EP3256706A1 - Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement avec vanne de regulation rapide - Google Patents

Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement avec vanne de regulation rapide

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EP3256706A1
EP3256706A1 EP16707848.4A EP16707848A EP3256706A1 EP 3256706 A1 EP3256706 A1 EP 3256706A1 EP 16707848 A EP16707848 A EP 16707848A EP 3256706 A1 EP3256706 A1 EP 3256706A1
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EP
European Patent Office
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exhaust
turbine
valve
engine
opening
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16707848.4A
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German (de)
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Inventor
Diego Rafael Veiga Pagliari
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
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    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/40—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with timing means in the recirculation passage, e.g. cyclically operating valves or regenerators; with arrangements involving pressure pulsations
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine and a turbocharger for a motor vehicle, this system comprising two exhaust ducts with at least one rapid control valve for at least one of the exhaust ducts passing through an energy recovery wheel in a turbine of the turbocharger.
  • Such an exhaust system is connected to an output of the turbocharged engine, also called supercharged engine, for exhaust gas exhaust from combustion in the engine, the engine being advantageously but not only a gasoline engine four times.
  • FIG. 1 shows a supercharged gasoline engine assembly according to the closest prior art described in particular in the document WO-A-2009/105463.
  • Such an engine assembly is known under the name VEMB, abbreviation of the English name of "Valve Event Modulated Boost", translated into French by supercharging controlled by motor distribution.
  • VEMB a supercharged gasoline engine assembly
  • EGR line an exhaust gas recirculation line at the engine intake
  • a thermal combustion engine comprises a cylinder block provided with at least one cylinder, preferably several cylinders and an air intake inlet or an air intake manifold for the gasoline air mixture in each cylinder and an exhaust gas outlet resulting from the combustion of the mixture in each cylinder.
  • the output of the engine is connected to an exhaust manifold 5 supplying an exhaust duct 4, 9 exhausting the exhaust gases to the outside.
  • turbocharged engine comprises a turbine 2 and a compressor 3.
  • the turbine 2 is disposed downstream of the exhaust manifold 5 in the exhaust pipe 4 while the compressor 3 is disposed upstream of the intake manifold. to the engine.
  • the turbine 2 comprises a turbine wheel recovering at least partially a kinetic energy created in the exhaust gas passing therethrough, the rotary member or wheel of the turbine being rotated by the exhaust gases leaving the exhaust manifold .
  • the turbine 2 drives the compressor 3 by being secured to it by an axis, the compressor 3 is traversed by fresh air for supplying air to the engine, air compressor 3 compresses.
  • the air which is then called supercharging air is supplied by the air supply line to a charge air cooler 25 to cool the air leaving the compressor 3.
  • a butterfly valve 26 regulating the flow of air into the air intake manifold of the motor forming the engine air inlet.
  • exhaust gas exhausted from the engine enters the exhaust duct 9 of the motor vehicle after passing through the turbine 2 and Through exhaust gas removal means, for example one or more catalysts, in particular oxidation, reduction or three-way, associated or not with a particulate filter.
  • exhaust gas removal means for example one or more catalysts, in particular oxidation, reduction or three-way, associated or not with a particulate filter.
  • a selective catalytic reduction system or RCS system may also be provided in the exhaust duct 9.
  • EGR line a recirculation line of the exhaust gas to the engine air intake
  • EGR line a line being referenced 1 1 in Figure 1.
  • spark ignition and compression ignition engines to recirculate the exhaust gases to the engine air intake to reduce nitrogen oxide emissions.
  • Such a system is also known by the Anglo-Saxon acronym EGR for "Exhaust Gas Recirculation” which means Recirculation of Exhaust Gas.
  • An EGR line 1 1 has a stitching 12 on the exhaust duct to withdraw a portion of the exhaust gas from the duct and a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line January 1, these gases being so very hot.
  • the line RGE 1 1 opens on the intake of air upstream of the compressor 3 it feeds.
  • a valve 24 called EGR valve equips the line RGE 1 1, advantageously downstream of the cooler 23 RGE in the flow direction of the recirculation gases to open or close the flow of gases to the inlet.
  • the thermal combustion engine forming part of the set 1 said supercharging controlled by engine distribution has at least one cylinder, in Figure 1 three cylinders.
  • Each engine cylinder is equipped with an intake valve and two exhaust valves. These exhaust valves are selectively associated with a first or a second exit passage in each cylinder and selectively open and close their associated passage.
  • each cylinder It is the same for the intake valve associated with an inlet passage in each cylinder.
  • the two outlet passages of each cylinder which are closed and opened sequentially by their associated exhaust valve open on a different exhaust manifold 5, 7 each supplying a dedicated exhaust duct 4, 6, the two ducts 4, 6 exhaust does not follow the same course as will be detailed below.
  • the first exhaust passage of each cylinder is connected to the first manifold 5 and the second exhaust passage is connected to the second manifold 7.
  • a motor assembly 1 said engine controlled supercharging engine thus comprises a first conduit 4 said exhaust from the turbine 2 starting from a first exhaust manifold 5 and a second duct 6 said discharge from a second exhaust manifold 7, the exhaust manifolds 5, 7 being connected each respectively to one of two sets of first or second exhaust passages provided with their exhaust valves provided for each cylinder.
  • the first duct 4 leads to an inlet face of the turbine 2 of the turbocharger being extended by a main expansion passage inside the turbine 2 by housing a turbine wheel to recover the kinetic energy contained in the exhaust gas passing through it.
  • the second duct 6 bypasses the turbine 2 without entering but joins further downstream of the turbine 2 a third duct 9 outside the turbine 2 and connected to an outlet face of the turbine 2 for exhausting the exhaust gas.
  • main flashing passage having been in exchange for energy with the turbine wheel.
  • the function of the first duct 4 said exhaust duct by turbine is to allow a first flow of exhaust gas to pass through the turbine 2 and its rotary energy recovery member in the form of a wheel to supply power to the compressor 3.
  • the function of the second duct 6 said discharge duct and powered by a second exhaust manifold 7, different and independent of the first exhaust manifold 5 of the first duct 4, is to allow a second flow of exhaust independent and different from the first flow to bypass the turbine 2 and in particular its wheel and thus discharge the turbine 2 of the total flow of exhaust gas by decreasing the flow of exhaust gas therethrough by subtraction of the second ux to the total flow.
  • a discharge valve which may be internal or external to the turbine serves to limit the pressure of the exhaust gas on the Turbocharger turbine wheel by opening a bypass of the exhaust gases so that they no longer pass through the turbine and its wheel.
  • a limitation of the speed of the wheel of the turbine is thus obtained, which also limits the rotational speed of the wheel provided in the compressor being integral with the impeller of the turbine, which also limits the compression of the impeller. intake air.
  • a relief valve associated with a turbine for regulating the flow of exhaust gas therethrough is no longer necessary with a motor-controlled supercharging engine assembly having two exhaust ducts each starting from a collector respective exhaust.
  • a motor-controlled supercharging engine assembly having two exhaust ducts each starting from a collector respective exhaust.
  • the opening of the exhaust valve indirectly connected to the second duct 6 occurs very often after the opening of the exhaust valve of the same cylinder connected to the first duct 4 and always during the exhaust phase of the four-stroke cycle of the engine, even on the latest phasing of the opening of the exhaust valve connected to the second conduit 6. There thus occurs a period of time for which the two exhaust valves are open at the same time, which makes the function of the second discharge duct 6 still operational, while this may be unfavorable under certain operating conditions of the engine assembly 1.
  • the continuous opening of the second discharge duct 6 decreases the power available to the turbine 2, due to a lower flow rate of gas passing through the impeller of the turbine 2, which results in a degradation the engine response, especially in transient conditions and steady state conditions.
  • Such permanent opening of the second conduit 6 is not preferred and should be remedied under certain operating conditions of the engine assembly 1.
  • Document FR-A-2,835,882 discloses a motor assembly with a system with two exhaust pipes respectively connected to a series of first valves and second exhaust valves, each cylinder of the engine having a first and a second exhaust valve closing one of the two outlet passages that each cylinder comprises.
  • This document discloses means for closing at least one series of the two valves according to operating conditions of the engine then in force. It follows that the interruption of the flow of exhaust gas is to the engine by acting on one of the two exhaust valves that the cylinder and not in the exhaust ducts, which poses a problem on the facade engine output and what is relatively complex to implement. Therefore, the problem underlying the invention is to control the flow in one of the two ducts or in the two ducts of a motor assembly said supercharging controlled by two-duct motor distribution of exhaust in a simple and effective way directly into the exhaust system according to the operating conditions then in force of the engine assembly, this regulation being effected especially during the exhaust phases of the engine.
  • a method of controlling an exhaust of an internal combustion engine assembly of a motor vehicle comprising a turbocharger comprising a turbine and a compressor, and a exhaust system, the engine comprising at least one cylinder housing a piston connected to a rotating crankshaft, said at least one cylinder having a first and a second outlet passage opening into the exhaust system for exhaust gas discharge.
  • the outlet passages being respectively provided with a first and a second exhaust valve, releasing, during an exhaust phase, or closing its passage sequentially taking a position opening or closing position according to an angle of rotation of the crankshaft during respectively an opening time and a closing time, the opening of the second output passage being out of phase with respect to the opening of the first output passage, the exhaust having two gas exhaust flows at the engine outlet, a first turbine exhaust stream from the first outlet passage of said at least one cylinder passing through the turbine housing a partial recovery wheel of energy contained in the exhaust gas and a second discharge stream from the second outlet passage joining the first flow downstream of the wheel bypassing it, characterized in that the second flow is at least partially interrupted for each exhaust phase in the exhaust system during at least part of the opening time of the second exhaust valve.
  • the technical effect is to obtain a modulation that goes to a deactivation of the second flow through the so-called discharge duct bypassing the turbine this at each exhaust phase of a cylinder or engine forming part of the motor assembly, therefore in a range of one motor cycle.
  • This makes it possible to improve the response of the engine under stabilized and transient conditions, in particular under transient conditions at full load and low speed.
  • the second exhaust valve opens during an exhaust phase, it can be obtained by a rapid control valve disposed on the second duct of the exhaust system or, where appropriate, on an extension of the exhaust system.
  • the second flow is at least partially interrupted in the exhaust system for at least a portion of the opening time of the second exhaust valve, this for example for a few additional milliseconds to allow sending more flow to the turbine wheel through the main expansion passage extending in the turbine the first conduit connected to the first exhaust valve.
  • the rapid control valve is always reopened during the opening time of the second exhaust valve during the same exhaust phase, which has the effect of reducing the pressure upstream of the turbine by the passage of the second flow in the second conduit, this when the pulsating flow of the engine is low or zero and the turbine has recovered enough energy.
  • the fast control valve can remain closed so that only the first conduit is traversed by a flow.
  • the second flow is kept at least partially interrupted as long as the second exhaust valve of said at least one cylinder is not open, an end of the interruption of the second flow in the exhaust system being done. with delay relative to the opening of the second exhaust valve or a beginning of the interruption of the second flow in the exhaust system being in advance with respect to the closing of the second exhaust valve.
  • the end of the interruption of the second flow is delayed with respect to the opening of the second exhaust valve and the beginning of the interruption of the second flow in the exhaust system is done with ahead of the closure of the second exhaust valve.
  • the invention also relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine, an exhaust system with a turbine of a turbocharger also comprising a compressor for the implementation of such a method, the exhaust system. being connected to the engine, the engine comprising at least one cylinder having two outlet passages for exhaust gas exhaust from combustion in the engine, the first outlet passage being provided with a first exhaust valve and the second exit passage of a second exhaust valve opening it, during an exhaust phase, and closing it sequentially, the first outlet passage being connected to a first manifold while the second exit passage is connected to a second collector, the system comprising a first exhaust duct by the turbine leaving the first exhaust manifold and a second exhaust duct starting from the second collector exhaust, the turbine being provided in its interior with a main expansion passage in which is housed a turbine wheel and the first conduit opening into the main relief passage, the second conduit bypassing the wheel of the turbine, characterized in that the second conduit comprises a fast regulating valve interrupting the flow of gas in the second conduit during at least part of the opening time of the second
  • control valve has a plug valve shape.
  • the turbine is provided with a casing surrounding it, the first duct opening into the main expansion passage through an inlet face of the casing and the second duct opens through the inlet face of the casing in the at least one internal bypass portion to the casing bypassing the main relief passage, the main relief passage and said at least one bypass portion joining to an outlet face of the casing, the exhaust system comprising a third outer conduit to the turbine being connected to the outlet face of the turbine casing for exhaust gas discharge out of the turbine.
  • the rapid control valve is housed inside the turbine in said at least one branch portion extending the second conduit.
  • the rapid control valve is at least one outlet end of said at least one branch portion extending the second conduit.
  • said at least one output end of said at least one branch portion is carried by a fixed output disk, the control valve being in the form of a rotary shutter disk, identical and concentric with the an exit disk being pressed against it, the shutter disk having at least one through-hole for the at least one exit end, the rotation of the shutter disk at least partially closing said at least one exit end said at least one shunt portion carried by the output disk.
  • the turbine has a flange directly connected to the first and second collectors, through which flange pass the first and second conduits the rapid control valve located on the flange of the turbine or on the second collector associated with the second conduit.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of an engine-controlled supercharged turbocharged engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust pipes starting from the closest state of the art
  • FIG. 1 a is a diagrammatic representation of a motor-controlled supercharged turbocharged engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust ducts, the second duct having a fast control valve according to a first embodiment of the invention. the present invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust ducts according to another embodiment according to the present invention, the turbine being traversed by the two ducts and the second duct presenting a fast regulating valve,
  • FIGS. 3 and 3a illustrate various positions of a shutter disk serving as a fast control valve for the outlet ends of at least one bypass portion passing through the turbine, the output ends being distributed on an output disc. , this turbine being integrated in the exhaust system of the motor assembly according to the present invention,
  • FIGS. 4, 4a, 4b illustrate the relative limitations of the lifts of a second exhaust valve obtained by a rapid control valve in an engine assembly according to the present invention, in these figures the fast valve respectively opening with delay, closing in advance, as well as opening with delay and closing in advance with respect to the lifting of the second exhaust valve, which limits the opening time of the passage associated with the second exhaust valve,
  • FIGS. 5 to 8 illustrate respective lifts of the first and second valves as a function of the crankshaft angle, as well as various opening and closing positions of the rapid control valve located on the second discharge duct
  • FIG. 9 illustrates curves in solid lines obtained for a method of controlling an exhaust of a control motor assembly for a reference turbine of the state of the art and dotted line curves obtained for a control method. of an exhaust of an engine assembly according to the present invention, this for a four-stroke cycle on a turbocharged three-cylinder engine.
  • downstream and upstream are to be taken in the direction of the flow of exhaust gas out of the engine or again to the engine inlet for the recirculation line, an element in the system. exhaust system downstream of the engine being further away from the engine than another element upstream of the element.
  • the engine assembly includes the engine as well as its auxiliaries for the intake of air into the engine and for the exhaust of gases out of the engine, a turbocharger also forming part of the engine assembly, the turbine being included in the exhaust system of the engine assembly.
  • the engine assembly 1 comprises an internal combustion engine, a turbocharger comprising a turbine 2 and a compressor 3 and an exhaust system connected to an output of the engine for an exhaust gas exhaust from the combustion in engine.
  • the engine of the engine assembly comprises at least one cylinder, in the figures three cylinders, each cylinder having two outlet passages for an exhaust gas exhaust from combustion in the engine.
  • the first outlet passage is provided with a first exhaust valve 19 and the second outlet passage is provided with a second exhaust valve 19a sealing it sequentially.
  • Each first or second exhaust valve 19, 19a comprises respective activation means 20, 20a.
  • the exhaust system comprises a first exhaust duct 4 by the turbine 2 from a first exhaust manifold 5 and a second duct 6 said discharge from a second exhaust manifold 7.
  • the first and second collectors 5, 7 are connected to the output of the internal combustion engine for the channeling of the exhaust gases through the first and second conduits 4, 6, the first outlet passage of said at least one cylinder being connected to the first collector 5 while the second outlet passage is connected to the second collector 7.
  • the engine comprises more than one cylinder, as is frequently the case, it is the series of first passages from a respective cylinder which is connected to the first collector 5 while the series of second passages from a respective cylinder is connected to the second collector 7.
  • the turbine 2, present in the exhaust system, is provided with a partial recovery wheel of an energy contained in the exhaust gas passing through it, the first duct 4 passing through the wheel and the second duct 6 joining the first duct 4 downstream of the wheel bypassing 2.
  • the second duct 6 does not enter the turbine 2 so bypasses the wheel of the turbine outside the turbine 2 while in Figure 2 the second duct 6 is extended in the turbine 2 by at least one bypass portion 8a bypassing the wheel of the turbine 2 inside the turbine 2. This latter embodiment is preferred and will be later more amply detailed.
  • the second duct 4 comprises a fast regulating valve 13 interrupting the flow of exhaust gas in the second duct 4 for at least one part of the opening time of the exhaust valve 19a when there is only one cylinder and each exhaust valve 19a of the cylinders when there is more than one cylinder.
  • the control valve 13 is said to be fast because it can open during the opening range of the or each exhaust valve 19a during a motor cycle, which requires a very fast actuation of the control valve 13, for example of the order of the time of an engine cycle divided by the number of cylinders (10 ms on an engine equipped with three cylinders).
  • the rapid control valve 13 may have any suitable shape, for example without this being a limiting valve plug shape.
  • the second duct 6 can be extended in the turbine 2 by at least a bypass portion 8 bypassing the wheel.
  • the first duct 4 is extended in the turbine 2 by the main expansion passage passing through the wheel and the second duct 6 by said at least one bypass portion bypassing the wheel.
  • the turbine 2 comprises a housing 2c which has an inlet face 2a and an outlet face 2b.
  • the first and second ducts 4, 6 open on the inlet face 2a of the casing and then be extended in the turbine 2 respectively by the main expansion passage and said at least one bypass portion 8.
  • the main passage of expansion is represented only by its outlet end 4b in Figures 3 and 3a.
  • Said at least one branch portion 8 also comprises at least one output end 8b.
  • the outlet ends 4b and 8b open inside the turbine to the outlet face 2b of the housing 2c.
  • a third duct 9, outside the turbine 2 is connected to the output side 2b of the housing 2c.
  • the third duct 9 evacuates the exhaust gases out of the turbine 2 towards the end of the exhaust system comprising depollution elements 10.
  • a branch portion 8 extending the second duct 6 is integrated in the turbine 2 but is not in exchange for kinetic energy with the wheel of the turbine 2, which provides a discharge effect of the turbine 2 more efficient than the discharge effect obtained with a discharge valve fitted to a standard reference turbocharger.
  • a bypass portion 8 extending the second duct 6 is integrated in the turbine 2 reduces the size of the exhaust system and reduces the material expense for the second conduit 6, the junction of extensions of the first and second ducts 4, 6 being in the turbine 2 and not after the turbine 2, resulting in a shortening of the length of the second duct 6 which does not have to have a length allowing it to bypass the turbine 2 .
  • the rapid control valve 13 can be housed inside the turbine 2 in the at least one branch portion 8 extending in the turbine 2 the second conduit 6
  • said at least one branch portion 8 may comprise one or more exit ends 8a.
  • FIGS. 3 and 3a show an embodiment of a fast regulating valve 13 that is preferred for the present invention, this mainly for the second embodiment of the invention shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 the outlet ends 8a of said at least one branch portion 8a extending in the turbine 2 the second duct 6 are partially open now while in Figure 3a, the outlet ends 8a are kept closed by the rapid control valve 3a .
  • the output ends 8a of said at least one branch portion 8 may be carried by a fixed output disk 27.
  • the control valve 13 may be in the form of a rotating disk 27a which is identical and concentric with the output disc 27 and is applied against it.
  • the shutter disk 27a has at least one through hole for the at least one outlet end 8b, the rotation of the shutter disk 27a at least partially closing said at least one exit end 8b of said at least one portion of 8 in this embodiment, the outlet end 4b of the main expansion passage is in the center of the discs 27, 27a being surrounded by the outlet ends 8b of said at least one bypass portion 8.
  • the rapid control valve 13 is on the flange of the turbine 2 or on the second collector 7 associated with the second duct 6.
  • FIG. alternative it is shown a rapid control valve 13 on its portion bypassing outside the turbine 2 without entering, which is not limiting.
  • the invention also relates to a method of controlling an exhaust of an internal combustion engine assembly of a motor vehicle. The process will hereinafter be described with particular reference to FIGS. 1a, 2 and 4 to 10.
  • the engine assembly comprises a turbocharger comprising a turbine 2 and a compressor 3 and an exhaust system, the engine comprising at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation, three cylinders being shown. Figures 1a and 2.
  • the or each cylinder has first and second outlet passages opening into the exhaust system for exhaust gas exhaust from combustion in the engine.
  • the engine therefore comprises at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation and movable within said at least one cylinder between an innermost position called top dead center and a least internal position called bottom dead center.
  • Each outlet passage is provided with an exhaust valve 19, 19a releasing or closing its passage sequentially by taking an open position or a closed position at an angle of rotation of the crankshaft during a period of time respectively. opening and a closing time, the opening of the second outlet passage being out of phase with the opening of the first outlet passage.
  • This is shown in particular in Figures 5 to 8 while referring to Figures 1a and 2 for references not shown in these figures.
  • an escape phase PHASE ESC is carried out between two predetermined ANGLE VIL crank angle angles.
  • the first and second exhaust valves 19, 19a exhaust the cylinder open respectively according to a valve lift S1 and S2, the valve lift S2 of the second exhaust valve 19a being out of phase with the valve lift S1 of the first exhaust valve 19.
  • the first and second exit passages are respectively opened and when the first and second exhaust valves 19, 19a are closed, the first and second output passages are respectively closed.
  • the exhaust has two gas exhaust flows at the output of the engine, a first flow called exhaust from the first passage of said at least one cylinder passing through the turbine 2 by a partial recovery wheel of an energy contained in the exhaust gas inside the turbine 2 and a second flow called discharge from the second outlet passage of said at least one cylinder joining the first flow downstream of the wheel bypassing it, either by passing outside the turbine as shown in Figure 1a or by passing inside the turbine as shown in Figure 2.
  • the second flow is interrupted at least partially in the exhaust system during at least part of the opening time of the second exhaust valve 19a, this by the valve of rapid control 13 according to the present invention.
  • the fast control valve 13 has an opening time. open valve VO and a closed valve position VF, this in synchronization with the lift S2 of the second exhaust valve 19a.
  • the opening time of the rapid control valve 13 van rap is shorter than the opening time of the exhaust valve 19a, which causes an interruption of the passage of the second flow even when the exhaust valve 19a is open.
  • the second flow is interrupted at least partially as the second exhaust valve 19a is not open. This avoids a continuous opening for the second flow even when the exhaust valve 19a of the at least one cylinder is closed and thus reduce a possible leakage of the second flow by a second exhaust valve 19a closed.
  • the control valve 13 being kept closed by interrupting the second flow in the second duct 6 when the second exhaust valve 19a is closed, it is possible, in a first case, to proceed to an end of the interruption the second stream in the exhaust system. According to an embodiment of the control method according to the present invention, this end may be delayed with respect to the opening of the second exhaust valve 19a. Conversely, in a second case, it is possible to start the interruption of the second flow in the exhaust system in advance with respect to the closure of the second exhaust valve 19a. These two possibilities reduce the opening time for the passage of the second flow with respect to the duration of opening of the second exhaust valve 19a.
  • Figures 4, 4a, 4b respectively show a reduction in the lift time L of the second exhaust valve 19a by interrupting the second flow in the second duct 6 said discharge in the exhaust system of the motor assembly according to the invention, the hatched areas being subtracted from the actual lift time L of the exhaust valve 19a.
  • FIG. 4 corresponds to an opening delay of the second iso-closed discharge discharge duct 6, FIG. 4a to an advance of the closure of the second iso-open discharge duct 6 and FIG. a modification of the opening and closing times of the second discharge duct 6.
  • the second flow is advantageously interrupted outside the exhaust phases, it is therefore possible for the end of the interruption of the second flow to be delayed with respect to the opening of the second exhaust valve 19a and / or that the beginning of the interruption of the second flow in the exhaust system is done in advance with respect to the closing of the second exhaust valve 19a.
  • the combination of a second variable valve exhaust valve 19a via the exhaust camshaft phase shifter and the fast regulation valve 13 makes it possible to generate a law of opening of the second duct 6 with variable width. , that is, variable opening time.
  • the engine control that drives the opening and at least partial closure of the fast control valve 13, the engine control taking into account the engine operating conditions then in force and in particular the beginning and end of phases. exhaust relative to the crankshaft angles.
  • FIG. 9 shows the effect of the present invention for a turbocharged cylinder engine assembly during a four-stroke cycle with the angle of ANGLE VIL crankshaft on the abscissa and, respectively, the control of the valve of FIG. COM VAN REG control, the cylinder pressure upstream of the P CYL AM TURB turbine and the ESCAPE FLOW exhaust flow rate.
  • the curves in full line relate to a motor-controlled supercharging engine assembly according to the state of the art closest to it, called standard turbine, and the dashed curves relate to a motor-driven supercharging engine assembly. with the rapid control valve according to the present invention, said dynamic turbine.
  • FIG. 9 it is shown in FIG. control effect of the rapid control valve 13 during a four-stroke cycle of a supercharged three-cylinder engine, this on a point of engine operation of the type with high load and low engine speed.
  • the dashed curve for the control of the fast regulating valve COM VAN REG there is visible a delayed opening of the quick control valve 13 with respect to the opening of the second exhaust valve 19a, which reduces the effective duration of the flow rate in the second discharge duct 6.
  • the control valve 13 of the flow of the second discharge duct 6 is in the closed position to interrupt the flow therethrough and pass the entire exhaust flow through the first duct 4 through the wheel of the turbine 2 and thus recover a maximum of energy.
  • the rapid control valve 13 of the second conduit 6 can be kept closed for a few milliseconds additional to allow to send more flux through the first duct 4 to the turbine 3.
  • the fast regulating valve 13 is open triggering a fall of the upstream pressure turbine P CYL AM TURB due to the discharge function of the turbine 2 by the second duct 6 or by its extension in the turbine 2, this as soon as the pulsating flow of the engine is low or zero and that the turbine 2 has recovered enough energy.
  • the fast control valve 13 is in the closed position exhaust flow phases to recover the energy of the gas.
  • This rapid control valve 13 moves to the open position in the low-flow phase to considerably increase the overall permeability of the exhaust, to put in communication the upstream and the downstream of the turbine in order to reduce the pressure at the output of the engine.
  • the rapid control valve 13 closes again before the arrival of a new exhaust port and / or a new opening event of the second exhaust valve 19a to ensure that good energy recovery in supercharged zone. It is found that it is now at the opening of the control valve that the discharge function via the second duct 6 discharge of the engine supercharging engine controlled by engine distribution can be achieved because the pressure drop cylinder can not more to be done at the opening of the second exhaust valve 19a but now at the opening of the second conduit 6, now controlled by the high-speed control valve 13.
  • the combination of the opening law of the second exhaust valve 19a or relief valve, which is fixed but of variable phasing with a fast regulating valve 13 makes it possible to further reduce the equivalent width L of the the opening law of the second exhaust valve 19a and its phasage when closing this valve, which provides a very desirable effect of optimizing the performance of the engine assembly, including the torque and the maximum power of the engine mainly at low engine speed. It can be seen on a motor cycle that alternating closed and open positions of fast control valve 13 makes it possible to reduce losses by pumping the motor while optimizing its performance.
  • An EGR line 1 1 may have a tapping on one of the two exhaust ducts to take a portion of the exhaust gas from the duct and a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line 1 1, these gas being then very hot. This stitching can be done through the turbine 2 as shown in Figure 2 but this is not mandatory.

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Abstract

L'invention porte sur un ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur à combustion interne, un système d'échappement avec une turbine (2) étant raccordé au moteur comprenant au moins un cylindre présentant deux passages de sortie, le premier ou le second passage étant muni d'une première ou seconde soupape d'échappement (19a) l'obturant séquentiellement, le premier passage étant relié à un premier conduit (4) d'échappement par la turbine (2) partant du premier collecteur (5) d'échappement en passant par une roue dans la turbine (2) et le second passage à un deuxième conduit (6) de décharge rejoignant le premier conduit (4) en aval de la roue en la contournant. Le deuxième conduit (4) comprend une vanne de régulation rapide (13) interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit (4) pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement (19).

Description

ENSEMBLE MOTEUR TURBOCOMPRESSE A DEUX CONDUITS D'ECHAPPEMENT AVEC VANNE DE REGULATION RAPIDE
[0001 ] La présente invention concerne un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne et un turbocompresseur pour un véhicule automobile, ce système comprenant deux conduits d'échappement avec au moins une vanne de régulation rapide pour au moins un des conduits d'échappement ne passant par une roue de récupération d'énergie dans une turbine du turbocompresseur.
[0002] Un tel système d'échappement est raccordé à une sortie du moteur turbocompressé, aussi appelé moteur suralimenté, pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, ce moteur étant avantageusement mais pas uniquement un moteur à essence à quatre temps.
[0003] La figure 1 montre un ensemble moteur à essence suralimenté selon l'état de la technique le plus proche décrit notamment dans le document WO-A-2009/105463. Un tel ensemble moteur est connu sous la dénomination VEMB, abréviation de l'appellation anglo-saxonne de « Valve Event Modulated Boost », traduite en français par suralimentation contrôlée par distribution moteur. Ce type d'ensemble moteur sera détaillé après la présentation générale d'un moteur suralimenté classique et d'un moteur équipé d'une ligne de recirculation des gaz d'échappement à l'admission du moteur, aussi appelée ligne RGE.
[0004] En se référant à la figure 1 pour une partie des éléments illustrés à cette figure, un moteur à combustion thermique comprend un carter cylindres muni d'au moins un cylindre, avantageusement de plusieurs cylindres et une entrée d'admission d'air ou collecteur d'admission d'air pour le mélange air essence dans chaque cylindre ainsi qu'une sortie de gaz d'échappement résultant de la combustion du mélange dans chaque cylindre. La sortie du moteur est reliée à un collecteur d'échappement 5 alimentant un conduit d'échappement 4, 9 évacuant les gaz d'échappement vers l'extérieur.
[0005] Le fait que deux collecteurs d'échappement 5, 7 avec chacun un conduit d'échappement associé 4, 6 soient montrés pour l'ensemble moteur à la figure 1 n'est pas applicable à tout ensemble moteur turbocompressé, un tel moteur ne comprenant généralement qu'un seul collecteur 5 et un seul conduit d'échappement 4, 9 qui passe par une turbine 2. [0006] Le moteur turbocompressé comprend une turbine 2 et un compresseur 3. La turbine 2 est disposée en aval du collecteur 5 d'échappement dans le conduit d'échappement 4 tandis que le compresseur 3 est disposé en amont du collecteur d'admission d'air au moteur. La turbine 2 comprend une roue de turbine récupérant au moins partiellement une énergie cinétique créée dans les gaz d'échappement le traversant, l'organe rotatif ou roue de la turbine étant mis en rotation par les gaz d'échappement quittant le collecteur d'échappement. La turbine 2 entraîne le compresseur 3 en étant solidaire de celui-ci par un axe, le compresseur 3 étant traversé par de l'air frais destiné à alimenter en air le moteur, air que le compresseur 3 comprime. [0007] A la sortie du compresseur 3, l'air qui est alors dénommé air de suralimentation est amené par la ligne d'alimentation en air vers un refroidisseur d'air de suralimentation 25 pour refroidir l'air sortant du compresseur 3. Sur cette ligne est aussi positionnée une vanne papillon 26 régulant le débit d'air dans le collecteur d'admission d'air du moteur formant l'entrée d'air du moteur. [0008] Du côté de l'échappement de l'ensemble moteur 1 , à la sortie de la turbine 2, les gaz d'échappement évacués du moteur pénètrent dans le conduit d'échappement 9 du véhicule automobile après avoir traversé la turbine 2 puis traversent des moyens de dépollution 10 des gaz d'échappement, par exemple un ou des catalyseurs, notamment d'oxydation, de réduction ou trois voies associés ou non avec un filtre à particules. Un système de réduction catalytique sélective ou système RCS peut aussi être prévu dans le conduit d'échappement 9.
[0009] Il est aussi fréquent de munir un ensemble moteur d'une ligne de recirculation des gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur, aussi dénommée ligne RGE, une telle ligne étant référencée 1 1 à la figure 1 . Il est en effet connu pour des moteurs thermiques à allumage commandé et à allumage par compression de faire recirculer les gaz d'échappement vers l'admission d'air du moteur thermique pour réduire les émissions d'oxydes d'azote. Un tel système est aussi connu sous l'acronyme anglo-saxon de EGR pour « Exhaust Gas recirculation » ce qui signifie Recirculation des Gaz à l'Echappement.
[0010] Une ligne RGE 1 1 présente un piquage 12 sur le conduit d'échappement pour prélever une partie des gaz d'échappement de ce conduit ainsi qu'un refroidisseur 23 des gaz d'échappement traversant cette ligne 1 1 , ces gaz étant alors très chauds. La ligne RGE 1 1 débouche sur l'admission d'air en amont du compresseur 3 qu'elle alimente. Une vanne 24 dite vanne RGE équipe la ligne RGE 1 1 , avantageusement en aval du refroidisseur 23 RGE dans le sens d'écoulement des gaz de recirculation afin d'ouvrir ou de fermer la circulation des gaz vers l'admission.
[001 1 ] Pour tout type de ligne RGE 1 1 , la recirculation des gaz d'échappement vers l'admission d'air du moteur thermique permet d'améliorer le rendement thermodynamique du moteur du fait de la réduction des transferts thermiques grâce à la réintroduction de gaz recyclés par la ligne RGE 1 1 dans le collecteur d'admission. Une telle recirculation peut permettre aussi une diminution de l'enrichissement lié à la température d'échappement et une diminution des pertes par pompage quand le moteur est associé à un turbocompresseur. [0012] En ce qui concerne la diminution des pertes par pompage, ceci n'a pas donné entièrement satisfaction et les phénomènes de pompage perdurent toujours dans la turbine 2. Il a été proposé d'utiliser une soupape de décharge à l'intérieur de la turbine. Il a alors été proposé un système d'échappement pour un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur à deux conduits d'échappement comme montré à la figure 1 .
[0013] Le moteur à combustion thermique faisant partie de l'ensemble 1 dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur présente au moins un cylindre, à la figure 1 trois cylindres. Chaque cylindre du moteur est muni d'une soupape d'admission et de deux soupapes d'échappement. Ces soupapes d'échappement sont associées sélectivement à un premier ou à un second passage de sortie dans chaque cylindre et ouvrent et ferment sélectivement leur passage associé.
[0014] Il en va de même pour la soupape d'admission associée à un passage d'entrée dans chaque cylindre. Les deux passages de sortie de chaque cylindre qui sont fermés et ouverts séquentiellement par leur soupape d'échappement associée débouchent sur un collecteur 5, 7 d'échappement différent alimentant chacun un conduit 4, 6 d'échappement dédié, les deux conduits 4, 6 d'échappement ne suivant pas le même parcours comme il va être détaillé ci-après. Le premier passage d'échappement de chaque cylindre est relié au premier collecteur 5 et le second passage d'échappement est relié au second collecteur 7. [0015] Un ensemble moteur 1 dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprend donc un premier conduit 4 dit d'échappement par la turbine 2 partant d'un premier collecteur 5 d'échappement et un deuxième conduit 6 dit de décharge partant d'un second collecteur 7 d'échappement, les collecteurs 5, 7 d'échappement étant reliés chacun respectivement à une des deux séries de premiers ou seconds passages d'échappement munis de leurs soupapes d'échappement fournies pour chaque cylindre.
[0016] Le premier conduit 4 aboutit à une face d'entrée de la turbine 2 du turbocompresseur en étant prolongé par un passage principal de détente à l'intérieur de la turbine 2 en logeant une roue de turbine permettant de récupérer l'énergie cinétique contenue dans les gaz d'échappement le traversant. Le deuxième conduit 6 contourne la turbine 2 sans y pénétrer mais rejoint plus en aval de la turbine 2 un troisième conduit 9 extérieur à la turbine 2 et connecté à une face de sortie de la turbine 2 pour l'évacuation des gaz d'échappement du passage principal de détente ayant été en échange d'énergie avec la roue de turbine. Il n'existe donc qu'un seul et unique conduit 9 d'échappement traversant des éléments de dépollution 10 placés en fin de système d'échappement. Il s'ensuit que, dans un tel ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon l'état de la technique, le deuxième conduit 6 n'a pas de prolongation pénétrant dans la turbine 2. [0017] La fonction du premier conduit 4 dit conduit d'échappement par turbine est de permettre à un premier flux de gaz d'échappement de traverser la turbine 2 et son organe rotatif récupérateur d'énergie sous forme d'une roue pour fournir de la puissance au compresseur 3. La fonction du deuxième conduit 6 dit conduit de décharge et alimenté par un second collecteur 7 d'échappement, différent et indépendant du premier collecteur 5 d'échappement du premier conduit 4, est de permettre à un second flux de gaz d'échappement indépendant et différent du premier flux de contourner la turbine 2 et notamment sa roue et donc de décharger la turbine 2 du flux total de gaz d'échappement en diminuant le débit de gaz d'échappement la traversant par soustraction du second flux au flux total. [0018] Ceci permet de décharger et/ou contrôler la puissance de la turbine, comme le ferait en condition de fonctionnement classique de régulation de la charge moteur une soupape de décharge, élément connu précédemment de l'état de la technique pour un moteur turbocompressé. Cela permet notamment d'éviter le phénomène de pompage du moteur dû essentiellement à l'effort de transvasement des gaz échappement (l'énergie que le moteur délivre pour expulser les gaz échappement via la monté du piston pendant la phase échappement), ce qui a pour conséquence un mauvais retour des gaz chauds vers l'entrée d'air d'admission.
[0019] Pour un moteur turbocompressé classique, une soupape de décharge qui peut être interne ou externe à la turbine sert à limiter la pression des gaz d'échappement sur la roue de la turbine du turbocompresseur en ouvrant une dérivation des gaz d'échappement afin qu'ils ne passent plus par la turbine et sa roue. Une limitation de la vitesse de la roue de la turbine est donc obtenue, ce qui limite aussi la vitesse de rotation de la roue prévue dans le compresseur en étant solidaire de la roue de la turbine, d'où aussi une limitation de la compression de l'air d'admission.
[0020] Une soupape de décharge associée à une turbine pour la régulation du flux de gaz d'échappement la traversant n'est plus nécessaire avec un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur présentant deux conduits d'échappement partant chacun d'un collecteur d'échappement respectif. [0021 ] Ainsi, un tel ensemble moteur permet d'améliorer l'efficacité du cycle moteur par la réduction du pompage moteur pendant la phase d'échappement d'un cycle quatre- temps, ce qui a des répercussions favorables sur la consommation du moteur. Un meilleur contrôle de l'énergie récupérée par la turbine est donc effectué, ce qui implique une meilleure gestion de la charge du moteur. [0022] Cependant, sur le ou chaque cylindre, l'ouverture de la soupape d'échappement reliée indirectement au deuxième conduit 6 se produit très souvent après l'ouverture de la soupape d'échappement du même cylindre reliée au premier conduit 4 et toujours pendant la phase d'échappement du cycle quatre-temps du moteur, même sur le phasage le plus en retard de l'ouverture de la soupape d'échappement reliée au deuxième conduit 6. Il se produit ainsi une période de temps pour lequel les deux soupapes d'échappement sont ouvertes en même temps, ce qui rend la fonction du deuxième conduit 6 de décharge toujours opérationnelle, alors que ceci peut être défavorable dans certaines conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 .
[0023] Ceci est donc désavantageux par exemple sur des points de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 correspondant à des points de fonctionnement d'un turbocompresseur avec soupape de décharge fermée, notamment des points à faible régime moteur et pleine charge, pour lesquels points, dans l'état de la technique relatif à un turbocompresseur avec soupape de décharge, la fermeture de la soupape de décharge dans une turbine classique est nécessaire pour maximiser la puissance à la turbine 2. [0024] Au contraire, le deuxième conduit 6 de décharge du système d'échappement dans un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur peut ne pas être fermé, alors qu'il y aurait intérêt à faire passer tout le débit de gaz d'échappement au travers de la turbine 2 par sa roue, donc par le premier conduit 4 dit d'échappement par turbine.
[0025] Ainsi, l'ouverture en permanence du deuxième conduit 6 de décharge diminue la puissance disponible à la turbine 2, du fait d'un plus faible débit de gaz traversant la roue de la turbine 2, ce qui se traduit par une dégradation de la réponse du moteur, notamment en conditions transitoires et en régime stabilisé. Une telle ouverture en permanence du deuxième conduit 6 n'est donc pas préférée et il convient d'y remédier dans certaines conditions de fonctionnement de l'ensemble moteur 1 .
[0026] Inversement, il en va de même pour le premier conduit 4 traversant la turbine 2. Il serait avantageux que ce premier conduit 4 d'échappement par turbine puisse par exemple être fermé ou avoir un débit réduit dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, notamment mais pas limitativement quand il est nécessaire de chauffer des éléments de dépollution 10 en aval de la turbine 2 dans le système d'échappement qui ont besoin d'atteindre une température minimale pour assurer une dépollution optimale. [0027] Le document FR-A-2 835 882 divulgue pour un ensemble moteur avec un système à deux conduits d'échappement reliés respectivement à une série de premières soupapes et de secondes soupapes d'échappement, chaque cylindre du moteur présentant une première et une seconde soupape d'échappement fermant un des deux passages de sortie que comprend chaque cylindre. Ce document divulgue des moyens de fermeture d'au moins une série des deux soupapes selon des conditions de fonctionnement du moteur alors en vigueur. Il s'ensuit que l'interruption du flux de gaz d'échappement se fait au moteur en agissant sur une des deux soupapes d'échappement que compte le cylindre et non dans les conduits d'échappement, ce qui pose un problème sur la façade de sortie du moteur et ce qui est relativement complexe à mettre en œuvre. [0028] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de pouvoir contrôler le débit dans l'un des deux conduits ou dans les deux conduits d'un ensemble moteur dit à suralimentation contrôlée par distribution moteur à deux conduits d'échappement de manière simple et efficace directement dans le système d'échappement selon les conditions de fonctionnement alors en vigueur de l'ensemble moteur, cette régulation se faisant notamment lors des phases d'échappement du moteur.
[0029] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, et un système d'échappement, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation, ledit au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, les passages de sortie étant munis respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement, libérant, lors d'une phase d'échappement, ou obturant son passage séquentiellement en prenant une position d'ouverture ou une position de fermeture selon un angle de rotation du vilebrequin pendant respectivement une durée d'ouverture et une durée de fermeture, l'ouverture du second passage de sortie étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage de sortie, l'échappement présentant deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur, un premier flux d'échappement par turbine provenant du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre traversant la turbine logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement et un second flux de décharge provenant du second passage de sortie rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, caractérisé en ce que le second flux est interrompu au moins partiellement pour chaque phase d'échappement dans le système d'échappement pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement.
[0030] L'effet technique est d'obtenir une modulation qui va jusqu'à une désactivation du second flux traversant le conduit dit de décharge contournant la turbine ceci à chaque phase d'échappement d'un ou du cylindre du moteur faisant partie de l'ensemble moteur, donc dans un intervalle d'un cycle moteur. Ceci permet d'améliorer la réponse du moteur en conditions stabilisées et transitoires, notamment sous situation de vie transitoire à pleine charge et bas régime. [0031 ] Lorsque la seconde soupape d'échappement s'ouvre pendant une phase d'échappement, il peut être obtenu par une vanne de régulation rapide disposée sur le deuxième conduit du système d'échappement ou, le cas échéant, sur une prolongation du deuxième conduit dans la turbine, que le second flux soit interrompu au moins partiellement dans le système d'échappement pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement, ceci par exemple pendant quelques millisecondes additionnelles afin de permettre d'envoyer davantage de débit à la roue de la turbine par le passage principal de détente prolongeant dans la turbine le premier conduit relié à la première soupape d'échappement. [0032] Ensuite, la vanne de régulation rapide est réouverte toujours pendant le temps d'ouverture de la seconde soupape d'échappement lors d'une même phase d'échappement, ce qui a pour conséquence de faire chuter la pression en amont de la turbine par le passage du second flux dans le deuxième conduit, ceci lorsque le débit pulsatoire du moteur est faible voir nul et que la turbine a récupéré assez d'énergie. Lorsqu'une demande de puissance est toujours valide, la vanne de régulation rapide peut rester fermée pour que seul le premier conduit soit traversé par un flux.
[0033] Avantageusement, le second flux est maintenu interrompu au moins partiellement tant que la seconde soupape d'échappement dudit au moins un cylindre n'est pas ouverte, une fin de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se faisant avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement ou un début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se faisant avec avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape d'échappement.
[0034] Avantageusement, la fin de l'interruption du second flux se fait avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement et le début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se fait avec avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape d'échappement.
[0035] L'invention concerne aussi un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne, un système d'échappement avec une turbine d'un turbocompresseur comportant aussi un compresseur pour la mise en œuvre d'un tel procédé, le système d'échappement étant raccordé au moteur, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le premier passage de sortie étant muni d'une première soupape d'échappement et le second passage de sortie d'une seconde soupape d'échappement l'ouvrant, lors d'une phase d'échappement, et l'obturant séquentiellement, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur, le système comprenant un premier conduit d'échappement par la turbine partant du premier collecteur d'échappement et un deuxième conduit de décharge partant du second collecteur d'échappement, la turbine étant munie en son intérieur d'un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine et le premier conduit débouchant dans le passage principal de détente, le deuxième conduit contournant la roue de la turbine, caractérisé en ce que le deuxième conduit comprend une vanne de régulation rapide interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement lors de chaque phase d'échappement.
[0036] Il était connu de fermer un des premier et deuxième conduits avec une vanne de régulation. Ceci n'était cependant pas synchronisé avec des phases d'échappement du moteur, ce qui ne permettait pas de bien contrôler les premier et second flux émis à travers respectivement le premier et le second passage de sortie dudit au moins un cylindre du moteur. Avec l'utilisation d'une vanne de régulation rapide, la fermeture de la vanne peut se faire pendant une partie du temps d'ouverture des soupapes d'échappement et assurer un meilleur contrôle des flux émis dans le système d'échappement.
[0037] Avantageusement, la vanne de régulation présente une forme de soupape à boisseau.
[0038] Avantageusement, la turbine est munie d'un carter l'entourant, le premier conduit débouchant dans le passage principal de détente par une face d'entrée du carter et le deuxième conduit débouche par la face d'entrée du carter dans au moins une portion de dérivation interne au carter contournant le passage principal de détente, le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation se rejoignant à une face de sortie du carter, le système d'échappement comprenant un troisième conduit extérieur à la turbine en étant relié à la face de sortie du carter de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine.
[0039] Avantageusement, la vanne de régulation rapide est logée à l'intérieur de la turbine dans ladite au moins une portion de dérivation prolongeant le deuxième conduit.
[0040] Avantageusement, la vanne de régulation rapide se trouve à au moins une extrémité de sortie de ladite au moins une portion de dérivation prolongeant le deuxième conduit.
[0041 ] Avantageusement, ladite au moins une extrémité de sortie de ladite au moins une portion de dérivation est portée par un disque de sortie fixe, la vanne de régulation étant sous la forme d'un disque d'obturation rotatif, identique et concentrique au disque de sortie en étant appliqué contre celui-ci, le disque d'obturation présentant au moins un orifice de passage pour ladite au moins une extrémité de sortie, la rotation du disque d'obturation obturant au moins partiellement ladite au moins une extrémité de sortie de ladite au moins une portion de dérivation portée par le disque de sortie. [0042] Avantageusement, la turbine présente une bride directement connectée aux premier et second collecteurs, par laquelle bride passent les premiers et second conduits la vanne de régulation rapide se trouvant sur la bride de la turbine ou sur le second collecteur associé au deuxième conduit. [0043] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement partant de l'état de la technique le plus proche,
- la figure 1 a est une représentation schématique d'un ensemble moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement, le deuxième conduit présentant une vanne de régulation rapide selon un premier mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un ensemble moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement conformément à un autre mode de réalisation selon la présente invention, la turbine étant traversée par les deux conduits et le deuxième conduit présentant une vanne de régulation rapide,
- les figures 3 et 3a illustrent diverses positions d'un disque d'obturation faisant office de vanne de régulation rapide des extrémités de sortie d'au moins une portion de dérivation traversant la turbine, les extrémités de sortie étant réparties sur un disque de sortie, cette turbine étant intégrée dans le système d'échappement de l'ensemble moteur selon la présente invention,
- les figures 4, 4a, 4b illustrent les limitations relatives des levées d'une seconde soupape d'échappement obtenues par une vanne de régulation rapide dans un ensemble moteur selon la présente invention, à ces figures la vanne rapide respectivement ouvrant avec retard, fermant avec avance, ainsi qu'ouvrant avec retard et fermant avec avance par rapport à la levée de la seconde soupape d'échappement, ce qui limite le temps d'ouverture du passage associé à la seconde soupape d'échappement,
- les figures 5 à 8 illustrent des levées respective des première et seconde soupapes en fonction de l'angle de vilebrequin, ainsi que diverses positions d'ouverture et de fermeture de la vanne de régulation rapide se trouvant sur le deuxième conduit dit de décharge, - la figure 9 illustre des courbes en traits pleins obtenues pour un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur contrôle pour une turbine de référence de l'état de la technique et des courbes en traits pointillés obtenues pour un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur selon la présente invention, ceci pour un cycle quatre temps sur un moteur trois cylindres turbocompressé.
[0044] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
[0045] Dans ce qui suit les mots aval et amont sont à prendre dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement hors du moteur ou à nouveau vers l'entrée du moteur pour la ligne de recirculation, un élément dans le système d'échappement en aval du moteur étant plus éloigné du moteur qu'un autre élément se trouvant en amont de l'élément. Ce qui est appelé ensemble moteur comprend le moteur thermique de même que ses auxiliaires pour l'admission d'air dans le moteur et pour l'échappement des gaz hors du moteur, un turbocompresseur faisant aussi partie de l'ensemble moteur, la turbine étant comprise dans le système d'échappement de l'ensemble moteur.
[0046] En se référant aux figures 1 a et 2 qui représente deux modes alternatifs conformes à la présente invention, celles-ci concernent un ensemble moteur 1 à combustion interne à suralimentation contrôlée par distribution moteur.
[0047] L'ensemble moteur 1 comprend un moteur à combustion interne, un turbocompresseur comportant une turbine 2 et un compresseur 3 et un système d'échappement raccordé à une sortie du moteur pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur.
[0048] Le moteur de l'ensemble moteur comprend au moins un cylindre, aux figures trois cylindres, chaque cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur. Le premier passage de sortie est muni d'une première soupape d'échappement 19 et le second passage de sortie est muni d'une seconde soupape d'échappement 19a l'obturant séquentiellement. Chaque première ou seconde soupape d'échappement 19, 19a comprend des moyens d'activation 20, 20a respectif. [0049] Le système d'échappement comprend un premier conduit 4 dit d'échappement par la turbine 2 partant d'un premier collecteur 5 d'échappement et un deuxième conduit 6 dit de décharge partant d'un second collecteur 7 d'échappement. Les premier et second collecteurs 5, 7 sont reliés à la sortie du moteur à combustion interne pour la canalisation des gaz d'échappement par les premier et deuxième conduits 4, 6, le premier passage de sortie dudit au moins un cylindre étant relié au premier collecteur 5 tandis que le second passage de sortie est relié au second collecteur 7. Quand le moteur comprend plus d'un cylindre, comme c'est fréquemment le cas, c'est la série des premiers passages provenant d'un cylindre respectif qui est reliée au premier collecteur 5 tandis que la série des seconds passages provenant d'un cylindre respectif est reliée au second collecteur 7.
[0050] La turbine 2, présente dans le système d'échappement, est munie d'une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement le traversant, le premier conduit 4 traversant la roue et le deuxième conduit 6 rejoignant le premier conduit 4 en aval de la roue en la contournant 2. A la figure 1 a, le deuxième conduit 6 ne pénètre pas dans la turbine 2 donc contourne la roue de la turbine à l'extérieur de la turbine 2 tandis qu'à la figure 2 le deuxième conduit 6 est prolongé dans la turbine 2 par au moins une portion de dérivation 8a contournant la roue de la turbine 2 à l'intérieur de la turbine 2. Ce dernier mode de réalisation est préféré et sera ultérieurement plus amplement détaillé.
[0051 ] Selon l'invention, comme montré dans deux modes de réalisation aux figures 1 a et 2, le deuxième conduit 4 comprend une vanne de régulation rapide 13 interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit 4 pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la soupape d'échappement 19a quand il n'y a qu'un cylindre et de chaque soupape d'échappement 19a des cylindres quand il y a plus d'un cylindre.
[0052] Il est donc possible d'interrompre le second flux traversant le deuxième conduit sans exercer aucune action supplémentaire sur la soupape d'échappement 19a dudit au moins un cylindre ou sur la série des secondes soupapes 19 d'échappement alimentant le second collecteur 7 d'échappement quand le moteur comprend plusieurs cylindres. La vanne de régulation 13 est dite rapide car pouvant s'ouvrir durant la plage d'ouverture de la ou de chaque soupape d'échappement 19a durant un cycle moteur, ce qui exige un actionnement très rapide de la vanne de régulation 13, par exemple de l'ordre du temps d'un cycle moteur divisé par le nombre de cylindres (10 ms sur un moteur équipé de trois cylindres).
[0053] Son fonctionnement ne s'apparente donc pas au fonctionnement de n'importe quelle vanne de régulation intégrée dans le deuxième conduit 6 qui ne suit pas les phases d'échappement pour son ouverture ou fermeture. Une telle vanne de régulation selon l'état de la technique peut être ouverte ou fermée sans nécessiter l'association avec un actionneur rapide comme le requiert une vanne de régulation rapide 13 utilisée dans la présente invention. Au contraire dans la présente invention, la vanne de régulation rapide 13 est associée à un actionneur rapide mécanique, hydraulique, électrique ou électromagnétique.
[0054] La vanne de régulation rapide 13 selon la présente invention peut présenter n'importe quelle forme appropriée, par exemple sans que cela soit limitatif une forme de soupape à boisseau. [0055] Comme il peut être vu à la figure 2, qui illustre une forme préférentielle de réalisation de l'invention, le deuxième conduit 6 peut être prolongé dans la turbine 2 par au moins une portion de dérivation 8 contournant la roue. Dans ce cas, le premier conduit 4 est prolongé dans la turbine 2 par le passage principal de détente passant par la roue et le deuxième conduit 6 par ladite au moins une portion de dérivation contournant la roue. [0056] Avantageusement, la turbine 2 comprend un carter 2c qui présente une face d'entrée 2a et une face de sortie 2b. Les premier et deuxième conduits 4, 6 débouchent sur la face d'entrée 2a du carter pour être ensuite prolongés dans la turbine 2 respectivement par le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation 8. [0057] Le passage principal de détente n'est représenté que par son extrémité de sortie 4b aux figures 3 et 3a. Ladite au moins une portion de dérivation 8 comprend aussi au moins une extrémité de sortie 8b. Les extrémités de sortie 4b et 8b débouchent à l'intérieur de la turbine à la face de sortie 2b du carter 2c. Un troisième conduit 9, extérieur à la turbine 2, est connecté à la face sortie 2b du carter 2c. Le troisième conduit 9 évacue les gaz d'échappement hors de la turbine 2 vers la fin du système d'échappement comprenant des éléments de dépollution 10.
[0058] Ainsi, une portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 est intégrée dans la turbine 2 mais n'est pas en échange d'énergie cinétique avec la roue de la turbine 2, ce qui procure un effet de décharge de la turbine 2 plus efficace encore que l'effet de décharge obtenu avec une soupape de décharge équipant un turbocompresseur classique de référence. [0059] De plus, le fait qu'une portion de dérivation 8 prolongeant le deuxième conduit 6 soit intégrée dans la turbine 2 diminue l'encombrement du système d'échappement et réduit la dépense en matière pour le deuxième conduit 6, la jonction des prolongations des premier et deuxième conduits 4, 6 se faisant dans la turbine 2 et non après la turbine 2, d'où un raccourcissement de la longueur du deuxième conduit 6 qui n'a pas à présenter une longueur lui permettant de contourner la turbine 2.
[0060] Dans cette forme de réalisation, sans que cela soit obligatoire, la vanne de régulation rapide 13 peut être logée à l'intérieur de la turbine 2 dans ladite au moins une portion de dérivation 8 prolongeant dans la turbine 2 le deuxième conduit 6. Par exemple sans que cela soit limitatif, ladite au moins une portion de dérivation 8 peut comporter une ou plusieurs extrémités de sortie 8a.
[0061 ] Les figures 3 et 3a montrent un mode de réalisation d'une vanne de régulation rapide 13 préférentiel pour la présente invention, ceci principalement pour le deuxième mode de réalisation de l'invention montré à la figure 2. A la figure 3, les extrémités de sortie 8a de ladite au moins une portion de dérivation 8a prolongeant dans la turbine 2 le deuxième conduit 6 sont partiellement maintenant ouvertes tandis qu'à la figure 3a, les extrémités de sortie 8a sont maintenues fermées par la vanne de régulation rapide 3a.
[0062] Les extrémités de sortie 8a de ladite au moins une portion de dérivation 8 peuvent être portées par un disque de sortie 27 fixe. Dans ce cas, la vanne de régulation 13 peut être sous la forme d'un disque d'obturation 27a rotatif, identique et concentrique au disque de sortie 27 en étant appliqué contre celui-ci. Le disque d'obturation 27a présente au moins un orifice de passage pour ladite au moins une extrémité de sortie 8b, la rotation du disque d'obturation 27a obturant au moins partiellement ladite au moins une extrémité de sortie 8b de ladite au moins une portion de dérivation 8 portée par le disque de sortie 27. Dans cette forme de réalisation, l'extrémité de sortie 4b du passage principal de détente se trouve au centre des disques 27, 27a en étant entourée par les extrémités de sortie 8b de ladite au moins une portion de dérivation 8.
[0063] Dans un autre possible positionnement de la vanne de régulation rapide non limitée à la forme de réalisation montrée à la figure 1 a mais valable pour toutes les formes de réalisation du deuxième conduit 6 et notamment à celle de la figure 2, quand la turbine 2 présente une bride directement connectée aux premier et second collecteurs 5, 7, la vanne de régulation rapide 13 se trouve sur la bride de la turbine 2 ou sur le second collecteur 7 associé au deuxième conduit 6. A la figure 1 a, en alternative, il est montré une vanne de régulation rapide 13 sur sa portion contournant de l'extérieur la turbine 2 sans y pénétrer, ce qui n'est pas limitatif.
[0064] L'invention concerne aussi un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le procédé va être ci- après décrit en se référant particulièrement aux figures 1 a, 2 et 4 à 10.
[0065] Comme précédemment mentionné, l'ensemble moteur comprend un turbocompresseur comportant une turbine 2 et un compresseur 3 et un système d'échappement, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation, trois cylindres étant montrés aux figures 1 a et 2. Le ou chaque cylindre présente des premier et second passages de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur. Le moteur comprend donc au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation et mobile à l'intérieur dudit au moins un cylindre entre une position la plus interne dite point mort haut et une position la moins interne dite point mort bas. [0066] Chaque passage de sortie est muni d'une soupape d'échappement 19, 19a libérant ou obturant son passage séquentiellement en prenant une position d'ouverture ou une position de fermeture selon un angle de rotation du vilebrequin pendant respectivement une durée d'ouverture et une durée de fermeture, l'ouverture du second passage de sortie étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage de sortie. [0067] Ceci est notamment montré aux figures 5 à 8 tout en se référant aux figures 1 a et 2 pour des références non montrées à ces figures. Par rapport à un cycle quatre temps, entre un point mort haut PMH et un point mort bas PMB, il est procédé à une phase d'échappement PHASE ECHAP entre deux angles vilebrequin ANGLE VIL prédéterminés. Lors de cette phase d'échappement PHASE ECHAP, les première et seconde soupapes 19, 19a d'échappement que compte le cylindre s'ouvrent respectivement selon une levée de soupape S1 et S2, la levée de soupape S2 de la seconde soupape d'échappement 19a étant déphasée en retard par rapport à la levée de soupape S1 de la première soupape d'échappement 19. Quand les première et seconde soupapes 19, 19a d'échappement sont ouvertes, les premier et second passages de sortie sont respectivement ouverts et quand les première et seconde soupapes 19, 19a d'échappement sont fermées, les premiers et second passages de sortie sont respectivement fermés.
[0068] L'échappement présente deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur, un premier flux dit d'échappement provenant du premier passage dudit au moins un cylindre traversant la turbine 2 par une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement à l'intérieur de la turbine 2 et un second flux dit de décharge provenant du second passage de sortie dudit au moins un cylindre rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, soit en passant à l'extérieur de la turbine comme montré à la figure 1 a soit en passant à l'intérieur de la turbine comme montré à la figure 2.
[0069] Conformément au procédé selon l'invention, le second flux est interrompu au moins partiellement dans le système d'échappement pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a, ceci par la vanne de régulation rapide 13 selon la présente invention.
[0070] En regard des figures 4, 4a, 4b et 5 à 9 complétées par les figures 1 a et 2 pour les références 13 et 19a, la vanne de régulation rapide 13 présente une durée d'ouverture Plage van rap entre une position de vanne ouverte VO et une position de vanne fermée VF, ceci en synchronisation avec la levée S2 de la seconde soupape d'échappement 19a. La durée d'ouverture Plage van rap de la vanne de régulation rapide 13 est plus courte que la durée d'ouverture de la soupape d'échappement 19a, ce qui provoque une interruption du passage du second flux même quand la soupape d'échappement 19a est ouverte.
[0071 ] Avantageusement, le second flux est interrompu au moins partiellement tant que la seconde soupape d'échappement 19a n'est pas ouverte. Ceci permet d'éviter une ouverture continue pour le second flux même quand la soupape d'échappement 19a dudit au moins un cylindre est fermée et donc de réduire une possible fuite du second flux par une second soupape d'échappement 19a fermée.
[0072] Cela permet principalement, si désiré, de réduire le second flux quand la seconde soupape d'échappement 19a est ouverte en ne lui laissant tout au plus qu'une faible perméabilité FAIBLE PERM comme montré à la figure 7. Il est aussi possible de réduire le débit du second flux traversant le deuxième conduit 6 quand la vanne de régulation rapide 13 est ouverte en diminuant son ouverture VO en dessous d'une ouverture maximale VOmax, cette réduction de la perméabilité du deuxième conduit 6 par la vanne de régulation rapide 13 étant référencée Réd perm 6 à la figure 7.
[0073] La vanne de régulation 13 étant maintenue fermée en interrompant le second flux dans le deuxième conduit 6 quand la seconde soupape d'échappement 19a est fermée, il est possible, dans un premier cas, de procéder à une fin de l'interruption du second flux dans le système d'échappement. Selon un mode de réalisation du procédé de commande conforme à la présente invention, cette fin peut se faire avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a. Inversement, dans un second cas, il est possible de procéder à un début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement en avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape d'échappement 19a. Ces deux possibilités diminuent la durée d'ouverture pour le passage du second flux par rapport à la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a.
[0074] Dans le premier cas, comme montré aux figures 5 à 7, il existe une période de temps référencée DESD de désactivation temporaire du deuxième conduit 6 de décharge au début de l'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a. Dans le second cas, comme montré aux figures 5, 7 et 8, il existe une période de temps référencée DESF de désactivation temporaire du deuxième conduit 6 de décharge à la fin de l'ouverture de la soupape d'échappement 19a. [0075] Combiner les deux modes de réalisation selon les premier et second cas est aussi possible, comme montré aux figures 5 et 7, avec désactivation temporaire du deuxième conduit de décharge en début et fin d'ouverture DESD, DESF de la seconde soupape d'échappement 19a.
[0076] Les figures 4, 4a, 4b montrent respectivement une réduction de la durée de levée L de la seconde soupape d'échappement 19a par interruption du second flux dans le deuxième conduit 6 dit de décharge dans le système d'échappement de l'ensemble moteur selon l'invention, les zones hachurées étant soustraites de la durée réelle de levée L de la soupape d'échappement 19a.
[0077] A la figure 4, la désactivation temporaire du deuxième conduit de décharge a lieu en début d'ouverture de la seconde soupape 19a, à la figure 4a en fin d'ouverture et à la figure 4b en début et en fin d'ouverture. La figure 4 correspond à un retard d'ouverture du deuxième conduit 6 de décharge à iso-position de fermeture, la figure 4a à une avance de la fermeture du deuxième conduit 6 de décharge à iso-position d'ouverture et la figure 4b à une modification des instants d'ouverture et de fermeture du deuxième conduit 6 de décharge. Comme le second flux est avantageusement interrompu hors des phases d'échappement, il est donc possible que la fin de l'interruption du second flux se fasse avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a et/ou que le début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se fasse avec avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape d'échappement 19a. [0078] La combinaison d'une seconde soupape d'échappement 19a à calage variable via le déphaseur d'arbre à cames d'échappement et la vanne de régulation rapide 13 permet de générer une loi d'ouverture du deuxième conduit 6 à largeur variable, c'est-à- dire à temps d'ouverture variable. C'est avantageusement le contrôle moteur qui pilote l'ouverture et la fermeture au moins partielle de la vanne de régulation rapide 13, le contrôle moteur prenant en compte par ailleurs les conditions de fonctionnement moteur alors en vigueur et notamment les débuts et fins de phases d'échappement par rapport aux angles de vilebrequin.
[0079] La figure 9 montre l'effet de la présente invention pour un ensemble moteur à cylindres turbocompressé lors d'un cycle à quatre temps avec en abscisse l'angle de vilebrequin ANGLE VIL et en ordonnée respectivement, la commande de la vanne de régulation COM VAN REG, la pression cylindre en amont de la turbine P CYL AM TURB et le débit échappement DEBIT ECHAP. Les courbes en trait plein sont relatives à un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon l'état de la technique le plus proche, dit à turbine standard, et les courbes en pointillés sont relatives à un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur avec la vanne de régulation rapide selon la présente invention, dit à turbine dynamique.
[0080] Dans ce qui suit, pour plus de clarté, il sera aussi fait référence aux figures 1 a et 2, 3 à 8 pour les références qui ne sont pas à la figure 9. A la figure 9, il est montré l'effet de pilotage de la vanne de régulation rapide 13 lors d'un cycle à quatre temps d'un moteur trois cylindres suralimenté, ceci sur un point de fonctionnement moteur du type à forte charge et à régime moteur faible. Sur la courbe en pointillés pour la commande de la vanne de régulation rapide COM VAN REG, il est visible une ouverture retardée de la vanne de régulation rapide 13 par rapport à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a, ce qui réduit la durée effective du débit de flux dans le deuxième conduit 6 de décharge.
[0081 ] Cette réduction conduit à une réduction RED de la contrepression d'échappement pour la pression cylindre en amont de la turbine P CYL AM TURB lors de la phase non débitante à la turbine PND TURB sans réduire le débit d'échappement total DEBIT ECHAP.
[0082] En début de phase d'échappement, la vanne de régulation 13 du débit du deuxième conduit 6 de décharge est en position fermée pour interrompre le flux le traversant et faire passer tout le flux d'échappement par le premier conduit 4 à travers la roue de la turbine 2 et récupérer ainsi un maximum d'énergie. Selon la présente invention, dans le mode concernant un maintien de l'interruption en début d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a, lorsque cette seconde soupape 19a s'ouvre, la vanne de régulation rapide 13 du deuxième conduit 6 peut être maintenue fermée pendant quelques millisecondes additionnelles afin de permettre envoyer d'avantage de flux par le premier conduit 4 à la turbine 3.
[0083] Ensuite, la vanne de régulation rapide 13 est ouverte déclenchant une chute de la pression amont turbine P CYL AM TURB du fait de la fonction de décharge de la turbine 2 par le deuxième conduit 6 ou par sa prolongation dans la turbine 2, ceci dès que le débit pulsatoire du moteur est faible voir nul et que la turbine 2 a récupéré assez d'énergie. [0084] Comme décrit plus haut, la vanne de régulation rapide 13 est en position fermée en phases d'échappement débitantes pour récupérer l'énergie des gaz. Cette vanne de régulation rapide 13 passe en position ouverte en phase faiblement débitante pour augmenter considérablement la perméabilité globale de l'échappement, mettre en communication l'amont et l'aval de la turbine afin de réduire la pression en sortie du moteur.
[0085] La vanne de régulation rapide 13 se ferme à nouveau avant l'arrivée d'un nouveau puise d'échappement et/ou d'un nouvel événement d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a pour s'assurer d'une bonne récupération de l'énergie en zone suralimentée. On constate que c'est désormais à l'ouverture de la vanne de régulation que la fonction de décharge via le deuxième conduit 6 de décharge de l'ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur peut se réaliser car la chute de pression cylindre ne pourra plus se faire à l'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a mais désormais à l'ouverture du deuxième conduit 6, maintenant piloté par la vanne de régulation rapide 13 à haute dynamique. [0086] La combinaison de la loi d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a ou soupape de décharge, qui est fixe mais de phasage variable avec une vanne de régulation rapide 13 permet de réduire d'avantage la largeur équivalente L de la loi d'ouverture de la seconde soupape d'échappement 19a et de son phasage à la fermeture de cette soupape, ce qui procure un effet très désirable d'optimisation des performances de l'ensemble moteur, notamment le couple et la puissance maximale du moteur principalement à bas régime moteur. [0087] On constate sur un cycle moteur qu'une alternance de positions fermées et ouvertes de vanne de régulation rapide 13 permet de réduire les pertes par pompage du moteur tout en optimisant sa performance.
[0088] Une ligne RGE 1 1 peut présenter un piquage sur un des deux conduits d'échappement pour prélever une partie des gaz d'échappement de ce conduit ainsi qu'un refroidisseur 23 des gaz d'échappement traversant cette ligne 1 1 , ces gaz étant alors très chauds. Ce piquage peut se faire à travers la turbine 2 comme montré à la figure 2 mais ceci n'est pas obligatoire.
[0089] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur (1 ) à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant un turbocompresseur comportant une turbine (2) et un compresseur (3), et un système d'échappement, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation, ledit au moins un cylindre présentant un premier et un second passage de sortie débouchant dans le système d'échappement pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, les passages de sortie étant munis respectivement d'une première et d'une seconde soupape d'échappement (19, 19a) libérant, lors d'une phase d'échappement, ou obturant son passage séquentiellement en prenant une position d'ouverture ou une position de fermeture selon un angle de rotation du vilebrequin pendant respectivement une durée d'ouverture et une durée de fermeture, l'ouverture du second passage de sortie étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage de sortie, l'échappement présentant deux flux d'échappement des gaz en sortie du moteur, un premier flux d'échappement par turbine provenant du premier passage de sortie dudit au moins un cylindre traversant la turbine (2) logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz d'échappement et un second flux de décharge provenant du second passage de sortie rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, caractérisé en ce que le second flux est interrompu au moins partiellement pour chaque phase d'échappement dans le système d'échappement pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape (19a) d'échappement.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le second flux est maintenu interrompu au moins partiellement tant que la seconde soupape (19a) d'échappement dudit au moins un cylindre n'est pas ouverte, une fin de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se faisant avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape (19a) d'échappement ou un début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se faisant avec avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape (19a) d'échappement.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel la fin de l'interruption du second flux se fait avec retard par rapport à l'ouverture de la seconde soupape (19a) d'échappement et le début de l'interruption du second flux dans le système d'échappement se fait avec avance par rapport à la fermeture de la seconde soupape (19a) d'échappement.
Ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur à combustion interne, un système d'échappement avec une turbine
(2) d'un turbocompresseur comportant aussi un compresseur
(3) pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, le système d'échappement étant raccordé au moteur, le moteur comprenant au moins un cylindre présentant deux passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur, le premier passage de sortie étant muni d'une première soupape d'échappement (19) et le second passage de sortie d'une seconde soupape d'échappement (19a) l'ouvrant, lors d'une phase d'échappement, et l'obturant séquentiellement, le premier passage de sortie étant relié à un premier collecteur (5) tandis que le second passage de sortie est relié à un second collecteur (7), le système comprenant un premier conduit
(4) d'échappement par la turbine (2) partant du premier collecteur
(5) d'échappement et un deuxième conduit (6) de décharge partant du second collecteur (7) d'échappement, la turbine (2) étant munie en son intérieur d'un passage principal de détente dans lequel est logée une roue de turbine et le premier conduit (4) débouchant dans le passage principal de détente, le deuxième conduit (6) contournant la roue de la turbine (2), caractérisé en ce que le deuxième conduit (4) comprend une vanne de régulation rapide (13) interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit (4) pendant au moins une partie de la durée d'ouverture de la seconde soupape d'échappement (19) lors de chaque phase d'échappement.
Ensemble selon la revendication 4, dans lequel la vanne de régulation (13) présente une forme de soupape à boisseau.
Ensemble selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la turbine (2) est munie d'un carter (2c) l'entourant, le premier conduit (4) débouchant dans le passage principal de détente par une face d'entrée (2a) du carter (2c) et le deuxième conduit
(6) débouche par la face d'entrée (2a) du carter (2c) dans au moins une portion de dérivation (8) interne au carter (2c) contournant le passage principal de détente, le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation (8) se rejoignant à une face de sortie (2b) du carter (2c), le système d'échappement comprenant un troisième conduit (9) extérieur à la turbine (2) en étant relié à la face de sortie (2b) du carter (2c) de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine (2).
7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel la vanne de régulation rapide (13) est logée à l'intérieur de la turbine (2) dans ladite au moins une portion de dérivation (8) prolongeant le deuxième conduit (6) dans la turbine (2).
8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel la vanne de régulation rapide (13) se trouve à au moins une extrémité de sortie (8b) de ladite au moins une portion de dérivation (8) prolongeant le deuxième conduit (6) dans la turbine (2).
9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel ladite au moins une extrémité de sortie (8b) de ladite au moins une portion de dérivation (8) est portée par un disque de sortie (27) fixe, la vanne de régulation (13) étant sous la forme d'un disque d'obturation (27a) rotatif, identique et concentrique au disque de sortie (27) en étant appliqué contre celui-ci, le disque d'obturation (27a) présentant au moins un orifice de passage pour ladite au moins une extrémité de sortie (8b), la rotation du disque d'obturation (27a) obturant au moins partiellement ladite au moins une extrémité de sortie (8b) de ladite au moins une portion de dérivation (8) portée par le disque de sortie (27).
10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la turbine (2) présente une bride directement connectée aux premier et second collecteurs (5, 7) par laquelle bride passent les premiers et second conduits (4, 6), la vanne de régulation rapide (13) se trouvant sur la bride de la turbine (2) ou sur le second collecteur (7) associé au deuxième conduit (6).
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