FR2836181A1 - Systeme de motorisation de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Ce système comportant un moteur à combustion interne (1) muni de moyens d'admission de gaz (2) en entrée et de moyens d'échappement de gaz (3) en sortie, et des moyens d'accumulation de gaz sous pression (4) associés à des moyens de commande (5) 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 (1) 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 (1), est caractérisé en ce que les moyens d'accumulation (4) comportent une entrée de gaz (6) raccordée aux moyens d'échappement (3) du moteur (1), et en ce que le moteur (1) est équipé au moins à l'admission, de soupapes à commande électromécanique dont les déplacements sont commandés par des actionneurs électromagnétiques pilotés par les moyens de commande (5).

Description

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La présente invention concerne un système de motorisation pour véhicule automobile.
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.
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.
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.
En particulier, de l'énergie peut être récupérée en phase de décélération et de freinage du véhicule.
Sur la figure 2 du document mentionné précédemment, on a représenté un exemple de réalisation d'un tel système.
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.
On conçoit cependant qu'une telle structure présente un certain nombre d'inconvénients, car la soupape correspondante nécessite une modification
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très importante de la culasse du moteur et des moyens de commande relativement complexes.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant 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 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 sous pression comportent une entrée de gaz raccordée aux moyens d'échappement du moteur thermique, et en ce que le moteur est équipé au moins à l'admission, de soupapes à commande électromécanique dont les déplacements sont commandés par des actionneurs électromagnétiques pilotés par les moyens de commande.
Selon d'autres caractéristiques : - les moyens d'échappement comprennent en sortie du moteur, des moyens formant vanne pilotable à deux sorties, dont l'une est raccordée au reste de ces moyens d'échappement et dont l'autre est raccordée à l'entrée des moyens d'accumulation et en ce que les moyens de commande sont adaptés, lors de la phase de charge des moyens d'accumulation, pour commander les moyens formant vanne afin de raccorder la sortie du moteur à ces moyens d'accumulation ; - un clapet d'anti-retour est interposé entre les moyens formant vanne et l'entrée des moyens d'accumulation ; - les moyens formant clapet d'anti-retour sont intégrés dans les moyens formant vanne pilotable au niveau de sa sortie raccordée aux moyens d'accumulation ; - les moyens d'accumulation comportent une sortie de gaz raccordée aux moyens d'admission de gaz dans le moteur, à travers des moyens formant
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vanne pilotable par les moyens de commande pour injecter du gaz dans le moteur ; - la sortie des moyens d'accumulation est raccordée à un plénum des moyens d'admission de gaz dans le moteur à travers au moins un détendeur ; - les moyens d'accumulation de gaz sous pression comportent une sortie de gaz raccordée à travers des moyens formant vanne pilotable par les moyens de commande, à une portion de turbine d'un turbocompresseur associé au moteur, pour injecter du gaz dans celle-ci.
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 : - la Fig. 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure géné- rale d'une forme de réalisation d'un système de motorisation selon l'invention ; - la Fig. 2 représente une vue en coupe schématique de moyens formant vanne pilotable à deux sorties, entrant dans la constitution d'un tel système ; - la Fig. 3 représente de façon schématique la structure générale de moyens d'admission de gaz dans un moteur ; et - ta Fig. 4 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'une autre forme de réalisation d'un système de motorisation selon l'invention.
On a en effet représenté sur la figure 1, un système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne qui est désigné par la référence générale 1 sur cette figure et qui est par exemple schématisé par un cylindre de celui-ci.
Ce moteur est équipé au moins à l'admission, de soupapes à commande électromécanique dont les déplacements sont commandés par des actionneurs électromagnétiques, ces éléments présentant n'importe quelle structure appropriée.
Ce moteur est muni de moyens d'admission de gaz en entrée, qui sont désignés par la référence générale 2 et de moyens d'échappement de gaz en sortie, désignés par la référence générale 3.
De plus, il est prévu des moyens d'accumulation de gaz sous pression qui se présentent par exemple sous la forme d'un réservoir, désignés par la réfé-
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rence générale 4 et associés à des moyens de commande de leur charge/décharge, désignés par la référence générale 5 et comportant par exem- ple tout calculateur approprié, adapté pour mettre en oeuvre une phase de charge de ceux-ci et une phase de décharge de ceux-ci de façon classique.
Pendant la phase de charge des moyens d'accumulation de gaz sous pression 4, l'alimentation en carburant d'au moins certains des cylindres du moteur est coupée, pour faire fonctionner ce ou chaque cylindre dont l'alimentation est coupée, en compresseur, permettant ainsi d'assurer la charge de ces moyens d'accumulation.
De plus, ces moyens de commande 5 sont adaptés pour piloter le fonctionnement des actionneurs électromagnétiques des soupapes au moins d'admission correspondantes d'au moins l'un des cylindres du moteur afin de faire fonctionner le ou les cylindres correspondants en compresseur.
Un ou plusieurs cylindres du moteur peuvent en effet être coupés dans le cas où par exemple, le moteur n'a à fournir qu'un couple faible. Les autres cylindres peuvent alors fonctionner dans une plage de rendement élevé, ce qui permet de réduire la consommation en carburant.
Durant la phase de décharge de ces moyens d'accumulation, le gaz est utilisé pour améliorer les performances du moteur.
Comme cela est illustré sur cette figure 1, les moyens d'accumulation de gaz sous pression 4 comportent une entrée de gaz désignée par la référence générale 6 raccordée aux moyens d'échappement 3 du moteur thermique 1.
En fait, ces moyens d'échappement peuvent comporter en sortie du moteur thermique 1, des moyens formant vanne pilotable à deux sorties, désignés par la référence générale 7 sur cette figure 1, dont l'une est raccordée au reste de ces moyens d'échappement 3 et dont l'autre, est raccordée à l'entrée 6 des moyens d'accumulation 4.
Les moyens de commande 5 sont alors adaptés, lors de la phase de charge des moyens d'accumulation, pour commander les moyens formant vanne 7, afin de raccorder la sortie du moteur 1 à ces moyens d'accumulation 4.
On a représenté sur la figure 2, un exemple de réalisation de tels moyens formant vanne pilotable à deux sorties.
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Comme cela est représenté, ces moyens 7 sont interposés entre la sortie d'échappement correspondante du moteur 1 et le reste des moyens d'échappement 3 de celui-ci.
Ces moyens formant vanne présentent alors une entrée désignée par la référence générale 8 raccordée à la sortie du moteur et deux sorties respectivement 9 et 10, dont l'une 9, est raccordée au reste des moyens d'échappement 3, et dont l'autre 10, est raccordée à l'entrée 6 des moyens d'accumulation 4.
Un obturateur déplaçable désigné par la référence générale 11, est alors prévu dans ces moyens formant vanne, pour diriger les gaz en sortie du moteur, soit vers le reste des moyens d'échappement 3, soit vers l'entrée des moyens d'accumulation 4.
La position de cet obturateur est pilotée de façon classique par les moyens de commande 5.
Un clapet d'anti-retour est interposé entre les moyens formant vanne et l'entrée des moyens d'accumulation.
Ce clapet est désigné par la référence générale 12 sur cette figure 2 et est de préférence intégré dans ces moyens formant vanne pilotable au niveau de la sortie 10 raccordée aux moyens d'accumulation.
Comme cela est illustré sur la figure 1, les moyens d'accumulation 4 comportent également une sortie de gaz désignée par la référence générale 13, raccordée aux moyens d'admission de gaz 2 dans le moteur, à travers des moyens formant vanne pilotable désignés par la référence générale 14, ces moyens formant vanne étant pilotés par les moyens de commande 5 pour injecter le gaz nécessaire dans ce moteur.
En fait, la sortie des moyens d'accumulation 4 peut être raccordée comme cela est illustré sur ces figures 1 et 3, à un plénum 15 des moyens d'admission des gaz dans le moteur, à travers par exemple au moins un détendeur 16.
Ce plénum 15 est également raccordé de façon classique, par exem- ple à travers un papillon motorisé désigné par la référence générale 17, à un échangeur de chaleur de gaz d'admission et permet l'alimentation en gaz des différents cylindres du moteur thermique 1, de façon classique.
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On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages par rapport à celle décrite dans le document antérieur mentionné précédemment.
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.
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.
On a illustré sur la figure 4, un autre exemple de réalisation d'un système de motorisation selon l'invention.
Sur cette figure 4, des numéros de références identiques ont été utilisés pour désigner des pièces identiques ou analogues à celles déjà décrites en regard des figures 1 à 3.
C'est ainsi que l'on reconnaît sur cette figure 4, le moteur thermique 1, les moyens d'admission des gaz 2 dans celui-ci, les moyens d'échappement des gaz 3 en sortie de celui-ci, les moyens d'accumulation de gaz sous pression 4, les moyens formant vanne pilotable à deux sorties 7, etc..
Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure 4, le moteur est associé à un turbocompresseur désigné par la référence générale 18 et comportant une portion de compresseur 19 et une portion de turbine 20.
De façon classique, la portion de compresseur 19 est associée aux moyens d'admission des gaz dans le moteur, tandis que la portion de turbine est associée aux moyens d'échappement de celui-ci.
Les moyens 7 formant vanne pilotable à deux sorties comportent alors une sortie associée à cette portion de turbine 20 du turbocompresseur 18 et une autre sortie raccordée à l'entrée des moyens d'accumulation de gaz sous pression 4.
A la différence de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, dans l'exemple représenté sur cette figure 4, la sortie des moyens d'accumulation
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4, désignée par la référence générale 13, est raccordée à travers les moyens formant vanne pilotable 14 à la portion de turbine 20 du turbocompresseur 18 associé à ce moteur.
Ceci permet d'injecter du gaz sous pression sur cette portion de turbine du turbocompresseur.
Dans les deux exemples qui viennent d'être donnés, l'utilisation du gaz sous pression injecté dans les moyens d'admission des gaz dans le moteur ou sur la turbine du turbocompresseur, permet d'en améliorer les performances. On peut ainsi réduire voire éliminer le temps de réaction d'un turbocompresseur en raison de la montée en régime relativement lente de la turbine de celui-ci, sous l'action des gaz d'échappement seuls.
Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Système de motorisation pour véhicule automobile, du type comportant un moteur à combustion interne (1) muni de moyens d'admission de gaz (2) en entrée et de moyens d'échappement de gaz (3) en sortie, et des moyens d'accumulation de gaz sous pression (4) associés à des moyens de commande (5) 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 (1) 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 (1), caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz sous pression (4) comportent une entrée de gaz (6) raccordée aux moyens d'échappement (3) du moteur thermique (1), et en ce que le moteur (1) est équipé au moins à l'admission, de soupapes à commande électromécanique dont les déplacements sont commandés par des actionneurs électromagnétiques pilotés par les moyens de commande (5).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'échappement (3) comprennent en sortie du moteur (1), des moyens formant vanne pilotable (7) à deux sorties, dont l'une (9) est raccordée au reste de ces moyens d'échappement (3) et dont l'autre (10) est raccordée à l'entrée (6) des moyens d'accumulation (4) et en ce que les moyens de commande (5) sont adaptés, lors de la phase de charge des moyens d'accumulation (4), pour commander les moyens formant vanne (7) afin de raccorder la sortie du moteur (1) à ces moyens d'accumulation (4).
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un clapet d'anti-retour (12) est interposé entre les moyens formant vanne (7) et l'entrée (6) des moyens d'accumulation (4).
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens formant clapet d'anti-retour (7) sont intégrés dans les moyens formant vanne pilotable (7) au niveau de sa sortie (10) raccordée aux moyens d'accumulation (3).
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation (4) comportent une sortie de gaz (13) raccordée aux moyens d'admission de gaz (2) dans le moteur (1), à tra-
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vers des moyens formant vanne (14) pilotable par les moyens de commande (5) pour injecter du gaz dans le moteur (1).
6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie (13) des moyens d'accumulation (4) est raccordée à un plénum (15) des moyens d'admission de gaz dans le moteur à travers au moins un détendeur (16).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation de gaz sous pression (4) comportent une sortie de gaz (13) raccordée à travers des moyens (14) formant vanne pilotable par les moyens de commande (5), à une portion de turbine (20) d'un turbocompresseur (18) associé au moteur (1), pour injecter du gaz dans celle-ci.
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