbocompresseur est connu et ne sera pas davantage 5 détaille. Il comporte essentiellement une turbine (non représentée) entraînée par les gaz d'échappement et le compresseur 20 monté sur le même axe que la turbine et assurant une compression de l'air distribué par le filtre à air 16, dans le but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres 12 du moteur. 10 Tel qu'illustré sur les figures 1 à 3, le système d'admission d'air 10 comprend un module 34 d'atténuation du bruit capable de contenir le bruit d'admission d'air et le bruit de décharge dans la conduite d'admission à basse pression, avant que ces deux bruits ne soient rayonnés par la bouche d'admission d'air frais, en amont du 15 filtre à air 16. Tel qu'illustré sur la figure 1, le module 34 d'atténuation du bruit est disposé entre la conduite d'admission d'air frais 14 et le filtre à air 16. Cette disposition du module 34 d'atténuation du bruit permet de garantir une proximité vis-à-vis de la bouche d'admission d'air 20 frais, c'est-à-dire par là où s'évacuent les bruits. Les modes de réalisation illustrés sur les figures 2 et 3 se distinguent du mode de réalisation illustré sur la figure 1 uniquement par l'emplacement du module 34 d'atténuation du bruit. Sur la figure 2, le module 34 d'atténuation du bruit est disposé 25 entre le filtre à air 16 et la conduite d'air à basse pression 18 en aval du filtre à air 16, et sur la figure 3, le module 34 d'atténuation du bruit est disposé dans la conduite d'air à basse pression 18 en aval du filtre à air 16. La disposition du module 34 d'atténuation du bruit entre le 30 filtre à air 16 et le compresseur 20 permet de limiter le risque d'encrassement, et de traiter les nuisances sonores au plus proche de la source de création de ces nuisances. 3066547 8 De manière générale, sur les figures 1 à 3, le module 34 d'atténuation du bruit est disposé en amont du compresseur 20. Le module 34 d'atténuation du bruit est identique dans tous les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 3 et sera décrit en 5 détails en référence aux figures 4 à 6. Le module 34 d'atténuation du bruit comprend un corps 40 sensiblement cylindrique et creux, de section circulaire, un volet 42 monté à rotation autour d'un axe 44 à l'intérieur dudit corps. Le volet 42 est mobile entre une première position de fermeture formant un 10 angle par rapport à la direction du flux d'air égal à 0°, visible sur la figure 5, et une deuxième position d'ouverture, visible sur la figure 6. Dans la deuxième position, le volet 42 forme un angle compris entre 20° et 90° par rapport à la direction du flux d'air. L'angle d'ouverture du volet est commandé de manière à être sensiblement identique à 15 l'angle d'ouverture du boîtier papillon. Sur la figure 6, l'angle d'ouverture est égal à 90°. Sur la première position de fermeture, l'intérieur du corps du module 34 d'atténuation du bruit est fermé, ne laissant pas passer de bruit, tandis que dans la deuxième position d'ouverture, l'intérieur du 20 corps du module 34 d'atténuation du bruit est ouvert, laissant passer le bruit. L'axe 44 est commandé par un actionneur 46 relié à une unité de commande 50 capable de commander le boîtier papillon 30. Ainsi, lorsqu'une action du conducteur sur la pédale 25 d'accélérateur visant à fermer le boîtier papillon, l'unité de commande commandera simultanément la position du volet mobile 42 du module d'atténuation de bruit 34 dans la première position, c'est-à-dire la fermeture du module d'atténuation de bruit 34. En d'autres termes, la commande de la position du volet mobile 30 42 est en phase avec la consigne de commande du boîtier papillon 30. 3066547 9 La fermeture du volet mobile permet d'empêcher la propagation du bruit engendré par l'ouverture de la vanne de recirculation (non représentée) jusqu'à la bouche d'admission d'air frais. Tel qu'illustré, le volet mobile 42 est sensiblement plat et 5 circulaire de manière à épouser la forme de la cavité intérieure cylindrique du corps 40 en position de fermeture et comportant une pluralité de perforations, par exemple supérieures à six. Le volet mobile 42 peut être réalisé en matériau métallique. A titre de variante non limitative, le volet mobile 42 pourrait 10 être réalisé en matériau plastique poreux ou encore en matériau textile poreux. Par matériau poreux, on entend tout matériau perméable à l'air. Les matériaux poreux permettent l'atténuation des ondes acoustiques. La porosité du volet mobile 42 est définie de manière à 15 permettre l'atténuation d'un bruit de décharge compris entre 500 et 4000 Hz, tout en garantissant une section de passage suffisante dans le conduit d'admission d'air frais pour garantir les performances du moteur, notamment un passage d'air suffisant dans des conditions de débit d'air nul afin d'assurer le démarrage du moteur et son maintien 20 au régime ralenti. On notera que le corps 40 du module d'atténuation de bruit 34 pourrait être de section elliptique, et ainsi son volet mobile de forme elliptique, de manière à épouser la forme intérieur du corps. Grâce à l'invention, il est possible d'atténuer les bruits 25 provenant d'une part de la vanne de décharge, ainsi que de l'admission d'air, afin de répondre aux normes en matière de nuisances sonores, tout en garantissant les performances du moteur. Le module d'atténuation de bruit selon l'invention est aisément intégrable dans les conduites d'admission d'air et permet d'éviter 30 l'intégration de nombreux résonateurs et ainsi diminuer le coût de fabrication du système d'admission d'air. REVENDICATIONS1. Système d'admission d'air (10) d'un moteur à combustion interne suralimenté d'un véhicule automobile, comprenant, dans la direction du flux d'air : un filtre à air (16), un compresseur d'air (20) d'un turbocompresseur de suralimentation du moteur en air, un refroidisseur d'air de suralimentation (24), un boîtier papillon (30) et un collecteur d'admission (32) apte à distribuer l'air aux cylindres (12) du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un module (34) d'atténuation du bruit en amont du compresseur d'air (20). 2. Système d'admission d'air selon la revendication 1, dans lequel le module (34) d'atténuation du bruit comprend un corps (40) et un volet (42) monté à rotation autour d'un axe (44) à l'intérieur dudit corps et mobile entre une première position dans laquelle le volet (42) forme un angle égal à 0° avec la direction du flux d'air et une deuxième position dans laquelle le volet (42) forme un angle supérieur à 0° avec la direction du flux d'air. 3. Système d'admission d'air selon la revendication 2, dans lequel le module (34) d'atténuation du bruit comprend un actionneur (46) relié à une unité de commande (50) capable de commander l'ouverture du boîtier papillon (30), l'angle du volet mobile (42) étant commandé par ladite unité de commande (50) de manière à être en phase avec l'ouverture du boîtier papillon. 4. Système d'admission d'air selon la revendication 2 ou 3, dans lequel dans la deuxième position, le volet (42) forme un angle supérieur compris entre 20° et 90° avec la direction du flux d'air. 5. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le volet mobile (42) est réalisé en matériau métallique et comprend une pluralité de perforations. 6. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le volet mobile (42) est réalisé en matériau plastique poreux. 3066547 11 7. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le volet mobile (42) est réalisé en matériau textile poreux. 8. Système d'admission d'air selon la revendication 6 ou 7, 5 dans lequel la porosité du volet mobile (42) est définie de manière à permettre l'atténuation d'un bruit compris entre 500 et 4000 Hz. 9. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le module (34) d'atténuation du bruit est disposé entre le filtre à air (16) et une conduite d'air à basse 10 pression (18) en aval du filtre à air (16). 10. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le module (34) d'atténuation du bruit est disposé à l'intérieur d'une conduite d'air à basse pression (18) en aval du filtre à air (16). 15 11. Système d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le module (34) d'atténuation du bruit est disposé entre une conduite d'admission d'air frais (14) et le filtre à air (16). 12. Moteur à combustion interne de véhicule automobile 20 comprenant un collecteur d'échappement, un système de turbo- compression comportant une turbine entraînée par les gaz d'échappement et un compresseur (20) monté sur le même axe que la turbine et assurant une compression de l'air, et un système d'admission d'air (10) selon l'une des revendications 1 à 11.