EP3607191A1 - Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement a reintroduction de gaz brules - Google Patents

Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement a reintroduction de gaz brules

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EP3607191A1
EP3607191A1 EP18712994.5A EP18712994A EP3607191A1 EP 3607191 A1 EP3607191 A1 EP 3607191A1 EP 18712994 A EP18712994 A EP 18712994A EP 3607191 A1 EP3607191 A1 EP 3607191A1
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EP
European Patent Office
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exhaust
engine
valve
flow
duct
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18712994.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud Dupuis
Diego Rafael Veiga Pagliari
Emmanuel Revol
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Filing date
Publication date
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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 not passing through an energy recovery wheel in a turbocharger turbine.
  • 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.
  • Figure 1 substantially takes a turbocharged gasoline engine assembly according to the state of the art closest described in particular in WO-A-2009/105463, with the difference that a fast control valve 13 is shown in Figure 1, this rapid control valve can be driven in accordance with the present invention or be subjected to another control according to the state of the art.
  • 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.
  • a 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 at the first manifold 5 and the second exhaust passage is connected to the second manifold 7.
  • a motor assembly 1 said supercharging controlled by engine distribution therefore comprises a first duct 4 said exhaust 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 each respectively connected to one of two series of first or second exhaust passages provided with their exhaust valves 19, 19a 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 housing a turbine wheel to recover the kinetic energy content. 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 turbine is to allow a first flow of exhaust gas through the turbine 2 and its rotary energy recovery member in the form of a wheel to provide the power to the compressor 3.
  • the function of the second duct 6, said discharge duct and supplied 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 independent exhaust gas 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 stream 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 turbine wheel of the turbocharger by opening a bypass of the exhaust gas 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.
  • FR-A-3032486 substantially reproduces the characteristics of the first state of the art described above.
  • This document discloses a turbine provided with a casing surrounding it, the first duct opening into the main relief passage through an inlet face of the casing. This is illustrated in Figure 2.
  • the second conduit 6 opening into at least one branch portion 8 internal to the casing 2c bypassing the main expansion passage, the rapid control valve 13 being housed in the housing 2c.
  • the main expansion passage and said at least one branch portion 8 are joined to an outlet face of the housing 2c, the exhaust system comprising a third duct 9 outside the turbine 2 being connected to the outlet face of the turbine casing for the discharge of the exhaust gas out of the turbine.
  • a motor supercharging engine controlled by engine distribution allows to gain the indicated average pressure and therefore in consumption as soon as it is boosted compared to a standard turbocharged engine. It is the exhaust valve connected to the first turbine exhaust duct that opens first and sends the exhaust puff to the turbine.
  • the problem underlying the invention is to be able to recirculate exhaust gases from a two-duct exhaust system powered by two exhaust valves of the same cylinder in a motor.
  • a motor assembly said supercharged controlled by engine distribution to two exhaust ducts in a simple and effective manner directly in the exhaust system according to the operating conditions then in force of the motor assembly, this recirculation occurring especially when an exhaust phase during the crossing of the second exhaust valve with the engine intake valve.
  • a method of controlling an exhaust of a heat engine assembly of a motor vehicle comprising an exhaust system housing a turbine of a turbocharger, the engine comprising at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation, a full engine load as a function of the engine speed being determined specifically for the engine, said at least one cylinder having an inlet passage provided with an engine valve; intake and first and second exhaust passages opening into the exhaust system respectively provided with a first and a second exhaust valves taking positions of opening or closing their associated passage at an angle of rotation of the crankshaft, the opening of the second passage being out of phase with the opening of the first passage, the escapement having first and second gas exiting the engine, a first flow per turbine from the first passage through the turbine housing a partial recovery wheel of an energy contained in the gas and a second discharge flow from the second passage joining the first flow downstream of the wheel bypassing it, a common opening time of the inlet valve and the second valve taking place at the end of an exhaust phase,
  • the technical effect is to obtain a deactivation of the second flow through the so-called discharge duct bypassing the turbine this at each end of the exhaust phase of one or the engine cylinder forming part of the engine assembly during a crossing of the intake valve and the second exhaust valve.
  • This makes it possible to improve the response of the engine in stabilized and transient conditions, in particular under transient conditions at full load and at low speed or at a relatively low partial load corresponding to an effective mean pressure of less than 10 6 Pascals. Gases of the second stream are reintroduced into the combustion chamber.
  • 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. second conduit in the turbine, that the second flow be interrupted at least partially in the exhaust system and a part of the flow returns to the combustion chamber of the cylinder or cylinders.
  • it is carried out a closing of the second flow downstream of the second valve during the common opening period followed by reopening after an end of the common opening time, at least a portion of the second flow returning in said at least one cylinder by the second passage associated with the second valve.
  • it is carried out an introduction of a portion of the first exhaust stream in the second flow downstream of the first and second valves during the common opening time, the second flow being closed downstream of the reintroduction of a portion of the first stream, at least a portion of the second stream and the portion of the first stream returning to said at least one cylinder through the second passage associated with the second valve.
  • it is to create a connection between the first and second exhaust valves gas leak or equivalent of a gas leak to the second flow, which maximizes the capacity recirculating burnt gases by recovering a puff of gas from the first stream of the cylinder according to the ignition order, while the second exhaust valve is still open in the crossing phase with the intake valve.
  • the second flow downstream of the second valve is closed during the common opening period or, for partial load of the engine under an effective mean pressure of less than 10 6 Pascals, it is carried out the introduction of a portion of the first exhaust stream in the second flow downstream of the first and second valves during the common opening time , the second flow being closed downstream of the introduction.
  • the first of these configurations it is necessary to recirculate less flue gases than in the second.
  • the recirculated gas stream from the second stream is enriched with a portion of gas from the first exhaust stream.
  • the invention also relates to an engine assembly comprising a heat engine, an exhaust system with a turbine of a turbocharger for the implementation of such a method, the exhaust system being connected to the engine comprising the at least one cylinder having an inlet passage provided with an intake valve and first and second outlet passages for exhaust gas discharge from combustion in the engine respectively provided with first and second valves of exhaust opening the associated passage and shutter sequentially, the system comprising a first exhaust duct by the turbine leaving the first valve and a second discharge duct from the second valve, the turbine being provided in its interior with a main relaxation passage in which is housed a turbine wheel and the first conduit opening into the main passage of relaxation, the second conduit conto urnning the wheel of the turbine, characterized in that the exhaust system comprises means for forced increase of a pressure in the second conduit controlled by a control unit having means for detecting a common opening of the valve intake and the second valve and means for estimating or measuring an effective mean pressure, a partial load of the engine and an engine speed.
  • the major problem that the present invention has solved is the consumption penalty in partial loads under 10 6 Pascals (10 bar) of effective average pressure associated with a supercharged engine by engine distribution.
  • the present invention makes it possible to maximize the gains on test cycles as well as in normal use by overcoming the penalty at low loads as well as total loads at low speeds.
  • the present invention allows in particular to give the potential for carbon dioxide at relatively low partial load where such a supercharged engine loses carbon dioxide in comparison with a standard engine.
  • a motor supercharged by engine distribution provided with the improvement proposed by the present invention can really win over the entire engine field and maximize the consumption gain.
  • the second duct comprises a rapid control valve interrupting the flow of exhaust gas in the second duct during a common opening of the intake valve and the second exhaust valve, the rapid control valve. being controlled by the control unit comprising means for actuating the fast control valve during this opening according to the effective mean pressure, the engine speed and the partial load being estimated or measured by the estimation means.
  • the turbine is provided with a casing surrounding it, the second duct opening into at least one internal bypass portion to the casing bypassing the main expansion passage, the rapid control valve being housed in the casing or the housing.
  • second conduit comprises a branch portion of the turbine, the rapid control valve being carried by this branch section.
  • the fast control valve is a three-way valve and the second conduit has a stitching on the first conduit, with a first closed position of the second conduit kept sealed with respect to a gas flow from the first conduit by quenching of the quilting, a second position of a communication of the first duct in the second duct and passage of a partial flow of exhaust gas from the first duct to the second duct by opening the quilting, the second duct being closed downstream of the communication between first and second ducts, and a third open position of the second duct kept sealed with respect to a gas flow from the first duct, the quilting being closed.
  • the first passage is connected to a first exhaust manifold while the second output passage is connected to a second exhaust manifold, the first conduit from the first manifold and the second conduit from the second manifold, the exhaust system comprising a leakage channel from the first manifold to the second manifold, the control unit having actuating means opening or closing a valve in the leakage channel according to the effective mean pressure, the partial load and the engine speed estimated or measured by the estimating means.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of a turbocharged motor-controlled supercharging engine assembly comprising an exhaust system with two exhaust ducts, the second duct being outside a turbine and having a fast control valve according to a first embodiment of the present invention providing means for forced pressure increase in the second conduit during the crossing time of the intake valve and the second exhaust valve called discharge for a return of a part of the second flow in said at least one cylinder for full load conditions under engine speed below 3000 rpm or engine partial load under an effective mean pressure of less than 10 6 Pascals,
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second motor 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; having a fast control valve according to the first embodiment of the present invention,
  • FIGS. 3, 4 and 5 show pressure curves as a function of a crankshaft angle for a turbocharged assembly respectively to an exhaust duct, a set with two exhaust ducts and a set with two exhaust ducts with means for forcing pressure increase in the second conduit during the crossing time of the intake valve and the second exhaust valve called discharge, the latter figure being in accordance with the present invention
  • FIGS. 6a, 6b and 6c illustrate various positions of closing and opening of a three-way valve as a means of forcing pressure increase in the second conduit during the crossing time of the intake valve and the second exhaust valve called discharge, this three-way valve equipping a motor-controlled supercharging engine assembly according to the present invention
  • FIG. 7 shows a curve of full load with a given engine torque as a function of the engine speed in a motor assembly according to the present invention and equipped with the three-way valve shown in FIGS. 6a, 6b and 6c.
  • the words downstream and upstream are to be taken in the direction of the flow of exhaust gas out of the engine, an element in the exhaust system downstream of the engine being further 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. Referring to Figures 1 and 2, it will be described characteristics that are customary for a turbocharged engine and more specifically for a supercharging engine controlled by engine distribution but which are not essential for the implementation of the present invention.
  • the turbine 2 drives the compressor 3 by being secured to it by an axis, the compressor 3 being traversed by fresh air for supplying air to the engine, air compressor 3 compresses .
  • the air which is then called charge 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 air flow in the engine air intake manifold forming the air inlet of the engine.
  • EGR line a recirculation line of the exhaust gas to the engine air intake
  • EGR line such a line being referenced 1 1 in Figure 1.
  • An EGR line 1 1 has a stitching 12 on an element of one of the two exhaust pipes, for example the second exhaust manifold 7 or through the turbine 2, to withdraw a portion of the exhaust gas.
  • the line EGR 1 1 comprises a cooler 23 of the exhaust gas passing through this line January 1, these gases then being very hot.
  • the line RGE 1 1 opens on the intake of air upstream of the compressor 3 it feeds.
  • a valve 24 called RGE valve equips the line RGE 1 1, advantageously downstream of the cooler 23 RGE in the flow direction of the recirculation gas to open or close the flow of gas to the inlet.
  • the recirculation of the exhaust gas to the air intake of the engine improves the thermodynamic efficiency of the engine due to the reduction of heat transfer through the reintroduction. of gas recirculated through line EGR 1 1 in the intake manifold. Such recirculation may also allow a decrease in the enrichment related to the exhaust temperature and a decrease in pump losses when the engine is associated with a turbocharger.
  • FIGs 3, 4 and 5 while referring to Figures 1 and 2 for missing references to these figures, show pressure curves in P bars (bars) depending on a crank angle ANGLE VIL respectively for a turbocharged assembly to an exhaust duct, a dual exhaust duct assembly with a motor-controlled supercharging engine and a dual exhaust duct assembly with means for forced pressure increase in the second duct during the crossing time of the intake valve and the second exhaust valve called discharge, the latter Figure 5 being representative of the pressures obtained by a turbocharged assembly according to the present invention.
  • valve lift S2 of the second exhaust valve 19a is out of phase with the valve lift S1 of the first exhaust valve 19.
  • first and second output passages are respectively open 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 a contained energy 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 to the outside of the turbine as shown in Figure 1 or passing inside the turbine as shown in Figure 2.
  • FIG. 3 there is a crossing C soup between an intake valve whose lift is referenced SA and the single exhaust valve whose lift is referenced S1.
  • the crossing C of the intake valve is made with the second exhaust valve 19a whose lift is referenced S2.
  • FIG. 3 at the intersection C of intake and exhaust valve, there exists a difference in crossing pressure ⁇ which is greater than the difference in crossing pressure ⁇ of FIG. intake valve and the second exhaust valve 19a.
  • the intake valve is opened and since the exhaust pressure PS1 is much greater than the intake pressure PA, this causes the reintroduction of burnt gases into the combustion chamber of the combustion chamber. cylinder.
  • the reintroduction of burnt gases into the cylinder makes it possible to manage a portion of the engine load by the amount of flue gas reintroduced into the combustion chamber of the cylinder and not by the throttle valve to reduce pumping losses and limit transfers. in the chamber by a dilution effect.
  • the present invention relates to a method for controlling an exhaust of a thermal engine assembly 1 of a motor vehicle, the engine being a supercharging engine controlled by engine distribution.
  • Such an engine comprises an exhaust system housing a turbine 2 of a turbocharger, the engine comprising at least one cylinder housing a piston connected to a crankshaft in rotation.
  • the effective mean pressure is the ratio between the work provided by the engine during a cycle and the displacement of the engine and calculates the engine load.
  • the PME is proportional to the engine torque and therefore depends on the operating point of the engine that can be defined by the engine speed and load.
  • the cylinder or each cylinder has an inlet passage provided with an intake valve and first and second exit passages opening into the system.
  • exhaust respectively provided with a first and a second exhaust valves 19, 19a taking positions of opening or closing of their associated passage at an angle of rotation of the crankshaft, the opening of the second passage being out of phase compared to the opening of the first passage.
  • the exhaust has first and second flows of gas at the engine outlet, a first flow per turbine from the first passage through the turbine 2 housing a partial recovery wheel of an energy contained in the gases. and a second discharge stream from the second passage joining the first flow downstream of the wheel bypassing it.
  • the second flow passing through the second duct 6 passes outside the turbine 2 while in FIG. 2 the second flow by a bypass circuit 8 which bypasses the wheel of the turbine 2 while being inside the turbine 2.
  • the present invention proposes to perform a forced increase in pressure of the second flow during the common opening time for a return of a portion of the second flow in said at least one cylinder in at least two cases .
  • the first case is obtained for full load conditions under an engine speed below 3000 revolutions per minute referenced A in Figure 7.
  • the second case is obtained for partial load conditions of the engine under a effective average pressure of less than 10 6 pascals, which is referenced B in Figure 7.
  • burnt gases are then reintroduced into the combustion chamber of the cylinder or each cylinder in greater quantity than for a motor-controlled supercharging engine assembly of the state of the art.
  • FIG. 5 a difference in crossing pressure ⁇ which is greater than the difference in crossover pressure ⁇ of FIG. 4.
  • the present invention therefore makes it possible to increase the pressure in the second duct 6 of FIG. during the crossover phase of valves C soup, which increases the reintroduction of burnt gases into the combustion chamber of the or each cylinder of the engine and reduces the pumping losses introduced by the management of the load by the throttle valve as well as the heat transfers in the combustion chamber of the cylinder or each cylinder.
  • the second flow downstream of the second valve 19a may be closed for the duration of the common opening followed by reopening after an end of the duration. common opening. After this closure, at least a portion of the second flow can no longer flow into the rest of the exhaust line downstream of the second valve 19a and can return to the at least one cylinder through the second passage associated with the second valve 19a as burned gases reintroduced into the combustion chamber of the cylinder or each cylinder.
  • it may be performed an introduction of a portion of the first exhaust stream in the second stream downstream of the first and second valves 19, 19a during the period of time. common opening, the second stream being closed downstream of the introduction of a portion of the first stream.
  • At least a portion of the second flow and the portion of the first flow can then return to said at least one cylinder by the second passage associated with the second valve 19a.
  • This embodiment introduces more flue gas into the combustion chamber than in the first mode and therefore adapts to a case of operation of the specific engine requiring more reintroduced flue gas.
  • FIG. 7 shows a full load curve with a motor torque C (Nm) Newton-meter given according to the engine speed N (rpm) in revolutions per minute in a motor assembly according to the present invention.
  • zone C is a total or partial charging zone in which a modification of the fluxes with respect to the fluxes obtained according to the state of the art is not necessary.
  • the operation of the motor-controlled supercharging engine according to the present invention is the same in this zone as that of a motor of the state of the art.
  • a motor assembly 1 comprising a supercharging engine controlled by engine distribution and an exhaust system with a turbine 2 of a turbocharger.
  • the exhaust system is connected to the output of an engine comprising at least one cylinder having an inlet passage provided with an intake valve and first and second outlet passages for exhaust gas discharge from combustion in the engine respectively provided with first and second exhaust valves 19, 19a opening the associated passage and closing sequentially, the outlet passages opening into the exhaust system.
  • the system comprises a first exhaust pipe 4 by the turbine 2 starting from the first valve 19 and a second discharge pipe 6 starting from the second valve 19a, the turbine 2 being provided in its interior with a main passage detent in which is housed a turbine wheel and the first conduit 4 opening into the main passage of relaxation.
  • the second duct 6 bypasses the wheel of the turbine 2, this being extended by a bypass duct 8 inside the turbine 2, as can be seen in FIG. 2 or bypassing the turbine 2 from the outside, as it is visible in Figure 1.
  • the exhaust system comprises means for forced increase of a pressure in the second duct 6 controlled by a control unit.
  • the control unit has means for detecting a common opening of the intake valve and the second valve, means for estimating or measuring an effective mean pressure, a partial load of the heat engine and a motor speed. This control unit can be the control unit of the engine.
  • the second flow is closed downstream of the second valve 19a during the common opening time and then reopened by a rapid control valve 13.
  • the rapid control valve 13 can be controlled by the control unit comprising means for actuating the fast control valve during this opening according to the effective mean pressure, the partial load and the engine speed estimated by the estimating means.
  • the rapid control valve 13 can interrupt the flow of exhaust gas in the second conduit 6 during a common opening of the intake valve and the second exhaust valve 19a.
  • FIGS. 1 and 2 Two non-limiting positions of this rapid control valve 13 are shown respectively in FIGS. 1 and 2.
  • the rapid control valve 13 can be disposed outside the turbine 2, the second duct bypassing the turbine 2. is shown in Figure 1.
  • the fast control valve 13 can be disposed in the turbine 2. This is shown in FIG.
  • the turbine 2 may be provided with a casing 2c surrounding it, the second duct 6 opening into at least one branch portion 8 internal to the casing 2c bypassing the main relief passage.
  • the fast control valve 13 can be housed in the casing 2c, which is shown in FIG. 2 where the second duct 6 bypasses the turbine 2 by including a bypass section of the turbine 2, the fast control valve 13 being worn. by this shunt section, which is shown in Figure 1.
  • this valve 13 rapid control can be a three-way valve but this is not limiting.
  • the different control modes can be realized with two 2-way valves, both in the exhaust manifold, one in the manifold and one in the turbine housing, or both in the turbine housing.
  • the three-way valve, referenced 13 in Figures 1 and 2 but not referenced 13 in Figures 6a to 6c with only specific positions referenced 13a, 13b and 13c is located downstream of a turbine 2 on the second conduit 6 which is then outside the turbine 2.
  • the three-way valve can be located elsewhere than outside and near the turbine 2, for example inside the turbine 2, the bypass portion 8 connected to the second conduit bypassing the wheel of the turbine 2, or in a second manifold 7 associated with the second conduit 6, or downstream of the second manifold 7 and upstream of the third conduit 9.
  • the internal arrows in conduits 4 and 6 indicate the flow of the gas flows in these FIGS. 6a to 6c.
  • the second duct 6 may have a stitching on the first duct 4, with a first closed position of the second duct 6 kept sealed with respect to a flow of gas from the first duct 4 by closing the quilting, this flow of gas from the first conduit 4 entering the second conduit 6.
  • FIG. 6a This configuration can be used for zone A shown in FIG. 7 with total load or average load above 10 6 Pascals and relatively low engine speed, for example below 3000 rpm.
  • a torque increase referenced Z1 obtained by the closing and thus the deactivation of the second exhaust flow flowing in the second duct 6 is shown in this FIG. 7.
  • the reference 13b indicates that the control valve is closed for the second duct 6.
  • FIG. 6b shows a second position of a communication of the first duct 4 in the second duct 6 and passage of a partial flow of exhaust gas from the first duct 4 to the second duct 6 by opening of the quilting.
  • the second duct 6 is closed downstream of the communication between first and second ducts 4, 6, which is referenced 13b in this figure and a leak is open from the first duct 4 to the second duct, which is referenced 13a to this figure .
  • This configuration can be used for Zone B shown in Figure 7 with low partial load below 10 6 Pascals for a wide range of engine speeds ranging from low to high.
  • Figure 6c shows a third opening position of the second duct 6, which is referenced 13c, simultaneously maintained sealed with respect to a gas flow from the first duct 4, the quilting being closed.
  • This configuration can be used for the zone C shown in FIG. 7 with average partial load above 10 6 Pascals and a wide range of engine speeds ranging from low to high, for example being above 3000 revolutions per minute.
  • the first passage may be connected to a first exhaust manifold while the second output passage may be connected to a second manifold.
  • the exhaust system may comprise a leakage channel from the first manifold 6 to the second manifold 7.
  • the control unit may comprise actuating means opening or closing a valve in the leakage channel according to the effective mean pressure, the partial load and the engine speed estimated or measured by the estimation means.
  • the valve can be controlled between different open or closed positions or be operable between a closed or open position.
  • Another embodiment of the present invention is to size a connection between the first conduit 4 and the second conduit 6, this connection being passive and permanently existing.
  • This connection can be dimensioned to maximize the ability to recirculate burnt gases in the combustion chamber of the cylinder or of each cylinder, this in particular in relatively low partial loads as previously mentioned and to minimize performance losses when the rapid control valve is closed.
  • 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).
  • control valve 13 is associated with a mechanical, hydraulic, electrical or electromagnetic fast actuator.
  • the rapid control valve 13 according to the present invention may have any suitable shape, for example without this being a limiting valve plug shape.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur (1) thermique d'un véhicule automobile comprenant un système d'échappement logeant une turbine (2) d'un turbocompresseur, l'échappement présentant un premier flux par turbine provenant du premier passage traversant la turbine (2) logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz et un deuxième flux de décharge provenant du deuxième passage rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant. Il est effectué une augmentation forcée de pression du deuxième flux pendant la durée d'ouverture commune pour un retour d'au moins une partie du deuxième flux dans ledit au moins un cylindre pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute ou de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals.

Description

ENSEMBLE MOTEUR TURBOCOMPRESSE A DEUX CONDUITS D'ECHAPPEMENT A
REINTRODUCTION DE GAZ BRULES
[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 pas 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 reprend sensiblement un ensemble moteur à essence suralimenté selon l'état de la technique le plus proche décrit notamment dans le document WO-A- 2009/105463 à la différence près qu'une vanne de régulation rapide 13 est montrée à la figure 1 , cette vanne de régulation rapide pouvant être pilotée conformément à la présente invention ou être soumise à un autre pilotage selon l'état de la technique. 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.
[0004] Un 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 deuxième passage de sortie dans chaque cylindre et ouvrent et ferment sélectivement leur passage associé.
[0005] 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 deuxième passage d'échappement est relié au deuxième collecteur 7.
[0006] 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 deuxième collecteur 7 d'échappement, les collecteurs 5, 7 d'échappement étant reliés chacun respectivement à une des deux séries de premiers ou deuxièmes passages d'échappement munis de leurs soupapes d'échappement 19, 19a fournies pour chaque cylindre. [0007] 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 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.
[0008] Après la turbine 2, il n'existe donc plus 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 cet état de la technique, le deuxième conduit 6 n'a pas de prolongation pénétrant dans la turbine 2.
[0009] 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 deuxième collecteur 7 d'échappement, différent et indépendant du premier collecteur 5 d'échappement du premier conduit 4, est de permettre à un deuxième 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 deuxième flux au flux total. [0010] 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 consistant essentiellement à un retour des gaz chauds vers l'entrée d'air d'admission.
[001 1 ] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] Le document FR-A-3 032 486 reprend sensiblement les caractéristiques du premier état de la technique décrit plus haut. Ce document divulgue une turbine munie d'un carter l'entourant, le premier conduit débouchant dans le passage principal de détente par une face d'entrée du carter. Ceci est illustré à la figure 2.
[0015] Contrairement au premier état de la technique, le deuxième conduit 6 débouchant dans au moins une portion de dérivation 8 interne au carter 2c contournant le passage principal de détente, la vanne de régulation rapide 13 étant logée dans le carter 2c. [0016] Le passage principal de détente et ladite au moins une portion de dérivation 8 se rejoignent à une face de sortie 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 du carter de turbine pour l'évacuation des gaz d'échappement hors de la turbine.
[0017] De manière générale, un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur permet de gagner en pression moyenne indiquée et donc en consommation dès qu'on fait de la suralimentation par rapport à un moteur turbocompressé standard. C'est la soupape d'échappement reliée au premier conduit d'échappement par turbine qui s'ouvre en premier et envoie la bouffée d'échappement vers la turbine.
[0018] Dès que l'énergie récupérée est suffisante, on ouvre la soupape d'échappement du deuxième conduit d'échappement de décharge pour envoyer l'énergie en aval de la turbine ce qui fait également chuter rapidement la pression. Par ce procédé, il est possible de piloter la suralimentation du moteur uniquement par un déphasage entre les première et deuxième soupapes d'échappement de chaque cylindre.
[0019] Actuellement le concept apporte un gain en zone suralimentée mais ne permet pas d'améliorer la consommation en charge partielle. Cette consommation s'en retrouve même dégradée par rapport à un ensemble moteur turbocompressé classique car il y a moins de gaz brûlés réintroduits dans le moteur. Avec une architecture à suralimentation contrôlée par distribution moteur et son diagramme de distribution, la pression vue par la chambre de combustion en phase de croisement de la soupape d'admission et d'une des deux soupapes d'échappement qui est la deuxième soupape reliée au deuxième conduit de décharge est donc une pression plus faible que celle qui serait théoriquement obtenue avec un croisement de la soupape d'admission et de la première soupape d'échappement reliée au premier conduit. La contre-pression est donc plus faible et la capacité à retourner des gaz brûlés dans le moteur est réduite. Pour assurer le réglage de la charge moteur, le papillon doit donc se fermer davantage ce qui dégrade la consommation.
[0020] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de pouvoir faire recirculer des gaz brûlés d'un système d'échappement à deux conduits alimentés par deux soupapes d'échappement d'un même cylindre dans un moteur 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 recirculation se faisant notamment lors d'une phase d'échappement pendant le croisement de la deuxième soupape d'échappement avec la soupape d'admission du moteur. [0021 ] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur thermique d'un véhicule automobile comprenant un système d'échappement logeant une turbine d'un turbocompresseur, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation, une pleine charge du moteur en fonction du régime moteur étant déterminée spécifiquement pour le moteur thermique, ledit au moins un cylindre présentant un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie débouchant dans le système d'échappement munis respectivement d'une première et d'une deuxième soupapes d'échappement prenant des positions d'ouverture ou de fermeture de leur passage associé selon un angle de rotation du vilebrequin, l'ouverture du deuxième passage étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage, l'échappement présentant des premier et deuxième flux des gaz en sortie du moteur, un premier flux par turbine provenant du premier passage traversant la turbine logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz et un deuxième flux de décharge provenant du deuxième passage rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, une durée d'ouverture commune de la soupape d'entrée et de la deuxième soupape prenant place en fin d'une phase d'échappement, caractérisé en ce qu'il est effectué une augmentation forcée de pression du deuxième flux pendant la durée d'ouverture commune pour un retour d'au moins une partie du deuxième flux dans ledit au moins un cylindre pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute ou de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals.
[0022] L'effet technique est d'obtenir une désactivation du deuxième flux traversant le conduit dit de décharge contournant la turbine ceci à chaque fin de phase d'échappement d'un ou du cylindre du moteur faisant partie de l'ensemble moteur lors d'un croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement. 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 ou à charge partielle relativement faible correspondant à une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals. Des gaz du deuxième flux sont réintroduits dans la chambre de combustion.
[0023] Lorsque la deuxième 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 deuxième flux soit interrompu au moins partiellement dans le système d'échappement et qu'une partie du flux retourne vers la chambre de combustion du cylindre ou des cylindres.
[0024] En interrompant le deuxième flux avant un Point Mort Haut et pendant le croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement, il est procédé à une augmentation brutale de la pression dans le deuxième conduit par lequel passe le deuxième flux, ce qui augmente le différentiel de pression entre soupape d'admission et deuxième soupape d'échappement et est favorable à une augmentation du taux de gaz recirculés dans la chambre de combustion du cylindre ou des cylindres.
[0025] Avantageusement, il est effectué une fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape pendant la durée d'ouverture commune suivie d'une réouverture après une fin de la durée d'ouverture commune, au moins une portion du deuxième flux retournant dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape.
[0026] Avantageusement, il est effectué une introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de rintroduction d'une partie du premier flux, au moins une portion du deuxième flux et de la partie du premier flux retournant dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape. [0027] Dans ce mode de réalisation, il s'agit de créer une connexion entre les première et deuxième soupapes d'échappement une fuite de gaz ou un équivalent d'une fuite de gaz vers le deuxième flux, qui permet de maximiser la capacité à faire recirculer des gaz brûlés en récupérant une bouffée de gaz du premier flux du cylindre d'après dans l'ordre d'allumage, pendant que la deuxième soupape d'échappement est encore ouverte en phase de croisement avec la soupape d'admission.
[0028] Avantageusement, pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute, il est effectué seulement la fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape pendant la durée d'ouverture commune ou, pour des conditions de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals, il est effectué l'introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de l'introduction. [0029] Dans la première de ces configurations, il est nécessité une recirculation de moins de gaz brûlés que dans la deuxième. Dans la deuxième configuration, le flux de gaz recirculé à partir du deuxième flux est enrichi d'une partie de gaz venant du premier flux d'échappement. [0030] L'invention concerne aussi un ensemble moteur comprenant un moteur thermique, un système d'échappement avec une turbine d'un turbocompresseur pour la mise en œuvre d'un tel procédé, le système d'échappement étant raccordé au moteur comprenant au moins un cylindre présentant un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur munis respectivement de première et de deuxième soupapes d'échappement ouvrant le passage associé et l'obturant séquentiellement, le système comprenant un premier conduit d'échappement par la turbine partant de la première soupape et un deuxième conduit de décharge partant de la deuxième soupape, 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 système d'échappement comprend des moyens d'augmentation forcée d'une pression dans le deuxième conduit pilotés par une unité de commande présentant des moyens de détection d'une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape et des moyens d'estimation ou de mesure d'une pression moyenne effective, d'une charge partielle du moteur thermique et d'un régime moteur.
[0031 ] Le problème majeur que la présente invention a résolu est la pénalité de consommation en charges partielles sous 106 Pascals (10 bars) de pression moyenne effective associée à un moteur suralimenté par distribution moteur. La présente invention permet de maximiser les gains sur des cycles d'essai ainsi qu'en usage normal en s'affranchissant de la pénalité aux faibles charges ainsi qu'aux charges totales à bas régime.
[0032] La présente invention permet notamment de redonner du potentiel en dioxyde de carbone en charge partielle relativement faible là où un tel moteur suralimenté perd du dioxyde de carbone en comparaison avec un moteur standard. Au bilan, un moteur suralimenté par distribution moteur muni de l'amélioration proposée par la présente invention permet de gagner véritablement sur tout le champ moteur et de maximiser le gain de consommation. [0033] Avantageusement, le deuxième conduit comprend une vanne de régulation rapide interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit pendant une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement, la vanne de régulation rapide étant pilotée par l'unité de commande comportant des moyens d'actionnement de la vanne de régulation rapide pendant cette ouverture selon la pression moyenne effective, le régime moteur et la charge partielle étant estimés ou mesurés par les moyens d'estimation.
[0034] Dans ce cas, rien n'est à ajouter sur un moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon un état de la technique pour augmenter la pression dans le deuxième conduit dit de décharge. Une vanne de régulation rapide peut être déjà présente sur un tel moteur, avantageusement en étant disposée dans le carter de la turbine. Cependant, cette vanne de régulation rapide est commandée de manière différente par l'unité de commande.
[0035] 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 au croisement de la soupape d'admission avec la deuxième soupape d'échappement, ce qui ne permettait pas de contrôler le deuxième flux émis à travers le deuxième passage de sortie dudit au moins un cylindre du moteur et de faire recirculer au moins en partie des gaz de ce deuxième flux vers la chambre de combustion du cylindre ou des cylindres. Avec l'utilisation d'une vanne de régulation rapide, la fermeture de la vanne peut se faire pendant une partie du temps de croisement de la soupape d'admission avec la deuxième soupape d'échappement, moyennant l'incorporation d'un logiciel adéquat dans l'unité de commande.
[0036] Avantageusement, la turbine est munie d'un carter l'entourant, le deuxième conduit débouchant dans au moins une portion de dérivation interne au carter contournant le passage principal de détente, la vanne de régulation rapide étant logée dans le carter ou le deuxième conduit comprend un tronçon en dérivation de la turbine, la vanne de régulation rapide étant portée par ce tronçon en dérivation.
[0037] Avantageusement, la vanne de régulation rapide est une vanne trois voies et le deuxième conduit présente un piquage sur le premier conduit, avec une première position de fermeture du deuxième conduit maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit par obturation du piquage, une deuxième position d'une communication du premier conduit dans le deuxième conduit et passage d'un flux partiel de gaz d'échappement du premier conduit au deuxième conduit par ouverture du piquage, le deuxième conduit étant fermé en aval de la communication entre premier et deuxième conduits, et une troisième position d'ouverture du deuxième conduit maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit, le piquage étant obturé.
[0038] Avantageusement, le premier passage est relié à un premier collecteur d'échappement tandis que le deuxième passage de sortie est relié à un deuxième collecteur d'échappement, le premier conduit partant du premier collecteur et le deuxième conduit partant du deuxième collecteur, le système d'échappement comprenant un canal de fuite du premier collecteur vers le deuxième collecteur, l'unité de commande comportant des moyens d'actionnement ouvrant ou fermant un clapet dans le canal de fuite selon la pression moyenne effective, la charge partielle et le régime du moteur estimés ou mesurés par les moyens d'estimation.
[0039] 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 premier ensemble moteur turbocompressé à suralimentation contrôlée par distribution moteur comprenant un système d'échappement à deux conduits d'échappement, le deuxième conduit étant extérieur à une turbine et présentant une vanne de régulation rapide selon un premier mode de réalisation de la présente invention réalisant des moyens d'augmentation forcée de pression dans le deuxième conduit pendant la durée de croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement dite de décharge pour un retour d'une partie du deuxième flux dans ledit au moins un cylindre pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute ou de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième 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 selon le premier mode de réalisation de la présente invention,
- les figures 3, 4 et 5 montrent des courbes de pression en fonction d'un angle vilebrequin pour un ensemble turbocompressé respectivement à un conduit d'échappement, un ensemble à deux conduits d'échappement et un ensemble à deux conduits d'échappement avec des moyens d'augmentation forcée de pression dans le deuxième conduit pendant la durée de croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement dite de décharge, cette dernière figure étant conforme à la présente invention,
- les figures 6a, 6b et 6c illustrent diverses positions de fermeture et d'ouverture d'une vanne trois voies en tant que moyen d'augmentation forcée de pression dans le deuxième conduit pendant la durée de croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement dite de décharge, cette vanne trois voies équipant un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur conforme à la présente invention,
- la figure 7 montre une courbe de pleine charge avec un couple moteur donné en fonction du régime moteur dans un ensemble moteur conforme la présente invention et équipé de la vanne trois voies montrée aux figures 6a, 6b et 6c.
[0040] 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.
[0041 ] 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, 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. [0042] En se référant aux figures 1 et 2, il va être décrit des caractéristiques qui sont usuelles pour un moteur turbocompressé et plus précisément pour un moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur mais qui ne sont pas essentielles pour la mise en œuvre de la présente invention.
[0043] Il est classique que 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. 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.
[0044] 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. [0045] Une ligne RGE 1 1 présente un piquage 12 sur un élément d'un des deux conduits d'échappement, par exemple le deuxième collecteur 7 d'échappement ou à travers la turbine 2, pour prélever une partie des gaz d'échappement. La ligne RGE 1 1 comprend 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.
[0046] 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. [0047] Les figures 3, 4 et 5, tout en se référant aux figures 1 et 2 pour les références manquantes à ces figures, montrent des courbes de pression en bars P(bars) en fonction d'un angle vilebrequin ANGLE VIL respectivement pour un ensemble turbocompressé à un conduit d'échappement, un ensemble à deux conduits d'échappement avec un moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur et un ensemble à deux conduits d'échappement avec des moyens d'augmentation forcée de pression dans le deuxième conduit pendant la durée de croisement de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement dite de décharge, cette dernière figure 5 étant représentative des pressions obtenues par un ensemble turbocompressé conforme à la présente invention. [0048] Entre un point mort haut PMH et un point mort bas PMB, il est procédé à une phase d'échappement se passant entre deux angles vilebrequin ANGLE VIL prédéterminés. Lors de cette phase d'échappement, les première et deuxième soupapes 19, 19a d'échappement que compte le cylindre ou chaque cylindre s'ouvrent respectivement selon une levée de soupape S1 et S2, sauf pour la figure 3 pour laquelle il n'y a qu'une soupape d'échappement.
[0049] Pour les figures 4 et 5, la levée de soupape S2 de la deuxième soupape d'échappement 19a est déphasée en retard par rapport à la levée de soupape S1 de la première soupape d'échappement 19. Quand les première et deuxième soupapes 19, 19a d'échappement sont ouvertes, les premier et deuxième passages de sortie sont respectivement ouverts et quand les première et deuxième soupapes 19, 19a d'échappement sont fermées, les premiers et deuxième passages de sortie sont respectivement fermés.
[0050] 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 deuxième flux dit de décharge provenant du deuxième 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 soit en passant à l'intérieur de la turbine comme montré à la figure 2.
[0051 ] A la figure 3, il existe un croisement C soup entre une soupape d'admission dont la levée est référencée SA et l'unique soupape d'échappement dont la levée est référencée S1 . Pour les figures 4 et 5, le croisement C soup de la soupape d'admission se fait avec la deuxième soupape 19a d'échappement dont la levée est référencée S2.
[0052] A la figure 3, lors du croisement C soup de soupape d'admission et d'échappement, il existe une différence de pression de croisement ΔΡ qui est plus importante que la différence de pression de croisement ΔΡ de la figure 4 entre la soupape d'admission et la deuxième soupape d'échappement 19a. A la figure 3, en fin d'échappement, on ouvre la soupape d'admission et comme la pression d'échappement PS1 est très supérieure à la pression d'admission PA, ceci provoque la réintroduction de gaz brûlés dans la chambre de combustion du cylindre. [0053] La réintroduction de gaz brûlés dans le cylindre permet de gérer une partie de la charge moteur par la quantité de gaz brûlés réintroduite dans la chambre de combustion du cylindre et non pas par le papillon pour réduire les pertes par pompage et limiter les transferts thermiques dans la chambre par un effet dilution. [0054] A la figure 4, c'est la deuxième soupape d'échappement 19a dite de décharge qui est ouverte en fin de phase échappement. La pression dédiée à la deuxième soupape d'échappement PS2 étant plus faible, la différence de pression de croisement ΔΡ est beaucoup plus faible qu'à la figure 3. La capacité à réintroduire des gaz brûlés dans la chambre est réduite. On est donc contraint de gérer la charge par le papillon moteur et on ne profite pas de l'effet dilution sur les transferts thermiques dans la chambre de combustion du cylindre.
[0055] La présente invention concerne un procédé de commande d'un échappement d'un ensemble moteur 1 thermique d'un véhicule automobile, le moteur étant un moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur. Un tel moteur comprend un système d'échappement logeant une turbine 2 d'un turbocompresseur, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation.
[0056] Il est courant pour un moteur thermique de déterminer une pleine charge du moteur en fonction du régime moteur. Cette pleine charge est spécifique pour le moteur thermique et est le rapport du travail apporté par le moteur à un certain régime sur le travail maximal envisageable à ce régime. Une courbe de pleine charge est montrée à la figure 7 et sera ultérieurement plus précisément décrite.
[0057] La pression moyenne effective est le rapport entre le travail fourni par le moteur durant un cycle et la cylindrée du moteur et permet de calculer la charge du moteur. La pression moyenne effective ou PME est donnée par l'équation suivante : PME = C. Θ / V pour laquelle C est le couple, Θ l'angle de rotation du moteur pendant un cycle, exprimé en radians, soit 2π pour un moteur à deux temps ou 4π pour un moteur à quatre temps et V la cylindrée du moteur. Pour un moteur donné, la PME est proportionnelle au couple du moteur et dépend donc du point de fonctionnement du moteur qui peut être défini par le régime et la charge du moteur.
[0058] Le cylindre ou chaque cylindre présente un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie débouchant dans le système d'échappement munis respectivement d'une première et d'une deuxième soupapes d'échappement 19, 19a prenant des positions d'ouverture ou de fermeture de leur passage associé selon un angle de rotation du vilebrequin, l'ouverture du deuxième passage étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage. [0059] De ce fait, l'échappement présente des premier et deuxième flux des gaz en sortie du moteur, un premier flux par turbine provenant du premier passage traversant la turbine 2 logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz et un deuxième flux de décharge provenant du deuxième passage rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le deuxième flux passant par le deuxième conduit 6 passe à l'extérieur de la turbine 2 tandis qu'à la figure 2, le deuxième flux par un circuit de dérivation 8 qui contourne la roue de la turbine 2 tout en étant intérieur à la turbine 2.
[0060] Pendant une durée d'ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape 19a, ce qui correspond à un croisement de soupape C Soup prenant place en fin d'une phase d'échappement, pour augmenter la différence de pression de croisement ΔΡ, la présente invention propose d'effectuer une augmentation forcée de pression du deuxième flux pendant la durée d'ouverture commune pour un retour d'une partie du deuxième flux dans ledit au moins un cylindre dans au moins deux cas de figure.
[0061 ] Le premier cas de figure est obtenu pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute référencé A à la figure 7. Le deuxième cas de figure est obtenu pour des conditions de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals, ce qui est référencé B à la figure 7. Ces deux cas de figure sont en effet les plus défavorables à la réintroduction de gaz brûlés dans la chambre de combustion du cylindre ou de chaque cylindre. [0062] Conformément à la présente invention, des gaz brûlés sont alors réintroduits dans la chambre de combustion du cylindre ou de chaque cylindre en plus grande quantité que pour un ensemble moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur de l'état de la technique.
[0063] En regard de la figure 5, tout en se référant aux figures 1 et 2, la fermeture d'une vanne de régulation rapide 13 dont le diagramme d'ouverture est montré en haut de cette figure, 100% signifiant que la vanne de régulation rapide 13 est fermée et 0% signifiant que la vanne de régulation rapide 13 est ouverte, il peut être vu la pression avec fermeture du deuxième conduit 6 référencée PS2 ferm à la figure 5 est plus élevée que la pression sans fermeture PS2 montrée à la figure 4 et encore illustrée à la figure 5.
[0064] Il existe alors à la figure 5 une différence de pression de croisement ΔΡ qui est plus importante que la différence de pression de croisement ΔΡ de la figure 4. La présente invention permet donc d'augmenter la pression dans le deuxième conduit 6 de décharge pendant la phase de croisement de soupapes C soup, ce qui augmente la réintroduction de gaz brûlés dans la chambre de combustion du ou de chaque cylindre du moteur et réduit les pertes par pompage introduite par la gestion de la charge par le papillon moteur ainsi que les transferts thermiques dans la chambre de combustion du cylindre ou de chaque cylindre.
[0065] Dans un mode de réalisation avantageux du procédé selon la présente invention, il peut être effectué une fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape 19a pendant la durée d'ouverture commune suivie d'une réouverture après une fin de la durée d'ouverture commune. Après cette fermeture, au moins une portion du deuxième flux ne peut plus s'écouler dans le reste de la ligne d'échappement en aval de la deuxième soupape 19a et peut retourner dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape 19a en tant que gaz brûlés réintroduits dans la chambre de combustion du cylindre ou de chaque cylindre.
[0066] Dans un mode de réalisation complémentaire au premier mode de réalisation, il peut être effectué une introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes 19, 19a pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de l'introduction d'une partie du premier flux.
[0067] Au moins une portion du deuxième flux et de la partie du premier flux peut alors retourner dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape 19a. Ce mode de réalisation introduit plus de gaz brûlés dans la chambre de combustion que dans le premier mode et s'adapte donc à un cas de fonctionnement du moteur spécifique requérant plus de gaz brûlés réintroduits.
[0068] En se référant notamment à la figure 7 qui montre une courbe de pleine charge avec un couple moteur C(N.m) en Newton-mètre donné en fonction du régime moteur N(t/mn) en tours par minute dans un ensemble moteur conforme la présente invention. Pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute, ce qui est représenté par la zone référencée A à la figure 7, il est effectué seulement et uniquement la fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape 19a pendant la durée d'ouverture commune, c'est-à-dire sans introduction dans le deuxième flux d'un flux de gaz faisant anciennement partie du premier flux.
[0069] Par contre, pour des conditions de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals, ce qui est représenté par la zone référencée B à la figure 7, il est effectué l'introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes 19, 19a pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de l'introduction.
[0070] A la figure 7, la courbe inférieure est la courbe de charge partielle en dessous de laquelle il est procédé à l'introduction d'une partie du premier flux dans le deuxième flux. A la figure 7, la zone C est une zone de charge totale ou partielle dans laquelle une modification des flux par rapport aux flux obtenus selon l'état de la technique n'est pas nécessaire. Le fonctionnement du moteur à suralimentation contrôlée par distribution moteur selon la présente invention est le même dans cette zone que celui d'un moteur de l'état de la technique.
[0071 ] Pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, il est prévu un ensemble moteur 1 comprenant un moteur thermique à suralimentation contrôlée par distribution moteur et un système d'échappement avec une turbine 2 d'un turbocompresseur. Le système d'échappement est raccordé à la sortie d'un moteur comprenant au moins un cylindre présentant un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur munis respectivement de première et de deuxième soupapes d'échappement 19, 19a ouvrant le passage associé et l'obturant séquentiellement, les passages de sortie débouchant dans le système d'échappement. [0072] Le système comprend un premier conduit 4 d'échappement par la turbine 2 partant de la première soupape 19 et un deuxième conduit 6 de décharge partant de la deuxième soupape 19a, 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 contourne la roue de la turbine 2, ceci en étant prolongé par un conduit de dérivation 8 à l'intérieur de la turbine 2, comme il est visible à la figure 2 ou en contournant par l'extérieur la turbine 2, comme il est visible à la figure 1 . [0073] Selon la présente invention, le système d'échappement comprend des moyens d'augmentation forcée d'une pression dans le deuxième conduit 6 pilotés par une unité de commande. L'unité de commande présente des moyens de détection d'une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape, des moyens d'estimation ou de mesure d'une pression moyenne effective, d'une charge partielle du moteur thermique et d'un régime moteur. Cette unité de commande peut être l'unité de contrôle commande du moteur thermique.
[0074] Dans une première forme de réalisation de la présente invention, le deuxième flux est fermé en aval de la deuxième soupape 19a pendant la durée d'ouverture commune et réouvert ensuite par une vanne de régulation rapide 13. La vanne de régulation rapide 13 peut être pilotée par l'unité de commande comportant des moyens d'actionnement de la vanne de régulation rapide pendant cette ouverture selon la pression moyenne effective, la charge partielle et le régime moteur estimés par les moyens d'estimation. La vanne de régulation rapide 13 peut interrompre le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit 6 pendant une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement 19a.
[0075] Deux positions non limitatives de cette vanne de régulation rapide 13 sont montrées respectivement aux figures 1 et 2. La vanne de régulation rapide 13 peut être disposée à l'extérieur de la turbine 2, le deuxième conduit contournant la turbine 2. Ceci est montré à la figure 1 . Dans une deuxième forme de réalisation, la vanne de régulation rapide 13 peut être disposée dans la turbine 2. Ceci est montré à la figure 2.
[0076] La turbine 2 peut être munie d'un carter 2c l'entourant, le deuxième conduit 6 débouchant dans au moins une portion de dérivation 8 interne au carter 2c contournant le passage principal de détente. La vanne de régulation rapide 13 peut être logée dans le carter 2c, ce qui est montré à la figure 2 ou le deuxième conduit 6 contourne la turbine 2 en comprenant un tronçon en dérivation de la turbine 2, la vanne de régulation rapide 13 étant portée par ce tronçon en dérivation, ce qui est montré à la figure 1 .
[0077] En se référant notamment aux figures 6a, 6b et 6c tout en prenant en compte les figures 1 et 2 pour les références numériques manquantes à ces trois premières figures, dans une forme de réalisation de la vanne de régulation rapide 13, cette vanne de régulation rapide 13 peut être une vanne trois voies mais ceci n'est pas limitatif. On peut tout à fait réaliser les différents modes de pilotage avec deux vannes 2 voies, les deux dans le collecteur d'échappement, une dans le collecteur et une dans le carter turbine, ou les deux dans le carter de la turbine. [0078] A ces figures, la vanne trois voies, référencée 13 aux figures 1 et 2 mais non référencée 13 aux figures 6a à 6c avec seulement des positions spécifiques référencées 13a, 13b et 13c est implantée en aval d'une turbine 2 sur le deuxième conduit 6 qui est alors extérieur à la turbine 2. Ceci n'est pas limitatif et la vanne trois voies peut être implantée autre part qu'à l'extérieur et à proximité de la turbine 2, par exemple à l'intérieur de la turbine 2, la portion en dérivation 8 relié au deuxième conduit contournant la roue de la turbine 2, ou dans un deuxième collecteur 7 associé au deuxième conduit 6, ou en aval du deuxième collecteur 7 et en amont du troisième conduit 9. Les flèches internes aux conduits 4 et 6 indiquent l'écoulement des flux de gaz à ces figures 6a à 6c. [0079] Le deuxième conduit 6 peut présenter un piquage sur le premier conduit 4, avec une première position de fermeture du deuxième conduit 6 maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit 4 par obturation du piquage, ce flux de gaz en provenance du premier conduit 4 pénétrant dans le deuxième conduit 6.
[0080] Ceci est montré à la figure 6a. Cette configuration peut être utilisée pour la zone A montrée à la figure 7 avec charge totale ou charge moyenne au dessus de 106 Pascals et régime moteur relativement faible, par exemple en dessous de 3000 tours par minute. Un accroissement de couple référencé Z1 obtenu par la fermeture et donc la désactivation du deuxième flux d'échappement s'écoulant dans le deuxième conduit 6 est montré à cette figure 7. La référence 13b indique que la vanne de régulation est fermée pour le deuxième conduit 6.
[0081 ] La figure 6b montre une deuxième position d'une communication du premier conduit 4 dans le deuxième conduit 6 et passage d'un flux partiel de gaz d'échappement du premier conduit 4 au deuxième conduit 6 par ouverture du piquage. Le deuxième conduit 6 est fermé en aval de la communication entre premier et deuxième conduits 4, 6, ce qui est référencé 13b à cette figure et une fuite est ouverte du premier conduit 4 vers le deuxième conduit, ce qui est référencé 13a à cette figure.
[0082] Les flux de gaz s'écoulent au moins en partie selon les flèches indiquées. Cette configuration peut être utilisée pour la zone B montrée à la figure 7 avec charge partielle faible en dessous de 106 Pascals pour une large gamme de régimes moteur allant de faible à fort.
[0083] Enfin, la figure 6c montre une troisième position d'ouverture du deuxième conduit 6, ce qui est référencé 13c, simultanément maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit 4, le piquage étant obturé. Cette configuration peut être utilisée pour la zone C montrée à la figure 7 avec charge partielle moyenne au-dessus de 106 Pascals et une large gamme de régimes moteur allant de faible à fort, en étant par exemple au-dessus de 3000 tours par minute.
[0084] Dans un autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, non représentée aux figures, le premier passage peut être relié à un premier collecteur 5 d'échappement tandis que le deuxième passage de sortie peut être relié à un deuxième collecteur 7 d'échappement, le premier conduit 4 partant du premier collecteur 5 et le deuxième conduit 6 partant du deuxième collecteur 7. Ces caractéristiques sont des caractéristiques fréquemment présentées par des moteurs à suralimentation contrôlée par distribution moteur.
[0085] Selon ce mode de réalisation préférentielle de l'invention, le système d'échappement peut comprendre un canal de fuite du premier collecteur 6 vers le deuxième collecteur 7. L'unité de commande peut comporter des moyens d'actionnement ouvrant ou fermant un clapet dans le canal de fuite selon la pression moyenne effective, la charge partielle et le régime du moteur estimés ou mesurés par les moyens d'estimation. Le clapet peut être piloté entre différentes positions d'ouverture ou de fermeture ou être actionnable entre une position de fermeture ou d'ouverture.
[0086] Un autre mode de réalisation de la présente invention consiste à dimensionner une connexion entre le premier conduit 4 et le deuxième conduit 6, cette connexion étant passive et existant en permanence. Cette connexion peut être dimensionnée pour maximiser la capacité à faire recirculer des gaz brûlés dans la chambre de combustion du cylindre ou de chaque cylindre, ceci notamment en charges partielles relativement faibles comme précédemment mentionné et à minimiser les pertes de performances quand la vanne de régulation rapide est fermée. [0087] 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). [0088] 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 pouvait 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. [0089] 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.
[0090] 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 ) thermique d'un véhicule automobile comprenant un système d'échappement logeant une turbine (2) d'un turbocompresseur, le moteur comprenant au moins un cylindre logeant un piston relié à un vilebrequin en rotation, une pleine charge du moteur en fonction du régime moteur étant déterminée spécifiquement pour le moteur thermique, ledit au moins un cylindre présentant un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie débouchant dans le système d'échappement munis respectivement d'une première et d'une deuxième soupapes d'échappement (19, 19a) prenant des positions d'ouverture ou de fermeture de leur passage associé selon un angle de rotation du vilebrequin, l'ouverture du deuxième passage étant déphasée par rapport à l'ouverture du premier passage, l'échappement présentant des premier et deuxième flux des gaz en sortie du moteur, un premier flux par turbine provenant du premier passage traversant la turbine (2) logeant une roue de récupération partielle d'une énergie contenue dans les gaz et un deuxième flux de décharge provenant du deuxième passage rejoignant le premier flux en aval de la roue en la contournant, une durée d'ouverture commune de la soupape d'entrée et de la deuxième soupape (19a) prenant place en fin d'une phase d'échappement, caractérisé en ce qu'il est effectué une augmentation forcée de pression du deuxième flux pendant la durée d'ouverture commune pour un retour d'au moins une partie du deuxième flux dans ledit au moins un cylindre pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute ou de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel il est effectué une fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape (19a) pendant la durée d'ouverture commune suivie d'une réouverture après une fin de la durée d'ouverture commune, au moins une portion du deuxième flux retournant dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape (19a).
Procédé selon la revendication 2, dans lequel il est effectué une introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes (19, 19a) pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de l'introduction d'une partie du premier flux, au moins une portion du deuxième flux et de la partie du premier flux retournant dans ledit au moins un cylindre par le deuxième passage associé à la deuxième soupape (19a).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel, pour des conditions de pleine charge sous un régime moteur inférieur à 3000 tours par minute, il est effectué seulement la fermeture du deuxième flux en aval de la deuxième soupape (19a) pendant la durée d'ouverture commune ou, pour des conditions de charge partielle du moteur sous une pression moyenne effective de moins de 106 Pascals, il est effectué l'introduction d'une partie du premier flux d'échappement dans le deuxième flux en aval des première et deuxième soupapes (19, 19a) pendant la durée d'ouverture commune, le deuxième flux étant fermé en aval de l'introduction.
Ensemble moteur (1 ) comprenant un moteur thermique, un système d'échappement avec une turbine (2) d'un turbocompresseur pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système d'échappement étant raccordé au moteur comprenant au moins un cylindre présentant un passage d'entrée muni d'une soupape d'admission et des premier et deuxième passages de sortie pour une évacuation de gaz d'échappement issus de la combustion dans le moteur munis respectivement de première et de deuxième soupapes d'échappement (19, 19a) ouvrant le passage associé et l'obturant séquentiellement, le système comprenant un premier conduit (4) d'échappement par la turbine (2) partant de la première soupape (19) et un deuxième conduit (6) de décharge partant de la deuxième soupape (19a), 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 système d'échappement comprend des moyens d'augmentation forcée d'une pression dans le deuxième conduit (6) pilotés par une unité de commande présentant des moyens de détection d'une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape (19a) et des moyens d'estimation ou de mesure d'une pression moyenne effective, d'une charge partielle du moteur thermique (1 ) et d'un régime moteur.
Ensemble moteur (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième conduit (6) comprend une vanne de régulation rapide (13) interrompant le flux de gaz d'échappement dans le deuxième conduit (6) pendant une ouverture commune de la soupape d'admission et de la deuxième soupape d'échappement (19a), la vanne de régulation rapide (13) étant pilotée par l'unité de commande comportant des moyens d'actionnement de la vanne de régulation rapide (13) pendant cette ouverture selon la pression moyenne effective, le régime moteur et la charge partielle étant estimés ou mesurés par les moyens d'estimation.
Ensemble moteur (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel la turbine (2) est munie d'un carter (2c) l'entourant, le deuxième conduit (6) débouchant dans au moins une portion de dérivation (8) interne au carter (2c) contournant le passage principal de détente, la vanne de régulation rapide (13) étant logée dans le carter (2c) ou le deuxième conduit (6) comprend un tronçon en dérivation de la turbine (2), la vanne de régulation rapide (13) étant portée par ce tronçon en dérivation.
Ensemble moteur (1 ) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la vanne de régulation rapide (13) est une vanne trois voies et le deuxième conduit (6) présente un piquage sur le premier conduit (6), avec une première position de fermeture du deuxième conduit (6) maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit (4) par obturation du piquage, une deuxième position d'une communication du premier conduit (4) dans le deuxième conduit (6) et passage d'un flux partiel de gaz d'échappement du premier conduit (4) au deuxième conduit (6) par ouverture du piquage, le deuxième conduit (6) étant fermé en aval de la communication entre premier et deuxième conduits (4, 6) et une troisième position d'ouverture du deuxième conduit (6) maintenu étanche par rapport à un flux de gaz en provenance du premier conduit (4), le piquage étant obturé.
Ensemble moteur (1 ) selon la revendication 5, dans lequel le premier passage est relié à un premier collecteur (5) d'échappement tandis que le deuxième passage de sortie est relié à un deuxième collecteur (7) d'échappement, le premier conduit (4) partant du premier collecteur (5) et le deuxième conduit (6) partant du deuxième collecteur (7), le système d'échappement comprenant un canal de fuite du premier collecteur (6) vers le deuxième collecteur (7), l'unité de commande comportant des moyens d'actionnement ouvrant ou fermant un clapet dans le canal de fuite selon la pression moyenne effective, la charge partielle et le régime du moteur estimés ou mesurés par les moyens d'estimation.
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