FR2833650A1 - Motor vehicle i.c. engine operating system uses gas stored in one mode to enhance performance in others - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un système de motorisation pour véhicule automobile. The present invention relates to a motorization system for a motor vehicle.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système de motorisation qui comporte un moteur à combustion interne muni de moyens d'admission de gaz en entrée et de moyens d'échappement de gaz en sortie et des moyens de stockage de gaz sous pression associés à des moyens de commande de leur charge/décharge adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci, pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci, au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur. More particularly, the invention relates to a motorization system which comprises an internal combustion engine provided with inlet gas inlet means and outlet gas outlet means and associated pressurized gas storage means to charge / discharge control means adapted to implement a charge phase for these, during which the fuel supply to at least certain engine cylinders is cut off to operate the or each cylinder whose l 'power is cut, compressor, and a discharge phase thereof, during which the gas is used to improve engine performance.
On trouvera un exemple d'un tel système de motorisation dans le document SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 1999-01-0623, intitulé New Cycles for Automobile Engines de Michael M. SCHECHTER, International Congress and Exposition, Detroit, Michigan, March 1-4,1999. An example of such a motorization system can be found in the document SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 1999-01-0623, entitled New Cycles for Automobile Engines by Michael M. SCHECHTER, International Congress and Exposition, Detroit, Michigan, March 1-4 1999.
L'idée générale à la base du développement de tels systèmes, consiste à récupérer de l'énergie lors de certaines phases de fonctionnement du moteur, sous la forme de gaz comprimé dans les moyens d'accumulation et de réutiliser cette énergie dans d'autres phases de fonctionnement de celui-ci. The general idea behind the development of such systems is to recover energy during certain engine operating phases, in the form of compressed gas in the means of accumulation and to reuse this energy in other operating phases of it.
En particulier, de l'énergie peut être récupérée en phase de décélération et de freinage du véhicule. In particular, energy can be recovered during deceleration and braking of the vehicle.
Sur la figure 2 du document mentionné précédemment, on a représenté un exemple de réalisation d'un tel système. In Figure 2 of the document mentioned above, there is shown an embodiment of such a system.
Celui-ci comporte alors des moyens d'accumulation de gaz sous pression, se présentant sous la forme d'un réservoir de gaz, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge, se présentant sous la forme d'une soupape prévue dans la culasse du moteur, au niveau d'un cylindre correspondant de celui-ci, cette soupape étant commandée pour mettre en oeuvre une phase de charge de ces moyens d'accumulation et une phase de décharge de ceux-ci à partir du et dans le cylindre. This then comprises means for accumulating pressurized gas, in the form of a gas reservoir, associated with means for controlling their charge / discharge, in the form of a valve provided in the cylinder head of the engine, at a corresponding cylinder thereof, this valve being controlled to implement a phase of charging these accumulation means and a phase of discharging these from and into the cylinder.
On conçoit cependant qu'une telle structure présente un certain nombre d'inconvénients, car la soupape correspondante nécessite une modification However, it is understood that such a structure has a number of drawbacks, since the corresponding valve requires modification
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très importante de la culasse du moteur et des moyens de commande relativement complexes. very large engine cylinder head and relatively complex control means.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. The object of the invention is therefore to solve these problems.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne comprenant des cylindres munis chacun d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement et des moyens d'admission de gaz en entrée et des moyens d'échappement de gaz en sortie et des moyens d'accumulation de gaz sous pression, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci, au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz comprennent une entrée de gaz raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ces moyens d'admission et en ce que les moyens de commande sont adaptés pour maintenir la ou chaque soupape d'échappement du ou de chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en position fermée, et la ou chaque soupape d'admission de celui-ci, en position ouverte, pour permettre la charge de ces moyens d'accumulation, à travers les moyens d'admission de gaz et les moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ceux-ci, à partir du ou de chaque cylindre correspondant. To this end, the subject of the invention is a motorization system for a motor vehicle, of the type comprising an internal combustion engine comprising cylinders each provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve. and means for admitting gas at the inlet and means for exhausting gas at the outlet and means for accumulating gas under pressure, associated with means for controlling their charge / discharge suitable for implementing a phase of charging thereof during which the fuel supply to at least certain cylinders of the engine is cut to operate the or each cylinder whose supply is cut, in compressor, and a discharge phase of these, at during which the gas is used to improve the performance of the engine, characterized in that the gas accumulation means comprise a gas inlet connected to the means for admitting gas into the engine, through means ns for controlling the circulation of gases in these intake means and in that the control means are adapted to maintain the or each exhaust valve of the or each cylinder whose supply is cut, in the closed position, and the or each intake valve thereof, in the open position, to allow the charging of these accumulation means, through the gas intake means and the means for controlling the circulation of the gases in them , from or from each corresponding cylinder.
Selon d'autres caractéristiques : - les moyens de contrôle de la circulation des gaz comprennent des moyens de vannage à clapet anti-retour, disposés dans le trajet d'admission des gaz dans le moteur et déplaçables sous le contrôle des moyens de commande entre une première position d'ouverture de ce trajet et une seconde position de fermeture de celui-ci, dans laquelle le clapet anti-retour est placé dans ce trajet ; - les moyens de vannage comprennent un boisseau rotatif ; - les moyens de contrôle de la circulation des gaz comprennent un orifice de raccordement de l'entrée des moyens d'accumulation, muni d'un clapet anti-retour et placé en aval des moyens de vannage ; According to other characteristics: - the means for controlling the circulation of gases include valve-checking valve means, arranged in the path of admission of gases into the engine and movable under the control of the control means between a first position for opening this path and a second position for closing it, in which the non-return valve is placed in this path; - the winnowing means comprise a rotary plug; the means for controlling the circulation of gases comprise a connection orifice for the inlet of the accumulation means, provided with a non-return valve and placed downstream of the valve means;
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- les soupapes du moteur sont des soupapes à commande par actionneurs électromagnétiques dont l'alimentation est commandée par des moyens de contrôle sous le pilotage des moyens de commande ; - les moyens d'accumulation de gaz sous pression comprennent une sortie de gaz raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens formant vanne pilotable par les moyens de commande, pour injecter du gaz dans le moteur ; - les moyens d'accumulation de gaz sous pression comprennent une sortie de gaz raccordée à un turbocompresseur associé au moteur, à travers des moyens formant vanne pilotable par les moyens de commande, pour injecter du gaz dans celui-ci. the engine valves are valves controlled by electromagnetic actuators, the supply of which is controlled by control means under the control of the control means; the means for accumulating gas under pressure comprise a gas outlet connected to the means for admitting gas into the engine, through means forming a valve controllable by the control means, for injecting gas into the engine; - The means for accumulating pressurized gas comprise a gas outlet connected to a turbocharger associated with the engine, through means forming a valve controllable by the control means, for injecting gas therein.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - les Figs. 1 à 4 illustrent la structure et le fonctionnement d'un système de motorisation selon l'invention lors d'une phase de charge des moyens d'accumulation de gaz sous pression ; et - les Figs. 5 et 6 illustrent la structure et le fonctionnement d'un tel système lors d'une phase de décharge de ces moyens d'accumulation. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which: - Figs. 1 to 4 illustrate the structure and operation of a motorization system according to the invention during a charging phase of the means for accumulating gas under pressure; and - Figs. 5 and 6 illustrate the structure and operation of such a system during a discharge phase of these accumulation means.
On a en effet représenté sur ces figures et en particulier sur les figures 1 à 4, un système de motorisation pour véhicule automobile qui comporte un moteur à combustion interne désigné par la référence générale 1, comprenant des cylindres, dont l'un est désigné par la référence générale 2 sur ces figures, dans lesquels se déplacent des pistons dont l'un est désigné par la référence générale 3. There is indeed shown in these figures and in particular in Figures 1 to 4, a motorization system for a motor vehicle which comprises an internal combustion engine designated by the general reference 1, comprising cylinders, one of which is designated by the general reference 2 in these figures, in which pistons move, one of which is designated by the general reference 3.
Chacun de ces cylindres est muni d'au moins une soupape d'admission désignée par exemple par la référence générale 4 et d'au moins une soupape d'échappement désignée par la référence générale 5 sur cette figure, de façon classique. Each of these cylinders is provided with at least one intake valve designated for example by the general reference 4 and at least one exhaust valve designated by the general reference 5 in this figure, in a conventional manner.
Ces soupapes sont par exemple formées par des soupapes à commande par actionneurs électromagnétiques dont l'alimentation est commandée par des moyens de contrôle sous le pilotage de moyens de commande, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. These valves are for example formed by valves controlled by electromagnetic actuators, the supply of which is controlled by control means under the control of control means, as will be described in more detail below.
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On notera simplement que les actionneurs électromagnétiques de commande de ces soupapes, sont désignés par les références générales 6 et 7 respectivement par la soupape d'admission 4 et la soupape d'échappement 5, et sont donc reliés à des moyens de contrôle désignés par la référence générale 8, dont le fonctionnement est piloté par des moyens de commande désignés par la référence générale 9, pour assurer le déplacement des soupapes, c'est-à-dire l'ouverture et la fermeture de celles-ci. It will simply be noted that the electromagnetic actuators for controlling these valves are designated by the general references 6 and 7 respectively by the intake valve 4 and the exhaust valve 5, and are therefore connected to control means designated by the general reference 8, the operation of which is controlled by control means designated by general reference 9, to ensure the displacement of the valves, that is to say the opening and closing of the latter.
Ces moyens de commande comprennent par exemple tout calculateur approprié. These control means include for example any suitable computer.
De façon classique également, le moteur 1 est associé à des moyens d'admission de gaz en entrée désignés par la référence générale 10 et à des moyens d'échappement de gaz en sortie désignés par la référence générale 11, et comprenant par exemple une ligne d'échappement. Also conventionally, the engine 1 is associated with inlet gas inlet means designated by the general reference 10 and outlet gas outlet means designated by the general reference 11, and comprising for example a line exhaust.
Les moyens d'admission comprennent par exemple de façon classique, un papillon de gaz désigné par la référence générale 12 associé à un plénum d'admission désigné par la référence générale 13. The admission means comprise, for example in a conventional manner, a gas butterfly designated by the general reference 12 associated with an intake plenum designated by the general reference 13.
Enfin, le système de motorisation selon l'invention comporte également des moyens d'accumulation de gaz sous pression désignés par la référence générale 14 sur ces figures, associés à des moyens de commande de leur charge/décharge formés par exemple par les moyens 9 décrits précédemment et adaptés pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci pendant laquelle l'alimentation en carburant d'au moins certains cylindres du moteur est coupée, pour faire fonctionner le ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, et une phase de décharge de ceux-ci au cours de laquelle le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur. Finally, the motorization system according to the invention also comprises means for accumulating gas under pressure designated by the general reference 14 in these figures, associated with means for controlling their charge / discharge formed for example by the means 9 described previously and adapted to implement a charging phase of these during which the supply of fuel to at least certain cylinders of the engine is cut, to operate the or each cylinder whose supply is cut, in compressor, and a discharge phase thereof during which the gas is used to improve the performance of the engine.
Les moyens de commande 9 sont alors adaptés pour piloter les moyens d'alimentation en carburant des cylindres du moteur, afin de couper l'alimentation d'au moins certains des cylindres de celui-ci. The control means 9 are then adapted to control the fuel supply means for the engine cylinders, in order to cut off the supply of at least some of the engine cylinders.
En fait, et comme cela est illustré, les moyens d'accumulation de gaz comprennent par exemple un réservoir dont une entrée de gaz désignée par la référence générale 15 sur ces figures, est raccordée aux moyens d'admission de gaz 10 dans le moteur, à travers des moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ces moyens d'admission, ces moyens de contrôle étant désignés par la référence générale 16. In fact, and as illustrated, the gas accumulation means comprise for example a reservoir, a gas inlet designated by the general reference 15 in these figures, is connected to the gas admission means 10 in the engine, through means for controlling the circulation of gases in these intake means, these control means being designated by the general reference 16.
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Lors d'une phase de charge de ces moyens d'accumulation, les moyens de commande 9 sont adaptés pour maintenir la ou chaque soupape d'échappement du ou de chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en position fermée, et la ou chaque soupape d'admission de celui-ci, en position ouverte, pour permettre la charge de ces moyens d'accumulation, à travers les moyens d'admission de gaz dans le moteur et les moyens de contrôle de la circulation des gaz dans ceux-ci à partir du ou de chaque cylindre correspondant qui fonctionne alors en compresseur. During a charging phase of these accumulation means, the control means 9 are adapted to maintain the or each exhaust valve of the or each cylinder whose supply is cut, in the closed position, and the or each valve for admitting the latter, in the open position, to allow the charging of these means of accumulation, through the means for admitting gases into the engine and the means for controlling the circulation of gases in them from the or each corresponding cylinder which then operates as a compressor.
Dans l'exemple représenté sur ces figures, les moyens de contrôle de la circulation des gaz 16 comprennent des moyens de vannage à clapet antiretour, disposés dans le trajet d'admission des gaz dans le moteur, et déplaça- bles sous le contrôle des moyens de commande 9 entre une première position d'ouverture de ce trajet, comme cela est illustré sur la figure 1 et une seconde position de fermeture de celui-ci, dans laquelle le clapet anti-retour est placé dans ce trajet, comme cela est illustré sur les figures 2,3 et 4. In the example shown in these figures, the gas flow control means 16 comprise check valve means, arranged in the gas inlet path to the engine, and displaceable under the control of the means control 9 between a first position for opening this path, as illustrated in FIG. 1 and a second position for closing it, in which the non-return valve is placed in this path, as illustrated in Figures 2,3 and 4.
Les moyens de vannage sont désignés par la référence générale 17 sur ces figures et comprennent par exemple un boisseau rotatif 18 qui est donc déplaçable entre une position d'ouverture du trajet comme celle illustrée sur la figure 1, et une position d'obturation de celui-ci, comme cela est représenté sur la figures 2,3 et 4, dans lesquelles le clapet anti-retour correspondant désigné par la référence générale 19, est placé dans ce trajet. The valve control means are designated by the general reference 17 in these figures and comprise for example a rotary plug 18 which is therefore movable between a position for opening the path as that illustrated in FIG. 1, and a position for closing that -ci, as shown in Figures 2,3 and 4, in which the corresponding non-return valve designated by the general reference 19, is placed in this path.
Le fonctionnement normal du moteur est illustré sur la figure 1, l'admission des gaz en entrée du moteur se faisant à travers le trajet d'admission et la soupape d'admission qui est alors en position ouverte, le boisseau 18, étant dans sa première position. The normal operation of the engine is illustrated in FIG. 1, the admission of the gases entering the engine being done through the intake path and the intake valve which is then in the open position, the plug 18, being in its first position.
Lorsque l'on souhaite déclencher une phase de charge des moyens d'accumulation 14, les moyens de commande 9 pilotent les moyens de contrôle de la circulation des gaz 16 pour amener le boisseau 18 à se déplacer vers sa position d'obturation du trajet, comme cela est illustré sur la figure 2 et maintiennent les soupapes d'échappement du ou des cylindres correspondants, c'est-àdire celui ou ceux dont l'alimentation en carburant est coupée, en position fermée, tout en maintenant les soupapes d'admission de celui-ci ou de ceux-ci en position ouverte, ce qui permet comme cela est illustré sur les figures 3 et 4, d'utiliser le ou les cylindres correspondants en compresseur, c'est-à-dire pour When it is desired to trigger a charging phase of the accumulation means 14, the control means 9 control the means for controlling the circulation of gases 16 to cause the plug 18 to move towards its position for closing the path, as illustrated in FIG. 2 and maintain the exhaust valves of the corresponding cylinder or cylinders, that is to say one or those whose fuel supply is cut, in the closed position, while maintaining the intake valves thereof or these in the open position, which allows, as illustrated in FIGS. 3 and 4, to use the corresponding cylinder or cylinders as a compressor, that is to say for
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comprimer et refouler le gaz admis dans ce ou ces cylindres en direction des moyens d'accumulation 14, à travers un orifice de raccordement de l'entrée 15 de ces moyens d'accumulation 14 aux moyens 16 de contrôle de la circulation des gaz dans les moyens d'admission. Cet orifice est alors muni d'un clapet antiretour et est placé en aval des moyens de vannage 17. compress and discharge the gas admitted into this or these cylinders in the direction of the accumulation means 14, through an orifice for connecting the inlet 15 of these accumulation means 14 to the means 16 for controlling the circulation of gases in the means of admission. This orifice is then fitted with a non-return valve and is placed downstream of the valve means 17.
Sur ces figures 1 à 4, l'orifice de raccordement de l'entrée 15 des moyens d'accumulation 14 aux moyens d'admission 10 est désigné par la référence générale 20, tandis que le clapet anti-retour correspondant est désigné par la référence générale 21. In these FIGS. 1 to 4, the orifice for connecting the inlet 15 of the accumulation means 14 to the intake means 10 is designated by the general reference 20, while the corresponding non-return valve is designated by the reference general 21.
On conçoit alors que le gaz comprimé lors de la remontée du piston dans le cylindre correspondant ne peut pas refluer en direction du papillon disposé dans les moyens d'admission de gaz, en raison de la présence du clapet antiretour 19 du boisseau 18 dans le trajet correspondant, tandis que ce gaz comprimé peut être admis dans les moyens d'accumulation 14 à travers le clapet anti-retour 21 placé dans l'orifice de raccordement 20 de ces moyens d'accumulation 14 aux moyens d'admission, pour assurer la charge de ces moyens d'accumulation
Lorsque le besoin s'en fait sentir, les moyens de commande 9 déclenchent une phase de décharge de ces moyens d'accumulation 14 au cours de laquelle le gaz stocké sous pression dans ces moyens d'accumulation est utilisé pour améliorer les performances du moteur. It is therefore understood that the compressed gas during the ascent of the piston in the corresponding cylinder cannot flow back towards the butterfly disposed in the gas intake means, due to the presence of the non-return valve 19 of the plug 18 in the path corresponding, while this compressed gas can be admitted into the accumulation means 14 through the non-return valve 21 placed in the connection orifice 20 of these accumulation means 14 to the intake means, to ensure the charge of these means of accumulation
When the need arises, the control means 9 trigger a discharge phase of these accumulation means 14 during which the gas stored under pressure in these accumulation means is used to improve the performance of the engine.
Cette phase de fonctionnement est illustrée sur les figures 5 et 6. This operating phase is illustrated in Figures 5 and 6.
On reconnaît en effet sur les figures 5 et 6, le moteur désigné par la référence générale 1, les moyens de commande 9, les moyens d'accumulation de gaz sous pression désignés par la référence générale 14, les moyens d'admission de gaz dans le moteur désignés par la référence générale 10 et les moyens d'échappement 11. We recognize in fact in FIGS. 5 and 6, the engine designated by the general reference 1, the control means 9, the means for accumulating pressurized gas designated by the general reference 14, the means for admitting gas into the engine designated by the general reference 10 and the exhaust means 11.
Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 5, les moyens d'accumulation de gaz sous pression 14 comprennent une sortie de gaz désignée par la référence générale 22, qui est raccordée aux moyens d'admission de gaz 10 dans le moteur, par exemple à travers des moyens formant vanne 23 pilotables par les moyens de commande 9, pour permettre une injection de gaz dans le moteur à travers ces moyens d'admission. According to the variant embodiment shown in FIG. 5, the means for accumulating gas under pressure 14 comprise a gas outlet designated by the general reference 22, which is connected to the means for admitting gas 10 into the engine, for example through valve forming means 23 controllable by the control means 9, to allow injection of gas into the engine through these intake means.
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Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 6, le moteur est associé à un turbocompresseur désigné par la référence générale 24 sur cette figure et comportant une portion de compresseur 25 et une portion de turbine 26 associées de façon classique aux moyens d'admission et aux moyens d'échappement de gaz du moteur. According to the variant embodiment shown in FIG. 6, the engine is associated with a turbocharger designated by the general reference 24 in this figure and comprising a compressor portion 25 and a turbine portion 26 conventionally associated with the intake means and to the engine gas exhaust means.
La sortie 22 de gaz des moyens d'accumulation 14 peut alors être raccordée à ce turbocompresseur, à travers les moyens formant vanne pilotable 23 pour injecter du gaz dans celui-ci. The gas outlet 22 of the accumulation means 14 can then be connected to this turbocharger, through the means forming a controllable valve 23 for injecting gas therein.
C'est ainsi par exemple que cette sortie de gaz sous pression peut être raccordée à la portion de turbine et/ou à la portion de compresseur de ce turbocompresseur pour injecter du gaz dans l'une et/ou l'autre de celles-ci afin d'améliorer les performances de fonctionnement du turbocompresseur et donc du moteur. Thus, for example, this pressurized gas outlet can be connected to the turbine portion and / or to the compressor portion of this turbocharger in order to inject gas into one and / or the other thereof. in order to improve the operating performance of the turbocharger and therefore of the engine.
On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages par rapport à celle décrite dans le document antérieur mentionné précédemment. It is therefore understandable that such a structure has a certain number of advantages compared to that described in the prior document mentioned above.
En effet, une telle structure ne nécessite pas de modification du moteur proprement dit, dans la mesure où les éléments permettant d'assurer la charge et la décharge des moyens d'accumulation d'énergie, sont ajoutés à la périphérie de celui-ci. Indeed, such a structure does not require modification of the actual motor, insofar as the elements making it possible to ensure the charging and discharging of the energy storage means, are added to the periphery thereof.
Le fonctionnement d'une telle structure reste classique, dans la mesure où il est possible grâce à celle-ci, de mettre en oeuvre une phase de charge des moyens d'accumulation des gaz sous pression, par exemple lors d'une phase de décélération du véhicule ou lors d'une phase de fonctionnement à faible charge et de réutiliser ce gaz sous pression accumulé pour améliorer le remplissage des cylindres du moteur afin d'en améliorer les performances de fonctionnement. The operation of such a structure remains conventional, insofar as it is possible thanks to it, to implement a phase of charging the means for accumulating gases under pressure, for example during a deceleration phase of the vehicle or during a low-load operating phase and to reuse this accumulated pressurized gas to improve the filling of the engine cylinders in order to improve its operating performance.
Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. It goes without saying of course that still other embodiments can be envisaged.
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