FR2901846A1

FR2901846A1 - Moteur a combustion interne equipe de moyens d'alimentation en air d'appoint et procede d'actionnement du moteur

Info

Publication number: FR2901846A1
Application number: FR0651997A
Authority: FR
Inventors: Jean Charles Pichon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-07

Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion interne destiné à équiper un véhicule, le moteur comportant des cylindres (11), un circuit d'admission d'air (14, 19, 20, 21, 23, 24) relié aux cylindres et des moyens (26) d'alimentation en air d'appoint comprenant des moyens (27) de stockage d'air comprimé. Les moyens (26) d'alimentation d'appoint sont indépendants du circuit d'admission d'air (14, 19, 20, 21, 23, 24).L'invention concerne également un procédé d'actionnement d'un moteur à combustion interne comprenant des cylindres (11) munis de soupapes d'admission d'air (14) par lesquelles de l'air est admis dans les cylindres. De l'air d'appoint extérieur au moteur est comprimé, stocké dans un réservoir (27) et injecté dans les cylindres indépendamment de l'admission d'air par les soupapes d'admission.

Description

1 Moteur à combustion interne équipé de moyens d'alimentation en air

d'appoint et procédé d'actionnement du moteur

1] La présente invention concerne un moteur à combustion interne comportant des moyens d'alimentation ou de suralimentation en air d'appoint et pouvant être actionné selon plusieurs modes, en plus du fonctionnement en mode par combustion interne. [0002] La puissance d'un moteur à combustion interne est sensiblement proportionnelle à la quantité de carburant brûlée dans les cylindres, quelque soit le type de moteur (essence, diesel, atmosphérique, suralimenté,...). Le rapport optimum de la masse d'air à la masse de carburant doit être respectée afin d'obtenir une combustion complète tout en minimisant l'ensemble des rejets polluants. [0003] Pour augmenter la puissance disponible d'un moteur à un même régime, il faut augmenter la quantité de carburant à brûler et donc la quantité d'air dans la même proportion. Le remplissage des cylindres en air doit donc être optimisé en aspirant de l'air relativement dense. [0004] Afin d'augmenter la quantité d'air injecté dans les cylindres, il est fréquent d'utiliser un turbocompresseur, lequel est entraîné par les gaz d'échappement. Le débit des gaz d'échappement étant faible à bas régime, il en résulte un certain retard entre le moment où le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur et la mise en marche effective du turbocompresseur. L'importance de ce temps de réponse, généralement inférieur à trois secondes, constitue un inconvénient majeur des systèmes turbocompressés. Il peut mettre le conducteur en difficulté, et même en danger, par exemple en cas de dépassement d'un autre véhicule. On peut également utiliser un compresseur afin d'augmenter la pression de l'air injectée. Cependant, le régime du compresseur est lui aussi fonction du régime moteur. Il est donc relativement peu efficace à bas régime moteur. De plus, il consomme beaucoup d'énergie. [0005] Le brevet US 3 673 796 propose une solution permettant de palier l'inconvénient du temps de réponse des turbocompresseurs. Un compresseur comprime de l'air, lequel est stocké dans un réservoir d'air comprimé. Le réservoir est relié, par l'intermédiaire d'une vanne, au circuit classique d'admission d'air du moteur. Lorsqu'il est nécessaire d'injecter un supplément d'air dans les cylindres, un 2 signal de commande ouvre la vanne de façon à fournir ce supplément d'air depuis le réservoir d'air comprimé. Le système décrit ne résout qu'un seul problème, celui de la faiblesse temporaire de la suralimentation, ce qui le rend relativement onéreux au vu du bilan de son coût d'implantation, du gain en performance et du surplus de consommation de carburant. [0006] La demande de brevet FR 2 722 245 concerne également un moteur à combustion interne comportant un réservoir d'air sous pression, mais qui est utilisé pour des applications autres que l'alimentation des cylindres. Les applications citées sont l'assistance au freinage à l'aide d'un servofrein fonctionnant de façon inverse des servofreins habituellement utilisés (lesquels fonctionnent généralement par dépression), l'amorçage plus rapide du fonctionnement d'un catalyseur par injection d'air dans le circuit d'échappement du moteur, la pulvérisation d'un lubrifiant et l'alimentation d'un système d'injection pneumatique de carburant. [0007] La présente invention propose un moteur à combustion interne comportant un système d'alimentation d'air d'appoint permettant d'injecter de l'air comprimé directement dans les chambres de combustion des cylindres du moteur, le système pouvant remplir plusieurs fonctions, en plus de la suralimentation classique. Ces fonctions sont principalement : • le démarrage du moteur ou le redémarrage en mode Stop & Start sans 20 équipement électrique spécifique, tel qu'un démarreur ; • le fonctionnement du moteur en mode uniquement pneumatique ; • la création de turbulences dans les chambres de combustion de façon à favoriser la combustion, et • la suralimentation du moteur. 25 [0008] Le démarrage ou redémarrage du moteur ainsi que le fonctionnement en mode pneumatique utilisent la pression de l'air d'appoint comme force motrice. La réalisation de ces diverses fonctions est rendue possible grâce à la séparation du circuit d'admission d'air classique et du circuit d'air d'appoint. En d'autres termes, l'air d'appoint n'est pas injecté, comme dans le brevet US 3 673 796 cité 30 précédemment, dans le circuit d'admission d'air classique, mais directement dans les cylindres. De plus, de l'énergie est avantageusement stockée, sous forme d'air 3 comprimé, pendant des phases favorables du véhicule, à savoir pendant les descentes, les décélérations et les freinages, et utilisée à d'autres moments comme le démarrage du moteur et les accélérations. [0009] De façon plus précise, l'invention concerne un moteur à combustion interne destiné à équiper un véhicule, le moteur comportant des cylindres, un circuit d'admission d'air relié aux cylindres et des moyens d'alimentation en air d'appoint comprenant des moyens de stockage d'air comprimé. Selon l'invention, les moyens d'alimentation en air d'appoint sont indépendants du circuit d'admission d'air. [0010] Les moyens d'alimentation en air d'appoint sont montés en parallèle avec le circuit d'admission d'air sur au moins l'un des cylindres du moteur, de préférence sur tous les cylindres, l'air d'appoint étant injecté dans le ou les cylindres indépendamment du circuit d'admission d'air. [0011] Le moteur comporte avantageusement des moyens de contrôle du fonctionnement du moteur reliés aux moyens d'alimentation en air d'appoint, ces moyens de contrôle actionnant le compresseur principalement pendant au moins l'une des situations favorables suivantes du véhicule : en descente, en décélération et au freinage. [0012] Selon un mode de réalisation, les moyens d'alimentation en air d'appoint comportent un compresseur et un réservoir de stockage d'air comprimé, le compresseur aspirant de l'air à l'extérieur du moteur et envoyant l'air comprimé dans le réservoir de stockage, les moyens de contrôle du fonctionnement du moteur commandant le compresseur en fonction de la pression de l'air dans le réservoir de stockage et en fonction de l'utilisation des moyens d'alimentation en air d'appoint. [0013] Le réservoir de stockage d'air comporte de préférence une soupape de sécurité, un capteur de pression relié aux moyens de contrôle du fonctionnement du moteur et des moyens pour ajuster la pression de l'air d'appoint situés en sortie du réservoir de stockage. [0014] Les moyens d'alimentation en air d'appoint comportent des injecteurs d'air, pilotables c'est-à-dire dont on peut contrôler à tout moment, notamment tout moment du cycle moteur, l'ouverture ou la fermeture, pour l'injection de l'air d'appoint dans les cylindres et des conduits d'alimentation en air d'appoint reliant les moyens de stockage d'air comprimé aux injecteurs d'appoint d'air d'appoint, 4 indépendamment du circuit d'admission d'air. Ces injecteurs peuvent être éventuellement constitués par des soupapes électromagnétiques, comme celles utilisées par exemple dans les systèmes de distribution sans came. [0015] L'invention concerne également un procédé d'actionnement d'un moteur à combustion interne comprenant des cylindres munis de soupapes d'admission d'air par lesquelles de l'air est admis dans les cylindres, procédé selon lequel de l'air d'appoint extérieur au moteur est comprimé et stocké dans un réservoir. Selon l'invention, l'air d'appoint est injecté dans les cylindres indépendamment de l'admission d'air par les soupapes d'admission. [0016] Le procédé peut prendre différentes formes, conduisant à différentes applications : [0017] Suralimentation du moteur : l'air d'appoint fourni par les moyens d'alimentation en air d'appoint est injecté dans les cylindres sensiblement à la fin de la phase d'admission et avant la phase de compression, indépendamment du circuit d'admission d'air. [0018] Création de turbulences dans les cylindres : de l'air d'appoint est injecté dans les cylindres, indépendamment du circuit d'admission d'air, par les moyens d'alimentation en air d'appoint, ce qui favorise la combustion du carburant [0019] Démarrage ou redémarrage du moteur : de l'air d'appoint fourni par les moyens d'alimentation en air d'appoint est injecté dans les cylindres. Pour cela, le moteur étant à l'arrêt, on détermine le cylindre qui est dans la position correspondant à la phase de combustion/détente dans le mode de fonctionnement du moteur par combustion interne et on injecte de l'air d'appoint d'abord dans ce cylindre ce qui a pour effet de commencer la mise en rotation du moteur, puis successivement dans les cylindres se trouvant en phase de combustion/détente, l'injection d'air d'appoint se poursuivant au moins jusqu'à ce que la rotation du moteur soit obtenue par la combustion du carburant dans les cylindres. Le cylindre en position correspondant à la phase de combustion/détente est avantageusement déterminé à l'aide d'un capteur détectant la position du vilebrequin du moteur.

L'injection d'air d'appoint débute de préférence lorsque le piston du cylindre en phase de combustion/détente est sensiblement au point mort haut. [0020] Fonctionnement pneumatique du moteur : les moyens d'alimentation en air d'appoint fournissent de l'air comprimé aux cylindres de façon à assurer ce type de fonctionnement, lequel remplace temporairement le mode de fonctionnement par combustion interne. A cette fin, l'air d'appoint est injecté dans les cylindres lorsque 5 les pistons des cylindres se trouvent successivement sensiblement au point mort haut correspondant au début de la phase de combustion/détente du fonctionnement du moteur en mode par combustion interne, l'air remplissant les cylindres étant vidé lorsque les pistons passent du point mort bas au point mort haut correspondant à la phase d'échappement du fonctionnement du moteur en mode par combustion interne. [0021] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : [0022] la figure 1 montre schématiquement un mode de réalisation d'un moteur conforme à l'invention, et [0023] la figure 2 est un diagramme logique illustrant différents procédés d'utilisation du moteur de l'invention. [0024] Le moteur à combustion interne représenté schématiquement sur la figure 1 comporte de façon classique un bloc moteur 10, et quatre cylindres 11. Le nombre de cylindres est indifférent en ce qui concerne l'invention ; il pourrait être par exemple de trois, six, huit ou douze. Chaque cylindre comporte dans le cas ici représenté quatre soupapes : deux soupapes d'échappement 12 et 13 représentées en teinte grise, une soupape d'admission d'air 14 représentée avec des pointillés et un injecteur d'air d'appoint 15 représenté avec des hachures. Cet injecteur d'appoint remplace la deuxième soupape d'admission conventionnelle. Par la suite, on appellera éventuellement soupape d'admission d'air d'appoint cet injecteur, qui contrairement à une soupape d'admission conventionnelle n'a pas un état ouvert ou fermé dépendant essentiellement de la position du piston dans le cylindre. Les soupapes d'échappement sont reliées aux tubulures d'échappement 16 et 17. [0025] Le circuit d'admission d'air comporte une prise d'air 18, un filtre à air 19, un débitmètre 20, un turbocompresseur 21, un refroidisseur d'air suralimenté 23 et des 6 canalisations 24 reliées aux quatre soupapes d'admission 14 pour injecter l'air dans les cylindres. La circulation de l'air dans le circuit d'admission d'air est illustrée à l'aide de gros traits pointillés. Ce circuit d'admission d'air, du type comprenant un turbocompresseur, est classique. Cependant, dans un schéma classique le circuit d'admission d'air inclurait les soupapes 15 qui, dans la présente invention, sont utilisées pour l'injection d'air d'appoint. [0026] Selon un autre mode de réalisation non représenté, les soupapes 15 pourraient continuer à faire partie du circuit d'admission, qui comprendrait alors deux soupapes d'admission par cylindre, et des soupapes pour l'injection d'air d'appoint seraient spécialement aménagées dans la culasse du moteur afin de mettre en oeuvre la présente invention. [0027] Le moteur est équipé d'un radiateur 25 pour le refroidissement du bloc moteur. [0028] Le moteur comporte, selon l'invention, des moyens 26 d'alimentation en air d'appoint. Ces moyens comportent principalement un compresseur 22, un réservoir 27 de stockage d'air d'appoint comprimé et les soupapes 15 d'injection d'air d'appoint. L'air extérieur au moteur est amené du filtre à air 19 au compresseur 22 par une canalisation 28. L'air comprimé est acheminé du compresseur 22 vers le réservoir de stockage 27 par une canalisation 29 et des conduits 30 amènent l'air d'appoint stocké dans le réservoir 27 vers les soupapes d'air d'appoint 15. L'air d'appoint est tout d'abord compressé, puis stocké et enfin injecté dans les cylindres. [0029] La circulation de l'air d'appoint est illustrée par des gros traits pleins. On remarque que cette circulation est complètement indépendante de la circulation de l'air du circuit d'admission (en pointillés). Le seul élément commun est le filtre à air 19 : il est évident que l'on pourrait utiliser un autre filtre à air pour l'air d'appoint (qui serait alors de dimensions plus réduites), mais il est commode et plus économique de n'en utiliser qu'un seul pour l'air d'admission et l'air d'appoint. [0030] Le compresseur 22 peut être entraîné par la courroie d'accessoire 36, elle-même entraînée par le vilebrequin du moteur. La courroie d'accessoire est de préférence à enclenchement magnétique par un embrayage électromécanique. Cet embrayage est commandé par des moyens de contrôle de fonctionnement du moteur 31. Ces moyens sont principalement constitués, de façon classique, par des 7 circuits électroniques logiques programmés. Le compresseur fonctionne avantageusement pendant des phases favorables de fonctionnement du moteur, c'est-à-dire lorsqu'il est possible de récupérer de l'énergie disponible, non utilisée par le véhicule, par exemple au cours de décélérations, de freinage ou lorsque le véhicule est en descente. Cette énergie est en quelque sorte gratuite . De même, le compresseur ne fonctionne pas lorsque le véhicule est demandeur de beaucoup d'énergie, par exemple lors des accélérations. [0031] Le réservoir de stockage 27 comporte un capteur 32 de pression et éventuellement de température, connecté aux moyens de contrôle 31. Le compresseur 22 est alors mis en marche lorsque la pression de l'air d'appoint dans le réservoir est inférieure à un seuil prédéterminé, ce seuil étant fonction de l'utilisation des moyens d'alimentation 26 en air d'appoint (démarrage ou redémarrage du moteur, suralimentation, fonctionnement en mode pneumatique, création de turbulences dans les cylindres,...). [0032] Le réservoir d'air d'appoint comprimé 27 est muni d'une vanne de sécurité 33, qui s'ouvre automatiquement lorsque la pression dépasse un certain seuil. La sortie du réservoir 27 est équipée d'une vanne détendeur 34 commandée par les moyens de contrôle 31, cette vanne permettant d'ajuster la pression à une valeur souhaitée en fonction de l'utilisation considérée des moyens d'alimentation 26 en air d'appoint. [0033] Un capteur 35 de la position du vilebrequin est relié aux moyens 31 de contrôle de fonctionnement du moteur. Ce capteur permet de déterminer la position du piston de chacun des cylindres. [0034] Le moteur comporte de préférence un système d'admission d'air variable permettant de modifier la levée des soupapes (des soupapes d'admission électromagnétiques ou électrohydrauliques par exemple) ou de modifier le décalage des cames d'admission de l'arbre à cames. Les différents modes de fonctionnement de l'invention peuvent ainsi être facilement optimisés. [0035] La description qui suit se rapporte au procédé de l'invention et à divers modes ou procédés d'utilisation d'un moteur conforme à l'invention. Les exemples concernent un moteur à quatre cylindres diesel muni d'un turbocompresseur et de moyens d'alimentation en air d'appoint selon l'invention. Le tableau ci-dessous 8 récapitule les quatre phases du cycle suivant l'ordre classique des cylindres 1-3-4-2. Chaque cylindre, sur deux tours de vilebrequin, est dans l'une des quatre phases successives : admission û compression û combustion/détente û échappement. La phase combustion/détente (COMBUST-DET) est le temps moteur qui fournit du travail. Cylindre 1 Cylindre 2 Cylindre 3 Cylindre 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION ECHAPPEMENT ADMISSION COMBUST-DET COMPRESSION Suralimentation d'appoint : [0036] La finalité de ce procédé est de compenser le manque d'efficacité du turbocompresseur entre les régimes de ralenti (environ 750 tr/min) et de couple maximum (généralement entre 1750 et 2000 tr/min) lorsque la demande d'accélération du conducteur, par enfoncement de la pédale d'accélérateur, ne peut pas être satisfaite. Afin de fournir le couple maximum admissible pour tous les régimes, une quantité d'air d'appoint (quantité manquante ) est injectée à la fin de la phase d'admission et s'arrête si possible avant la phase de compression, comme indiquée dans le tableau suivant (Tableau 1). L'injection d'air d'appoint ne doit pas trop déborder dans la phase de compression pour ne pas créer un couple opposé. On peut remarquer que si l'injection d'air d'appoint n'était pas séparée de l'admission classique, il y aurait refoulement dans le circuit d'air. Tableau 1 1 2 3 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET Injection d'air COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT Injection d'air COMBUST-DET ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION Injection d'air ECHAPPEMENT ADMISSION COMBUST-DET COMPRESSION Injection d'air [0037] Le carburant est injecté de façon classique au début du cycle de combustion/détente (indiqué par COMBUS-DET). [0038] Le temps d'injection et la pression, pilotée par les moyens de contrôle 31 et à l'aide de la vanne détendeur 34, sont fonction de la quantité d'air voulue et du régime moteur. [0039] On peut remarquer que plus le régime moteur est élevé, plus le temps disponible pour injecter l'air d'appoint est court. Cependant, la suralimentation classique étant plus efficace avec l'augmentation du régime moteur, la quantité d'air d'appoint à injecter est plus faible. Redémarrage du moteur (mode stop & start ) [0040] Le moteur est arrêté lors des arrêts du véhicule pendant lesquels il est habituellement en marche inutilement. Selon ce procédé, l'air d'appoint comprimé redémarre le moteur, sans actionner le démarreur classique. Pour cela, deux actions successives doivent être combinées : la mise en rotation du moteur et le démarrage par combustion. [0041] La mise en rotation est faite par le remplissage successif de quelques cylindres. L'air d'appoint injecté pousse les pistons. En fonction de la position du vilebrequin détectée par le capteur 35, le cylindre choisi pour la première injection d'air est celui dont la position correspond à la phase de combustion/détente (COMBUS-DET) dans le fonctionnement par combustion interne. Le vilebrequin tourne alors dans le bon sens et l'air ne refoule pas par une soupape car dans cette phase, elles sont fermées. Les paramètres de cette première injection dépendent de la position du piston. Les injections d'air d'appoint suivantes respectent l'ordre 1-3- 4-2. Ces injections d'air rotation qui remplissent complètement les chambres de combustion, commencent quand le piston est au point mort haut, toujours pendant la phase de combustion/détente. Comme il n'y a pas de combustion pendant la 10 phase de mise en rotation, la pression dans le cylindre doit être bien supérieure à la pression de suralimentation classique maximale afin de déplacer le piston. [0042] Les injections d'air d'appoint rotation n'ayant pas le même but que dans le procédé de suralimentation d'appoint exposé précédemment, les quantités et la 5 pression d'air d'appoint, ainsi que le moment d'injection, sont différents. [0043] Après les injections d'air d'appoint en nombre suffisant pour mettre en rotation le vilebrequin, des cycles classiques avec combustion démarrent le moteur. Il y a alors deux possibilités : soit la vitesse de rotation acquise est 10 suffisante pour comprimer l'air admis dans les cylindres et assurer l'autocombustion, soit elle ne l'est pas : [0044] Si la vitesse de rotation acquise est suffisante, on peut arrêter l'injection d'air d'appoint rotation puisque le moteur fonctionne alors classiquement par combustion. Il est cependant possible d'injecter une faible quantité d'air d'appoint 15 pendant la phase d'admission afin de renforcer l'air aspiré par le circuit d'admission et augmenter ainsi la température dans le cylindre pour favoriser la combustion. Le cycle se déroule ensuite normalement : l'air est comprimé pendant la phase de compression, du carburant est injecté, et suivent les phases de combustion/détente et d'échappement, et ainsi de suite jusqu'au régime souhaité. 20 [0045] En plus du procédé de redémarrage décrit, l'injection d'air d'appoint peut aider ou permettre le démarrage des moteurs diesels par températures négatives en augmentant la température dans les chambres de combustions et/ou en aidant la mise en rotation. [0046] Les deux tableaux qui suivent montrent un exemple de mise en oeuvre du 25 procédé avec deux injections d'air d'appoint pour la mise en rotation du moteur (Tableau 2), suivi d'un cycle par cylindre avec injection d'air d'appoint pour augmenter la température (Tableau 3). Le chiffre précédent la mention Injection d'air d'appoint rotation ou Injection d'air ou Injection carburant indique le numéro du cycle ; les cycles 5bis et 6bis sont notés pour qu'il y ait une injection 30 d'air par cylindre et par cycle (2 tours de vilebrequin).

Tableau 2 1 2 3 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION 1-Injection d'air d'appoint rotation ECHAPPEMENT ADMISSION COMBUST-DET COMPRESSION 2-Injection d'air d'appoint rotation Tableau 3 1 2 3 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET (3-injection d'air d'appoint) COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT (4-Injection d'air d'appoint) 5-Injection ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION carburant (5bis-Injection d'air COMBUST-DET d'appoint) ECHAPPEMENT ADMISSION 6-Injection COMPRESSION (6bis-Injection d'air carburant d'appoint) COMBUST-DET [0047] b) Si la vitesse de rotation n'est pas suffisante pour comprimer l'air admis 10 par le circuit d'admission, il faut alors aider la rotation du vilebrequin qui est contrariée par la compression de l'air admis. Pendant que le cylindre choisi pour la première injection de carburant (au début de la phase de combustion/détente) est en phase de compression (piston 1 remonte), il faut injecter de l'air rotation dans le cylindre qui est en phase combustion/détente (piston 2 descend ) pour 15 assurer la rotation. [0048] En prenant l'exemple précédent, le tableau 2 est inchangé alors que le tableau 3 est complété en ajoutant une injection d'air d'appoint renfort rotation , colonne 2, phase combustion/détente (Tableau 4)5 Tableau 4 1 2 3 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET 3-injection d'air t COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT 3-Injection d'air Ibis Injection d'air renfort rotation 4-Injection ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION carburant 5bis-Injection d'air COMBUST-DET ~a e+nt ECHAPPEMENT ADMISSION 5-Injection COMPRESSION 6bis-Injection d'air carburant COMBUST-DET [0049] Le procédé de redémarrage qui vient d'être décrit peut s'appliquer de la même façon au démarrage du moteur en se substituant a démarreur électrique (ou en l'aidant) lors d'un premier démarrage par exemple en cas de grand froid et/ou de batterie froide, à la condition bien sure que la réserve d'air comprimé soit suffisante. Fonctionnement en mode hybride [0050] Selon ce mode de fonctionnement, la rotation du moteur est maintenue uniquement par injection d'air d'appoint comprimé dans les cylindres. Le moteur fonctionne alors en mode pneumatique. Pendant des périodes le permettant, le fonctionnement pneumatique remplace le mode thermique. Cette alternance crée une hybridation sans faire appel à un moteur (électrique) supplémentaire. Le mode pneumatique ne rejette aucun polluant. [0051] Afin d'économiser l'air comprimé, il est intéressant de pouvoir fonctionner avec un régime de rotation très faible. Le mode pneumatique active alors avantageusement un mode spécifique de la boite de vitesse pour favoriser les très bas régimes. [0052] Comme pour le mode redémarrage (Stop&Start), l'air est injecté dans tout le volume du cylindre pendant la phase combustion/détente qui garde alors sa fonction motrice, même s'il n'y a pas eu d'explosion dans le cylindre. La phase suivante d'échappement, elle aussi conserve sa fonction qui est de vider le cylindre. Le tableau suivant (Tableau 5) montre les moments où de l'air d'appoint est injecté pour faire tourner le moteur (Injection d'air rotation ) Tableau 5 1 2 3 4 ADMISSION COMPRESSION ECHAPPEMENT COMBUST-DET Injection d'air rotation COMPRESSION COMBUST-DET ADMISSION ECHAPPEMENT Injection d'air rotation COMBUST-DET ECHAPPEMENT COMPRESSION ADMISSION Injection d'air rotation ECHAPPEMENT ADMISSION COMBUST-DET COMPRESSION Injection d'air rotation [0053] Dans ce mode pneumatique, il n'y a qu'un temps moteur par cycle de deux 5 tours comme pour le moteur classique à 4 temps mais les phases admission et compression sont inutiles. Il y a deux options possibles : [0054] [0055] a) Soit fermer le circuit d'admission d'air classique avec une vanne qui équipe généralement la ligne d'admission. Pendant la phase d'admission, le piston 10 descend et cela créé une dépression dans le cylindre et le plénum (espace du circuit d'admission d'air situé entre le papillon et les soupapes d'admission). On a donc un temps résistif. Au temps suivant (phase de compression), le piston remonte et la dépression ne s'y oppose pas. [0056] b) Soit laisser le circuit d'admission d'air classique ouvert. Pendant la phase 15 d'admission, le piston descend en aspirant l'air du circuit (la soupape d'admission est ouverte). Au temps suivant (phase de compression), le piston comprime l'air contenu dans le cylindre (soupapes fermées). C'est donc un temps résistif. [0057] L'option la moins résistive peut être choisie mais il faut aussi tenir compte de la fiabilité du moteur. L'option b) possède l'avantage d'assurer un meilleur 20 plaquage des segments des pistons et donc une plus faible consommation d'huile. Création de turbulences [0058] Selon ce mode de fonctionnement, une faible quantité d'air d'appoint est injectée dans les chambres de combustion pendant les phases d'admission, en plus 14 de l'air injecté par le circuit d'admission classique. L'injection d'air d'appoint crée des turbulences dans le mélange air/carburant, améliorant le mélange et donc la combustion. La consommation en carburant et la pollution peuvent ainsi être diminuées. [0059] [0060] Le diagramme de la figure 2 illustre un mode de réalisation du procédé avec injection d'air d'appoint en mode de suralimentation et en mode de redémarrage Stop & Start . [0061] Par la suite, un numéro de référence entre parenthèses indique une case 10 du diagramme de la figure 2 et une réponse négative ou positive à une question est indiquée par la lettre respectivement N ou O. [0062] La volonté du conducteur estdéterminée en permanence en contrôlant l'enfoncement (% Pédale ?) de la pédale d'accélérateur et la vitesse V du véhicule est mesurée (50). La demande du conducteur est comparée au couple instantané 15 fourni par le moteur et la différence ACouple entre le couple demandé par le conducteur Cdem (qui est fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur) et le couple instantané est calculée par les moyens de contrôle 31 de fonctionnement du moteur (51). La valeur ACouple est-elle supérieure ou égale à zéro (53)? Si la réponse est positive (0), on passe alors en régime de suralimentation avec de l'air 20 d'appoint, régime indiqué par 60 sur la figure 2. Si la réponse est négative (N), la vitesse du véhicule V est comparée (55) à la vitesse Vmax.STT qui est la vitesse maximale du véhicule pour la coupure du moteur en phase de décélération (le but étant de couper le moteur avant l'arrêt du véhicule). Si V n'est pas supérieure à Vmax.STT (réponse N), une tentative de fonctionnement en mode Start & Stop 25 (référence 70) est amorcée. Si V est supérieure à Vmax.STT (réponse O), est-ce que la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse minimale du véhicule Vmin.rech pour recharger le réservoir de stockage (56) ? Si la réponse est négative (N), le réservoir n'est pas rechargé en air d'appoint. Si la réponse est positive (0), une tentative de recharge du réservoir d'air d'appoint 27 (référence 80) est 30 amorcée. [0063] Pour le fonctionnement en suralimentation avec de l'air d'appoint (référence 60), si le couple demandé Cdem est supérieur ou égal à un couple maximum Cmaxi 15 prédéterminé, le couple demandé Cdem est limité à une valeur Cdem' (61). La valeur de Cmaxi est déterminée en fonction du régime moteur, du rapport de boite de vitesse et en tenant compte de la fiabilité du moteur et du confort de conduite. La question Cdem'>_Cmax.class est posée (62), Cmax.class étant la valeur de couple maximale réalisable uniquement par l'admission d'air classique. Si la réponse est négative (N), on reste alors en mode de fonctionnement à combustion interne classique (58). Si la réponse est positive (0), on s'enquière du fonctionnement du réservoir de stockage de l'air d'appoint (63) et si la quantité AIRb d'air stocké dans le réservoir est supérieure à la quantité AIRap.mini d'air nécessaire pour réaliser une suralimentation d'appoint suffisamment longue (64). La quantité AIRap.mini peut être estimée en fonction du régime moteur, de la vitesse du véhicule, du rapport de boite de vitesse engagé, de la pression de la suralimentation classique, du profil de conduite détecté et d'un éventuel mode de conduite spécifié (sport, économie,...). Si la réponse est négative (N), on reste alors en fonctionnement classique (58). Si la réponse est positive (0), on passe en fonctionnement de suralimentation d'appoint (65). Divers réglages sont effectués pour ce type de fonctionnement, tels que le rapport de boite de vitesse, la pression en sortie du réservoir de stockage ajustée à la valeur correspondant à la pression choisie pour les injections d'air en appoint et l'injection de carburant (qui est augmentée). [0064] Pour le fonctionnement en mode Stop & Start (référence 70), on vérifie que toutes les conditions pour un tel type de fonctionnement sont bien réalisées (71), notamment si la quantité AIRb d'air stocké dans le réservoir est supérieure à la quantité d'air AIRredem nécessaire à un redémarrage par injection d'air en mode Stop & Start . Si la réponse est négative (N), on abandonne le mode Stop & Start et on vérifie que le moteur est en marche (72). S'il ne l'est pas (N), il est remis en marche (73) par des injections d'air d'appoint qui assureront son redémarrage. Si le moteur est en marche (0), on sort du mode Stop & Start . Si les conditions pour un fonctionnement en mode Stop & Start sont réunies (71-O) et si le moteur est en marche (74 û 0), le moteur est arrêté (75). Si le moteur n'est pas en marche (N), on retourne à la question 71. [0065] La recharge du réservoir (référence 80) s'effectue, si c'est nécessaire, en cas de décélération du véhicule (relâchement de la pédale d'accélérateur). Une modulation de la recharge peut être faite en fonction du degré de relâchement 16 (partiel ou total) de la pédale d'accélérateur et/ou du freinage (recharge maximale). Par exemple, si la pédale de frein est enfoncée (81 ù 0), ce qui est indiqué par Péd.frein=l, la recharge du réservoir est maximale (82). Si la pédale de frein n'est pas enfoncée (N). On vérifie les informations du réservoir (86) et notamment si la pression Pb dans le réservoir est inférieure à la pression maximale de stockage Pmaxi (87). Si c'est le cas (0), le réservoir est rechargé (88) selon le mode de recharge choisi : maximum, moyen ou lent. Si ce n'est pas le cas (N), le réservoir n'est pas rechargé. Si la pédale de frein n'est pas enfoncée, on observe alors la pédale d'accélérateur. Si elle n'est pas enfoncée, une recharge moyenne (levée de pied totale) ou lente (moindre enfoncement) est autorisée, le but étant de minimiser l'effet de frein moteur associé au couple prélevé par le compresseur. [0066] Toutes les grandeurs de déclanchement ou d'inhibition des différents modes dépendent du choix de calibration du système. Ainsi pour un véhicule (ou un mode spécifique) dont la performance est la priorité, on peut autoriser la recharge pendant des phases autres qu'en décélération. Ainsi l'air d'appoint sera toujours disponible. [0067] De même, la pression de stockage choisie ne doit pas être inutilement élevée car la compression est gourmande en énergie et les phases favorables peuvent ne pas être suffisamment nombreuses pour assurer la recharge complète.

La pression souhaitée peut être modulée en fonction de l'utilisation du véhicule. [0068] L'agrément de conduite est aussi un facteur de mise au point important. Ainsi, une petite hésitation dans la pédale d'accélération ne doit pas déclancher une recharge. De même, une vitesse minimale de déclanchement peut être déterminée (ceci est obligatoire pour être compatible avec mode Stop&Start). [0069] D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à combustion interne destiné à équiper un véhicule, le moteur comportant des cylindres (11), un circuit d'admission d'air (14, 19, 20, 21, 23, 24) relié aux cylindres et des moyens (26) d'alimentation en air d'appoint comprenant des moyens (27) de stockage d'air comprimé, caractérisé en ce que les moyens (26) d'alimentation d'appoint sont indépendants du circuit d'admission d'air (14, 19, 20, 21, 23, 24).

2. Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens (26) d'alimentation en air d'appoint sont montés en parallèle avec le circuit d'admission d'air sur au moins l'un des cylindres (11) du moteur, l'air d'appoint étant injecté dans le cylindre indépendamment du circuit d'admission d'air.

3. Moteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en air d'appoint sont montés en parallèle sur tous les cylindres (11) du moteur, l'air d'appoint étant injecté dans les cylindres indépendamment du circuit d'admission d'air.

4. Moteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens (26) d'alimentation en air d'appoint sont reliés à des moyens (31) de contrôle du fonctionnement du moteur.

5. Moteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en air d'appoint comportent un compresseur (22) et un réservoir (27) de stockage d'air comprimé, le compresseur aspirant de l'air à l'extérieur du moteur et envoyant l'air comprimé dans le réservoir de stockage, les moyens (31) de contrôle du fonctionnement du moteur commandant le compresseur (22) en fonction de la pression de l'air dans le réservoir de stockage (27) et en fonction de l'utilisation des moyens (26) d'alimentation en air d'appoint.

6. Moteur selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens (31) de contrôle de fonctionnement du moteur actionnent le compresseur (22) principalement pendant au moins l'une des situations suivantes du véhicule : en descente, en décélération et au freinage.

7. Moteur selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que les moyens (26) d'alimentation en air d'appoint comportent un filtre à air (19) relié au compresseur (22), lequel aspire de l'air à travers le filtre. 18

8. Moteur selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le réservoir (27) de stockage d'air comporte une soupape de sécurité (33), un capteur de pression (32) relié aux moyens (31) de contrôle du fonctionnement du moteur et des moyens (34) pour ajuster la pression de l'air d'appoint situés en sortie du réservoir de stockage.

9. Moteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'alimentation d'air d'appoint comportent des soupapes (15) d'injection d'air d'appoint dans les cylindres (11) et des conduits (30) d'alimentation en air d'appoint reliant les moyens (27) de stockage d'air comprimé aux soupapes (15) d'injection d'air d'appoint, indépendamment du circuit d'admission d'air.

10. Moteur selon la revendication 9, du type comportant au moins deux soupapes d'admission (14, 15) par cylindre, caractérisé en ce que l'une (15) des soupapes d'admission est déconnectée du circuit d'admission et est reliée à l'un (30) des conduits d'alimentation des moyens d'alimentation d'appoint.

11. Procédé d'actionnement d'un moteur à combustion interne comprenant des cylindres (11) munis de soupapes d'admission d'air (14) par lesquelles de l'air est admis dans les cylindres, procédé selon lequel de l'air d'appoint extérieur au moteur est comprimé et stocké dans un réservoir (27), caractérisé en ce qu'il consiste à injecter l'air d'appoint dans les cylindres indépendamment de l'admission d'air par les soupapes d'admission.

12. Procédé selon la revendication 11, le moteur fonctionnant en mode par combustion interne selon les quatre phases successives d'admission, de compression, de combustion/détente et d'échappement, caractérisé en ce que, afin de suralimenter le moteur, l'air d'appoint est injecté dans les cylindres (11) sensiblement à la fin de la phase d'admission et avant la phase de compression.

13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que, avant d'injecter l'air d'appoint de suralimentation, on vérifie (51) que le couple demandé (Cdem) ne dépasse pas la valeur de couple maximale acceptable par le moteur.

14. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13 caractérisé en ce que, avant d'injecter de l'air d'appoint de suralimentation, on vérifie (64) que la quantité d'air d'appoint stocké est suffisante pour suralimenter le moteur. 19

15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que le temps d'injection et la pression de l'air d'appoint sont ajustés en fonction de la quantité d'air souhaitée et du régime moteur.

16. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'air d'appoint est injecté dans les cylindres, indépendamment du circuit d'admission, de façon à créer des turbulences favorisant la combustion du carburant.

17. Procédé selon la revendication 11, le moteur fonctionnant en mode par combustion interne selon les quatre phases successives d'admission, de compression, de combustion/détente et d'échappement, caractérisé en ce que le démarrage ou redémarrage du moteur est réalisé par injection de l'air comprimé d'appoint dans les cylindres.

18. Procédé selon la revendication 17 caractérisé en ce que, le moteur étant à l'arrêt, on détermine le cylindre qui est en phase de combustion/détente et on injecte l'air d'appoint d'abord dans ce cylindre ce qui a pour effet de commencer la mise en rotation du moteur, puis successivement dans les cylindres se trouvant en phase de combustion/détente, l'injection d'air d'appoint se poursuivant au moins jusqu'à ce que la rotation du moteur soit obtenue par la combustion de carburant dans les cylindres.

19. Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce qu'on détermine le cylindre en phase de combustion/détente à l'aide d'un capteur (35) détectant la position du vilebrequin du moteur.

20. Procédé selon l'une des revendications 17 à 19 caractérisé en ce que l'injection d'air d'appoint débute lorsque le piston du cylindre en phase de combustion/détente est sensiblement au point mort haut.

21. Procédé selon l'une des revendications 17 à 20 caractérisé en ce que, avant de décider de redémarrer le moteur par injection d'air d'appoint, on vérifie (71) que la quantité d'air d'appoint stocké dans les moyens de stockage (27) est supérieure à la quantité d'air nécessaire au redémarrage du moteur.

22. Procédé selon l'une des revendications 17 à 21 caractérisé en ce que l'injection d'air d'appoint continue après que la rotation du moteur soit obtenue par la combustion du carburant, l'air d'appoint étant injecté durant la phase d'admission de façon à améliorer ladite combustion. 20

23. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'air d'appoint est injecté dans les cylindres de façon à assurer un fonctionnement pneumatique du moteur remplaçant temporairement le mode de fonctionnement par combustion interne.

24. Procédé selon la revendication 23 caractérisé en ce que l'air d'appoint est injecté dans les cylindres lorsque les pistons des cylindres se trouvent successivement sensiblement au point mort haut correspondant au début de la phase de combustion/détente du fonctionnement du moteur en mode par combustion interne, l'air remplissant les cylindres étant vidé lorsque les pistons passent du point mort bas au point mort haut correspondant à la phase fonctionnement du moteur en mode par combustion d'admission d'air reste ouvert lorsque le moteur fonctionne en mode pneumatique. d'échappement du interne.

25. Procédé selon la revendication 24 caractérisé en ce que ledit circuit d'admission d'air est fermé lorsque le moteur fonctionne en mode pneumatique.

26. Procédé selon la revendication 24 caractérisé en ce que ledit circuit