FR2875849A1 - Internal combustion engine for motor vehicle, has turbocharger interposed between pressure wave supercharger and engine head, where turbocharger and supercharger double supercharge engine at low and high engine rotation speeds, respectively - Google Patents

Internal combustion engine for motor vehicle, has turbocharger interposed between pressure wave supercharger and engine head, where turbocharger and supercharger double supercharge engine at low and high engine rotation speeds, respectively Download PDF

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Abstract

The engine has a turbocharger (26) interposed between a pressure wave supercharger (14) and an engine head (8) with reference to intake and exhaust systems (4, 6). The supercharger and the turbocharger are used for double supercharging the engine at engine`s low and high rotation speeds, respectively. The intake system includes air inlet conduits (10, 12) extending parallel to each other in downstream of an air filter. An independent claim is also included for a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle.

Description

L'invention concerne les moteurs de véhicules automobiles, et enThe invention relates to motor vehicle engines, and

particulier la fonction de suralimentation de ces moteurs.  particular the supercharging function of these engines.

II est connu d'effectuer une suralimentation en air des moteurs à combustion interne, qui consiste à augmenter la pression de l'air provenant de l'extérieur dans le circuit d'admission.  It is known to perform a supercharging of air internal combustion engines, which is to increase the pressure of air from outside in the intake circuit.

Il est connu d'effectuer cette suralimentation au moyen d'un compresseur à ondes de pression ou PWS (pour Pressure Wave Supercharger). Ce compresseur est constitué d'un rotor formé par une ou plusieurs couches de canaux. Le rotor est en contact par des lumières avec le circuit d'échappement et le circuit d'admission. La différence de pression existant entre les gaz de ces deux circuits provoque une onde de choc à l'intérieur de chaque tube du rotor. Le bon dimensionnement des canaux et un phasage correct de l'ouverture et de la fermeture des lumières du rotor du compresseur permettent d'assurer la suralimentation du moteur. Un tel dispositif est par exemple divulgué dans le document EP-205 843. Un des problèmes posés par cette technologie réside néanmoins dans la maîtrise du taux de gaz dits recirculés dans le moteur, c'est-à-dire du taux de gaz du circuit d'échappement destinés à être réintroduits dans le circuit d'admission. Ces gaz recirculés peuvent en effet limiter fortement les performances spécifiques à haut régime des moteurs utilisant de tels compresseurs.  It is known to perform this supercharging by means of a pressure wave compressor or PWS (Pressure Wave Supercharger). This compressor consists of a rotor formed by one or more layers of channels. The rotor is in contact with lights with the exhaust system and the intake circuit. The pressure difference existing between the gases of these two circuits causes a shock wave inside each tube of the rotor. The good sizing of the channels and a correct phasing of the opening and closing of the compressor rotor lights make it possible to ensure the supercharging of the engine. Such a device is for example disclosed in the document EP-205 843. One of the problems posed by this technology lies however in the control of the so-called recirculated gas rate in the engine, that is to say the rate of gas circuit exhaust pipes intended to be reintroduced into the intake circuit. These recirculated gases can in fact strongly limit the specific high-speed performance of engines using such compressors.

Il est par ailleurs connu d'effectuer la suralimentation au moyen d'un turbocompresseur comprenant une turbine mise en mouvement par les gaz d'échappement et actionnant un compresseur situé dans le circuit d'admission.  It is also known to perform turbocharging supercharging comprising a turbine set in motion by the exhaust gas and actuating a compressor located in the intake circuit.

Il est aujourd'hui difficile de trouver un système permettant d'assurer un niveau de suralimentation suffisant à la fois pour les bas et les hauts régimes de rotation du moteur. (Le problème est d'autant plus aigu que la cylindrée du moteur est faible. En effet, le rendement des petites turbines et des petits compresseurs est plus faible que celui des compresseurs plus gros.) Les dispositifs de suralimentation sont en effet dimensionnés pour atteindre leur optimum de fonctionnement dans une certaine plage de régime du moteur. Cette adaptation partielle se paie donc soit par une chute de performances à haut régime, soit par une forte inertie du moteur à bas régime.  It is now difficult to find a system to ensure a sufficient level of supercharging for both low and high revolutions of the engine. (The problem is all the more acute because the engine displacement is low, because the efficiency of small turbines and small compressors is lower than that of larger compressors.) The supercharging devices are indeed sized to reach their optimum operating in a certain speed range of the engine. This partial adaptation is therefore paid either by a fall in performance at high speed, or by a high inertia of the engine at low speed.

Par ailleurs, les modes de combustion propres, c'est-à-dire à faibles émissions polluantes, s'appuient sur de forts taux de gaz recirculés (ou gaz d'EGR) ainsi que de fortes pressions de suralimentation. Or, ces deux points sont difficilement compatibles avec les systèmes de suralimentation traditionnels.  In addition, clean combustion modes, ie low emissions, rely on high levels of recirculated gas (or EGR gas) as well as high supercharging pressures. However, these two points are hardly compatible with traditional supercharging systems.

Un but de l'invention est d'améliorer la fonction de suralimentation pour accroître les performances du moteur.  An object of the invention is to improve the supercharging function to increase the performance of the engine.

A cet effet, on prévoit selon l'invention un moteur de véhicule comprenant un compresseur à ondes de pression et un turbocompresseur.  For this purpose, there is provided according to the invention a vehicle engine comprising a pressure wave compressor and a turbocharger.

Dans un mode préféré de réalisation, on prévoit une double suralimentation avec un élément dédié aux bas régimes de rotation du moteur et un autre dédié aux forts régimes de rotation. En d'autres termes, on utilise le compresseur à ondes de pression de préférence pour les bas régimes de rotation du moteur, sachant que ce compresseur est complété par un turbocompresseur dimensionné pour assurer, lui, la suralimentation à hauts régimes. En effet, dans les bas régimes, les systèmes de type turbocompresseur ne sont pas très performants du fait de leur temps de réponse élevé ( turbo lag ) et les systèmes de type compresseur volumétrique ( roots , Iysholm , e-boost , etc.) sont très pénalisants sur le plan énergétique. De plus, le compresseur à ondes de pression peut jouer le rôle d'une vanne EGR basse pression efficace. Il suffit pour cela de piloter la vitesse de rotation du compresseur.  In a preferred embodiment, there is provided a double supercharging with an element dedicated to low revolutions of the engine and another dedicated to high revolutions. In other words, the pressure wave compressor is preferably used for low revolutions of the engine, knowing that this compressor is completed by a turbocharger sized to ensure him, supercharging at high speeds. Indeed, in low speeds, the turbocharger type systems are not very efficient because of their high response time (turbo lag) and volumetric compressor type systems (roots, Iysholm, e-boost, etc.) are very penalizing in terms of energy. In addition, the pressure wave compressor can act as an effective low pressure EGR valve. All that is needed is to control the rotational speed of the compressor.

Le compresseur à ondes de pression a un temps de réponse très faible et des besoins énergétiques également très faibles pour fonctionner. II faut simplement compenser les éventuels frottements sur l'axe moteur. Il est donc l'élément idéal pour les bas régimes de rotation du moteur, en complément d'un turbocompresseur qui serait, lui, dédié aux hauts régimes.  The pressure wave compressor has a very low response time and energy requirements also very low to operate. It must simply compensate for any friction on the motor shaft. It is therefore the ideal element for low revolutions of the engine, in addition to a turbocharger that would be dedicated to high revs.

La double suralimentation du moteur par le compresseur à ondes de pression et le turbocompresseur permet d'obtenir les meilleures performances possibles du moteur dans toute la plage de fonctionnement de celui-ci.  The double boost of the engine by the pressure wave compressor and the turbocharger provides the best possible performance of the engine throughout its operating range.

Le moteur selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - le turbocompresseur est interposé entre le compresseur à ondes de pression et une culasse du moteur par référence à un circuit d'admission du moteur; - il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur conjointement au moyen du compresseur à ondes de pression et du turbocompresseur; - il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur au moyen du seul compresseur à ondes de pression; - il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur au moyen du seul turbocompresseur; - il est agencé pour permettre de faire fonctionner le moteur sans suralimentation; - il comprend un conduit de dérivation du compresseur du turbocompresseur et des moyens pour commander une circulation de gaz dans le conduit; - il comprend un conduit de dérivation de la turbine du turbocompresseur et des moyens pour commander une circulation de gaz dans le conduit; - il comprend un conduit de dérivation du compresseur à ondes de pression côté échappement et des moyens pour commander une circulation de gaz dans le conduit; - il comprend un conduit de dérivation du compresseur à ondes de pression côté admission et des moyens pour commander une circulation de gaz dans le conduit; - il comprend un refroidisseur interposé entre le compresseur à ondes de pression et le turbocompresseur par référence à un circuit d'admission; - il comprend un refroidisseur situé côté admission en aval du compresseur à ondes de pression et du turbocompresseur; - il comprend un système de post-traitement de gaz d'échappement interposé entre le turbocompresseur et le compresseur à ondes de pression; et - il comprend un système de post-traitement de gaz d'échappement situé en aval du turbocompresseur et du compresseur à ondes de pression.  The engine according to the invention may also have at least any of the following characteristics: the turbocharger is interposed between the pressure wave compressor and a cylinder head of the engine by reference to an engine intake circuit; it is designed to allow the engine to be supercharged together by means of the pressure wave compressor and the turbocharger; it is designed to allow the engine to be supercharged by means of the single pressure wave compressor; it is arranged to allow the engine to be supercharged by means of the single turbocharger; it is arranged to allow the engine to run without supercharging; it comprises a bypass duct of the turbocharger compressor and means for controlling a circulation of gas in the duct; it comprises a bypass duct of the turbocharger turbine and means for controlling a circulation of gas in the duct; it comprises a bypass duct of the exhaust side pressure wave compressor and means for controlling a circulation of gas in the duct; it comprises a bypass duct of the intake-side pressure wave compressor and means for controlling a circulation of gas in the duct; it comprises a cooler interposed between the pressure wave compressor and the turbocharger with reference to an intake circuit; it comprises a cooler located on the intake side downstream of the pressure wave compressor and the turbocharger; it comprises an exhaust gas after-treatment system interposed between the turbocharger and the pressure wave compressor; and it comprises an exhaust aftertreatment system located downstream of the turbocharger and the pressure wave compressor.

On prévoit également selon l'invention un procédé de fonctionnement d'un moteur de véhicule, dans lequel on suralimente le moteur au moyen d'un compresseur à ondes de pression et d'un turbocompresseur.  The invention also provides a method of operating a vehicle engine, in which the engine is supercharged by means of a pressure wave compressor and a turbocharger.

Ladite suralimentation correspondant à un premier mode de fonctionnement, le procédé selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - on met en oeuvre un deuxième mode de fonctionnement dans lequel on suralimente le moteur au moyen du seul compresseur à ondes de pression; - on met en oeuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel on suralimente le moteur au moyen du seul turbocompresseur; et - on met en oeuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel on n'effectue pas de suralimentation.  Said supercharging corresponding to a first mode of operation, the method according to the invention may furthermore have at least one of the following characteristics: a second mode of operation is implemented in which the engine is supercharged by means of the single pressure wave compressor; a third mode of operation is implemented in which the engine is supercharged by means of the single turbocharger; and a fourth mode of operation is implemented in which no supercharging is performed.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de deux modes préférés de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques de deux modes de réalisation du moteur selon l'invention.  Other features and advantages of the invention will become apparent in the following description of two preferred embodiments given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIGS. 1 and 2 are two diagrammatic views of two embodiments of the engine according to the invention.

Premier mode de réalisation Nous allons tout d'abord décrire les principaux organes constituant le moteur dans le premier mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 1.  First Embodiment We will first describe the main components constituting the motor in the first embodiment of the invention illustrated in FIG.

Le moteur 2 comprend un circuit d'admission 4 et un circuit d'échappement 6 situés respectivement en amont et en aval d'une culasse 8 du moteur comprenant des chambres dans lesquelles sont reçus des pistons mobiles.  The engine 2 comprises an intake circuit 4 and an exhaust circuit 6 located respectively upstream and downstream of a cylinder head 8 of the engine comprising chambers in which are received movable pistons.

Le circuit d'admission 4 comprend deux conduits d'admission d'air 10, 12 s'étendant en parallèle l'un de l'autre en aval d'un filtre à air du moteur. Le conduit 10 débouche dans un compresseur à ondes de pression 14 d'un type connu en soi. L'air sort du compresseur par un conduit 16 qui traverse un refroidisseur 18. Les conduits 12 et 16 débouchent dans un organe 20. Cet organe est relié par un conduit 22 à un compresseur 24 d'un turbocompresseur 26, et par un conduit 28 directement à un conduit 30 s'étendant en aval du compresseur 24 à partir de ce dernier pour mener à un refroidisseur 32. Le conduit 28 constitue par conséquent une dérivation du compresseur 24. L'organe 20 permet de commander l'ouverture ou la fermeture au choix de ce conduit de dérivation 28 et du conduit 22.  The intake circuit 4 comprises two air intake ducts 10, 12 extending in parallel with each other downstream of an engine air filter. The conduit 10 opens into a pressure wave compressor 14 of a type known per se. The air exits the compressor through a duct 16 which passes through a cooler 18. The ducts 12 and 16 open into a member 20. This member is connected by a duct 22 to a compressor 24 of a turbocompressor 26, and via a duct 28. directly to a conduit 30 extending downstream of the compressor 24 from the latter to lead to a cooler 32. The conduit 28 is therefore a bypass of the compressor 24. The member 20 can control the opening or closing at the choice of this bypass duct 28 and the duct 22.

Le refroidisseur 32 est relié par un conduit 34 à la culasse 8.  The cooler 32 is connected by a duct 34 to the cylinder head 8.

A partir de la culasse 8, le circuit d'échappement 6 comprend un conduit 40 reliant la culasse 8 à un organe 42 similaire à l'organe 20. C'est ainsi qu'un conduit 44 relie l'organe 42 à une turbine 46 du turbocompresseur, laquelle débouche par un conduit 48 dans un dispositif de post-traitement 50. L'organe 42 est par ailleurs associé à un conduit de dérivation 52 communiquant par son extrémité amont avec l'organe 42 et son extrémité aval avec le conduit 48.  From the cylinder head 8, the exhaust circuit 6 comprises a duct 40 connecting the cylinder head 8 to a member 42 similar to the member 20. Thus, a duct 44 connects the member 42 to a turbine 46 the turbocharger, which opens through a conduit 48 in a post-processing device 50. The member 42 is also associated with a bypass conduit 52 communicating at its upstream end with the member 42 and its downstream end with the conduit 48 .

Le système de post-traitement 50 sera par exemple un dispositif de type NOx-Trap, un catalyseur d'oxydation ou de réduction, un filtre à particules, une combinaison de ceux-ci, etc. Le dispositif 50 communique par un conduit 54 avec un organe 56 similaire à l'organe 20. C'est ainsi qu'un conduit 60 relie l'organe 56 au compresseur à ondes de pression 14, lequel communique par un autre conduit 62 avec un deuxième dispositif de post-traitement 64 qui peut être de l'un des types énumérés en référence au dispositif 50. Par ailleurs, un conduit de dérivation 66 relie directement l'organe 56 au dispositif de post-traitement 64.  The after-treatment system 50 will for example be a NOx-Trap type device, an oxidation or reduction catalyst, a particulate filter, a combination thereof, etc. The device 50 communicates via a conduit 54 with a member 56 similar to the member 20. Thus, a conduit 60 connects the member 56 to the pressure wave compressor 14, which communicates via another conduit 62 with a second after-treatment device 64 which may be of one of the types listed with reference to the device 50. Furthermore, a bypass duct 66 directly connects the member 56 to the post-processing device 64.

Enfin, le moteur comprend un organe 70 apte à mettre en rotation le compresseur à ondes de pression 14. De façon connue en soi, la turbine 46 est reliée par un arbre 72 au compresseur 24 pour mettre ce dernier en rotation.  Finally, the motor comprises a member 70 adapted to rotate the pressure wave compressor 14. In a manner known per se, the turbine 46 is connected by a shaft 72 to the compressor 24 to rotate the latter.

Comme on le voit, le turbocompresseur 26 est donc interposé entre le compresseur à ondes de pression 14 et la culasse 8 par référence aux circuits 4 et 6.  As can be seen, the turbocharger 26 is thus interposed between the pressure wave compressor 14 and the cylinder head 8 with reference to the circuits 4 and 6.

De plus, côté admission, le refroidisseur 18 est interposé entre le compresseur à ondes de pression 14 en amont et le compresseur 24.  In addition, on the intake side, the cooler 18 is interposed between the pressure wave compressor 14 upstream and the compressor 24.

Toujours du côté admission, le refroidisseur 32 s'étend en aval des deux dispositifs de suralimentation 14 et 24.  Still on the intake side, the cooler 32 extends downstream of the two supercharging devices 14 and 24.

Côté échappement, le moteur comprend les deux dispositifs de posttraitement 50 et 64. Le premier d'entre eux, 50, est interposé entre la turbine 46 en amont et le compresseur à ondes de pression 14 en aval, tandis que le deuxième, 64, s'étend en aval de ces deux dispositifs de suralimentation.  On the exhaust side, the engine comprises the two aftertreatment devices 50 and 64. The first of them, 50, is interposed between the upstream turbine 46 and the downstream pressure wave compressor 14, while the second, 64, extends downstream of these two supercharging devices.

Le moteur selon l'invention peut présenter plusieurs modes de fonctionnement, allant du mode dit atmosphérique , c'est-à-dire sans suralimentation, au mode à double suralimentation par le compresseur à ondes de pression et le turbocompresseur, en passant par des modes dans lesquels la suralimentation est assurée par le compresseur à ondes de pression seul ou le turbocompresseur seul. Ces modes de fonctionnement peuvent être mis en oeuvre intégralement ou partiellement sur ce même moteur. Le passage d'un mode à l'autre est piloté par les organes 20, 42 et 56 commandant les conduits de dérivation, et les conduits qui leur sont parallèles, organes qui sont eux-mêmes commandés par le calculateur commandant l'ensemble du fonctionnement du moteur.  The engine according to the invention may have several modes of operation, ranging from the so-called atmospheric mode, that is to say without supercharging mode, to the dual supercharging mode by the pressure wave compressor and the turbocharger, via modes wherein the supercharging is provided by the pressure wave compressor alone or the turbocharger alone. These modes of operation can be implemented in whole or in part on the same engine. The transition from one mode to another is controlled by the members 20, 42 and 56 controlling the bypass ducts, and the ducts which are parallel thereto, which members are themselves controlled by the computer controlling the entire operation. of the motor.

Mode de fonctionnement en double suralimentation Dans ce mode de fonctionnement, le moteur met en oeuvre les deux 30 étages de suralimentation, à savoir le compresseur à ondes de pression 14 et le turbocompresseur 26. Ainsi, l'air venant du conduit 10 pénètre dans le compresseur à ondes de pression 14, y est comprimé par les gaz d'échappement, puis en sort. Cet air, éventuellement mélangé avec des gaz d'échappement, entre dans le refroidisseur de suralimentation 18 puis dans le compresseur 24. Dans ce mode de fonctionnement, aucun air ne pénètre par le conduit 12 et la dérivation 28 est fermée. Autrement dit, tous les gaz provenant du compresseur à ondes de pression 14 passent également par le compresseur 24. A leur sortie du compresseur, les gaz pénètrent dans le refroidisseur 32, puis entrent dans la culasse 8.  Dual Boost Mode of Operation In this mode of operation, the engine operates the two booster stages, namely the pressure wave compressor 14 and the turbocharger 26. Thus, the air from the duct 10 enters the engine. pressure wave compressor 14, is compressed by the exhaust gas, then leaves. This air, possibly mixed with exhaust gas, enters the charge cooler 18 and then into the compressor 24. In this mode of operation, no air enters through the conduit 12 and the bypass 28 is closed. In other words, all the gases coming from the pressure wave compressor 14 also pass through the compressor 24. At their outlet from the compressor, the gases enter the cooler 32 and then enter the cylinder head 8.

Les gaz sortant de la culasse 8 passent dans la turbine 46 sauf éventuellement une partie de ces gaz qui peut passer directement en aval de la turbine sans traverser celle-ci grâce à la dérivation 52. Qu'ils passent ou non par la turbine, les gaz en intégralité traversent le dispositif de post-traitement 50. Les gaz passent ensuite dans le compresseur à ondes de pression 14, sauf éventuellement une partie de ces gaz qui peut être directement redirigée en aval de ce compresseur à l'aide de la dérivation 66. Les gaz passant par le compresseur à ondes de pression 14 servent à comprimer l'air d'admission. Une partie de ces gaz peut par ailleurs à cette occasion être recirculée dans le circuit d'admission à l'aide du compresseur à ondes de pression. La fraction des gaz sortant du compresseur à ondes de pression par le conduit 62, éventuellement mélangés à de l'air, passent dans le système de posttraitement 64, tout comme les gaz y arrivant par le conduit 66.  The gases leaving the cylinder head 8 pass into the turbine 46, except possibly a part of these gases that can pass directly downstream of the turbine without passing through the latter through the bypass 52. Whether or not they pass through the turbine, the The gases then pass through the pressure wave compressor 14, except possibly a part of these gases which can be directly redirected downstream of this compressor by means of the bypass 66. The gases passing through the pressure wave compressor 14 serve to compress the intake air. Part of these gases can also be recirculated in the intake circuit by means of the pressure wave compressor. The fraction of the gases exiting the pressure wave compressor via line 62, possibly mixed with air, passes into the aftertreatment system 64, as do the gases arriving via line 66.

Modes de fonctionnement en suralimentation simple Le calculateur du moteur peut cependant commander un autre mode de fonctionnement du moteur dans lequel la suralimentation est assurée uniquement par le compresseur à ondes de pression 14, sans donc qu'intervienne le turbocompresseur 46. Dans ce cas, le turbocompresseur est exclu du circuit par fermeture des conduits 22 et 44 commandés par les organes 20 et 42. Dans ce cas, les gaz d'admission proviennent intégralement du compresseur à ondes de pression 14 et donc intégralement du conduit 10. Ce mode de fonctionnement sera particulièrement adapté aux bas régimes.  Modes of operation with simple supercharging The engine computer may, however, control another operating mode of the engine in which the supercharging is provided solely by the pressure wave compressor 14, without the turbocharger 46 intervening. In this case, the turbocharger is excluded from the circuit by closing the conduits 22 and 44 controlled by the members 20 and 42. In this case, the inlet gas comes entirely from the pressure wave compressor 14 and therefore integrally from the conduit 10. This operating mode will be particularly suitable for low speeds.

Le calculateur peut également commander un mode de fonctionnement dans lequel la suralimentation est assurée par le seul turbocompresseur 26. Cette fois, c'est le compresseur à ondes de pression 14 qui est donc mis en court-circuit. Pour cela, l'air entre uniquement par le conduit 12 et non plus par le conduit 10. De plus, les conduits 28 et 52 permettant de contourner le turbocompresseur sont fermés. Enfin, le conduit 60 est également fermé, de sorte que tous les gaz d'échappement passent par le conduit 66.  The computer can also control an operating mode in which the supercharging is provided by the single turbocharger 26. This time, it is the pressure wave compressor 14 which is short-circuited. For this, the air enters only through the conduit 12 and not by the conduit 10. In addition, the ducts 28 and 52 to bypass the turbocharger are closed. Finally, the duct 60 is also closed, so that all the exhaust gases pass through the duct 66.

Ce mode de fonctionnement sera particulièrement adapté aux hauts régimes.  This mode of operation will be particularly suitable for high speeds.

Mode de fonctionnement sans suralimentation Le calculateur peut encore commander un mode de fonctionnement du moteur dans lequel ne se produit aucune suralimentation. Dans ce cas, le compresseur à ondes de pression 14 et le turbocompresseur sont mis en court-circuit comme précédemment.  Mode of operation without supercharging The computer can still control a mode of operation of the engine in which no supercharging occurs. In this case, the pressure wave compressor 14 and the turbocharger are short-circuited as before.

Les divers actionneurs du système (associés à l'alimentation du moteur dans la culasse 8, au système d'entraînement 70 du compresseur 14, les organes 20, 42 et 56 commandant les dérivations) sont pilotés par le calculateur en fonction des prestations attendues en termes de performances d'agrément et d'émissions polluantes.  The various actuators of the system (associated with the supply of the engine in the cylinder head 8, the drive system 70 of the compressor 14, the members 20, 42 and 56 controlling the branches) are controlled by the computer according to the services expected in terms of approval performance and polluting emissions.

Les refroidisseurs 18 et 32 pourront être des refroidisseurs à air ou des refroidisseurs à eau, cette dernière pouvant faire partie du circuit du moteur ou d'un circuit spécifique pour le refroidissement de la suralimentation.  Chillers 18 and 32 may be air coolers or water coolers, the latter may be part of the engine circuit or a specific circuit for cooling the supercharging.

Ce moteur pourra exister sans prévoir de refroidisseur de suralimentation 18, 32 ou en prévoyant seulement l'un de ces deux refroidisseurs. Par ailleurs, il sera possible de supprimer certaines des dérivations précitées. Enfin, on pourra également envisager de supprimer au moins l'un des deux systèmes de post-traitement 50, 64.  This engine can exist without providing charge cooler 18, 32 or by providing only one of these two coolers. In addition, it will be possible to delete some of the aforementioned derivations. Finally, it will also be possible to eliminate at least one of the two post-processing systems 50, 64.

Deuxième mode de réalisation Un deuxième mode de réalisation du moteur selon l'invention est illustré à la figure 2. La plupart des principaux organes du moteur de la figure 1 sont repris et agencés de la même façon, à savoir le compresseur à ondes de pression 14, le turbocompresseur 26, la culasse 8, les refroidisseurs et les systèmes de post-traitement. Sont également conservés les conduits de dérivation 28, 52 et 66 et les organes 20, 42 qui servent à commander les deux premiers. Le dispositif de commande 56 associé dans le premier mode de réalisation au conduit de dérivation 66 est supprimé.  Second Embodiment A second embodiment of the engine according to the invention is illustrated in FIG. 2. Most of the main components of the engine of FIG. 1 are taken up and arranged in the same way, namely the pressure wave compressor. 14, the turbocharger 26, the cylinder head 8, the coolers and the after-treatment systems. Also preserved are the bypass ducts 28, 52 and 66 and the members 20, 42 which serve to control the first two. The control device 56 associated in the first embodiment with the bypass conduit 66 is removed.

Le moteur 102 comprend en outre un système de vannage constitué en l'espèce par des vannes qui permettent de réguler les débits d'alimentation associés respectivement au compresseur à ondes de pression 14 et au turbocompresseur 26. Chacune des vannes 80 ainsi prévue peut être à commande électrique, mécanique ou hydraulique. Ces vannes sont commandées par le calculateur du moteur.  The engine 102 further comprises a valve system constituted in this case by valves that regulate the feed rates associated respectively with the pressure wave compressor 14 and the turbocharger 26. Each of the valves 80 thus provided may be electrical, mechanical or hydraulic control. These valves are controlled by the engine computer.

Dans ce mode de réalisation, à chacun des conduits 10 et 12 d'arrivée d'air frais est associée une des vannes 80, les deux conduits étant reliés l'un à l'autre en amont de ces vannes et en aval du filtre à air.  In this embodiment, each of the fresh air supply ducts 10 and 12 is associated with one of the valves 80, the two ducts being connected to each other upstream of these valves and downstream of the filter. air.

L'extrémité amont du conduit 66 communique avec le conduit 54 et son extrémité aval communique avec le conduit 62. Entre ces deux extrémités, le conduit 66 porte une vanne 80. En aval de son embranchement avec le conduit 66, le conduit 54 porte également une vanne 80. Il en est de même pour le conduit 62 en amont de son embranchement avec le conduit 66.  The upstream end of duct 66 communicates with duct 54 and its downstream end communicates with duct 62. Between these two ends, duct 66 carries a valve 80. Downstream of its junction with duct 66, duct 54 also carries a valve 80. It is the same for the conduit 62 upstream of its branch with the conduit 66.

A nouveau, le moteur peut présenter différents modes de fonctionnement.  Again, the engine may have different modes of operation.

Ainsi, dans le mode de fonctionnement où la suralimentation est effectuée conjointement par le compresseur à ondes de pression 14 et le 2875849 io turbocompresseur 26, on prévoira que le conduit 12 est fermé par la vanne 80 tandis que le conduit 28 est fermé par l'organe 20. Côté échappement, une partie des gaz passera par la turbine 46 mais on pourra autoriser qu'une autre partie des gaz passe par le conduit 52. De même, on fera en sorte qu'au moins une partie des gaz passe par le compresseur 14 tout en autorisant qu'une autre partie des gaz passe par le conduit de dérivation 66 commandé par la vanne 80.  Thus, in the operating mode in which the supercharging is carried out jointly by the pressure wave compressor 14 and the turbocharger 26, it will be provided that the conduit 12 is closed by the valve 80 while the conduit 28 is closed by the member 20. On the exhaust side, a portion of the gas will pass through the turbine 46 but it may be allowed that another portion of the gas passes through the conduit 52. Similarly, it will be ensured that at least a portion of the gas passes through the compressor 14 while allowing another portion of the gas passes through the bypass duct 66 controlled by the valve 80.

Dans un autre mode de fonctionnement, la suralimentation pourra être effectuée par le compresseur à ondes de pression 14 seul. Dans ce cas, le conduit 12 est encore obturé par la vanne 80 tandis que le dispositif 20 commande le passage intégral des gaz d'admission par la dérivation 28 associée au compresseur 24. Côté échappement, le dispositif 42 commandera le passage de l'intégralité des gaz dans la dérivation 52. Une partie des gaz pourra traverser le compresseur à ondes de pression 14 tandis qu'une autre partie tout au plus pourra être autorisée à passer par la dérivation 66.  In another mode of operation, the supercharging can be performed by the pressure wave compressor 14 alone. In this case, the conduit 12 is still closed by the valve 80 while the device 20 controls the integral passage of the intake gas through the bypass 28 associated with the compressor 24. On the exhaust side, the device 42 will control the passage of the entire gases in the bypass 52. Some of the gases may pass through the pressure wave compressor 14 while at most another part may be allowed to pass through the bypass 66.

On pourra prévoir un mode de fonctionnement dans lequel la suralimentation est effectuée par le seul turbocompresseur. Cette fois, c'est le conduit 10 qui est obturé par fermeture de la vanne 80 associée. Le conduit de dérivation 28 est fermé. On autorisera une partie des gaz d'échappement à traverser le conduit 52 tandis que la partie du conduit 54 s'étendant en aval de l'embranchement avec le conduit 66 sera fermée, l'intégralité des gaz d'échappement contournant le compresseur à ondes de pression par la dérivation 66.  We can provide a mode of operation in which the supercharging is performed by the single turbocharger. This time, the duct 10 is closed by closing the associated valve 80. The bypass duct 28 is closed. Part of the exhaust gas will be allowed to pass through the conduit 52 while the portion of the conduit 54 extending downstream of the branch with the conduit 66 will be closed, all the exhaust gases bypassing the compressor wave pressure by the bypass 66.

Enfin, on pourra autoriser un autre mode de fonctionnement du moteur dans lequel n'intervient aucune suralimentation. Pour cela, on fermera le conduit 10 et on forcera l'ensemble des gaz d'admission à passer dans le conduit 28, de sorte que ces gaz contourneront et le compresseur à ondes de pression 14 et le compresseur 24. Côté échappement, les gaz passeront en intégralité par le conduit 52 et la dérivation 66.  Finally, it will be possible to authorize another mode of operation of the engine in which no supercharging occurs. For this, the duct 10 will be closed and all the inlet gases will be forced to pass through the duct 28, so that these gases will bypass and the pressure wave compressor 14 and the compressor 24. On the exhaust side, the gases will pass in full by the conduit 52 and the bypass 66.

2875849 Il Lorsque la suralimentation est effectuée à la fois par le compresseur à ondes de pression et le turbocompresseur, on pourra agencer les vannes et les dérivations pour permettre que cette suralimentation ait lieu par ces deux organes disposés soit en série (de sorte qu'ils compriment successivement les mêmes fractions d'air) ou en parallèle (de sorte qu'ils compriment chacun des fractions d'air non comprimées par l'autre organe ni destinées à l'être) ou encore une configuration mixte dans laquelle on combine les configurations en série et en parallèle.  2875849 II When the supercharging is carried out both by the pressure wave compressor and the turbocharger, the valves and taps can be arranged to allow this supercharging to take place by these two members arranged in series (so that they successively compress the same air fractions) or in parallel (so that they compress each of the air fractions not compressed by the other organ nor intended to be compressed) or else a mixed configuration in which the configurations are combined in series and in parallel.

Le positionnement du turbocompresseur 26 en amont du compresseur à ondes de pression 14 côté échappement est favorable au bon fonctionnement de ce dernier pour lequel est adapté de préférence un signal de pression lisse en entrée côté échappement. Ainsi, la turbine placée en amont du compresseur 14 côté échappement fait office de filtre du signal de pression vu par le compresseur 14.  The positioning of the turbocharger 26 upstream of the pressure wave compressor 14 on the exhaust side is favorable to the proper operation of the latter for which is preferably adapted a smooth pressure signal input on the exhaust side. Thus, the turbine placed upstream of the compressor 14 on the exhaust side acts as a filter of the pressure signal seen by the compressor 14.

Le fonctionnement du compresseur 14 étant basé sur les rapports de pression, il est moins affecté par la chute d'enthalpie occasionnée par le passage des gaz d'échappement à travers la turbine 46 que si la configuration contraire était prévue. On rappelle en effet que l'enthalpie est critique pour un fonctionnement optimum de la turbine. On s'affranchit aussi du problème qui surviendrait dans un moteur utilisant deux turbocompresseurs placés en série et dans lequel la turbine aval serait probablement pénalisée par la faible enthalpie des gaz venant de la turbine amont. Par ailleurs, cette sensibilité moindre à la perte d'enthalpie peut être exploitée en insérant un système de post-traitement entre les deux dispositifs de récupération d'énergie d'échappement, comme c'est le cas pour le dispositif de post-traitement 50.  The operation of the compressor 14 being based on the pressure ratios, it is less affected by the enthalpy drop caused by the passage of the exhaust gas through the turbine 46 than if the opposite configuration was provided. It is recalled that the enthalpy is critical for optimum operation of the turbine. It also avoids the problem that would occur in an engine using two turbochargers placed in series and in which the downstream turbine would probably be penalized by the low enthalpy of the gases coming from the upstream turbine. Furthermore, this lower sensitivity to enthalpy loss can be exploited by inserting a post-treatment system between the two exhaust energy recovery devices, as is the case for the after-treatment device 50 .

Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.  Of course, we can bring to the invention many changes without departing from the scope thereof.

Claims (1)

12 REVENDICATIONS12 CLAIMS 1. Moteur de véhicule comprenant un compresseur à ondes de pression (14), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un turbocompresseur (26).  A vehicle engine comprising a pressure wave compressor (14), characterized in that it further comprises a turbocharger (26). 2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le turbocompresseur (26) est interposé entre le compresseur à ondes de pression (14) et une culasse (8) du moteur par référence à un circuit d'admission (4) du moteur.  2. Engine according to the preceding claim, characterized in that the turbocharger (26) is interposed between the pressure wave compressor (14) and a cylinder head (8) of the engine by reference to an intake circuit (4) of the engine . 3. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur conjointement au moyen du compresseur à ondes de pression et du turbocompresseur.  3. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to allow supercharging the engine jointly by means of the pressure wave compressor and the turbocharger. 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur au moyen du seul compresseur à ondes de pression.  4. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to allow to supercharge the engine by means of the single pressure wave compressor. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour permettre de suralimenter le moteur au moyen du seul turbocompresseur.  5. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to allow to supercharge the engine by means of the single turbocharger. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour permettre de faire fonctionner le moteur sans suralimentation.  6. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to allow to operate the engine without supercharging. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (28) du compresseur (24) du turbocompresseur et des moyens (20) pour commander une circulation de gaz dans le conduit.  7. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a bypass duct (28) of the compressor (24) of the turbocharger and means (20) for controlling a flow of gas in the duct. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (52) de la turbine (46) du turbocompresseur et des moyens (42) pour commander une circulation de gaz dans le conduit.  8. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a bypass duct (52) of the turbine (46) of the turbocharger and means (42) for controlling a flow of gas in the duct. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (66) du compresseur à ondes de pression (14) côté échappement (6) et des moyens (56;80) pour commander une circulation de gaz dans le conduit.  9. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a bypass duct (66) of the pressure wave compressor (14) on the exhaust side (6) and means (56; a circulation of gas in the conduit. 10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (12) du compresseur à ondes de pression (14) côté admission et des moyens (80) pour commander une circulation de gaz dans le conduit.  10. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a bypass duct (12) of the pressure wave compressor (14) on the intake side and means (80) for controlling a circulation of gas in the conduit. 11. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce qu'il comprend un refroidisseur (18) interposé entre le compresseur à ondes de pression et le turbocompresseur par référence à un circuit d'admission.  11. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a cooler (18) interposed between the pressure wave compressor and the turbocharger with reference to an intake circuit. 12. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'il comprend un refroidisseur (32) situé côté admission en aval du compresseur à ondes de pression et du turbocompresseur.  12. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a cooler (32) located on the intake side downstream of the pressure wave compressor and the turbocompressor. 13. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de post-traitement (50) de gaz 30 d'échappement interposé entre le turbocompresseur et le compresseur à ondes de pression.  13. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an exhaust gas after-treatment system (50) interposed between the turbocharger and the pressure wave compressor. 14. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de post-traitement (64) de gaz d'échappement situé en aval du turbocompresseur et du compresseur à ondes de pression 15. Procédé de fonctionnement d'un moteur de véhicule, caractérisé en ce qu'on suralimente le moteur au moyen d'un compresseur à ondes de pression (14) et d'un turbocompresseur (26).  14. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an aftertreatment system (64) of exhaust gas located downstream of the turbocharger and the pressure wave compressor 15. Operating method of a vehicle engine, characterized in that the engine is supercharged by means of a pressure wave compressor (14) and a turbocharger (26). 16. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite suralimentation correspondant à un premier mode de fonctionnement, on met en oeuvre un deuxième mode de fonctionnement dans lequel on suralimente le moteur au moyen du seul compresseur à ondes de pression (14).  16. Method according to the preceding claim, characterized in that said supercharging corresponding to a first mode of operation, it implements a second mode of operation in which the engine is supercharged by means of the single compressor pressure wave (14). 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que ladite suralimentation correspondant à un premier mode de fonctionnement, on met en oeuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel on suralimente le moteur au moyen du seul turbocompresseur (26).  17. Method according to any one of claims 15 or 16, characterized in that said supercharging corresponding to a first mode of operation, it implements a third mode of operation in which the engine is supercharged by means of the single turbocharger (26). ). 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que la suralimentation correspondant à un premier mode de fonctionnement, on met en oeuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel on n'effectue pas de suralimentation.  18. A method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that the supercharging corresponding to a first mode of operation, it implements a fourth mode of operation in which it does not perform supercharging.
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