Brevet FR3101381A1 — publié le 20210402

La présente invention a pour objet un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne (1) doté d’un collecteur d'admission (13) alimenté par une ligne d’admission (14) et d’un collecteur d'échappement (10) débouchant dans une ligne d’échappement (11), un turbocompresseur (2) composé d’un compresseur (21) monté sur la ligne d’admission et d’une turbine (20) montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique (3), un dispositif (4) pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur, ledit dispositif étant doté d’un réservoir d’eau (41), caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte en outre une boucle (5) pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur (53) couplé aux moyens de chauffage électrique (3) ainsi qu’un second échangeur (52) couplé au réservoir d’eau (41). Figure 1 GROUPE MOTOPROPULSEUR EQUIPE D’UN DISPOSITIF D’INJECTION D’EAU ET PROCEDE DE CONTROLE DE LA TEMPERATURE DE L’EAU INJECTEE La présente invention a pour objet un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne, des moyens de chauffage électrique, ainsi qu’un dispositif pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur. La présente invention a également pour objet un procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission dudit moteur. Actuellement, les moteurs à allumage commandé reposent sur l'enrichissement du carburant pour éviter une augmentation excessive de la température. Plus particulièrement, aux alentours de la puissance nominale du moteur, la masse de carburant injectée dépasse la masse stœchiométrique. Cela permet de maintenir la température en dessous de la limite imposée par la température maximale de fonctionnement du composant (turbine, catalyseur ..) de la ligne d'échappement. Toutefois, l'augmentation de la consommation et des émissions de CO et de HC sont les principaux inconvénients de l'enrichissement en carburant. Comme alternative, il est connu d'injecter de l'eau dans le circuit d'admission d'air du moteur. L'injection d'eau dans la chambre de combustion constitue un moyen rapide d'enrichir le carburant et le fonctionnement stœchiométrique du moteur. Cette eau se mélange aux gaz d'admission et permet de réduire les températures de combustion et les émissions des polluants appelés NOx, ainsi que d'augmenter les performances d'un moteur à essence en diminuant la sensibilité au cliquetis. Dans les conditions de fonctionnement à forte puissance, l'injection d'eau permet l'enrichissement sans carburant à la température maximale supportée par les composants de l'échappement. Le moteur peut donc utiliser la puissance ciblée lors des conditions stœchiométriques. Toutefois, dans des conditions ambiantes à basses températures en hiver, l'eau contenue dans le réservoir peut geler, ce qui empêche son injection dans la chambre de combustion du moteur. Dans ces conditions, la puissance du moteur est considérablement réduite et le véhicule ne fonctionne pas correctement. Il s’est donc avéré nécessaire d’installer des systèmes de dégivrage de l'eau sur le véhicule. Le document 102017216619 décrit par exemple un injecteur d'eau pour un moteur à combustion interne comprenant au moins un réservoir pour stocker de l'eau, au moins un injecteur pour injecter de l'eau dans le moteur et au moins un élément pour transporter de l'eau du réservoir vers l'injecteur d'eau. Le dispositif d'injection d'eau comprend en outre un élément chauffant principal situé à l'extérieur du réservoir d'eau. Le document US20180051658 décrit des procédés et des systèmes pour transférer de la chaleur d'un agent de refroidissement vers un réservoir du système d'injection d'eau couplé à un moteur de véhicule. Le réservoir du système d'injection d'eau peut comprendre un premier réservoir relié à un deuxième réservoir, le premier réservoir étant verticalement supérieur au deuxième réservoir. Le liquide de refroidissement peut absorber la chaleur perdue du moteur ou d'un système d'alimentation électrique du véhicule et transférer la chaleur au réservoir d'eau pour empêcher l'eau de geler même lorsque la température ambiante est égale ou inférieure à la température de l'eau. Le document EP3414435 décrit un dispositif et un procédé pour opérer la distribution d'un liquide auxiliaire dans un moteur à combustion interne d'un véhicule à moteur ou dans des parties du moteur à combustion interne du véhicule à moteur, en particulier un système d'injection d'eau pour la combustion interne. Ce dispositif comprend un réservoir pour le fluide, au moins une pompe de distribution pour le fluide, au moins un système de canalisation comprenant une conduite d'alimentation pour un consommateur et une conduite de retour dans le réservoir, ainsi que des moyens pour chauffer le fluide. Toutefois, les solutions proposées sont soit basées sur des moyens de chauffage additionnels, soit sur des architectures complexes lorsqu’elles sont fondées sur de la récupération de chaleur par échanges thermiques. C’est pourquoi, l’invention s’efforce de pallier à tout ou partie des inconvénients listés précédemment en proposant une solution simple et fondée sur l’architecture existante pour éviter le gel de l’eau dans son réservoir. L’invention a en particulier pour objet un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne doté d’un collecteur d'admission alimenté par une ligne d’admission et d’un collecteur d'échappement débouchant dans une ligne d’échappement, un turbocompresseur composé d’un compresseur monté sur la ligne d’admission et d’une turbine montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique, un dispositif pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur, ledit dispositif étant doté d’un réservoir d’eau , caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte en outre une boucle pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur couplé aux moyens de chauffage électrique ainsi qu’un second échangeur couplé au réservoir d’eau . Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après. Selon certaines caractéristiques, le piquage de la boucle sur la ligne d’admission inclut une vanne permettant de contrôler le passage de l’air issu de la ligne d’admission vers la boucle. Selon d’autres caractéristiques, la boucle comporte un compresseur électrique. Selon d’autres caractéristiques, les moyens de chauffage électrique sont disposés sur la ligne d’échappement, de manière à chauffer les gaz d’échappement. Selon d’autres caractéristiques, le dispositif pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur comporte un ensemble de capteurs permettant au moins de mesurer la température de l’eau dans le réservoir. Selon d’autres caractéristiques, la vanne, le compresseur électrique ainsi que les moyens de chauffage électrique sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile. L’invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d’un groupe motopropulseur conforme à l’un des modes de réalisation de l’invention. L’invention a également pour objet un procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission d’un moteur d’un groupe motopropulseur, ledit groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne doté d’un collecteur d'admission alimenté par une ligne d’admission et d’un collecteur d'échappement débouchant dans une ligne d’échappement, un turbocompresseur composé d’un compresseur monté sur la ligne d’admission et d’une turbine montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique , un dispositif pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur, ledit dispositif étant doté d’un réservoir d’eau , le groupe motopropulseur comportant en outre une boucle pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur couplé aux moyens de chauffage électrique ainsi qu’un second échangeur couplé au réservoir d’eau , le dispositif pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur comprenant un ensemble de capteurs permettant au moins de mesurer la température de l’eau dans le réservoir, la boucle comportant un compresseur électrique ainsi qu’une vanne pour ouvrir ou fermer l’accès à la ligne d’admission, procédé dans lequel on ouvre la vanne et on active le compresseur électrique ainsi que les moyens de chauffage électrique, lorsque la température T de l’eau du réservoir tombe en dessous d’une température seuil T0. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après. Selon certaines caractéristiques, les moyens de chauffage électrique sont disposés sur la ligne d’échappement, de manière à chauffer les gaz d’échappement. Selon certaines caractéristiques, la vanne, le compresseur électrique ainsi que les moyens de chauffage électrique sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile. D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : Cette figure illustre schématiquement, le groupe motopropulseur selon un mode de réalisation de l’invention. Cette figure illustre schématiquement, un dispositif d’injection d’eau configuré pour l’invention. Cette figure illustre schématiquement, un procédé de contrôle de la température de l’eau injectée selon un mode de réalisation de l’invention. A des fins de clarté et de concision, les références sur les figures correspondent aux mêmes éléments. Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Sur la figure 1, on a représenté un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne 1 doté d’un collecteur d'admission 13 alimenté par une ligne d’admission 14 et d’un collecteur d'échappement 10 débouchant dans une ligne d’échappement 11. Le moteur 1 comporte aussi classiquement un bloc-cylindres et une culasse monté sur le bloc-cylindres. Le collecteur d'admission 13 comporte une partie distributrice des gaz d'admission et une pluralité de conduits des gaz d'admission alimentant les cylindres du moteur 1. Le moteur 1 peut comporter également un dispositif de recirculation des gaz d’échappement. Pour ce qui est des moyens pour alimenter le moteur 1 en gaz recirculés, l'admission est alors reliée à une conduite de gaz recirculés qui prélève une partie des gaz d'échappement circulant dans le collecteur d'échappement. La conduite de gaz recirculés peut comporter une vanne de gaz recirculés (aussi appelée vanne EGR). Le groupe motopropulseur comprend également un turbocompresseur 2 composé d’un compresseur 21 lui-même monté sur la ligne d’admission et d’une turbine 20 montée sur la ligne d’échappement. Le groupe motopropulseur comprend des moyens de chauffage électrique 3 et un dispositif 4 pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur. Tel que représenté sur la figure 2, le dispositif 4 pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur est doté d’un réservoir d’eau 41, d’une conduite 40 pour acheminer l’eau vers un rail 43 en communication avec le collecteur d'admission 13, ainsi que des moyens d’injection 42. Le dispositif 4 pour injecter de l’eau comprend avantageusement des filtres 44 et un ensemble de capteurs 47, tels qu’un capteur de température, de niveau et de qualité de l’eau. Une pompe 45 reliée à une unité de commande 46 permettent d’actionner la circulation de l’eau vers le collecteur d'admission 13. Tel que représenté sur la figure 1, le groupe motopropulseur comporte en outre une boucle 5 pour chauffer le réservoir 41, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur 53 couplé aux moyens de chauffage électrique 3 ainsi qu’un second échangeur 52 couplé au réservoir d’eau 41. Avantageusement, le piquage de la boucle 5 sur la ligne d’admission inclut une vanne 50 permettant de contrôler le passage de l’air issu de la ligne d’admission vers la boucle 5. Cette vanne peut être par exemple disposée entre le compresseur 21 et l’entrée 15 de la ligne d’admission. De manière préférentielle, la boucle 5 comporte un compresseur électrique 51, de manière à accélérer le débit de l’air issu de la ligne d’admission dans la boucle 5. Avantageusement, les moyens de chauffage électrique 3 sont ceux utilisés pour traités les gaz d’échappement. Ces moyens de chauffage électrique sont disposés sur la ligne d’échappement par exemple entre la turbine 20 et la sortie 12 de l’échappement. Avantageusement, la vanne 50, le compresseur électrique 51 ainsi que les moyens de chauffage électrique 3 sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile. Le procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission d’un moteur d’un groupe motopropulseur va maintenant être décrit. Ce procédé s’applique à un groupe motopropulseur comportant le moteur à combustion interne 1 doté d’un collecteur d'admission 13 alimenté par une ligne d’admission 14, et d’un collecteur d'échappement 10 débouchant dans une ligne d’échappement 11 Le moteur comporte aussi un turbocompresseur 2 composé d’un compresseur 21 monté sur la ligne d’admission et d’une turbine 20 montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique 3, un dispositif 4 pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur doté d’un réservoir d’eau 41. Le dispositif 4 pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur comporte un ensemble de capteurs permettant au moins de mesurer la température de l’eau dans le réservoir. Le groupe motopropulseur comportant en outre une boucle 5 pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur 53 couplé aux moyens de chauffage électrique 3 ainsi qu’un second échangeur 52 couplé au réservoir d’eau 41. La boucle 5 comprend avantageusement un compresseur électrique 51 ainsi qu’une vanne 50 pour ouvrir ou fermer l’accès à la ligne d’admission, et pour accélérer le débit de l’air dans la boucle. Selon le procédé, on ouvre la vanne 50 et on active le compresseur électrique 51 ainsi que les moyens de chauffage électrique 3, lorsque la température T de l’eau du réservoir tombe en dessous d’une température seuil T0. Cette température T0 est préférablement au voisinage de 0°C. Ce procédé est décrit plus en détail en figure 3. Sur le graphe a de la figure 3, on a représenté en abscisse le temps durant lequel se déroule en alternance une étape durant laquelle le chauffage est éteint, ce qui correspond à la mention « 0 » et une étape durant laquelle le chauffage est allumé, ce qui correspond à la mention « 1 ». En ordonnées, on a représenté la température de l’eau dans le réservoir 41. Il apparaît alors que l’eau oscille autour de la valeur seuil T0. Sur le graphe b de la figure 3, on a représenté en abscisse le temps durant lequel se déroule en alternance une étape durant laquelle le chauffage est éteint et une étape durant laquelle le chauffage est allumé. En ordonnées, on a représenté les deux états « 0 » (pour éteint) et « 1 » (pour allumé) que prennent alternativement le chauffage 3 et le compresseur électrique 51. Selon ce procédé, le réservoir d'eau peut ainsi être chauffé lorsque le véhicule est garé et non utilisé. Pour ce faire, il est nécessaire que la boucle puisse être activée automatiquement, lorsque le véhicule est en stationnement et que le groupe motopropulseur est désactivé, afin de maintenir la température de l'eau dans une plage souhaitée. Avantageusement, la vanne 50, le compresseur électrique 51 ainsi que les moyens de chauffage électrique 3 sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile, de façon à pouvoir activer le chauffage à distance, lorsque le démarrage du véhicule est programmé dans un avenir proche. A noter, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres, selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. Groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne (1) doté d’un collecteur d'admission (13) alimenté par une ligne d’admission (14) et d’un collecteur d'échappement (10) débouchant dans une ligne d’échappement (11), un turbocompresseur (2) composé d’un compresseur (21) monté sur la ligne d’admission et d’une turbine (20) montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique (3), un dispositif (4) pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur, ledit dispositif étant doté d’un réservoir d’eau (41), caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte en outre une boucle (5) pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur (53) couplé aux moyens de chauffage électrique (3) ainsi qu’un second échangeur (52) couplé au réservoir d’eau (41). Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piquage de la boucle (5) sur la ligne d’admission inclut une vanne (50) permettant de contrôler le passage de l’air issu de la ligne d’admission vers la boucle (5). Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la boucle (5) comporte un compresseur électrique (51). Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de chauffage électrique (3) sont disposés sur la ligne d’échappement, de manière à chauffer les gaz d’échappement. Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dispositif (4) pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur comporte un ensemble de capteurs permettant au moins de mesurer la température de l’eau dans le réservoir. Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la vanne (50), le compresseur électrique (51) ainsi que les moyens de chauffage électrique (3) sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile. Véhicule automobile équipé d’un groupe motopropulseur conforme à l’une des revendications 1 à 6. Procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission d’un moteur d’un groupe motopropulseur, ledit groupe motopropulseur comportant le moteur à combustion interne (1) doté d’un collecteur d'admission (13) alimenté par une ligne d’admission (14) et d’un collecteur d'échappement (10) débouchant dans une ligne d’échappement (11), un turbocompresseur (2) composé d’un compresseur (21) monté sur la ligne d’admission et d’une turbine (20) montée sur la ligne d’échappement, des moyens de chauffage électrique (3), un dispositif (4) pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur, ledit dispositif étant doté d’un réservoir d’eau (41), le groupe motopropulseur comportant en outre une boucle (5) pour chauffer ledit réservoir, ladite boucle étant piquée sur la ligne d’admission et comportant un premier échangeur (53) couplé aux moyens de chauffage électrique (3) ainsi qu’un second échangeur (52) couplé au réservoir d’eau (41), le dispositif (4) pour injecter de l’eau dans l’admission du moteur comprenant un ensemble de capteurs permettant au moins de mesurer la température de l’eau dans le réservoir, la boucle (5) comportant un compresseur électrique (51) ainsi qu’une vanne (50) pour ouvrir ou fermer l’accès à la ligne d’admission, caractérisé en ce qu’on ouvre la vanne (50) et on active le compresseur électrique (51) ainsi que les moyens de chauffage électrique (3), lorsque la température T de l’eau du réservoir tombe en dessous d’une température seuil T0. Procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission d’un moteur d’un groupe motopropulseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de chauffage électrique (3) sont disposés sur la ligne d’échappement, de manière à chauffer les gaz d’échappement. Procédé de contrôle de la température de l’eau injectée dans l’admission d’un moteur d’un groupe motopropulseur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la vanne (50), le compresseur électrique (51) ainsi que les moyens de chauffage électrique (3) sont reliés à un même terminal de pilotage préférentiellement en communication avec un réseau de téléphonie mobile.